סטארקוור: כיצד מחקר ישראלי במתמטיקה ובהצפנה הפך לתשתית מרכזית של אתריום

רשתות בלוקצ׳יין נבנו כדי לאפשר העברת ערך והפעלת יישומים ללא גורם מרכזי אחד. אבל ככל שיותר משתמשים ויישומים מצטרפים אליהן, מופיעה בעיה פשוטה: הרשת מתקשה לעבד את כל הפעילות במהירות ובמחיר סביר.

אתריום היא אחת הדוגמאות הבולטות לכך. היא מאפשרת להפעיל חוזים חכמים, יישומים פיננסיים, משחקים ונכסים דיגיטליים, אך בתקופות עמוסות העסקאות עלולות להיות איטיות והעמלות עלולות לעלות.

חברת סטארקוור — StarkWare הישראלית נולדה מתוך ניסיון לפתור את הבעיה הזאת באמצעות שילוב יוצא דופן של מתמטיקה, מדעי המחשב והצפנה.

במקום לבקש מאתריום לבצע בעצמה כל שלב בכל עסקה, הטכנולוגיה של סטארקוור מאפשרת לבצע כמות גדולה של חישובים מחוץ לרשת הראשית, ולאחר מכן לשלוח אליה הוכחה מתמטית קצרה שמאשרת כי החישוב בוצע כראוי.

כך ניתן לעבד הרבה יותר עסקאות, להפחית עלויות ולהמשיך להסתמך על האבטחה של אתריום.

הבעיה: אתריום אינה יכולה לעשות הכול לבדה

אפשר לחשוב על אתריום כעל כביש מרכזי מאובטח מאוד.

כל מכונית שעולה על הכביש נבדקת, וכל פעולה מתועדת. זה מעניק למערכת אמינות, אבל כאשר אלפי משתמשים מנסים לפעול בו־זמנית, נוצר עומס.

בבלוקצ׳יין, כל עסקה דורשת משאבים. מחשבי הרשת צריכים לבדוק אותה, לבצע את החישוב ולעדכן את מצב המערכת.

ככל שמספר העסקאות גדל, המשתמשים מתחרים על המקום המוגבל בתוך הבלוקים. התוצאה עלולה להיות עמלות גבוהות וזמני המתנה ארוכים.

הפתרון הפשוט לכאורה הוא להגדיל את הקיבולת. אבל הגדלה משמעותית של העומס על כל מחשב ברשת עלולה להפוך את הפעלת הרשת ליקרה ומורכבת יותר ולפגוע בביזור.

לכן האתגר הוא לא רק לעבד יותר עסקאות, אלא לעשות זאת בלי לוותר על האבטחה והיכולת של משתתפים רבים לבדוק את המערכת.

הרעיון: לבצע הרבה עבודה ולבדוק רק את ההוכחה

כאן נכנסת לתמונה טכנולוגיית STARK.

במקום שאתריום תבצע בעצמה אלפי עסקאות נפרדות, מערכת חיצונית יכולה לאסוף אותן, לעבד אותן יחד ולייצר הוכחה מתמטית לכך שהתוצאה נכונה.

ההוכחה נשלחת לאתריום, וחוזה חכם בודק אותה.

אם ההוכחה תקינה, אתריום יכולה לקבל את התוצאה בלי לבצע מחדש כל חישוב וכל עסקה.

אפשר להשוות זאת למורה שמקבל אלפי תרגילים. במקום לבדוק כל שורה בכל מחברת, הוא מקבל הוכחה מתמטית שמאפשרת לו לוודא במהירות שכל החישוב בוצע לפי הכללים.

העבודה הגדולה נעשית מחוץ לרשת הראשית. הבדיקה הקצרה והחשובה נשארת באתריום.

זהו הבסיס של פתרונות ההרחבה שפיתחה סטארקוור. החברה מתארת את STARK כמערכת הוכחה שמאפשרת לבצע חישובים מחוץ לבלוקצ׳יין ולאמת את תקינותם על גביו, תוך שימוש בהנחות קריפטוגרפיות שקופות וללא טקס הכנה סודי. (StarkWare)

מהי הוכחת אפס־ידע?

