Como chegamos aqui, nosso DNA e para onde vamos.

Este artigo é baseado em uma palestra do Prof. Eli Ben-Sasson, co-fundador e presidente da StarkWare, nas Sessões StarkWare '23 que foram realizadas em Israel recentemente.

Como chegamos aqui?

A tecnologia STARK é baseada em provas, mais precisamente: provas de integridade. O grande CS Lewis definiu lindamente a integridade como “fazer a coisa certa, mesmo quando ninguém está olhando”. O objetivo é a integridade e as provas são um meio para esse fim. Os STARKs aproveitam a matemática para garantir a integridade, garantindo que a computação seja feita da maneira correta, mesmo que ninguém esteja observando.

O conceito de usar um único computador confiável para monitorar um grupo de supercomputadores não confiáveis ​​foi introduzido em um artigo de 1991 de László Babai, Lance Fortnow, Leonid Levin e Mario Szegedy. Essa tecnologia “PCP” emprega matemática para monitorar e garantir a integridade de uma grande computação. Aqui está como está sendo feito:

As reivindicações computacionais podem ser transformadas em um quebra-cabeça no estilo Sudoku com restrições que se entrelaçam e se sobrepõem de várias maneiras. Cada reivindicação leva a um quebra-cabeça único. A entidade que faz a reivindicação é conhecida como o Provedor, e a prova que ela apresenta equivale a um sudoku preenchido (veja a imagem abaixo). A marca de uma reivindicação correta é que as soluções apresentadas satisfazem todos e cada umdas inúmeras restrições associadas ao quebra-cabeça. E a propriedade mais mágica desses PCPs (e a parte mais difícil de estabelecer, matematicamente) é que, para reivindicações falsas, qualquer solução enviada violará pelo menos 99% das restrições do sudoku. O Verificador, um computador confiável, mas fraco, conhece o quebra-cabeça único que precisa ser resolvido para provar a afirmação, mas, em vez de ler a solução do Provedor em sua totalidade, ele faz uma “pesquisa” aleatória e verifica uma restrição aleatória da solução enviada (a prova) e decide se aceita ou rejeita a afirmação com base no fato de esta única restrição aleatória ser satisfeita. Dada a grande diferença entre soluções de afirmações verdadeiras (que satisfazem todas as restrições) e soluções de afirmações falsas (que não podem satisfazer mais de 1% das restrições), as propriedades elementares de estatísticas e pesquisas podem ser usadas: por amostragem, digamos, 6 restrições aleatórias e verificando se elas são válidas, o Verificador saberá com certeza quase certa, até uma probabilidade de erro que é de no máximo 1 em um trilhão ( 1.000.000.000.000), se o cálculo foi realizado com integridade. A propriedade mágica final necessária para a escalabilidade é que, embora o quebra-cabeça sudoko seja tão grande quanto o número de etapas na computação, o verificador pode amostrar, ler e verificar uma restrição aleatória extremamente rápida. Na verdade, a quantidade de computação necessária para isso é exponencialmente menor do que o tamanho do quebra-cabeça sudoku! até uma probabilidade de erro de no máximo 1 em um trilhão (1.000.000.000.000), se o cálculo foi realizado com integridade. A propriedade mágica final necessária para a escalabilidade é que, embora o quebra-cabeça sudoko seja tão grande quanto o número de etapas na computação, o verificador pode amostrar, ler e verificar uma restrição aleatória extremamente rápida. Na verdade, a quantidade de computação necessária para isso é exponencialmente menor do que o tamanho do quebra-cabeça sudoku! até uma probabilidade de erro de no máximo 1 em um trilhão (1.000.000.000.000), se o cálculo foi realizado com integridade. A propriedade mágica final necessária para a escalabilidade é que, embora o quebra-cabeça sudoko seja tão grande quanto o número de etapas na computação, o verificador pode amostrar, ler e verificar uma restrição aleatória extremamente rápida. Na verdade, a quantidade de computação necessária para isso é exponencialmente menor do que o tamanho do quebra-cabeça sudoku!

Digite STARK

A tecnologia PCP foi desenvolvida na década de 1990 e o STARK é uma versão aprimorada dela. Uma diferença fundamental é que, em vez de gerar e preencher um único quebra-cabeça de Sudoku, esse processo, de gerar quebra-cabeças de sudoku e fazer com que o provador os preencha, é repetido algumas vezes. O verificador então amostra uma única restrição deste desafio de Sudoku multidimensional e, com base nela, decide se aceita ou rejeita a reivindicação. Ao usar STARKs, o carinha pode verificar e garantir que alguma grande corporação, monopólio ou governo esteja funcionando corretamente.

