一文讀懂StarkNet的開源堆疊

　　StarkNet 發佈了開源的 Sequencer（定序器）後，StarkWare 又搞了一個大新聞：StarkNet 的 Prover（證明器）即將開源！

　　不知不覺的，從去年 11 月Cairo 語言開源之後，三個月的時間內，StarkNet 的所有元件全部重寫+開源。在這裡，我們回顧一下 StarkNet 的開源堆疊吧。

整體架構

　　Sequencer 負責管理和協調交易的執行順序。Sequencer 可以認為是一個交易佇列，它確保在同一個區塊內的所有交易按照指定的循序執行，並且確保沒有交易被重複執行。Sequencer 還負責驗證交易的合法性，並將其寫入區塊鏈。

　　Prover 則負責生成關於 Sequence 執行軌跡有效性的加密證明。目前，這項工作是由單一的 Prover，即「Share Prover」或「SHARP」執行的。

　　Verifier 位於 L1，用於驗證 Starknet Prover 產生證明的智慧合約，如果運行成功，其將更新以太坊 L1 上的狀態用於記錄保存。

Sequencer—Blockifier

　　Starknet 的新 Sequencer Blockifier已於 1 月 26 號發佈，其節點部分和 CairoOS 部分分別基於將在下面提到的 Papyrus 和 Cairo-rs。之前的 Sequencer 是一個閉源的由 python 編寫用戶端，且只由 StarkNet 自己控制。而這個 Python 用戶端是連官方也承認的慢，而且也沒實現交易執行的並行性，這嚴重影響了 StarkNet 的 TPS，且不符合去中心化思想。

　　這個由 Rust 編寫的 Sequencer 開源後，最基礎的，是可以讓任何人都可以自行編譯和運行自己的 Sequencer 用戶端。同時根據官方自己的資訊，這個用戶端大幅度的提高了執行速度。而官方的後繼計畫也在路上：

　　- 整合現有的 StarkNet Sequencer，通過替換其當前用 Python 編寫的事務塊化元件。

　　- 實現交易執行的樂觀併發。

　　- 將 Blockifier 擴展成一個完整的 StarkNet Squencer，替換當前使用的 sequencer。

FullNode—Papyrus

　　FullNode，即全節點，在 Starknet 中指的是一個 PathFinder（尋徑者）用戶端或者運行這個用戶端的機器。一個全節點會記錄 rollup 中執行的所有交易，並跟蹤系統的當前全域狀態。它通過 p2p 網路接收此資訊，每當創建一個新塊時，都會共用全域狀態和與其相關的有效性證明。

　　而Papyrus，是一個 StarkNet 全節點的 Rust 實現，已經於 1 月 16 號發佈。它將成為新的 StarkNet Sequencer 的基礎的一部分，大大提高 StarkNet 的 TPS。開源 Papyrus，將有助於提高 StarkNet 性能和去中心化。

Cairo OS—Cairo-rs

　　Cairo OS 是 Sequencer 中用來執行以 Cairo 語言編寫的合約的虛擬機器（VM）。而Cairo-rs，是一個由協力廠商開發團隊 Lambdaclass 開發的新的開源 Cairo VM，用以替換老舊的由 Python 開發的 CairoVM。

Prover—？(名稱未定)

　　那麼這次的開源 Prover 又對於 StarkNet 的架構有什麼意義？第一是為 Prover 的去中心化做準備，第二則是為了提高 StarkNet 的 TPS。目前 StarkNet 僅有官方運行的單一 Prover，叫做即「Share Prover」（共用證明器，簡稱「SHARP」）。為什麼它的名稱裡有個共用？是因為這個證明器不僅負責生產 StarkNet 的證明，還要負責生成 StarkEX 的證明。這嚴重影響了 StarkNet 的 TPS，且不符合去中心化思想。

　　有了開源的 Prover 之後，任何人都可以自行編譯和運行自己的 Prover。當然，Prover 還仍然只是宣佈開源，暫未放出 Git Repo。而且因為 ZK 的特性，Prover 為計算生成證明所需的計算遠遠多於 Sequencer 所執行的計算，所以根據官方的舊文檔，Prover 可能需要極高的配置，准入門檻非常高（如圖所示，4 核 CPU 和 16GB 記憶體只能每秒處理 100 個雜湊）。

Cairo Language

　　Cairo 1.0 也已經在今年開源，由於 Cairo Language 是由 Rust 編寫，StarkNet 整個官方生態可以說已經變成了 Rust 全家桶。當然，Cairo 1.0 還未被 StarkNet 所支持，因此還不能用來編寫智慧合約。根據官方消息，將在 2023 年 Q1 之內實現對 Cairo 1.0 支持。