Cointime

扫码下载App
iOS & Android

化繁为简:Cairo1.0如何改变StarkWare的编写范式

1 月 5 日,StarkWare 宣布正式推出编程语言 Cairo 1.0 公开版本,正式取代为期两年的测试、预览版本,也标志着使用该语言在 StarkNet 上编写智能合约已经成为可能,同时也会兼顾高效的执行效率,成为 ZK 系 Layer 2 Rollup 技术派的里程碑事件。

此次更新的功能可归纳为三点,分别是智能、效率和安全。

更为智能:实现 Sierra 设计,确保 Cairo 代码可证明,StarkNet 智能合约将在下一个版本中实现。

更加高效:跟进 Rust 语言的强类型、所有权机制和借用等设计思路,兼顾执行效率和编写规范性;

更为安全:保持图灵完备性,STARK 机制的安全性由数学证明来保证;

Cairo 1.0 公开版的工作流程将与以往有所不同,最主要的开发方向将是在智能合约编写能力和开发者友好方面进行持续改进。

两全:走向 ZK-EVM

在本轮的 Layer 2 缠斗中,ZK 系中的 STARK 和 SNARK 成为两大主流路线,但 EVM 兼容性和执行效率也成为各方关注的焦点,更好的兼容性将会获得以太坊主网的安全性加持,而较高的执行效率则会加快 L2 自身的执行速度。

但这其中存在一个悖论:EVM 兼容性和执行效率往往无法兼得,越好的 L1 兼容性则会降低 L2 执行效率,反之则存在安全性问题。

因此 StarkWare 希望能使用 Cairo 语言作为两者之间的黏合剂,通过其编写的智能合约不仅可在 StarkNet 上全速运行,也可和以太坊主网保持较高的兼容性,这也是 ZK-EVM 的真正含义。

在本次更新中,Cairo 将会支持完整的 Cairo-VM,其中的关键就在于中间表示层 Sierra。

简单而言,Sierra 将作为 Cairo 语言编写的代码和其底层字节码之间「翻译层」,并且这种翻译将在确保安全性的基础上进行提速,而无需设置交易的执行状态,直接可根据当前状态开展证明。

这是 Cairo 自身的语法改进,除此之外,StarkWare 的智能合约也将逐步过渡到完全的 Cairo 语言上去,以完成自身的语言标准的统一。

由于保持了相当程度的以太坊主网兼容性,Cairo 和 Solidity 编写的智能合约之间的转换也将更为简易,以太坊客户端 Nethermind 的转译器 Warp 已经支持将 Uniswap V3 重写为 Cairo 代码。

实际上,在 2022 年 10 月末,StarkNet 便宣称使用 Cairo 开发出 ZK-EVM,而在接下来随着 StarkNet 的真正投入生产环境,这种兼容性的实际效果便可一验真伪。

新芽:基于 Rust 的平衡特性

事实上,Cairo 本身可以视为 Rust 语言写就的语言,其继承了较多的 Rust 特性。

Rust 本身不同于 Python/Go 等所谓的现代语言,其运行效率高度接近于较为底层的开发语言,但同时又兼顾了可读性,比如特殊的内存管理机制——所有权(ownership)和借用等特殊设计。

准确而言,Cairo/Rust 的所有权是指管理内存的显性要求,由于区块链特殊的节点运行机制,其是典型的内存敏感性开发环境,以 C/C++、Java 为例,目前主流有三种内存资源利用机制:

C/C++:手动管理内存,得益于(受害于)现代设备的进步,大多数开发者并未养成及时释放内存的习惯,会造成严重的资源浪费;

Java:自动回收资源机制,JVM 是 Java 运行时的虚拟机,其具备自动管理内存的功能,但一般为保证运行效率,JVM 会保持一段的内存资源,也会造成供需不匹配的问题;

Cairo/Rust:所有权机制管理内存资源,Rust 中的任何变量必须指定所有者,并且一次仅能有一个,当变量执行后即被释放,不能继续存在内存中。

这样的所有权机制设计可以保证宝贵的内存资源仅在执行时调用,即可以兼顾 C/C++ 的运行效率,但又避免了内存泄漏等问题,内存资源无需时刻准备着,对于减轻智能合约的整体大小具有重要意义。

其次是强类型的思路,Cairo/Rust 涉及众多智能合约的编写和运行,而其上承载的都是高价值的 Token、NFT 以及个人数据,需要特殊对待,并且每次改变都需要慎重对待。

