feat: add SHARP of starEX (#1224)

* wip: add starkEX process * wip: add sharp * feature: add BatchStarkProofVerifier example * docs: add example and dydx explorer
Dapp-Learning-DAO · Jan 6, 2025 · 984d3a5 · 984d3a5
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diff --git a/defi/DYDX/shard.md b/defi/DYDX/shard.md
@@ -0,0 +1,230 @@
+# SHARP（Shared Prover）技术概述
+
+SHARP 是 StarkWare 开发的一种共享证明服务，旨在为多个应用生成有效性证明。它基于 STARK（Scalable Transparent Argument of Knowledge）技术，提供高效、安全的零矩矢证明。
+
+## **工作原理**
+
+SHARP 的主要功能是接收来自不同应用的证明请求，并生成相应的 STARK 证明。其工作流程如下：
+
+1. **接收请求**：应用程序将交易数据和执行结果发送至 SHARP。
+2. **生成证明**：SHARP 使用 Cairo 语言编写的程序，对数据进行处理，生成 STARK 证明。
+3. **提交证明**：将生成的证明提交到以太坊主网，由链上合约验证其有效性。
+
+## **技术细节**
+
+### **Cairo 语言**
+SHARP 使用 Cairo 编写验证逻辑。Cairo 是一种图灵完备的编程语言，专为生成高效的 STARK 证明而设计。它允许开发者定义复杂的业务逻辑，同时保持高效的证明生成能力。
+
+### **STARK 证明**
+- **高扩展性**：支持批量处理大量交易，显著提升吞吐量。
+- **透明性**：不需要可信设置，任何人都可以验证其有效性。
+- **量子安全**：对抗量子计算攻击提供更高的安全保障。
+
+## **优势**
+
+- **共享性**：SHARP 可同时为多个应用生成证明，提高计算资源利用率。
+- **高效性**：通过批量处理交易，显著降低单个应用的计算成本。
+- **安全性**：利用 STARK 技术，确保交易数据的隐私和完整性。
+
+## **应用场景**
+
+SHARP 广泛应用于高扩展性和高安全性需求的场景，包括：
+- 去中心化交易所
+- 支付系统
+- 区块链游戏
+
+## **参考资料**
+
+- [解析StarkWare的架构与生态：估值80亿美元的扩展潜力](https://zhuanlan.zhihu.com/p/530091142)
+- [万字拆解 StarkWare：80 亿美元的「以太坊扩展最佳团队」是否高估？](https://web3caff.com/zh/archives/18842)
+
+---
+
+## **Cairo 示例代码**
+
+### 验证单个计算加密逻辑
+
+以下是一个简单的 Cairo 程序，用于验证输入是否是某个数的平方。
+
+```cairo
+%builtins output
+
+func main{output_ptr : felt*}():
+    let x = 3
+    let y = 9
+    assert x * x = y  # 验证 y 是否为 x 的平方
+    return ()
+end
+```
+
+### **代码解释**：
+- **%builtins output**: 声明 Cairo 程序所需的内容构件。
+- **assert 语句**: 验证 `x` 的平方是否等于 `y`。
+
+---
+
+### 批量验证逻辑
+
+以下展示了一个批量处理交易验证的 Cairo 示例：
+
+```cairo
+%builtins range_check
+
+from starkware.cairo.common.serialize import serialize_word
+
+func validate_transactions{range_check_ptr}(transactions: felt*, n: felt) -> (result: felt):
+    alloc_locals
+    local sum = 0
+    for i in range(n):
+        let transaction = [transactions + i]
+        assert transaction > 0  # 确保交易金额为正
+        let sum = sum + transaction
+    end
+    return (sum)
+end
+
+func main{range_check_ptr}():
+    let (result) = validate_transactions([5, 10, 15], 3)
+    serialize_word(result)  # 输出验证结果
+    return ()
+end
+```
+
+### **代码解释**：
+- **validate_transactions**：验证多个交易并计算总和。
+- **assert 语句**：确保每笔交易的金额为正。
+- **serialize_word**：序列化输出验证结果。
+
+
+### 批量验证并生成响应的加密哈希
+
+以下示例显示如何为批量处理交易生成加密哈希：
+
+```cairo
+%builtins range_check pedersen
+
+from starkware.cairo.common.pedersen_hash import pedersen
+
+func hash_transactions{range_check_ptr, pedersen_ptr}(transactions: felt*, n: felt) -> (hash: felt):
+    alloc_locals
+    local hash = 0
+    for i in range(n):
+        let transaction = [transactions + i]
+        assert transaction > 0
+        let hash = pedersen(hash, transaction)  # 将交易金额加入哈希
