ARK:詳解Cairo1.0公開版：如何改變StarkWare的編寫范式？

1?月?5?日，StarkWare?宣布正式推出編程語言?Cairo1.0?公開版本，正式取代為期兩年的測試、預覽版本，也標志著使用該語言在?StarkNet?上編寫智能合約已經成為可能，同時也會兼顧高效的執行效率，成為?ZK?系?Layer2Rollup?技術派的里程碑事件。

此次更新的功能可歸納為三點，分別是智能、效率和安全。

更為智能：實現?Sierra?設計，確保?Cairo?代碼可證明，StarkNet?智能合約將在下一個版本中實現。

更加高效：跟進?Rust?語言的強類型、所有權機制和借用等設計思路，兼顧執行效率和編寫規范性；

更為安全：保持圖靈完備性，STARK?機制的安全性由數學證明來保證；

Cairo1.0?公開版的工作流程將與以往有所不同，最主要的開發方向將是在智能合約編寫能力和開發者友好方面進行持續改進。

兩全：走向?ZK-EVM

在本輪的?Layer2?纏斗中，ZK?系中的?STARK?和?SNARK?成為兩大主流路線，但?EVM?兼容性和執行效率也成為各方關注的焦點，更好的兼容性將會獲得以太坊主網的安全性加持，而較高的執行效率則會加快L2自身的執行速度。

數據：3年內幣安增持約42萬枚BTC，Coinbase減持近56萬枚BTC:6月5日消息，據Glassnode監測，在評估過去3年前3大交易所持有的比特幣總量時，發現幣安和Bitfinex的比特幣總量分別增長了421000枚BTC和250000枚BTC，而Coinbase則減少了558000枚BTC。目前幣安、Coinbase和Bitfinex分別持有70.3萬枚、46.2萬枚、32萬枚BTC。[2023/6/5 21:16:00]

但這其中存在一個悖論：EVM?兼容性和執行效率往往無法兼得，越好的L1兼容性則會降低L2執行效率，反之則存在安全性問題。

因此?StarkWare?希望能使用?Cairo?語言作為兩者之間的黏合劑，通過其編寫的智能合約不僅可在?StarkNet?上全速運行，也可和以太坊主網保持較高的兼容性，這也是?ZK-EVM?的真正含義。

在本次更新中，Cairo?將會支持完整的?Cairo-VM，其中的關鍵就在于中間表示層?Sierra。

CZ指控FTX向新聞機構支付4300萬美元以發布Binance FUD:1月24日消息，Binance首席執行官CZ在Twitter空間談話中聲稱FTX向一家定期發布有關Binance負面文章的加密新聞媒體支付了4300萬美元。CZ表示，持有空頭頭寸的交易員希望“產生負面消息”以改善他們的交易。CZ同時承認關注了這家由FTX資助的負面新聞機構，并表示我不認為它會停止，但我不也認為它會在未來困擾我們那么多。（cryptoslate）[2023/1/24 11:28:41]

簡單而言，Sierra?將作為?Cairo?語言編寫的代碼和其底層字節碼之間“翻譯層”，并且這種翻譯將在確保安全性的基礎上進行提速，而無需設置交易的執行狀態，直接可根據當前狀態開展證明。

這是?Cairo?自身的語法改進，除此之外，StarkWare?的智能合約也將逐步過渡到完全的?Cairo?語言上去，以完成自身的語言標準的統一。

由于保持了相當程度的以太坊主網兼容性，Cairo?和?Solidity?編寫的智能合約之間的轉換也將更為簡易，以太坊客戶端?Nethermind的轉譯器?Warp?已經支持將?UniswapV3重寫為?Cairo?代碼。

Bitpanda聘請畢馬威負責資產驗證:11月15日消息，奧地利加密貨幣交易平臺 Bitpanda GmbH 聯席首席執行官 Demuth 表示，由于 FTX 破產事件影響了整個加密行業，他們決定聘請四大會計事務所畢馬威進行資產驗證，包括核實客戶資產是否由存儲在 Bitpanda 冷錢包中的相應加密貨幣資金覆蓋，涉及比特幣等其他 5 個 Token。[2022/11/15 13:08:56]