强类型语言和弱类型语言是相对于变量的定义而言的,简单而言,强类型要求变量在使用前进行「数据类型"方面的定义,如整数、浮点数、字符串等,未经明确的类型变换操作,不可随意更改其定义。

弱类型语言并无此严格规定,变量的数据类型可灵活改变。

在智能合约的编写中,资产类型和数量必须被显性对待,以确保其归属权清晰和交易、转换等流程明确,而 Cairo/Rust 的可读性强,其对开发者较为友好,便于避免更多的安全问题。

按照官方进度,Cairo 1.0 的编译器将在今年一季度面世,届时,将和 StarkNet 进行更深度的融合,而借助 Rust 的语言特性,有望从底层提高执行速度,从而将其 TPS 抬升到日常可用的水平。

重生:开发者友好

Cairo 1.0 肩负着打通 L2 和以太坊主网的重任,根据其官方的 Regenesis(重生)计划,StarkNet 将在 2023 年一季度完全过渡到 Cairo 之上,结束目前的割裂状态,从而进入生态竞争的新发展阶段。

而缺乏真正杀手级的应用,再叠加上 dYdX 等头部项目的出走,StarkWare 的晋级之路仍然布满荆棘。

在目前的公链 /L2/dApp 开发格局中,Solidity(Vyper)占据了近 98% 的垄断地位,而 Cairo 仅占据不到 1% 的市场空间,基本上目前只有 StarkWare 能够支撑起运行。

自从 StarkNet 和 StarkEx 设立以来,由 Cairo 驱动的 dApp 已经处理了超过 3 亿笔交易,铸造了超过 6500 万个 NFT,并处理了价值 7000 亿美元的交易,并且这些交易都利用以太坊上作为最终结算层。

在 Cairo 1.0 真正应用至 StarkNet 之前,开发者的体验是争夺其进入 StarkWare 生态的第一步,除 Nethermind 的 Warp 支持之外,ConsenSys 也和 StarkWare 达成合作,将为 Cairo 提供智能合约提供安全审计服务。

根据官方说明,目前 Cairo 0 的各项功能开发进度如下,我们也可从中参照 Cairo 1.0 的发展方向,并且说明 StarkWare 将会遵循将全部 StarkNet 开源的计划,Cairo 将是其开迈出的第一步。

相关阅读:盘点 StarkWare 生态:StarkEx 共 7 个应用,StarkNet 105 个生态项目

可以从中发现,Cairo 的功能开发进度较快,并且预计实现的功能也较多,而 StarkNet 也将在 Cairo 实现后补齐目前的功能缺口,而最终实现 StarkNet 系统级调用的全功能模块。

目前可以适当参考下 StarkEx 的数据,不同于 StarkNet 的通用化路线,StarkEx 面向主要几个大型项目,包括 Immutable X、Sorare、Rgino.Fi 和 dYdX,使用过服务的用户数达 2 千万人次,日均月活在数万量级。

借助和成熟的 DeFi 和链游进行合作,StarkEx 的市场化之路整体较为顺利,但是 StarkNet 将作为通用 Layer 2 参与各个 L2 竞争之中,Cairo 将有望进一步带动 StarkNet 市场占有率的提升。

结语

Cairo 1.0 并非简单作为语言更新,而是要承担更为丰富的角色,包括激活 StarkNet 的 EVM 兼容性和执行效率,通过借助 Rust 成熟的编程范式,如所有权、强类型等,减轻了开发难度。

同时需要注意,Cairo 1.0 仍有些未完全实现的功能,其完全状态可能需要更长的开发周期,其 Token 发行时间也会随之进行调整。

总之,Cairo 在结束 StarkNet 目前的「非完全」版具有重要意义,结合 Sierra、编译器等新工具,以及和主流开发工具的结合,显著减少开发者在其上编写智能合约的压力。