+    end
+    return (hash)
+end
+
+func main{range_check_ptr, pedersen_ptr}():
+    let transactions = [5, 10, 15]
+    let n = 3
+    let (result) = hash_transactions(transactions, n)
+    return ()
+end
+```
+
+
+## **Solidity 合约示例**
+
+以下是与 StarkEx 系统交互的 Solidity 合约，用于验证 STARK 证明。
+
+```solidity
+// SPDX-License-Identifier: MIT
+pragma solidity ^0.8.0;
+
+interface IStarkVerifier {
+    function verifyProof(bytes calldata proof, uint256[] calldata publicInputs) external returns (bool);
+}
+
+contract StarkProofVerifier {
+    IStarkVerifier public starkVerifier;
+
+    constructor(address _verifier) {
+        starkVerifier = IStarkVerifier(_verifier);
+    }
+
+    function verifyTransactionProof(bytes memory proof, uint256[] memory inputs) public view returns (bool) {
+        return starkVerifier.verifyProof(proof, inputs);
+    }
+}
+
+### **批量验证交易的 Solidity 合约**
+
+以下扩展了批量验证功能，允许验证多个 STARK 证明：
+
+```solidity
+// SPDX-License-Identifier: MIT
+pragma solidity ^0.8.0;
+
+interface IStarkVerifier {
+    function verifyProof(bytes calldata proof, uint256[] calldata publicInputs) external returns (bool);
+}
+
+contract BatchStarkProofVerifier {
+    IStarkVerifier public starkVerifier;
+
+    constructor(address _verifier) {
+        starkVerifier = IStarkVerifier(_verifier);
+    }
+
+    function verifyBatchProofs(bytes[] memory proofs, uint256[][] memory inputs) public view returns (bool[] memory) {
+        require(proofs.length == inputs.length, "Mismatched inputs and proofs length");
+
+        bool[] memory results = new bool[](proofs.length);
+        for (uint256 i = 0; i < proofs.length; i++) {
+            results[i] = starkVerifier.verifyProof(proofs[i], inputs[i]);
+        }
+        return results;
+    }
+}
+```
+
+### **代码解释**：
+- **批量验证方法**：`verifyBatchProofs` 接收多个证明和输入数组，依次验证每个证明。
+- **输入长度验证**：确保证明和输入的数组长度一致。
+- **返回值**：返回一个布尔数组，每个布尔值对应一个证明的验证结果。
+
+---
+
+## **链下与链上交互示例**
+
+以下展示了如何将链下生成的 STARK 证明提交至链上验证。
+
+### **链下 Python 示例**：
+
+```python
+from starkware.crypto.signature.fast_pedersen_hash import pedersen_hash
+from starkware.starknet.services.api.gateway.transaction import InvokeFunction
+
+def generate_proof_and_inputs(transactions):
+    # 计算交易的哈希值
+    hash_value = 0
+    for tx in transactions:
+        assert tx > 0  # 验证交易金额
+        hash_value = pedersen_hash(hash_value, tx)
+
+    # 模拟生成 STARK 证明（伪代码）
+    proof = "mock_proof_data"
+    public_inputs = [hash_value]
+    return proof, public_inputs
+
+# 示例交易数据
+transactions = [5, 10, 15]
+proof, public_inputs = generate_proof_and_inputs(transactions)
+
+# 提交到链上的交易示例
+invoke_tx = InvokeFunction(
+    contract_address="0xVerifierContractAddress",
+    entry_point_selector="verifyTransactionProof",
+    calldata=[proof, *public_inputs]
+)
+```
+
+### **链上 Solidity 合约交互**：
+
+```solidity
+// 提交验证交易
+contractAddress.verifyTransactionProof(proof, publicInputs);
