StarkWare推出共享證明器SHARP：如何進一步降低GAS費用？

撰文：StarkWare

翻譯及校對：Starknet 中文社區

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• SHARP（SHARed Prover，共享證明器）生成聚合Cairo 程序的STARK 證明，允許任何應用程序將交易提交到同一證明。想像一個滴滴拼車池，不過是為了拼STARK 證明。這種「拼車」動態意味著即使是小型應用程序也可以獲取STARK 擴展的巨大力量。
• 只要是用Cairo 編寫的，無論dApp 多麼多樣化，SHARP 都可以證明。 SHARP 會把大約22 萬筆交易打包成一個在以太坊主網上的單一證明。
• 利用SHARP 的遞歸證明能夠並行處理和驗證多個STARK 證明，從而提高可擴展性和效率。
• 通過即將到來的SHARP 動態佈局定制，將進一步減少達30% 的gas 費用。

擴展之旅

擴展以太坊是一段創新之旅，要不斷地尋找進一步提升可擴展性的解決方案。 2020 年6 月，StarkWare 推出了基於STARK 的第一款L2 擴展解決方案StarkEx。到2020 年9 月又宣布了Cairo 語言，這是第一個為了最大限度提高STARK 證明效率而設計的編程語言。 Cairo 以及通用計算，為任何業務邏輯和任意計算聲明的快速和安全編碼證明鋪平了道路。隨著這項創新，新一波的開發者加入StarkWare 生態系統。

雖然開發者們希望獲得StarkEx 的可擴展性、安全性和高效率，但他們的大部分項目並沒有足夠多的交易活動來填滿一個STARK 證明。同樣，用戶仍然因以太坊網絡擁堵導致的gas 費用上漲的不可預知而困擾。

於是，SHARP 橫空出世。

什麼是SHARP？

SHARP（SHARed Prover，共享證明器）是個強大的系統，設計用戶生成聚合Cairo 程序的STARK 證明。 Cairo 是種通用計算編程語言，可以在單個證明中容納各種代碼邏輯。 SHARP 在鏈下處理一批交易，並在鏈上證明它們的計算證明，將所有交易的成本分攤到單個證明中。生成的統一STARK 證明通過鏈上Solidity 驗證器合約進行驗證，讓SHARP 能夠提高吞吐量，降低gas 費用，並最小化延遲。

例如，SHARP 可以處理來自完全不同程序和邏輯的Cairo 代碼，包括NFT 鑄造到甚至是Starknet 網絡操作系統。只要是用Cairo 編寫的，SHARP 就可以證明，並且它可以在一個證明下聚合各種程序。 SHARP 帶來的效率使其能夠將成千上萬的交易打包到主網上一個單一證明中。在鏈上處理證明的費用在批處理中的所有交易之間分攤，因此打包的交易越多，每筆交易的gas 費用就越低。

用一個示例來說明這點：

假設你正在和你的姐姐為父母購買禮物：一部新手機、一個杯子和一件T 卹。每件禮物都是在不同的線上零售商那裡購買的，並且會在不同的日期，用不同尺寸和形狀的包裝送到你們各自的家裡。你們的計劃是將每個禮物包裝好，然後用郵寄的方式送給父母。

然而，郵局遇到了麻煩。小型和中型的盒子都沒有了，只剩下大型能裝下任何尺寸的盒子。這就有兩個選項：

**選項1：**每個禮物到貨後都單獨用一個大盒子來包裝和郵寄。雖然這樣可能加快了單個禮物的裝運，但是需要包裝三個獨立的盒子，以及跑三趟郵局去寄出三個獨立包裹。所以，這種方法既沒有節約時間，也不划算。

**選項2：**將所有禮物裝在一個大盒子裡郵寄。這就意味著你只需處理一個盒子，而非三個。

在這個例子中，SHARP 就是選項2，可以讓資源高效利用，並有著更流暢的時間管理。

＃＃＃ 鋒利的

儘管SHARP 是為了StarkWare 生態系統而生的，但它能夠證明任何具備有效執行的Cairo 程序。在節省時間和成本方面的效率，讓SHARP 成為任何需要創新證明方法的解決方案。

遞歸SHARP

自誕生以來，SHARP 已經經過了幾次效率升級。其中最強大的是從線性模型轉變為遞歸模型。

在遞歸證明中，SHARP 在每個聲明到達時就對其進行證明，而不是先收集一批聲明填滿一個證明，然後才證明這批聲明的處理過程。這是驗證計算聲明的高時間效率的方式，比計算本身要快得多。

這是通過並行處理傳入的聲明來實現的，可以繞過之前的可擴展性障礙，這些障礙要求在接收到所有單個聲明後，才能證明組合的聲明。現在，不僅SHARP 可以證明數千個交易的正確性，而且還可以使用相應的STARK 驗證器驗證多個STARK 證明。這可以生成一個單一證明，證明多個上游證明的有效性。

遞歸實施後，SHARP 會立即證明傳入的聲明。這些證明本身可以被反复證明並合併成遞歸證明。這個遞歸證明過程實施到最後，最終的證明被提交給一個鏈上Solidity 驗證器合約。這就像一個嵌套模式：一個Cairo 程序驗證上游的證明，這反過來又產生了一個新的證明，STARK 驗證器確認它們的有效性。

在之前的比喻中，郵局最初只提供一個標準的盒子大小，但遞歸的SHARP 引入了一個突破口，提供了不同大小的小盒子，每個都特別指定給一個單獨的物品。雖然這些盒子並沒有精確地按照每個特定物品的大小定制，但這種創新的方法使得禮物在到達時可以被裝入小盒子中，消除了未使用空間的不必要的費用，並減少了延誤。小盒子可以在所有禮物準備好後立即進行包裝和準備發貨，而不是等待所有三個禮物到達後再把它們裝入一個大盒子中。

下一步計劃：動態佈局

StarkWare 團隊目前正在開發動態佈局作為SHARP 服務的定制。有了動態佈局，證明器將計算每個特定邏輯所需的資源，並據此生成一個定制的證明。

再次與之前的郵局比喻來類比，動態佈局可以看作是定制包裝盒的想法。這些定制的盒子可以完美適配每個禮物的形狀，確保你只需支付所需的確切尺寸，避免不必要的費用。同樣，有了動態佈局，將為每個邏輯和它需要的特定計算資源創建一個定制的證明，確保你只為你使用的計算付費。只要是用Cairo 編寫的，SHARP 就能進行準確證明。

StarkWare 團隊希望在下一個SHARP 版本中引入這種適應性和效率方面的改進。動態佈局的目標就是大幅降低gas 費用。

通過利用基於STARK 的遞歸證明生成功能，這項技術將大大提高以太坊網絡的可擴展性和效率。