📜 [專欄新文章] [zkp 讀書會] Cairo 語言介紹

✍️ NIC Lin

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Cairo 是 STARK 證明系統的其中一個編程語言，讓開發者能透過 Cairo 來使用 STARK，撰寫效能更高的 Dapp

Photo by Simon Berger on Unsplash

Warning：本篇會保持在 high level 的介紹，實際深入的部分請見文內附上的文檔或是官方開發者文件

背景介紹

建構於密碼學的零知識證明能提供計算的隱私性，但同時在區塊鏈生態系也被用來提升 Scalability — 我可以用 10 秒的運算資源來驗證原本耗費 1000 秒運算資源的計算過程

如同更多人熟悉的 SNARK，STARK 也是一個零知識證明的證明系統，但當前的 STARK 著重的是在 Scalability ，而非大家比較習以為常零知識證明提供的隱私性特質

其實目前基於 SNARK 的 Rollup 項目，例如 zkSync、Loopring、Aztec、zkopru，除了 Aztec 外，其他都是利用 SNARK 來增加 Scalability — 這些 Rollup 上資料都還是公開、沒有隱私性的

StarkWare 是目前唯一基於 STARK 的開發團隊

STARK 要加上隱私保護不會太難，只是 StarkWare 還沒有把這項功能放在未來規劃中

Cairo 簡介

標榜為圖靈完備的零知識證明系統語言，Cairo 對原本熟悉 Solidity 的開發者來說還是會感到比較難上手和陌生的。再加上套件庫還不夠充足，目前支援的雜湊函式是 Pedersen，數位簽章演算法是 ECDSA（相對於 SNARK，EdDSA 的效能反而比較差所以沒有支援）。
但 Cairo 還在早期開發的階段，相信開發體驗會越來越好的。

另外需要注意的是作為一個證明系統，會有 Prover 和 Verifier 的角色。而 STARK 的 Verifier 是公開的，但 Prover 軟體預計會有 License 保護。Prover 一般情況下不得用於商業用途，除非將 proof 上傳至官方的 Verifier。

最後要提及的是，第一版的 Cairo 是設計來方便開發者將 Dapp 的運算遷移至鏈下。不同於 Rollup，這個鏈下只會有它自己一個 Dapp。這個 Dapp 的項目方自己維護自己 Dapp 的 state。（ Rollup 則是 operator 維護所有 Dapp 的 state，Dapp 開發者不需自己操煩）
這可能有點難懂。如果你有在寫 Solidity，想像一下今天你在合約要用到合約裡宣告的 storage 變數時，你要自己提供 merkle proof 上來，證明這個storage 變數真的是這個值。這個就是開發者要自己維護 state 的意思。

而第二版的 Cairo 則是 StarkNet 裡使用的 Cairo（第一和第二版是不同編譯器），這版的 Cairo 就是作為 Dapp 在 Rollup 開發所使用 — 開發者可以在合約裡宣告變數，變數的值不需開發者維護，可以直接假設存在。
註1：StarkWare 不喜歡 Rollup 這個詞，他們覺得 Data Availability 的需求是一段光譜：不一定得要把 data 全都送上 L1，中間有其他方式可以做不同層級的 Data Availability。
註2：第一版和第二版實際上在官方版本裡是 0.0.1 及 0.0.2，在撰文當前最新版即是 0.0.2

官方網站：https://www.cairo-lang.org
開發者文件：https://www.cairo-lang.org/docs/

開發環境

Cairo 有提供像是 Remix 的瀏覽器 IDE：playground。裡面提供各種範例練習和挑戰，除了可以編譯，還可以直接生成並上傳 proof。
註：但有些功能還是沒辦法在 playground 裡使用，例如要給你的程式 custom input 時。這時候只能在本地端開發才能使用這個功能。

開發 Cairo 要先安裝python，我將開發者文件整理出來的資料統整在這個 hackmd 文檔裡：https://hackmd.io/w690dpAQTsKeKZv3oikzTQ
裡面包含簡介、設置本地開發環境以及 Cairo 基礎（因為篇幅原因，所以不將內容複製到這裡）
註：我把開發者文件裡的代碼整理到這裡：https://github.com/NIC619/cairo_practice/tree/master/practices
如果不想在研究開發者文件過程中，還要自己手動拼湊裡面例子的話，可以直接用整理好的代碼來執行。同時 repo 裡還有包含一些額外自己測試 Cairo 功能的範例。