+```
+
diff --git a/defi/DYDX/starkex.md b/defi/DYDX/starkex.md
@@ -1,16 +1,39 @@
-## Starkex 合约
-dYdX: L2 Perpetual Smart Contract
-dYdX: L2 On-Chain Operator
-
-https://github.com/starkware-libs/starkex-contracts/blob/StarkExchange-v4.5/scalable-dex/contracts/src/interactions/Deposits.sol
-https://github.com/starkware-libs/starkex-contracts/blob/StarkExchange-v4.5/scalable-dex/contracts/src/interactions/Withdrawals.sol
-Dydx页面显示
-https://dydx.l2beat.com/
-转账过程
-转账15USDT到 dYdX: L2 Perpetual Smart Contract(15-2022-11-15 12:10:59 PM)
-L2 Perpetual Smart Contract
-https://dashboard.tenderly.co/tx/mainnet/0x8ea3a15828fb5814091d3fc246920228c1c1480086f467978fe357f5bf3a2ac4?trace=0.8.1.1.0.7
-状态确认
-https://etherscan.io/tx/0x7985593db99c33fa851a196bd8b374221c6063fc654278c9d85d163c29dbcb06
-https://github.com/starkware-libs/starkex-contracts/blob/StarkExchange-v4.5/scalable-dex/contracts/src/starkex/interactions/UpdateState.sol     performUpdateState
-updateState(uint256[] publicInput, uint256[] applicationData)
+dYdX 为了提升交易性能和降低成本，采用了 StarkWare 开发的 StarkEx 作为其二层扩展方案。StarkEx 提供了更高效的交易处理能力，与其他扩展方案相比，其利用零知识证明技术的独特优势包括更低的 gas 费用和更高的扩展性。
+
+**StarkEx 技术架构**
+
+StarkEx 利用 STARK（Scalable Transparent Argument of Knowledge）技术，为 dYdX 提供高效的交易处理能力。其核心组件包括：
+
+- **StarkEx 服务（StarkEx Service）**：处理用户的交易请求，并将其打包成批次，提升交易吞吐量。
+- **SHARP（SHARed Prover）**：为每个交易批次生成有效性证明，确保交易的真实性和数据隐私。
+- **Stark 验证器（Stark Verifier）**：在以太坊主网上验证这些证明的有效性，确保链上状态的准确性。
+- **Stark 合约（Stark Contract）**：在链上管理状态更新，保障整个系统的安全性和一致性。
+
+用户的交易首先由 StarkEx Service 处理，随后 SHARP 生成相应的有效性证明。Stark Verifier 验证该证明后，Stark Contract 在以太坊主网上更新状态，从而实现快速且安全的交易处理。
+
+**StarkEx 合约**
+
+StarkEx 的合约设计涵盖多个模块，用于处理存款、取款和状态更新：
+
+- **Deposits.sol**：管理用户存款的合约模块，用于将资产从 L1 转移到 StarkEx 系统。
+  [查看代码](https://github.com/starkware-libs/starkex-contracts/blob/StarkExchange-v4.5/scalable-dex/contracts/src/interactions/Deposits.sol)
+- **Withdrawals.sol**：负责处理用户从 StarkEx 系统提取资产到 L1 的逻辑。
+  [查看代码](https://github.com/starkware-libs/starkex-contracts/blob/StarkExchange-v4.5/scalable-dex/contracts/src/interactions/Withdrawals.sol)
+- **UpdateState.sol**：核心合约模块之一，用于执行状态更新操作，支持高效的批量交易验证。
+  [查看代码](https://github.com/starkware-libs/starkex-contracts/blob/StarkExchange-v4.5/scalable-dex/contracts/src/starkex/interactions/UpdateState.sol)
+
+updateState 函数示例：
+```solidity
+updateState(uint256[] publicInput, uint256[] applicationData)
+```
+此函数通过接收公共输入和应用数据，完成系统状态的更新。
+
+**实际应用示例**
+
+- 在 dYdX 平台上执行交易时，用户资金被转入 **L2 Perpetual Smart Contract** 中。例如：
+  [转账交易示例](https://dashboard.tenderly.co/tx/mainnet/0x8ea3a15828fb5814091d3fc246920228c1c1480086f467978fe357f5bf3a2ac4?trace=0.8.1.1.0.7)
+- 交易完成后，状态更新操作的执行记录可在以太坊区块链上验证：
+  [状态确认交易](https://etherscan.io/tx/0x7985593db99c33fa851a196bd8b374221c6063fc654278c9d85d163c29dbcb06)
+
+更多关于 dYdX 和 StarkEx 的细节可以参考其 [状态仪表盘](https://dydx.l2beat.com/)，了解实时数据与合约交互记录。
+