Hash compatible con STARK

¿Qué es un hash compatible con STARK?

Un hash compatible con STARK es una función hash criptográfica diseñada para ser eficiente dentro de sistemas de pruebas STARK y otros entornos algebraicos de pruebas de conocimiento cero.

En cripto, las funciones hash se utilizan para comprimir datos en salidas de tamaño fijo, crear árboles de Merkle, generar compromisos, derivar identificadores, comprobar la integridad y respaldar muchos flujos de seguridad de blockchain.

Un hash compatible con STARK realiza la misma función general que una función hash normal, pero está creado para funcionar eficazmente sobre campos finitos y restricciones polinómicas.

Esto importa porque las pruebas STARK representan la computación mediante afirmaciones algebraicas que un demostrador debe probar y un verificador debe comprobar.

Si una función hash es difícil de expresar como restricciones algebraicas sencillas, demostrar muchos hashes se vuelve lento y caro.

Los hashes tradicionales como SHA-256 y Keccak son excelentes para software convencional y consenso de blockchain, pero pueden ser costosos dentro de muchos circuitos de pruebas de conocimiento cero o aritmetizaciones STARK.

Por tanto, un hash compatible con STARK está optimizado para la generación de pruebas y no solo para el rendimiento de CPU.

La página oficial sobre tecnología STARK de StarkWare describe las pruebas STARK como pruebas que solo puede generar un demostrador off-chain que haya ejecutado realmente el cálculo con las entradas auxiliares necesarias.

Dado que demostrar la computación es el coste central, la función hash utilizada dentro de esa computación debe elegirse cuidadosamente.

En términos sencillos, un hash compatible con STARK es una función hash más fácil, barata y rápida de demostrar dentro de sistemas blockchain basados en STARK.

Por qué son importantes los hashes compatibles con STARK

Los hashes compatibles con STARK son importantes porque los sistemas de conocimiento cero suelen necesitar aplicar hashing a enormes cantidades de datos.

Un rollup puede aplicar hashing a datos de transacciones, actualizaciones de cuentas, compromisos de estado, rutas de Merkle, mensajes y entradas de pruebas.

Un protocolo de privacidad puede aplicar hashing a notas, nullifiers, compromisos, secretos y hojas de árboles de Merkle.

Una capa de ejecución de blockchain puede aplicar hashing a campos de transacciones, llamadas de contratos, claves de almacenamiento y datos de cuentas.

Si cada hash requiere muchas restricciones algebraicas, la prueba se vuelve más pesada.

Una prueba más pesada puede aumentar el tiempo del demostrador, el uso de memoria, el coste y la latencia para el usuario.

El artículo sobre el hash Poseidon afirma que Poseidon se diseñó para sistemas de pruebas de conocimiento cero y puede utilizar muchas menos restricciones por bit de mensaje que el hash Pedersen en los entornos analizados por los autores.

Este tipo de mejora de eficiencia es importante porque el hashing suele repetirse miles o millones de veces en aplicaciones con muchas pruebas.

Para los usuarios cripto, una mejor elección de hash puede implicar indirectamente transacciones más baratas, generación de pruebas más rápida, menores costes de infraestructura y aplicaciones más escalables.

Para los desarrolladores, el hashing compatible con STARK es una de las decisiones de diseño más importantes en la arquitectura de aplicaciones ZK.

¿Qué significa STARK?

STARK significa Scalable Transparent Argument of Knowledge.

Una prueba STARK permite a un demostrador probar que un cálculo se realizó correctamente sin exigir al verificador que vuelva a ejecutar el cálculo completo.

La palabra scalable hace referencia al objetivo de demostrar grandes cálculos de forma eficiente.

La palabra transparent significa que el sistema de pruebas no depende de una ceremonia de configuración de confianza del mismo modo que otros sistemas de pruebas.

La palabra argument significa que el sistema ofrece una sólida garantía criptográfica bajo los supuestos indicados.

La expresión of knowledge significa que el demostrador prueba que conoce datos o un cálculo que satisface la afirmación.