评论

所有评论

推荐阅读

  • 美国现货以太坊ETF昨日净流出493万美元

    6月13日,据Trader T监测,美国现货以太坊ETF昨日净流出493万美元。

  • 美国现货比特币ETF昨日净流入8582万美元

    6月13日,据Trader T监测,美国现货比特币ETF昨日净流入8582万美元。

  • 美国禁止外国主体访问Fable 5和Mythos 5,Anthropic发长文驳斥

    6月13日,Anthropic发布声明称,美国政府以国家安全权力为由,发布了一项出口管制指令,要求暂停任何外国主体对人工智能模型Fable 5 和Mythos 5的所有访问权限,无论该人员是否在美国境内,包括属于外国公民的Anthropic员工。该命令的实际效果是,我们必须立即为所有客户禁用Fable 5和Mythos 5,以确保合规。所有其他Anthropic模型的访问将不受影响。我们于今天下午5点21分(美国东部时间)收到了政府的指令。该信函未说明其国家安全关切的具体细节。我们的理解是,政府认为其已获悉一种绕过或“越狱”Fable 5的方法。迄今为止,政府仅向我们提供了口头证据,证明存在一种潜在的狭窄、非通用越狱,本质上是通过要求模型读取特定的代码库并修复任何软件缺陷。我们正在遵守政府的合法指令,并正在移除所有用户对 Fable 5 和 Mythos 5 的访问权限。但是,我们不同意“某个狭窄的潜在越狱漏洞就应成为召回已部署给数亿用户的商业模型的原因”这一结论。(金十)

  • 伊朗外长:伊美谅解备忘录可能在几天内签署

    6月13日,据伊朗媒体12日报道,伊朗外长阿拉格齐表示,一旦伊美完成最后阶段的谈判,谅解备忘录将立即签署并公布。第一阶段将以远程电子方式签署,“这可能在未来几天内发生”。(新华社)

  • 美国官员:美伊接近达成协议,将在未来几天签署

    6月13日,据路透社报道,一名美国高级官员当地时间周五表示,美国和伊朗尚未真正抵达终点线,但距离达成一项解决双方冲突的协议已经非常接近,华盛顿预计将在未来几天签署协议。“谈判团队让我们处在一个非常有利的位置,但我们还要再看看,我们还没有真正抵达终点线,但已经非常接近了,”这名美国官员表示。该官员称,已达成一致的条款实现了特朗普的核心目标。谅解备忘录的条款包括重新开放霍尔木兹海峡,以及解除美国对伊朗港口的封锁。伊朗的高丰度浓缩铀也将被就地销毁,随后运出该国。“伊朗不会因为签署谅解备忘录或谈判本身而得到任何东西,”该官员说,“他们会因为履行协议规定的义务而获得经济奖励。因此,如果他们按承诺交出核材料,就会得到一些东西。如果他们拆除核计划或核设施,就会得到另外的东西。”

  • 伊朗外交部:伊方正在审议谅解备忘录草案

    6月13日,当地时间12日,伊朗外交部发言人巴加埃表示,目前伊美双方已经在大多数问题上达成谅解,伊朗内部正在对谅解备忘录文本进行最后阶段的汇总。因此,伊朗外长阿拉格齐此前关于“双方已非常接近达成谅解”的表态是准确且值得关注的。相关决策机构的会议正在举行,这是一个持续推进的过程。为达成一个最终且具有决定性的结果,决策机构和相关部门之间必须形成共识。巴加埃还表示,目前有关协议文本内容的各种猜测均未获得证实。虽然外交进程中的具体细节暂不便公开讨论,但这并不意味着公众没有知情权。(央视新闻)

  • SpaceX上市首日开盘报150美元,其IPO发行价为135美元

    6月12日,SpaceX上市首日开盘报150美元,其IPO发行价为135美元。

  • 伊朗外长称伊美“从未如此接近达成”谅解备忘录

    6月12日,伊朗外交部长阿拉格齐12日在社交媒体发文说,伊美“从未如此接近达成”谅解备忘录。在最终敲定之前,媒体应避免对其内容进行猜测。伊方将适时公布所有细节。 (央视新闻)

  • BTC突破64000美元

    行情显示,BTC突破64000美元,现报64107.99美元,24小时涨幅达到2.18%,行情波动较大,请做好风险控制。

  • ARM拉升大涨近10%,美银预计到2030年服务器CPU市场规模料激增4倍

    6月12日,ARM拉升大涨近10%,报376.18美元。消息面上,美国银行全球研究部分析师Vivek Arya最新预测,服务器CPU的总潜在市场规模(TAM)将从2025年的350亿美元激增4倍至2030年的1700亿美元以上。这远超该行此前对2030年服务器CPU市场规模1250亿美元的预测。 Arya在报告中写道:“我们认为,代理式AI的崛起是一个强大的需求加速器,它不仅扩大了CPU的市场机遇,也为英特尔、AMD以及基于Arm架构的挑战者们带来了利好。”