深入 Cairo

在那份 hackmd 文檔裡的開頭，可以連結到第二部分 — 深入 Cairo 的部分。裡面也是從開發者文件裡擷取出來我覺得比較重要的部分。如果你要讀開發者文件的話，我建議從 Hello Cairo 開始，它會從例子切入，會比較好知道 Cairo 怎麼使用。接著如果要更深入了解，再去讀 How Cairo Works。

StarkNet Cairo

第二版的 Cairo 其實功能和第一版的 Cairo 是差不多的，所以不必擔心在開發者文件裡學到的 Cairo 在 StarkNet 版本會不能用或差很多。在讀完 Hello Cairo/How Cairo works 後，就可以接著看 Hello StarkNet。會很順利的切換到 StarkNet 版本的 Cairo。
註1：我整理的文檔裡是按照第一版 Cairo 所寫的
註2：如果你從開發者文件一路看下來，體驗過非 StarkNet 版的 Cairo，那你在體驗 StarkNet 版的 Cairo 時一定會發現這更像一般智能合約的使用方式 — 你可以用 view 函式查詢 storage 變數，可以用 external 函式去執行合約（非 StarkNet 版本不是這樣操作 Dapp 的，這邊因為篇幅原因沒有詳細介紹）。

非常建議嘗試兩種版本的 Cairo，你會知道 1. 操作一個單獨在 L2 的 Dapp 和2. 操作與其他 Dapp 共存在 Rollup 上的 Dapp 的不同。這對了解 L2 怎麼運行、需要哪些資料、為什麼需要這些資料非常有幫助。

0.0.2 版的 StarkNet Cairo 目前還缺少一些功能：

函式還沒辦法宣告陣列或 struct 型態的參數

合約和合約之間還沒辦法互動

L1 沒有辦法讀取到 L2 的資料，L2 也沒辦法讀取到 L1 的資料。如果要建立跨 L2 Bridge，這個功能非常重要。

補充及個人心得

STARK 的 proof size 相比於 SNARK 系列的 proof size 大很多，又其證明所包含的交易數量對 proof size 和驗證時間的影響不大，所以把很多筆交易一併做一個 proof 會是對 STARK 非常有利、節省成本的方式（SNARK、STARK 比較表）。但這同時也是一個缺點，如果你的 Dapp 或 Rollup 的 TPS 不高，那就只能等更久時間搜集多一點的交易，要不然就只能提高成本來維持驗證 proof 的頻率。

StarkWare和 zkSync 一樣都有 Rollup 宇宙的概念（ Rollup 宇宙的用詞並不精確，因為在他們的宇宙中不會所有子鏈都是 Rollup，而是會有依照 Data Availability 程度不同所區分的子鏈，像是 Validium、zk Porter 的設計），個人覺得能夠有（針對 Data Availability 程度的）選擇是會比只有一個選擇（完全 Data Available） 還好的方式，但實際上的可行性就要等其團隊釋出更多的資訊。

在 Rollup 越趨成熟的情況下，能夠提供快速跨 Rollup 服務的流動性提供者的角色會越來越重要。zk Rollup（StarkNet、zkSync、etc…）比 Optimistic Rollup （Optimism、Arbitrum、etc…）有著短上許多的 finalize 時間，這對降低流動性提供者的風險有很大的幫助，但目前 zk Rollup 支援合約功能甚至 L1 <-> L2 互動的完成度都比 Optimistic Rollup 還低上許多。短期內快速跨 Rollup 的服務應該還是侷限在 Optimitic Rollup 之間。

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【 林家謙《一人之境》登陸日本 】
MeWe版本：https://bit.ly/3e35irH

現年29歲的林家謙，2014年加入樂壇後一直居於幕後，先後創作《矛盾一生》、《壞與更壞》、《心之科學》、《愛情是一種法國甜品》等數十首作品。及至2019年1月，他正式走進錄音室，獻唱第一首派台歌《下一位前度》，並包辦作曲、編曲、監製，正式以獨立歌手的身份出道，之後於短短兩年間，先後憑《拼命無恙》、《一人之境》、《特倫斯夢遊仙境》及《時光倒流一句話》橫掃多個本地流行榜冠軍位置，成功掀起「我謙熱潮」，粉絲人數激增，而在本月中舉行的ViuTV音樂頒獎典禮《Chill Club推介榜年度推介20/21》裏，他更勇奪「Chill Club年度之歌」及「Chill Club年度男歌手金獎」等六項殊榮 （ https://bit.ly/3gKHKK4 ），與人氣組合MIRROR一同成為媒體焦點。雖然身為處女座的林家謙承認人急升有壓力，直言想「縮返去做幕後」，於頒獎禮後亦刻意保持低調，不過作為本地樂壇新一代「潛力股」，有如漆黑中的螢火蟲那樣，怎樣也會有人留意。2021年4月26日，林家謙再度為其音樂事業寫下新一頁，皆因他的成名作《一人之境》首度登陸日本，於當地電台J-WAVE的音樂節目播出。 （ https://bit.ly/3aMHCpw ）

