zk-STARK

Een zk-STARK is een bewijssysteem dat volledig is opgebouwd uit cryptografische hashfuncties in plaats van elliptic-curve pairings, en dat geeft het zijn twee kenmerkende eigenschappen: transparantie en post-quantumbestendigheid. De prover zet een berekening om in een polynoomrepresentatie en gebruikt vervolgens een techniek genaamd FRI (Fast Reed-Solomon Interactive Oracle Proof of Proximity) om, zonder de onderliggende data prijs te geven, aan te tonen dat het polynoom correct is opgebouwd. Iedereen kan het resultaat verifiëren met alleen publieke willekeur, dus er is geen geheime setupfase die door een gecompromitteerde partij kan worden misbruikt.

Het concept werd in 2018 geïntroduceerd door Eli Ben-Sasson en zijn collega's, die later StarkWare mede oprichtten, het bedrijf achter Cairo, een programmeertaal die speciaal is ontworpen voor het schrijven van STARK-bewijsbare programma's. StarkEx en StarkNet passen zk-STARKs toe op Ethereum-schaalvergroting: batches transacties worden off-chain uitgevoerd, waarna één enkel STARK-bewijs dat hun correctheid bevestigt on-chain wordt geplaatst, wat gaskosten verlaagt terwijl de beveiliging van Ethereum behouden blijft. Dit maakt zk-STARKs een kernbouwsteen van moderne Zero-Knowledge Rollups.

Omdat de verificatietijd en de bewijsgrootte slechts quasi-lineair groeien met de complexiteit van de berekening, verwerken zk-STARKs grote, repetitieve workloads efficiënt. De afweging ten opzichte van zk-SNARKs zit in de bewijsgrootte: STARK-bewijzen zijn doorgaans tientallen tot honderden kilobytes groot, tegenover een paar honderd bytes voor SNARKs, wat hogere on-chain opslag- en gaskosten betekent. Lopend onderzoek naar recursieve bewijscompositie en compactere hash-gebaseerde commitments verkleint dat verschil geleidelijk.