En los sistemas blockchain, los STARK se utilizan a menudo para rollups de validez, computación verificable, sistemas de privacidad y ejecución escalable.

El sitio web oficial de Starknet describe Starknet como un rollup de validez que utiliza tecnología STARK para validar transacciones off-chain mediante criptografía.

Las funciones hash aparecen constantemente en estos sistemas porque los compromisos y los árboles de Merkle son componentes fundamentales.

Por este motivo, los hashes compatibles con STARK no son un pequeño detalle técnico, sino una parte central de la ingeniería de pruebas escalables.

Cómo funciona un hash compatible con STARK

Un hash compatible con STARK suele operar sobre un campo finito, en lugar de tratar los datos únicamente como bytes y operaciones bit a bit.

Un campo finito es un conjunto matemático en el que la suma, resta, multiplicación y división funcionan conforme a reglas de aritmética modular.

Los sistemas de pruebas STARK se construyen naturalmente en torno a campos finitos y restricciones polinómicas.

Una función hash que utiliza sumas de campos, multiplicaciones, exponentes sencillos y capas lineales puede ser más fácil de demostrar que una función hash basada en rotaciones de bits, lógica booleana y operaciones a nivel de byte.

Muchos hashes compatibles con STARK utilizan un diseño basado en permutaciones.

Un hash basado en permutaciones transforma repetidamente un estado mediante rondas de operaciones no lineales y lineales.

La capa no lineal proporciona seguridad frente a ataques algebraicos y diferenciales.

La capa lineal distribuye los cambios por el estado interno.

La salida final se toma de una parte del estado transformado.

El objetivo del diseño es mantener la fortaleza criptográfica del hash y hacer que cada ronda sea barata de expresar en el sistema de pruebas.

Hash compatible con STARK frente a hash normal

Una función hash normal suele optimizarse para la velocidad de software, velocidad de hardware, análisis de seguridad y amplia compatibilidad.

Un hash compatible con STARK se optimiza para una generación eficiente de pruebas dentro de sistemas algebraicos de demostración.

SHA-256 es una función hash sólida y ampliamente utilizada, pero sus operaciones bit a bit pueden ser costosas de representar en muchos circuitos aritméticos.

Keccak se utiliza ampliamente en sistemas blockchain, pero su permutación a nivel de bits también puede resultar costosa en sistemas de pruebas que prefieren la aritmética de campos.

Un hash compatible con STARK evita muchas de esas costosas operaciones de bits.

Utiliza operaciones que se ajustan al campo nativo del sistema de pruebas.

Esto no significa que los hashes normales sean malos.

Significa que se diseñaron para entornos diferentes.

Para firmas blockchain normales, identificadores de transacciones o compatibilidad con protocolos existentes, puede seguir siendo necesario un hash tradicional.

Para circuitos ZK internos, árboles de Merkle y compromisos nativos para pruebas, un hash compatible con STARK puede ser mucho más eficiente.

Hash compatible con STARK frente a hash compatible con ZK

Un hash compatible con STARK es un tipo de hash compatible con ZK.

Un hash compatible con ZK es la categoría más amplia de funciones hash diseñadas para sistemas de pruebas de conocimiento cero.

Un hash compatible con STARK se centra en la eficiencia en aritmetizaciones de estilo STARK, como AIR o sistemas de restricciones polinómicas relacionados.

Algunas funciones hash están diseñadas para circuitos SNARK, circuitos STARK, sistemas de estilo PLONK, R1CS o varios sistemas de pruebas a la vez.

La mejor elección de hash depende del sistema de demostración, el campo finito, el lenguaje de circuitos, el nivel de seguridad, el coste de la prueba y el entorno de implementación.

Un hash eficiente en un sistema de pruebas puede no ser el mejor en otro.

Por ejemplo, un hash optimizado para un SNARK de campo primo puede no ser ideal para un STARK de campo binario.

Por ello, los desarrolladores deben evitar tratar «compatible con ZK» como una etiqueta universal.

La pregunta más precisa es si el hash es eficiente y seguro para el sistema de pruebas exacto que se utiliza.

Un hash compatible con STARK es compatible con ZK de una forma específica para STARK.