J-WAVE是一家以東京為廣播對象地域的日本FM廣播電台，屬於「日本FM聯盟」（JFL），即由日本私營FM廣播電台組成的廣播聯播網成員之一。逢周一至周四早上9時至下午1時，都會播出節目《STEP ONE》，由兩位DJ ──　Sascha（サッシャ）和Neuhauss萌菜（ノイハウス萌菜）主持，每次都會播出大量日本和海外歌曲，就以4月26日（周一）播出的一集為例，節目裏先後播出Sixpence None The Richer的《Don't Dream It's Over》、Weeknd & Ariana Grande的《Save Your Tears（Remix）》、Jamiroquai的《Blow Your Mind》以及星野源《Family Song》等等。

不過這天最令香港人感到自豪的，是Sascha以廣東話介紹林家謙主唱的《一人之境》，畢竟是外語，所以Sascha說是也有點「咬字唔正」，《一人之境》唸作「Yi Yan Si Gang」，而林家謙則以其洋名Terence Lam表達，而《一人之境C Major》並非甚麼特別版，而是去年推出的專輯《MAJOR IN MINOR》裏，所有歌曲在歌名之後，都會列出調性（音樂術語），而C Major就是C大調的意思。記者花了些功夫，於電台官網找到節目的錄音重溫版本，發現兩位主持對於《一人之境》的介紹不多，除了歌名外，只在歌曲播完之後，Sascha說：「是一首很美妙的Ballade！」而Neuhauss萌菜則讚美道：「是一首很柔和的樂曲！」

至於林家謙本人對於今次能夠衝出香港有何感受？記者曾經嘗試聯絡他，但至今未有回覆，似乎是因應近日的低調作風，不過他在個人Instagram的限時動態則有發文提及此事，轉貼一位現時身在日本工作的粉絲「報料」：「我係日本打工的，公司每日都播一間叫J-WAVE的電台（即香港的叱咤903），近兩年嚟，你係佢哋第二個播嘅香港歌手，第一個係王菲！」林家謙對此表示感激，回覆對方說：「Thanks for telling me and capturing for me！」（多謝你告訴我這個消息，又分享截圖給我！）而根據「遠距離兄弟」的IG發帖，則指J-WAVE的電台節目除了播放《一人之境》外，亦有介紹林家謙的新歌《神奇的糊塗魔藥》，文中指：「直播果（嗰）陣公司收音機太細聲聽唔清，後尾聽返Online版，係介紹Apple Music個香港Chart（排行榜），頭三位都係林家謙！」

香港歌手揚威日本，歷史上例子不算多，除了剛才提到的王菲和林家謙，以及陳美齡與關淑怡外，另一個要說的是林憶蓮。1992年4月，其專輯《野花》在當地發行，但主打單曲並非香港的《再生戀》，而是《夜來香》及《Wildflower》，並推出3吋CD Single，其中一個說法，是利用《夜來香》的原唱李香蘭在日本的知名度，以及歌曲中散發的老上海情懷（原唱於1944年推出），基於當地市場會有些人可能聽過這首老歌，才有此市場考量。1992年5月17日，《夜來香》曾經登上日本J-WAVE的「Tokio Hot 100」流行榜第49位，成為史上第一位以中文歌打入日本流行榜的香港歌手。

【 林家謙系列報道 】
＊音樂永續計劃林家謙重唱蔡健雅《拋物綫》：https://bit.ly/3gN7iGo
＊林家謙點解揀著衛衣亮相叱咤：https://bit.ly/3aMIMRU

