Zusammenfassung:
Starknet ist eine Layer-2-Skalierungslösung für Ethereum, die Gültigkeitsnachweise verwendet, um schnelle und günstige Transaktionen zu ermöglichen. Dabei profitiert Starknet vom Sicherheitsmodell von Ethereum.
Das Netzwerk verarbeitet Transaktionen off-chain und übermittelt kryptografische Beweise an Ethereum zur endgültigen Verifizierung.
Entwickler nutzen Cairo, eine eigene Programmiersprache, um skalierbare dezentrale Anwendungen (dApps) auf Starknet zu bauen.
Einführung
Starknet ist eine Layer-2-Lösung, die sogenannte Scalable Transparent Arguments of Knowledge (STARK)-Beweise verwendet, um Transaktionen schneller, kosteneffizienter und skalierbarer zu machen. Dank Starknet können Entwickler leistungsfähige und günstige dApps mit starken kryptografischen Garantien erstellen, ohne Kompromisse bei Dezentralisierung und Sicherheit einzugehen.
Was sind STARKs?
STARKs sind kryptografische Beweise, mit denen verifiziert werden kann, dass Berechnungen korrekt ausgeführt wurden, ohne dass die Berechnungen selbst durchgeführt werden müssen.
Im Fall von Starknet belegen STARKs, dass Off-Chain-Transaktionen korrekt verarbeitet wurden, bevor ein kompakter Beweis zurück an Ethereum geschickt wird. Starknet erlaubt es Ethereum, große Mengen an Transaktionen effizienter und kostengünstiger abzuwickeln.
STARKs unterscheiden sich von klassischen Zero-Knowledge-Beweisen (ZKPs) dadurch, dass sie nicht primär auf Datenschutz ausgelegt sind, sondern ihr Fokus auf der Integrität der Berechnungen liegt. Ein großer Vorteil von STARKs ist, dass sie kein „vertrauenswürdiges Setup“ benötigen, die Verifizierung von Berechnungen auch mit wachsender Komplexität effizient bleibt und sie gegen zukünftige Bedrohungen, wie beispielsweise durch Quantencomputer, resistent sind.
Was ist Starknet?
Starknet ist eine Layer-2-Skalierungslösung, die Ethereum-Transaktionen schneller und günstiger macht. Statt jede Transaktion direkt auf Ethereum abzuwickeln, verarbeitet Starknet diese off-chain.
Anschließend erstellt das Netzwerk einen STARK-Beweis, der mathematisch bestätigt, dass alle Transaktionen korrekt ausgeführt wurden. Dieser Nachweis wird zusammen mit einer Zusammenfassung der Zustandsänderungen an Ethereum übermittelt, wo er verifiziert und die neuen Zustände in die Blockchain übernommen werden.
Wie funktioniert Starknet?
1. Sequencer: Transaktionsverarbeitung
Der Sequencer nimmt Transaktionen entgegen, sortiert und überprüft sie und fasst sie in Blöcken zusammen. Ungültige Transaktionen (z. B. wegen zu geringer Guthaben oder Fehlern) werden verworfen.
Nur gültige Transaktionen gelangen in die Blöcke, die anschließend validiert werden. Da dieser Prozess off-chain erfolgt, ist ein höherer Durchsatz möglich.
2. Prover: Beweiserzeugung
Der Prover nimmt den verarbeiteten Block und zeichnet jeden Schritt der Transaktionsausführung (Execution Trace) sowie die resultierenden Zustandsänderungen (State Diff) auf. Anschließend transformiert er diese Daten und wählt zufällige Teile aus, um den endgültigen STARK-Beweis zu generieren. Dieser dient als mathematische Garantie, dass alle Transaktionen korrekt ausgeführt wurden.
3. Abwicklung auf Ethereum
Der Beweis und die endgültigen Zustandsänderungen werden zurück an Ethereum übermittelt, wo zwei Smart Contracts die Verifizierung übernehmen:
Der Verifier Contract prüft die Korrektheit des Beweises. Sind die Daten konsistent und gültig, werden sie genehmigt.
Der Starknet Core Contract aktualisiert den Starknet-Zustand auf Ethereum basierend auf dem verifizierten Beweis.
Sobald der neue Zustand akzeptiert ist, wird er einem Ethereum-Block hinzugefügt und ist damit dauerhaft Teil der Blockchain. Da der Beweis die Gültigkeit der Off-Chain-Berechnungen bestätigt, müssen Transaktionen auf Ethereum nicht erneut ausgeführt werden. Das reduziert Kosten und entlastet das Netzwerk.
