zk-STARK

Ein zk-STARK verwendet weder Pairings noch elliptische Kurven: Seine Sicherheit beruht auf einer kollisionsresistenten Hashfunktion und auf Näheprüfungen zu Reed-Solomon-Codes mittels FRI (Fast Reed-Solomon IOP of Proximity). Die Berechnung wird als Ausführungsspur plus algebraische Bedingungen (AIR) ausgedrückt und über Merkle-Bäume aus Hashes committet. Die Beweiszeit ist quasi-linear und die Verifikation polylogarithmisch, um den Preis von Beweisen mit zehn bis mehreren hundert Kilobyte. Eingeführt wurde das Verfahren 2018 von Eli Ben-Sasson, Iddo Bentov, Yinon Horesh und Michael Riabzev (Cryptology ePrint 2018/046); die FRI-Grundlage wurde auf der ICALP 2018 vorgestellt.

Es beseitigt das Zeremonierisiko: Es gibt keinen Toxic Waste, der verwahrt oder vernichtet werden müsste. Zudem bietet es Vorsorge gegenüber Quantencomputern, da es nicht auf Kurvenannahmen beruht, die für den Shor-Algorithmus anfällig sind. Es ist die naheliegende Wahl, wenn Transparenz und kryptografische Langlebigkeit wichtiger sind als die Kosten der On-Chain-Veröffentlichung des Beweises, ein relevantes Kriterium für Marktinfrastruktur, die Jahrzehnte überdauern muss.

StarkWare hat seinen Stack auf STARKs aufgebaut: die Engine StarkEx, eingesetzt von dYdX v3, Immutable X und Sorare, und das Allzweck-Netzwerk Starknet mit der Sprache Cairo. Neuere Varianten wie Circle STARKs über dem Körper Mersenne-31 zielen auf effizientere Beweise. Gegenüber dem zk-SNARK teilt es die Einsatzfelder Skalierung und Identität, verzichtet aber auf das Trusted Setup und stützt seine Sicherheit auf die Hashfunktion und Merkle-Bäume.