המושג „אפס־ידע” נשמע מורכב, אבל הרעיון הבסיסי פשוט:

אדם או מערכת יכולים להוכיח שטענה מסוימת נכונה, בלי לחשוף בהכרח את כל המידע שעליו היא מבוססת.

לדוגמה, אדם יכול להוכיח שהוא יודע סיסמה בלי למסור את הסיסמה עצמה.

בעולם הבלוקצ׳יין, הוכחות כאלה יכולות לשמש לאימות חישובים, להרחבת הרשת ובמקרים מסוימים גם להגנה על מידע פרטי.

חשוב לדייק: לא כל שימוש ב־STARK נועד להסתיר מידע. בפתרונות ההרחבה של סטארקוור, התפקיד המרכזי של ההוכחה הוא להוכיח שהחישוב שבוצע מחוץ לרשת נכון.

הפרטיות היא יכולת אפשרית של הטכנולוגיה, אך הרחבת הקיבולת והבטחת תקינות החישוב הן הליבה של השימוש הנוכחי.

למה קוראים לה STARK?

המילה STARK היא ראשי תיבות של:

Scalable Transparent Argument of Knowledge

כל חלק בשם מתאר מאפיין אחר:

Scalable — ניתנת להרחבה: ככל שהחישוב גדול יותר, משתלם יותר להוכיח אותו בצורה מרוכזת במקום לבדוק כל פעולה בנפרד.

Transparent — שקופה: המערכת אינה דורשת טקס הכנה שבו נוצרים סודות קריפטוגרפיים שחייבים להימחק ולהישמר בסוד.

Argument of Knowledge — הוכחת ידיעה: מי שמייצר את ההוכחה צריך להראות שבאמת ביצע את החישוב ויש בידיו המידע הנדרש.

סטארקוור מציינת כי STARKs מבוססים על קריפטוגרפיה ואלגברה מודרנית, וכי המבנה שלהם נשען על הנחות שנחשבות עמידות גם בפני מחשוב קוונטי יותר מאשר מערכות אחרות שתלויות בסוגים מסוימים של הצפנה. (StarkWare)

השורשים הישראליים של הטכנולוגיה

סטארקוור נוסדה בשנת 2018 בידי אלי בן־ששון, אלסנדרו קייזה, מיכאל ריאבצב ואורי קולודני.

אלי בן־ששון, מתמטיקאי ומדען מחשב, היה שותף בפיתוח המחקר שעליו מבוססת טכנולוגיית STARK. החברה צמחה מתוך שנים של מחקר אקדמי בקריפטוגרפיה, תורת החישוב והוכחות מתמטיות.

זהו מה שהופך את הסיפור של סטארקוור ליוצא דופן.

לא מדובר רק ביישום עסקי שנבנה סביב מטבע חדש. זוהי חברה שהחלה ממחקר עמוק במתמטיקה ובמדעי המחשב והפכה אותו למערכת שפועלת בפועל על אחת מרשתות הבלוקצ׳יין הגדולות בעולם.

לפי ערכת המדיה הרשמית של החברה, סטארקוור גייסה לאורך השנים 250 מיליון דולר בהשקעות הון וקיבלה מענק של 12 מיליון דולר מקרן אתריום. (StarkWare)

StarkEx: מנוע ההרחבה הראשון

המוצר הראשון של סטארקוור שהגיע לשימוש משמעותי היה StarkEx.

StarkEx הוא מנוע הרחבה שנבנה עבור יישומים מסוימים. במקום שכל יישום יפעיל את כל הפעילות שלו ישירות על אתריום, הוא יכול להשתמש במערכת של סטארקוור כדי לעבד עסקאות מחוץ לרשת ולשלוח אליהן הוכחות תקינות.

המערכת מתאימה לשימושים כמו מסחר, הנפקת NFT, תשלומים, נגזרים ומאגרי נזילות.

