在区块链技术快速发展的背景下，零知识证明（ZKPs）作为一种核心技术，正在不断推动隐私保护和扩展性的前沿。Vitalik Buterin 最近的一篇文章深入探讨了 Circle STARKs，这是一种创新性的 STARK 构造。本文将全面解读 Circle STARKs 的技术细节及其在加密领域的潜在影响。

1. Circle STARKs 背景与进展

Circle STARKs 代表了对现有 STARK 技术的一次重要升级。传统的 STARK 证明依赖于大整数计算，近年来的进展已经使得证明速度显著提升。例如，Starkware 通过优化技术，成功实现了在一台普通笔记本电脑上每秒证明 620,000 个 Poseidon2 哈希，这为构建高效的 ZK-EVM 提供了强有力的技术支持。

1.1 Circle STARKs 的独特性

Circle STARKs 相较于常规 STARK，具有一些显著的优势。其关键在于与 Mersenne31 域的兼容性，这种域使得 Circle STARKs 能够在计算效率和理论复杂度上取得更好的平衡。Circle STARKs 在设计上考虑了如何通过扩域来优化性能，同时保持其实现的简洁性。

2. 深入技术：Circle STARKs 与常规 STARK 的比较

在 STARK 技术中，Circle STARKs 引入了独特的数学构造。这些构造在理论上是较为复杂的，但在实际应用中，开发者能够更方便地使用这些技术而不需要处理过多的复杂细节。

2.1 数学原理与实现挑战

Circle STARKs 的核心在于其与常规 STARK 的数学原理的不同。Circle STARKs 在处理多项式时，采用了不同的“多项式”操作方式，这使得其与常规 STARK 的 FRI （Friable Random Instance）有所区别。虽然这些数学原理在直观上可能较为反直觉，但 Circle STARKs 的设计旨在将这些复杂性隐藏在实现的细节中，从而简化开发者的工作。

2.2 Circle STARKs 与 Binius 的比较

Binius 是另一种新兴的 STARK 构造，提供了在多种域中进行更高效位打包的能力。尽管 Binius 在性能上表现优异，但其理论复杂性显著高于 Circle STARKs。Circle STARKs 在维持高效性的同时，尽量减少了实现的复杂度，使得其成为一个更具吸引力的选择。

3. 展望未来：STARK 技术的演进方向

随着 STARK 技术的不断发展，未来的研究将可能集中在进一步优化哈希函数和签名原语，提升计算效率。同时，递归构造和虚拟机的算术化将成为提升开发者体验和系统性能的重要方向。结合 Mersenne31、BabyBear 和 Binius 等技术，我们正逐步接近 STARK 技术的效率极限。

4. 结论

Circle STARKs 代表了 STARK 技术的一个重要进步，其在保持理论简洁性的同时，提供了高效的性能。通过与其他 STARK 变体的比较，我们可以看到 Circle STARKs 在实际应用中能够提供显著的优势。随着 STARK 技术的进一步发展，未来的研究将继续推动这一领域的创新和优化。

参考链接

Vitalik Buterin 文章链接

Polygon Plonky2 深度解析

Circle FRI 及其他参考文献