實際上，在?2022?年?10?月末，StarkNet?便宣稱使用?Cairo?開發出?ZK-EVM，而在接下來隨著?StarkNet?的真正投入生產環境，這種兼容性的實際效果便可一驗真偽。

新芽：基于?Rust?的平衡特性

事實上，Cairo?本身可以視為?Rust?語言寫就的語言，其繼承了較多的?Rust?特性。

Rust?本身不同于?Python/Go?等所謂的現代語言，其運行效率高度接近于較為底層的開發語言，但同時又兼顧了可讀性，比如特殊的內存管理機制——所有權和借用等特殊設計。

BIS報告：MEV對新DeFi應用構成威脅，未來還可能加劇:6月17日消息，根據國際清算銀行（BIS）一份關注加密挖礦行業常見不當行為的新報告，自2020年以來，以太坊區塊鏈上的礦工已經從其他投資者那里“提取”了約6億美元。該報告得出了三個關鍵結論：

1. 基于以太坊的DeFi協議和ETH“依賴于驗證器或‘礦工’作為中介來驗證交易和更新分類賬。

2. MEV類似于傳統市場中券商的搶先交易，但與這種做法不同，它本身并不違法。

3. MEV是偽匿名區塊鏈的一個內在缺陷，因此沒有簡單的方法來擺脫它。根據BIS的說法，這對一系列新的DeFi應用構成了威脅，并可能在未來加劇，使其不可避免。

盡管如此，該報告也推薦了一種解決MEV的方法，即基于身份公開的可信中介網絡的許可分布式賬本技術，但這也意味著放棄區塊鏈匿名的核心價值。（Cointelegraph）[2022/6/17 4:35:53]

準確而言，Cairo/Rust?的所有權是指管理內存的顯性要求，由于區塊鏈特殊的節點運行機制，其是典型的內存敏感性開發環境，以?C/C、Java?為例，目前主流有三種內存資源利用機制：

數字錢包Coingrig集成Nordigen的開放式銀行平臺:金色財經報道，數字錢包Coingrig 集成了 Nordigen 的開放式銀行平臺，以提高銀行與其數字錢包的連接性。Coingrig 是下一代數字錢包，允許用戶在一個地方管理他們所有的個人財務和資產。從加密貨幣到傳統銀行業務，該錢包為用戶提供安全訪問其加密貨幣和銀行賬戶余額的功能，同時還可以跟蹤他們的股票市場、ETF 或商品持有量。

通過他們的錢包，用戶可以以低廉的費用購買和出售加密貨幣，可以訪問多個區塊鏈上的超過一百萬個交易代幣，連接他們的中心化交易所持股以及與各種去中心化交易所集成的統一交換功能。錢包是安全的、非托管的，用戶無需注冊即可訪問它。（finextra）[2022/5/29 3:48:15]

C/C：手動管理內存，得益于現代設備的進步，大多數開發者并未養成及時釋放內存的習慣，會造成嚴重的資源浪費；

Java：自動回收資源機制，JVM?是?Java?運行時的虛擬機，其具備自動管理內存的功能，但一般為保證運行效率，JVM?會保持一段的內存資源，也會造成供需不匹配的問題；

Cairo/Rust：所有權機制管理內存資源，Rust?中的任何變量必須指定所有者，并且一次僅能有一個，當變量執行后即被釋放，不能繼續存在內存中。

這樣的所有權機制設計可以保證寶貴的內存資源僅在執行時調用，即可以兼顧?C/C的運行效率，但又避免了內存泄漏等問題，內存資源無需時刻準備著，對于減輕智能合約的整體大小具有重要意義。

其次是強類型的思路，Cairo/Rust?涉及眾多智能合約的編寫和運行，而其上承載的都是高價值的?Token、NFT?以及個人數據，需要特殊對待，并且每次改變都需要慎重對待。