林家謙圖片提供： instagram.com/nickyjai

鳴謝日語翻譯：關震海

原文刊於《香港01》──
標題：「林家謙年度金曲衝出香港　連日本電台J-WAVE都推介《一人之境》」https://bit.ly/3vyo0h1

（29042021）

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一日受氣包

某天晚上終於決定去剪頭髮，立馬上網預約了，約好後不知哪來的勇氣就這樣恣意生活下去，別忘了這裡可是美國，是確認三百五十六次都可能滑掉的謎之漩渦，而我沒打去確認，是否故事的結局早已註定。

人到salon當然就是沒約到，現場也沒有空閒的設計師，心灰意冷之餘，小姐問我要不要重新約時間。當然好，先約了，如果先生開會時間無法配合再打電話來更改就行了。小姐請我先留下信用卡資料，因為如果我改時間，他們要收幾趴服務費。

Excuse me！我這不才剛被你們放鴿子嗎？你怎麼沒付我服務費，老娘一小時也是幾十萬上下的耶，竟然沒有做任何事情就急著收錢，太令人生氣了吧！還我油錢來～（汽油呈現索命鬼姿追殺櫃檯小姐）

我立馬不約了，揚長而去。

好啦其實我沒那麼酷，我只是坐回車上，想說既然出來了就一定要剪到，便打了一個在附近的韓國理髮，對方說兩小時後才有時間，我這婦人想說這樣跑來跑去一定要夠本，便加碼約了我女兒。

我就開車回家接我女兒，一會兒再出來去韓國太太處。

韓國太太寄簡訊告訴我他的店搬到新地址，我覺得好像哪裡怪怪的，但因為沒選擇還是去了，到現場我整個笑出來。我知道臉書買了WhatsApp，可能台積電、鴻海合併了其他科技公司，沒想到在小鎮家庭理髮界也興起這樣M&A旋風！可能疫情導致撐不住，兩家韓國太太髮廊決定企業合併，合併方法就是在原本店門口隨便貼一張紙上面寫另一家店的名字，意思是說「XXX也在這喔」，有夠隨意，遠遠看著令人想再貼一張「生猛海鮮」大字報。

懷著忐忑的心情進去了，旁邊坐著一位韓國奶奶，髮型做得說實在蠻完整的，我看著有理解她想傳達的意念：「我阿嬤remix陳菊」。即便如此，我仍舊不願與現實低頭，安排好女兒給溫柔的韓國太太理髮，我也準備開始剪了。此時出場一位類高中生⋯

高中太妹幫我剪頭髮！！我超想頂著濕頭髮衝出去😫

所以我選擇剪最簡單的齊肩鮑伯，完全錯不了吧。剪了一圈貌似還好，她不知哪來的想法拿出平板夾把我夾成埃及艷后。這也沒關係，反正洗頭就恢復了嘛沒所謂。我跟她說，後面幫我再短一點，我覺得有點長。

沒想到她拒絕幫我剪😳

超傻眼！客人請你幫忙修短還能說不的嗎？他用超破英文說：「你剛剛說這樣的，現在多剪幾公分有差嗎？根本沒差吧。」這樣回我，並且擺出韓式鼻孔噴氣和太妹手插腰😖

我跟她來回幾輪吵架後，想想我就算吵贏也不敢給她剪吧，我算了我！

牽起女兒，經過陳菊奶奶，去門口付錢。此時太妹還有臉問我小費要付多少，我是不是應該隨身攜帶一些假鈔給她，付錢時還用紙鈔切她脈搏。

總之我當天就是一個頂著埃及艷后過時平板燙的受氣包，又土又孬又丟了國家的臉。除非韓國派出玄彬來我家道歉，並且讓我摸他胸部，不然此生我絕對不會跟他們和好的你給我等著。

PS. 想當年我在台灣剪頭髮多麼挑三揀四，一定要去台北超美的地方剪，結果福報耗盡，如今落入韓國太妹手裡，嗚呼哀哉。

1 year ago today, I went on a semester long exchange to study at Korea's Sungkyunkwan University #성균관대학교 for Fall 2020. 🇰🇷It was truly an exchange journey that really changed my life. I still can't help to think back to all of the amazing people that I met on this exchange, all of the awesome adventures exploring Korea, making the best out of every day in the 5 months that I was there for. That's why I selected A to Z of my favourite memories from August to January to show you guys why going on exchange can be so life-changing and it is definitely the best decision that I have made! Enjoy the video and thank you SKKU and Korea! 💗💗 감사합니다～

and also sorry that I haven't been active in posting on the channel, because it took me the last month to slowly edit this video together with so many footage and a lot of planning 🙇‍♀️🙇‍♀️😭