StarkEx פועל ברשת הראשית של אתריום מאז יוני 2020, והוא נבנה כפתרון מותאם ליישומים שמבקשים להגדיל את הקיבולת שלהם בלי לבנות רשת עצמאית מאפס. (docs.starkware.co)

אפשר לחשוב עליו כמנוע שמותקן מאחורי יישום מסוים ומטפל עבורו בעומס העסקאות.

אבל לסטארקוור הייתה שאיפה רחבה יותר: לבנות רשת פתוחה שכל מפתח יוכל לפתח עליה.

Starknet: שכבה שנייה פתוחה מעל אתריום

מתוך הטכנולוגיה של StarkEx נולדה Starknet.

Starknet היא רשת שכבה שנייה שפועלת מעל אתריום. היא מאפשרת למפתחים לפרוס חוזים חכמים ולבנות יישומים בלי להיות מוגבלים למוצר או לשימוש מסוים.

העסקאות מתבצעות ב־Starknet, נאספות לקבוצות ומעובדות מחוץ לאתריום. לאחר מכן נוצרת הוכחת STARK שמאשרת שהשינויים שבוצעו ברשת תקינים.

ההוכחה והמידע הנדרש לעדכון מצב הרשת נשלחים לאתריום, שמשמשת שכבת ההתיישבות והאבטחה.

המסמכים הרשמיים של Starknet מגדירים אותה כ־Validity Rollup מבוזר ופתוח, המשתמש בהוכחות מבוססות STARK כדי לאגד אלפי עסקאות מחוץ לרשת ולאמת את התוצאה באתריום. (docs.starknet.io)

במילים פשוטות:

• Starknet מבצעת את העבודה הכבדה.

• אתריום בודקת את ההוכחה ושומרת את התוצאה.

• המשתמשים נהנים מעסקאות זולות ומהירות יותר.

• המערכת ממשיכה להישען על אתריום כשכבת אבטחה מרכזית.

מה ההבדל בין StarkWare, StarkEx ו־Starknet?

השמות דומים ולכן קל להתבלבל.

StarkWare היא החברה הישראלית שמפתחת את הטכנולוגיה.

STARK היא מערכת ההוכחות הקריפטוגרפית שעליה מבוססים הפתרונות.

StarkEx הוא מנוע הרחבה מותאם ליישומים מסוימים.

Starknet היא רשת שכבה שנייה פתוחה שעליה מפתחים יכולים לבנות יישומים שונים.

אפשר לדמות זאת לחברת טכנולוגיה שפיתחה מנוע, יצרה ממנו פתרון מותאם למפעלים מסוימים ולאחר מכן בנתה כביש ציבורי שכל עסק יכול להשתמש בו.

Cairo: שפת התכנות שנבנתה לעולם של הוכחות

כדי להפעיל יישומים על Starknet, סטארקוור פיתחה את Cairo.

Cairo היא שפת תכנות שנועדה לאפשר כתיבת תוכניות שניתן להוכיח את תקינות הביצוע שלהן באמצעות STARKs.

במקום לקחת תוכנה רגילה ולנסות להתאים אותה בדיעבד למערכת הוכחות, Cairo נבנתה מראש לעולם שבו החישוב מתבצע מחוץ לרשת ונבדק באמצעות הוכחה קריפטוגרפית.

השפה משמשת את Starknet ואת StarkEx, והיא מאפשרת למפתחים לכתוב חוזים חכמים ולוגיקה מורכבת המתאימים למודל ההרחבה של החברה. (StarkWare)

זהו חלק חשוב מהחזון של סטארקוור: לא רק לפתח הוכחה מתמטית, אלא ליצור סביבתה מערכת שלמה של שפות, כלים ורשתות.

למה אתריום זקוקה לשכבה שנייה?

אפשר לשאול מדוע אתריום אינה פשוט משפרת את הרשת הראשית.

הסיבה היא שכל בלוקצ׳יין מתמודד עם איזון בין שלושה מאפיינים:

• אבטחה.

• ביזור.

• קיבולת ומהירות.

אם מגדילים מאוד את כמות המידע והחישובים שכל מחשב חייב לעבד, ייתכן שרק חברות גדולות יוכלו להריץ את המערכת. הדבר עלול לפגוע בביזור.

