Cairo 或将取代 Solidity 的原因

在这篇文章中,我将论证Cairo可以影响即将到来的可证明计算的浪潮,就像Solidity支持可组合计算一样。Cairo是StarkNet的原生编程语言,StarkNet是一种用于扩展以太坊的L2网络。

当我们把智能合约仅仅看作是金融的延伸(DeFi)或网络的泛化(web3)时,这是令人遗憾的。智能合约网络实际上是可组合计算的平台。

以太坊嵌入了一些允许其计算机程序互操作的标准:

透明字节码(没有隐藏的Web API)

标准化API结构(称为ABI)

保证正常运行时间(每个应用都托管在多台机器上,每个应用程序拒绝服务是不经济的)

内置支付基础设施(不依赖于Stripe等第三方)

完整的部署和交易沿袭

不同应用程序层(治理、所有权等)之间无摩擦的合约

这些限制可能会降低开发人员的生产力,但也会以前所未有的规模激励有状态应用程序的组合和重用。

Solidity被创建为一种与上述标准兼容的简单语言。它提供了:

基本状态机功能(状态、访问、更新等)

一位幸运者以38美元赢得了BAYC #9044:金色财经报道,据Trustnode消息,一位幸运儿在NFT平台Rollbit以38美元赢得了“无聊猿”BAYC #9044,该NFT立即从OpenSea购买并在1分钟内交付给了这位幸运玩家。数据显示,BAYC #9044在七个月前由NFT 收藏家 Mbabs 购买,Rollbot 的购买价格为 102.69 ETH,约合 28 万美元。这位幸运玩家希望保持匿名,但他表示会一直持有该NFT并希望它能升值到200万美元。[2022/2/24 10:11:49]

无法访问不可组合的原语(例如,外部数据馈送)

合约对合约交互的接口(组合方式)

用于交易费用的内置gas计量

对底层虚拟机(程序集)的高性能访问

虽然现有的编程语言可以适应可组合计算,但它们需要扩展(为组合添加接口)和限制(消除所有形式的非确定性和外部访问)的组合,这很难合并。此外,在优化上其是与优化 Solidity 代码(gas 成本)完全不同的性能指标(执行足迹),这些语言的编译器就是这么被定义的。

StarkNet的可扩展性工具ZK-Rollups启用了一种被称为可证明计算的新范式。在这个范例中,我们保留了可组合计算的所有优点,但也允许程序证明它们已被执行,而无需重新运行。

这个简单想法允许我们从一个需要重新运行交易的网络(以太坊)转移到一个更好的网络(StarkNet),在这个网络中,通过验证交易已以特定结果执行的证明来验证交易,这是一个更经济的操作。

因为这个范式是如此不同,它也需要一个不同的计算模型,有效地将程序转换成数值理论方程,而不是在机器上执行它们。

我们可以用什么编程语言来实现呢?

考虑Solidity是很自然的。首先,它已经支持组合(调用其他智能合约),并被广泛采用。第二,在Solidity上部署了一系列应用程序,可以很容易地迁移到其他Layer 2解决方案(包括支持可证明计算的zkSync)。第三,Solidity有一个维护良好的多层编译器,可以适应不同的用例。

但是Solidity并不是可证明计算的固有特性。任何接受惯用的Solidity代码并将其转换为证明的编译器都会遇到以下问题:

依赖于低效的数据结构,如`uint256

语言层面的可变性

缺乏高效的内置插件

没有底层访问

技术细节:在实践中,有两种不同的技术来证明通用程序(SNARK和STARK)。SNARK青睐的指令集更适合作为Solidity等语言的编译目标。STARK提供了更多的可伸展性,同时具有不太自然的指令集。当我们说“Solidity 不是可证明计算的有效语言时,我们实际上是指两件事:1) Solidity 可以有效地编码为 SNARK,但它们不像 STARK 那样可扩展 2)Solidity不是编译到STARK的最佳语言,因为在 Solidity 中常见的构造对于 STARK 来说是“昂贵的”。

Cairo有上述所有解决方案:

一个称为felt的底层字段整数数据类型是可用的(与uint256类型一起)

Cairo语言习惯上只编写一次(类似于函数式编程语言)

正在为常见计算开发越来越多的内置非确定性提示

Cairo提供了对底层原语的完全底层访问

Cairo编程更具挑战性,生态系统工具仍在不断成熟。但扩展以太坊的全部意义在于超越现有的限制,构建更好的可组合应用。如果是这样,为什么止步于Solidity?

Source:https://medium.com/yagi-fi/provable-vs-composable-computation-or-why-cairo-will-supersede-solidity-6b00e69bfc9e

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