zkSync Era и StarkNet

Зачем это блокчейну?

Два главных игрока в ZK rollups: zkSync Era (Matter Labs) — знакомый Solidity, привычные инструменты. StarkNet (StarkWare) — новый язык Cairo, зато квантово-устойчивые STARKs. Оба обещают 10,000+ TPS. Оба нативно поддерживают Account Abstraction. Но подходы РАДИКАЛЬНО разные.

Аналогия: zkSync = Android (привычная Java/Kotlin, совместимость с существующими приложениями). StarkNet = iOS (свой язык Swift/Cairo, оптимизирован для экосистемы, но нужно учить с нуля).

zkSync Era (Matter Labs)

Архитектура

Type 4 zkEVM: zkSync НЕ выполняет EVM bytecode напрямую. Solidity компилируется через zksolc (custom compiler) в zkSync bytecode, который выполняется на zkEVM.

Proof system: zk-SNARKs (PLONK-based). Trusted setup required, но PLONK использует “universal and updatable” setup — не нужна новая церемония для каждого контракта.

Native Account Abstraction

Ключевое отличие zkSync — ВСЕ аккаунты являются smart contracts. Нет разделения на EOA и contract accounts.

Что это дает:

• Paymaster: другой аккаунт платит gas за пользователя. Gasless транзакции для onboarding
• Custom validation: собственная логика проверки транзакций (multisig, social recovery, session keys)
• Batch transactions: несколько операций в одной транзакции

Аналог EIP-4337 на Ethereum, но встроенный в протокол, а не overlay.

Hyperchains

L3 сети, построенные поверх zkSync L2:

• Shared security с zkSync L2 (который наследует безопасность Ethereum)
• Кастомизация: собственный газовый токен, privacy features, специализированные VM
• Interoperability между Hyperchains через zkSync settlement layer

Roadmap

• Mainnet с 2023 года
• EVM bytecode compatibility goal (2025-2026): выполнять EVM bytecode напрямую, без перекомпиляции
• 10,000+ TPS target
• Prover decentralization

StarkNet (StarkWare)

Архитектура

Cairo VM — полностью custom virtual machine, НЕ совместимая с EVM. Разработчики должны изучить Cairo — язык, спроектированный специально для provability.

Proof system: STARKs (Scalable Transparent ARguments of Knowledge). Нет trusted setup. Quantum resistant. Proofs больше, но proving быстрее для больших вычислений.

Cairo: язык для доказательств

// StarkNet: разработчик пишет Cairo
#[starknet::contract]
mod Counter {
    #[storage]
    struct Storage {
        count: u128,
    }

    #[external(v0)]
    fn increment(ref self: ContractState) {
        let current = self.count.read();
        self.count.write(current + 1);
    }
}

Почему Cairo, а не Solidity?

• Cairo оптимизирован для generation proofs — операции в Cairo эффективно “доказуемы”
• EVM opcodes (KECCAK256, SSTORE) сложны для proving; Cairo использует Pedersen hash и другие ZK-friendly примитивы
• Trade-off: мощнее для ZK-native приложений, но высокий порог входа

SHARP (Shared Prover)

Shared Prover Architecture Resources: StarkNet транзакции делят prover инфраструктуру с StarkEx (dYdX, Immutable X, Sorare).

Преимущества:

• Амортизация стоимости proving (больше транзакций = дешевле на транзакцию)
• Один proof покрывает транзакции из нескольких приложений

Volition

Гибридная data availability — выбор per-transaction:

• Rollup mode: данные на Ethereum L1 (дороже, безопаснее)
• Validium mode: данные off-chain (дешевле, менее безопасно)

Пользователь решает сам: для крупного трансфера — rollup mode. Для игрового NFT — validium mode.

Native AA from Day 1

StarkNet реализовал Account Abstraction до EIP-4337. Каждый аккаунт — smart contract с кастомной логикой валидации. Это фундаментальное дизайн-решение, не ретрофит.

Roadmap

• Mainnet с 2023 года
• Sequencer decentralization roadmap (2026)
• Cairo 2.0 с Rust-like синтаксисом (упрощение для разработчиков)
• Appchains через Madara framework

Сравнение: итоги

Выбор:

• Ethereum разработчик хочет быстро развернуть на L2 -> zkSync Era
• Разработчик строит ZK-native приложение (privacy, provable computation) -> StarkNet

Экосистема ZK Rollups

Другие ZK rollups

Polygon zkEVM (Type 2):

• EVM equivalent — существующие контракты работают почти без изменений
• SNARK-based proof system
• Backed by Polygon Labs, интеграция с Polygon экосистемой

Scroll (Type 2):

• Community-driven, фокус на Ethereum equivalence
• SNARK-based, поэтапное движение к Type 1
• Mainnet с 2023

Linea (Type 2):

• Построен ConsenSys (создатели MetaMask)
• Enterprise-focused, интеграция с MetaMask и Infura
• Mainnet с 2023

Taiko (Type 1):

• Full Ethereum equivalence — самый совместимый, самый медленный proving
• Community-driven, based rollup design
• Mainnet с 2024

Алгоритмический уровень

Compilation pipeline

// zkSync: Developer пишет Solidity
contract Counter {
    uint256 count;
    function inc() external { count++; }
}

// zkSync compiler (zksolc) транспилирует:
// 1. Solidity -> Yul (intermediate representation)
// 2. Yul -> zkSync bytecode (custom opcodes)
// 3. zkSync bytecode выполняется на zkEVM
// 4. Execution trace -> PLONK proof

// StarkNet: Developer пишет Cairo
// Cairo -> Sierra (Safe Intermediate Representation)
// Sierra -> CASM (Cairo Assembly)
// CASM -> execute + generate STARK proof

Различия в Gas модели

// Ethereum: gas = execution cost
// cost(KECCAK256) = 30 gas + 6 * words

// zkSync: gas = execution + proving cost
// KECCAK256 дороже (сложный circuit)
// Native operations (storage) дешевле (оптимизированный circuit)

// StarkNet: gas in Pedersen hash units
// Pedersen hash: ZK-friendly, дешевый для proving
// KECCAK256: дорогой (не ZK-friendly)

Математический уровень

Сложность proof systems

SNARK (Groth16):

• Proof = 3 group elements (~288 bytes)
• Verification = 3 pairings (bilinear map computations)
• Setup: O(N) time, produces CRS (Common Reference String)

STARK:

• Proof = O(poly(log N)) hash values
• Verification = O(poly(log N)) hash computations
• Setup: нет (transparent)

Для больших N (миллионы транзакций):

• STARK proving быстрее (quasi-linear scaling)
• STARK proof больше (logarithmic in computation size)
• SNARK verification дешевле (constant size proof)

Phase 9 выведет эти bound’ы формально.

Ключевые выводы

1. zkSync Era: Solidity + SNARKs + native AA + Hyperchains. Быстрый onboarding для Ethereum разработчиков
2. StarkNet: Cairo + STARKs + native AA + Volition + SHARP. Мощнее для ZK-native приложений, но нужно учить Cairo
3. Оба нативно поддерживают Account Abstraction — все аккаунты являются smart contracts
4. Type 2 (EVM equivalent) — наиболее активный сегмент экосистемы (Polygon zkEVM, Scroll, Linea)
5. Экосистема быстро растет — от 2 proектов в 2022 до 6+ mainnet в 2025
6. Tradeoff остается: Solidity compatibility (zkSync) vs ZK-native power (Cairo/StarkNet)