שכבות שניות מנסות להעביר חלק מהעבודה למערכת חיצונית, תוך שמירה על קשר לשכבת הבסיס.

Starknet אינה מחליפה את אתריום. היא נועדה לעבוד לצדה: לבצע יותר פעולות ולשלוח חזרה הוכחות שניתן לבדוק באתריום.

דוגמה פשוטה: אלף עסקאות במקום אלף בדיקות

נניח שאלף משתמשים מבצעים עסקאות באפליקציה.

ללא פתרון הרחבה, כל אחת מהעסקאות צריכה להיכנס לרשת אתריום, להתחרות על מקום בבלוק ולשלם עמלה נפרדת.

במערכת המבוססת על STARK:

1. העסקאות מתבצעות ומעובדות מחוץ לרשת הראשית.

2. המערכת מחשבת את התוצאה החדשה של כל החשבונות.

3. נוצרת הוכחה מתמטית אחת שמראה שכל העסקאות בוצעו לפי הכללים.

4. ההוכחה נשלחת לאתריום.

5. אתריום בודקת את ההוכחה ומאשרת את עדכון המצב.

במקום לבצע אלף חישובים כבדים, אתריום בודקת הוכחה אחת שמייצגת אותם.

זו אינה העלמה של העבודה. העבודה עדיין מתבצעת, אך היא מתבצעת במקום שבו היא זולה ויעילה יותר.

מה פירוש „אבטחה ברמת אתריום”?

הביטוי הזה אינו אומר שכל חלק ב־Starknet זהה לאתריום או שאין בה סיכונים.

המשמעות היא שהוכחות התקינות של הרשת נבדקות ומתיישבות באתריום. לא ניתן לעדכן את המצב המאומת של Starknet באתריום בלי להציג הוכחה לכך שהבלוקים והעסקאות שביניהם תקינים. (docs.starknet.io)

עם זאת, Starknet היא מערכת מורכבת בפני עצמה. היא כוללת רכיבים כמו סדרן עסקאות, תוכנת הפעלה, גשרים וחוזים חכמים.

כל אחד מהם עלול לכלול תקלות או סיכונים. לכן נכון לומר שהיא נעזרת באבטחת אתריום, אך לא לטעון שכל סיכון נעלם.

חשבון חכם כברירת מחדל

אחד המאפיינים המעניינים של Starknet הוא שכל חשבון משתמש הוא חוזה חכם.

המודל הזה נקרא Account Abstraction.

ברשתות רבות, חשבון רגיל נשלט ישירות באמצעות מפתח פרטי. ב־Starknet אפשר לתכנת את החשבון ולהוסיף לו יכולות כמו:

• אישור באמצעות מספר מכשירים.

• שחזור חשבון.

• הגבלת סכומים.

• תשלום עמלות בדרכים שונות.

• שילוב מספר פעולות בעסקה אחת.

• מדיניות אבטחה מותאמת למשתמש.

היכולת הזאת יכולה להפוך יישומי בלוקצ׳יין לידידותיים יותר למשתמשים שאינם רוצים לנהל מפתחות וסיסמאות בצורה מורכבת.

מה תפקידו של מטבע STRK?

‏STRK הוא הטוקן של רשת Starknet.

הוא משמש במערכת לתשלום עמלות, לממשל ולהשתתפות במנגנוני האבטחה והסטייקינג של הרשת.

לפי תיעוד Starknet, סטייקינג פעיל ברשת ומאמתים משתתפים באישור בלוקים ובשמירה על יציבותה ואבטחתה. (docs.starknet.io)

אבל כמו בכל סקירת פרויקט, חשוב להפריד בין הטכנולוגיה לבין מחיר הטוקן.

גם אם Starknet תמשיך להתפתח ולהגדיל פעילות, מחיר STRK מושפע מהיצע, משחרור טוקנים, מביקוש, מתחרות ומתנאי השוק.

חדשנות מחקרית אינה מבטיחה השקעה מוצלחת.

השפעה שמעבר ל־Starknet

התרומה של סטארקוור אינה מסתכמת ברשת אחת.