強類型語言和弱類型語言是相對于變量的定義而言的，簡單而言，強類型要求變量在使用前進行“數據類型"方面的定義，如整數、浮點數、字符串等，未經明確的類型變換操作，不可隨意更改其定義。

弱類型語言并無此嚴格規定，變量的數據類型可靈活改變。

在智能合約的編寫中，資產類型和數量必須被顯性對待，以確保其歸屬權清晰和交易、轉換等流程明確，而?Cairo/Rust?的可讀性強，其對開發者較為友好，便于避免更多的安全問題。

按照官方進度，Cairo1.0?的編譯器將在今年一季度面世，屆時，將和?StarkNet?進行更深度的融合，而借助?Rust?的語言特性，有望從底層提高執行速度，從而將其?TPS?抬升到日常可用的水平。

重生：開發者友好

Cairo1.0?肩負著打通L2和以太坊主網的重任，根據其官方的?Regenesis計劃，StarkNet?將在?2023?年一季度完全過渡到?Cairo?之上，結束目前的割裂狀態，從而進入生態競爭的新發展階段。

而缺乏真正殺手級的應用，再疊加上?dYdX?等頭部項目的出走，StarkWare?的晉級之路仍然布滿荊棘。

在目前的公鏈/L2/dApp?開發格局中，Solidity占據了近?98%?的壟斷地位，而?Cairo?僅占據不到?1%?的市場空間，基本上目前只有?StarkWare?能夠支撐起運行。

自從?StarkNet?和?StarkEx?設立以來，由?Cairo?驅動的?dApp?已經處理了超過?3?億筆交易，鑄造了超過?6500?萬個?NFT，并處理了價值?7000?億美元的交易，并且這些交易都利用以太坊上作為最終結算層。

在?Cairo1.0?真正應用至?StarkNet?之前，開發者的體驗是爭奪其進入?StarkWare?生態的第一步，除?Nethermind?的?Warp?支持之外，ConsenSys?也和?StarkWare?達成合作，將為?Cairo?提供智能合約提供安全審計服務。

根據官方說明，目前?Cairo0的各項功能開發進度如下，我們也可從中參照?Cairo1.0?的發展方向，并且說明?StarkWare?將會遵循將全部?StarkNet?開源的計劃，Cairo?將是其開邁出的第一步。

相關閱讀：盤點?StarkWare?生態：StarkEx?共?7?個應用，StarkNet105?個生態項目

可以從中發現，Cairo?的功能開發進度較快，并且預計實現的功能也較多，而?StarkNet?也將在?Cairo?實現后補齊目前的功能缺口，而最終實現?StarkNet?系統級調用的全功能模塊。

目前可以適當參考下?StarkEx?的數據，不同于?StarkNet?的通用化路線，StarkEx?面向主要幾個大型項目，包括?ImmutableX、Sorare、Rgino.Fi?和?dYdX，使用過服務的用戶數達?2?千萬人次，日均月活在數萬量級。

借助和成熟的?DeFi?和鏈游進行合作，StarkEx?的市場化之路整體較為順利，但是?StarkNet?將作為通用?Layer2?參與各個L2競爭之中，Cairo?將有望進一步帶動?StarkNet?市場占有率的提升。

結語

Cairo1.0?并非簡單作為語言更新，而是要承擔更為豐富的角色，包括激活?StarkNet?的?EVM?兼容性和執行效率，通過借助?Rust?成熟的編程范式，如所有權、強類型等，減輕了開發難度。

同時需要注意，Cairo1.0?仍有些未完全實現的功能，其完全狀態可能需要更長的開發周期，其代幣發行時間也會隨之進行調整。

總之，Cairo在結束?StarkNet?目前的“非完全”版具有重要意義，結合?Sierra、編譯器等新工具，以及和主流開發工具的結合，顯著減少開發者在其上編寫智能合約的壓力。

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