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1年前的今天我實現了我一直以來夢想的韓國大學交換生活🇰🇷 現在想到每一天在韓國留學的時光都覺得每一天都過的很記憶深刻也很值得認識所有不同國家的交換學生。5個月真的過的好快，但是是我大學生活以來最難忘的一學期！這個影片是一篇我收集了五個月以來26個從A到Z最喜歡的回憶，希望你們看了也會覺得要去交換留學看看！💗💗真的很感謝我所有遇到的朋友和成均館大學給我這一次機會變成韓國大學生很精彩的玩遊韓國各地！希望你們會喜歡這隻影片唷～😊

不好意思一直沒有更新我的影片，足足花了一個月我才慢慢的把這個影片完成，接下來會加油繼續每週更新新影片！

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Songs
Music by Flux Vortex - Chemistry - https://www.youtube.com/watch?v=1tQ6DXcfvKo
Music by Sean Kolar - The Cure (Animus Volt Remix) - https://thmatc.co/?l=E574D9C5
Music by Animus Volt - Young Girl - https://thmatc.co/?l=8F5897FD
Music by Animus Volt - Victory - https://thmatc.co/?l=21FB2BBF
Music by Fiji Blue - Outside - https://thmatc.co/?l=17C360AF
Music by Lukey - Honeydream - https://thmatc.co/?l=178253EC
Music prod. by wavytrbl - Gold - https://www.youtube.com/watch?v=pchE1Ch_1eg
Music by Chandler Juliet - Way Too Young to Feel This Old - https://thmatc.co/?l=329095F6
Music: Savage Love (Laxed - Siren Beat) Jawsh 685, Jason Derulo
Music by Dylan Sitts - Christmas in My Heart (Dylan Sitts Remix) feat. Loving Caliber, Mia Pfirrmanhttps://www.youtube.com/watch?v=2uAQjcVQdWw
Music by Fiji Blue - Home - https://thmatc.co/?l=8DAE1F61
Music by Fiji Blue - Wait! - https://thmatc.co/?l=B50D88F3

What I use:
♡ Camera | Canon G7X Mark ii
♡ Doodles | SketchBook iPad App
♡ Editing | Final Cut Pro x Adobe Premiere Pro

Stream/Download " PASSION"
KKBOX：https://pse.is/3fn9k6
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Apple Music：https://pse.is/3lgsht
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Zion P ( MC 耀宗 )
Instagram： https://www.instagram.com/zionp23

ALI
https://www.instagram.com/fang_dh

製作人：Zion P(MC耀宗)
編曲：LENA-J
詞 | 曲：Zion P(MC耀宗) | ALI
錄音：逆流音樂
混音：Zion P(MC耀宗)
發行：逆流音樂有限公司

《歌曲介紹》
Passion ，中文翻譯是「熱情」，字源其實來自拉丁文 的Patior ，意思是「受苦、忍耐」。 持續承受痛苦但卻又始終無法放棄的，就是熱情所在！也許是對夢想的堅持，也可能是愛。

由Zion P(MC耀宗)製作、LENA-J編曲，用吉他的主旋律當做Tequila般的基底，搭上Ali帶著微醺的聲線所調配出的這首歌 - 既是淒美又酸甜的Magarita，也是迷人但危險的El Diablo！

▷ 背景音樂 BGM ◁
Conker's Bad Fur Day OST - Windy & Co.
Kevin MacLeod - Scheming Weasel (faster version)
ヽ(∀ﾟ )人(ﾟ∀ﾟ)人( ﾟ∀)人(∀ﾟ )人(ﾟ∀ﾟ)人( ﾟ∀)ﾉ

*註1:「Sharp醒」
「Sharp」是指外表或言行閃爍有光彩，「醒」是指思路清晰敏捷。
*註2:「串酒里」
串(動詞)：爭論
「酒」與「走」同音
「里」與「你」諧音
「串走你」則是指「用言語把你趕走」
*註3「印度咖哩甘甘地」
說到印度
就會想起咖哩
以及著名政治人物「甘地」
而「甘甘地」的意思是「甜甜的」
變成了雙關：1.形容普遍咖哩的味道
以及 2.政治人物的名字
所以會用這七個字串起來
*註4「識貨」之人
「識貨」是指「有品味」
整句就是指「有品味的人」
*註5「道理我都懂, 可是為什麼鴿子那麼大?」：
https://youtu.be/1EmVcCHEhGk?t=116

(*´∀`)~♥
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