החברה הייתה חלק מהפיכת הוכחות האפס־ידע מרעיון אקדמי לכלי שעובד במערכות בלוקצ׳יין פעילות.

המחקר, שפת Cairo, מערכות ההוכחה והתשתיות שפיתחה השפיעו על הדרך שבה תעשיית הקריפטו חושבת על הרחבה ואימות חישובים.

סטארקוור פועלת כיום גם לקידום שימוש ב־STARKs לצורך הרחבת ביטקוין, לצד המשך הפיתוח של Starknet ושל תשתיות ההוכחה שלה. (StarkWare)

זהו מעבר חשוב: מטכנולוגיה שנבנתה תחילה סביב הרחבת אתריום, לכיוון של שכבת הוכחות שעשויה לשרת רשתות ויישומים נוספים.

הסיכונים והאתגרים

למרות ההישגים, סטארקוור ו־Starknet מתמודדות עם אתגרים משמעותיים.

מורכבות טכנולוגית: מערכות הוכחה, סדרנים, גשרים וחוזים חכמים יוצרים תשתית מורכבת שבה עלולות להתגלות תקלות.

תחרות: פתרונות שכבה שנייה נוספים, ובהם Optimistic Rollups ופתרונות ZK אחרים, מתחרים על מפתחים, משתמשים ונזילות.

שפת תכנות ייחודית: Cairo מעניקה יתרונות, אך דורשת ממפתחים ללמוד כלים ושפה שונים מאלו המקובלים באתריום.

ביזור הדרגתי: רשת שכבה שנייה יכולה להישען בתקופות מסוימות על מספר מצומצם יחסית של מפעילים ורכיבים מרכזיים. המעבר לביזור מלא הוא תהליך ולא מתרחש ביום אחד.

גשרים: העברת נכסים בין אתריום לשכבה השנייה נעשית דרך גשרים וחוזים חכמים, שעלולים להיות יעד לתקיפות או תקלות.

כלכלת הטוקן: שחרור טוקנים למשקיעים ולתורמים מוקדמים יכול ליצור לחץ בשוק ולהשפיע על מחיר STRK.

האם זו באמת גאווה ישראלית?

בהחלט.

סטארקוור היא דוגמה נדירה לחברה ישראלית שלקחה מחקר מתקדם במתמטיקה ובהצפנה והפכה אותו לתשתית שמשרתת תעשייה בינלאומית.

היא אינה רק חברת תוכנה שבנתה מוצר על גבי בלוקצ׳יין קיים. היא סייעה לפתח את הכלים הבסיסיים שבעזרתם בלוקצ׳יינים יכולים לבצע יותר עבודה ולוודא שהתוצאה נכונה.

החיבור בין מחקר אקדמי, יזמות ישראלית ותשתית גלובלית הוא בדיוק מה שהופך את הסיפור שלה לחשוב עבור קטגוריית „קריפטו ישראל”.

סיכום

אתריום אפשרה להפעיל כסף ותוכנות על גבי בלוקצ׳יין, אבל ההצלחה שלה יצרה עומס ועלויות גבוהות.

סטארקוור מציעה פתרון שונה: לבצע אלפי עסקאות וחישובים מחוץ לרשת הראשית, לייצר הוכחה מתמטית לכך שהתוצאה נכונה ולבקש מאתריום לבדוק את ההוכחה במקום לבצע מחדש את כל העבודה.

מתוך הרעיון הזה נולדו StarkEx, Starknet, שפת Cairo ומערכת שלמה של כלים המבוססים על STARKs.

החברה הישראלית אינה מנסה רק להאיץ בלוקצ׳יין. היא מנסה לשנות את הדרך שבה מחשבים מוכיחים זה לזה שחישוב בוצע נכון.

ואם אתריום היא עיר עמוסה שבה כל פעולה חייבת להיבדק, סטארקוור בנתה מערכת שמבצעת אלפי פעולות מחוץ לעיר — ומחזירה אליה הוכחה אחת שאפשר לסמוך עליה.

האתר הרשמי של החברה: StarkWare