Hauptmerkmale von Starknet
Cairo: Die Programmiersprache von Starknet
Starknet nutzt mit Cairo eine eigene Smart-Contract-Sprache, die speziell für das Schreiben von Programmen entwickelt wurde, die mit STARK-Beweisen verifiziert werden können. So können Entwickler skalierbare Anwendungen auf Starknet erstellen, ohne Experten in Kryptografie sein zu müssen.
Zu Cairo gehören verschiedene Entwicklertools, darunter Dojo, eine quelloffene Game-Engine, mit der vollständig on-chain laufende Spiele geschaffen werden können, und Starknet React, eine Bibliothek, die das einfache Erstellen von Weboberflächen für Starknet-dApps ermöglicht.
Native Kontoabstraktion
Starknet unterstützt native Kontoabstraktion, die Web2-ähnliche Nutzererlebnisse in Web3-Anwendungen ermöglicht. Nutzer können sich beispielsweise ohne Seed-Phrasen per Passkey anmelden oder mithilfe von Sitzungsschlüsseln mehrere Transaktionen auf einmal genehmigen. Die Paymaster-Funktion erlaubt zudem gasfreie Transaktionen, bei denen Nutzer mit ERC-20-Tokens bezahlen oder jemand anderes die Gasgebühren übernimmt.
Ein praktisches Beispiel ist Cartridge Controller, eine Smart-Contract-Wallet speziell für Starknet, die diese Funktionen für den Gaming-Bereich zugänglich macht. Sie ermöglicht One-Click-Onboarding, verwaltet Spieleridentitäten und Erfolgsnachweise und ist mit gängigen Game-Engines sowie Frontend-Tools kompatibel.
Validity-Rollups vs. optimistische Rollups
Im Unterschied zu optimistischen Rollups, die Transaktionen als gültig betrachten, solange sie nicht angefochten werden, verwenden Validity-Rollups wie Starknet kryptografische Gültigkeitsnachweise. Validity-Rollups ermöglichen aufgrund der fehlenden Anfechtungsfrist eine schnelle Finalität und bieten starke kryptografische Garantien für die Korrektheit der Transaktionen.
Optimistische Rollups hingegen sind in der Regel einfacher zu implementieren und oft besser mit bestehenden Ethereum-Tools kompatibel. Beide Ansätze haben spezifische Vor- und Nachteile. Die Wahl zwischen ihnen hängt von den jeweiligen Anforderungen ab, etwa in Bezug auf Latenz, Kompatibilität oder Vertrauensanforderungen.
Herausforderungen
Im Gegensatz zu Layer-2-Lösungen wie zkSync Era oder Scroll, bei denen Entwickler bestehenden Solidity-Code wiederverwenden und gängige Ethereum-Tools nutzen können, ist Starknet nicht nativ mit der Ethereum Virtual Machine (EVM) kompatibel.
Starknet setzt stattdessen auf Cairo, eine eigens entwickelte Programmiersprache, die auf Skalierbarkeit durch STARK-Beweise ausgelegt ist. Cairo bringt zwar technische Vorteile mit sich, muss aber zunächst erlernt werden. Das kann den Einstieg verlangsamen und die Migration bestehender Anwendungen erschweren.
STRK-Token
Der STRK-Token ist der native Utility-Token von Starknet. Er dient mehreren Zwecken:
Governance: STRK-Inhaber haben die Möglichkeit, an der Governance des Protokolls teilzunehmen und über Vorschläge abzustimmen, wie z. B. Upgrades oder Änderungen am Starknet-Betriebssystem. Um manche Vorschläge einzureichen oder zu unterstützen, ist eine Mindestmenge an STRK erforderlich.
Transaktionsgebühren: STRK kann zur Zahlung von Transaktionsgebühren auf Starknet verwendet werden. Ein Teil davon wird vom Sequencer in ETH umgetauscht, um Ethereum-Gasgebühren zu zahlen.
Staking: Es gibt zwei Möglichkeiten, STRK zu staken:
Als Validator: Wer eine Mindestmenge an STRK stakt und Netzwerkarbeiten übernimmt, kann Belohnungen verdienen.
Als Delegator: Nutzer können STRK an Validatoren delegieren und erhalten einen Anteil an den Belohnungen, ohne selbst einen Validierungsknoten betreiben zu müssen.
Fazit
Starknet bietet einen eigenen Ansatz zur Skalierung von Ethereum, bei dem Gültigkeitsnachweise, sogenannte STARKs, zum Einsatz kommen. Das Rollup zielt darauf ab, den Durchsatz zu erhöhen und die Kosten zu senken, während die Sicherheitsgarantien von Ethereum bestehen bleiben. Mit wichtigen Funktionen wie der Programmiersprache Cairo und nativer Kontoabstraktion eröffnet Starknet neue Möglichkeiten für Entwickler, insbesondere in Bereichen wie On-Chain-Gaming und On-Chain-Infrastruktur.
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