Cairo 或將取代 Solidity 的原因_ARK

在這篇文章中，我將論證Cairo可以影響即將到來的可證明計算的浪潮，就像Solidity支持可組合計算一樣。Cairo是StarkNet的原生編程語言，StarkNet是一種用于擴展以太坊的L2網絡。

當我們把智能合約僅僅看作是金融的延伸(DeFi)或網絡的泛化(web3)時，這是令人遺憾的。智能合約網絡實際上是可組合計算的平臺。

以太坊嵌入了一些允許其計算機程序互操作的標準：

透明字節碼（沒有隱藏的Web API）

標準化API結構（稱為ABI）

保證正常運行時間（每個應用都托管在多臺機器上，每個應用程序拒絕服務是不經濟的）

零知識證明技術開發公司StarkWare推出第一個公開版本Cairo 1.0:1月6日消息，零知識證明技術開發公司 StarkWare 宣布推出第一個公開版本的 Cairo 1.0，Cairo 于 2020 年作為圖靈完備的編程語言首次推出，用于高效編寫 STARK 可證明的程序。Cairo 1.0 中最重要的變化之一是語法，新版本的 Cairo 允許編寫更安全的代碼。Cairo 1.0 還引入了 Sierra，這是一種新的中間表示，可確保每次 Cairo 運行都可以得到證明。StarkWare 表示，預計在接下來的幾周內，提供與舊版本相同的 Cairo 1.0 功能，對 StarkNet 合約的支持將在即將到來的 StarkNet Alpha 版本中加入。[2023/1/6 10:24:18]

內置支付基礎設施（不依賴于Stripe等第三方）

StarkNet-devnet v0.2.6發布，支持Cairo-lang與StarkNet 0.9.1:據官方消息，StarkNet-devnet v0.2.6發布，主要更新內容包括支持Cairo-lang與StarkNet 0.9.1、在預部署賬戶中使用Openzeppelin 0.2.1。[2022/7/26 2:38:24]

完整的部署和交易沿襲

不同應用程序層（治理、所有權等）之間無摩擦的合約

這些限制可能會降低開發人員的生產力，但也會以前所未有的規模激勵有狀態應用程序的組合和重用。

Solidity被創建為一種與上述標準兼容的簡單語言。它提供了:

Immutable X發布與其兼容的Cairo智能合約以幫助在StarkNet上的項目開發:金色財經消息，NFT二層擴展解決方案Immutable X宣布將發布一組Cairo智能合約，以幫助在StarkNet上進行NFT相關項目的開發。目前發布的合約包括ERC-20、ERC-721、版稅，其中ERC-721合約在Open Zeppelin推出的合約基礎上進行了擴展；版稅則選擇了EIP2981標準。Immutable X表示，未來將構建更多的StarkNet合約并添加至該集合中，包括即將推出的Layer1與Layer2之間的ERC-721代幣跨鏈橋。[2022/5/26 3:42:35]

基本狀態機功能(狀態、訪問、更新等)

StarkWare的編程語言Cairo探索投票類應用場景:3月1日消息，由零知識證明研究機構StarkWare推出的專用編程語言Cairo宣布正在開發一種簡單投票機制的應用，可以支持大規模的用戶以安全的方式投票并保存在區塊鏈上，去中心化組織（DAO）也將受益于該功能。該應用會收集用戶的選票，驗證每次投票的簽名，累計在一起后更新至默克爾樹，同時將生成一個STARK證明以確保本輪投票的有效性。最后這些數據會被發送到一個鏈上的STARK驗證器智能合約，然后生效，應用的智能合約就可以驗證并更新至最新狀態。[2021/3/1 18:03:17]

無法訪問不可組合的原語(例如，外部數據饋送)

合約對合約交互的接口（組合方式）

用于交易費用的內置gas計量

對底層虛擬機（程序集）的高性能訪問

雖然現有的編程語言可以適應可組合計算，但它們需要擴展（為組合添加接口）和限制（消除所有形式的非確定性和外部訪問）的組合，這很難合并。此外，在優化上其是與優化 Solidity 代碼（gas 成本）完全不同的性能指標（執行足跡），這些語言的編譯器就是這么被定義的。

StarkNet的可擴展性工具ZK-Rollups啟用了一種被稱為可證明計算的新范式。在這個范例中，我們保留了可組合計算的所有優點，但也允許程序證明它們已被執行，而無需重新運行。

這個簡單想法允許我們從一個需要重新運行交易的網絡(以太坊)轉移到一個更好的網絡(StarkNet)，在這個網絡中，通過驗證交易已以特定結果執行的證明來驗證交易，這是一個更經濟的操作。

因為這個范式是如此不同，它也需要一個不同的計算模型，有效地將程序轉換成數值理論方程，而不是在機器上執行它們。

我們可以用什么編程語言來實現呢?

考慮Solidity是很自然的。首先，它已經支持組合(調用其他智能合約)，并被廣泛采用。第二，在Solidity上部署了一系列應用程序，可以很容易地遷移到其他Layer 2解決方案(包括支持可證明計算的zkSync)。第三，Solidity有一個維護良好的多層編譯器，可以適應不同的用例。

但是Solidity并不是可證明計算的固有特性。任何接受慣用的Solidity代碼并將其轉換為證明的編譯器都會遇到以下問題：

依賴于低效的數據結構，如`uint256

語言層面的可變性

缺乏高效的內置插件

沒有底層訪問

技術細節：在實踐中，有兩種不同的技術來證明通用程序(SNARK和STARK)。SNARK青睞的指令集更適合作為Solidity等語言的編譯目標。STARK提供了更多的可伸展性，同時具有不太自然的指令集。當我們說“Solidity 不是可證明計算的有效語言時，我們實際上是指兩件事：1) Solidity 可以有效地編碼為 SNARK，但它們不像 STARK 那樣可擴展 2)Solidity不是編譯到STARK的最佳語言，因為在 Solidity 中常見的構造對于 STARK 來說是“昂貴的”。

Cairo有上述所有解決方案：

一個稱為felt的底層字段整數數據類型是可用的(與uint256類型一起)

Cairo語言習慣上只編寫一次(類似于函數式編程語言)

正在為常見計算開發越來越多的內置非確定性提示

Cairo提供了對底層原語的完全底層訪問

Cairo編程更具挑戰性，生態系統工具仍在不斷成熟。但擴展以太坊的全部意義在于超越現有的限制，構建更好的可組合應用。如果是這樣，為什么止步于Solidity?

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

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