Uma parte importante dessa história é onde essa tecnologia pode ser usada no mundo real. No mundo convencional, é difícil encontrar um cenário em que um único computador fraco e confiável seja necessário para monitorar um rebanho de supercomputadores não confiáveis ​​e possivelmente não confiáveis. Onde encontramos o cenário de um único PC fraco e confiável em que todos confiam?

Entre na Blockchain

Uma categoria crucial de inovação além da criptografia e da computação surgiu em 2008: o trabalho de Satoshi em 2008 mudou tudo.

Ao longo da história, as transações costumavam ser realizadas de maneira ponto a ponto com dinheiro e mercadorias, mas hoje são feitas por meio de plataformas centralizadas como Apple Pay, Visa e Swift. Os usuários precisam confiar nessas plataformas para lidar com suas transações de maneira justa.

O Bitcoin revitalizou a natureza peer-to-peer da troca de dinheiro, eliminando a necessidade de um intermediário confiável. A Ethereum levou esse conceito adiante, permitindo a criação de programas genéricos que formam o tecido econômico da sociedade.

Há uma convergência de duas linhas de inovação. Por um lado, temos PCP (e STARKs) que permitem que um único computador fraco, mas confiável, reforce a integridade em uma escala maior. Por outro lado, temos um blockchain, que é um computador altamente confiável que usa matemática para verificar cálculos em larga escala. Isso levou à percepção significativa de que blockchains se alinham perfeitamente com a matemática que reforça a integridade.

Integridade computacional — aplicações para Bitcoin (pré-história do ZCash)

Entre no StarkWare

Em 2018, a StarkWare foi pioneira no uso de provas de validade STARK para resolver os problemas de escalabilidade do Ethereum. A distribuição desigual de computação entre o Provedor off-chain e o Verificador on-chain desbloqueia a escalabilidade em massa. O Provedor off-chain processa grandes lotes de transações e gera uma prova STARK, enquanto o Verificador verifica a prova on-chain com computação mínima. Isso permite o processamento off-chain de grandes computações, garantindo sua integridade on-chain com sobrecarga mínima.

Desde então, StarkWare alcançou vários marcos:

• A StarkEx , baseada em um modelo de negócios SaaS, possui a maior escala L2 no Ethereum e está em produção desde junho de 2020.
• Cairo — A necessidade de escrever programas por meio de uma linguagem de programação geral (Turing completa) que fosse segura e eficiente para os desenvolvedores escreverem, mas ao mesmo tempo levasse a provas STARK eficientes para a execução desses programas, levou à criação de Cairo. É a linguagem de programação mais eficiente para alavancar as provas de validade, essenciais para a escalabilidade.
• Starknet é a primeira rede descentralizada em produção que permite a escrita de lógica personalizada, semelhante ao Ethereum.

• Cabeça no céu, botas na lama: seguimos uma abordagem em duas frentes. Adoramos tecnologia, matemática e inovação e nos concentramos em entregar nossos produtos.
• Excelência gera excelência: A maior conquista da StarkWare é o nível de excelência que seus giga-cérebros almejam.
• A excelência gera magnanimidade: abraçamos e apoiamos outras equipes que ultrapassam os limites do Ethereum e/ou STARKs.
• “Para ir rápido, vá sozinho. Para ir longe, vá acompanhado.” StarkEx, Cairo e até Starknet foram inicialmente feitos internamente e enviados rapidamente. Em seguida, nos esforçamos para tornar nossos produtos de código aberto e descentralizados e nos concentramos em tornar os STARKs um bem público.

Onde estamos indo?

A Starknet já possui um ecossistema movimentado em rápida expansão com aproximadamente 1.000 desenvolvedores e mais de 400 repositórios GitHub .

Defendendo a mentalidade de “Para ir rápido, vá sozinho. Para ir longe, vá junto”, StarkWare irá:

• Faça do Starknet um acúmulo de validade descentralizado e sem permissão, governado pela Starknet Foundation.
• Concentre-se na descentralização das várias peças móveis da Starknet, como o Prover, o Sequencer e a governança.