Por qué SHA-256 y Keccak pueden ser costosos en STARK

SHA-256 y Keccak no se diseñaron principalmente para sistemas de pruebas algebraicas.

SHA-256 utiliza muchas operaciones bit a bit, incluidas rotaciones, desplazamientos, XOR y funciones booleanas.

Keccak también utiliza operaciones a nivel de bits dentro de su permutación sponge.

Estas operaciones son eficientes en ordenadores normales porque los procesadores manejan de forma natural bits y bytes.

Sin embargo, los demostradores STARK suelen trabajar con elementos de campo y restricciones polinómicas.

Representar cada operación de bits dentro de restricciones de campo puede requerir muchos pasos adicionales.

Esos pasos adicionales aumentan el trabajo del demostrador y la complejidad del sistema de pruebas.

Por ello, los hashes compatibles con STARK intentan utilizar operaciones algebraicas que encajen directamente en el sistema de pruebas.

En algunos casos, los hashes tradicionales siguen siendo necesarios para mantener la compatibilidad con cadenas, bridges o formatos de direcciones existentes.

En muchos flujos de trabajo internos de pruebas, un hash compatible con STARK puede ser una mejor elección de ingeniería.

Hash Poseidon

Poseidon es una de las funciones hash compatibles con ZK más conocidas.

Está diseñado para funcionar eficientemente sobre campos finitos y reducir el número de restricciones necesarias en sistemas de pruebas.

La página de presentación de Poseidon de USENIX Security describe Poseidon como una función hash que funciona de forma nativa con objetos de campos finitos y está diseñada para sistemas de pruebas de conocimiento cero.

Poseidon utiliza una construcción similar a sponge basada en una permutación algebraica.

Aplica operaciones S-box no lineales y capas de mezcla lineal a lo largo de varias rondas.

Su principal ventaja es que puede ser mucho más barato de demostrar que los hashes tradicionales orientados a bytes en muchos entornos ZK.

Poseidon se utiliza a menudo para árboles de Merkle, compromisos, nullifiers y hashing interno en aplicaciones con muchas pruebas.

En los contextos de Starknet y Cairo, Poseidon es importante porque se recomienda para muchos programas Cairo debido a la eficiencia de las pruebas.

La sección del libro de Cairo sobre el trabajo con hashes afirma que Poseidon es más barato y rápido que Pedersen al trabajar con sistemas de pruebas STARK, y que ahora es la función hash recomendada para programas Cairo.

Esto convierte a Poseidon en un ejemplo central de hash compatible con STARK en el desarrollo práctico de blockchain.

Hash Pedersen

El hash Pedersen es otra función hash importante en la historia de STARK y Starknet.

El hashing Pedersen se basa en operaciones de curvas elípticas y se ha utilizado en muchos sistemas criptográficos.

La documentación de criptografía de Starknet enumera el hash Pedersen como una de las funciones hash utilizadas en las especificaciones de Starknet.

Históricamente, Starknet utilizó el hash Pedersen en lugares importantes, incluido el comportamiento heredado de asignaciones de almacenamiento y componentes de sistemas anteriores.

El libro oficial de Cairo explica que Pedersen fue la primera función hash utilizada en Starknet y que aún se usa en algunos contextos heredados relacionados con el almacenamiento.

Pedersen puede ser seguro y útil, pero puede ser menos eficiente que Poseidon para muchas cargas de trabajo de pruebas STARK.

Por ello, el desarrollo más reciente de Cairo suele preferir Poseidon cuando la compatibilidad no exige Pedersen.

Pedersen sigue siendo importante porque los contratos antiguos, las direcciones y los esquemas de almacenamiento pueden depender de él.

Los desarrolladores deben saber qué hash se espera en cada contexto.

Utilizar una función hash incorrecta puede generar direcciones incorrectas, búsquedas de almacenamiento fallidas, firmas no válidas o pruebas fallidas.

Hash Rescue

Rescue es otro diseño de hash creado para un uso eficiente en sistemas de pruebas algebraicas.

Al igual que Poseidon, Rescue está diseñado en torno a operaciones de campos finitos, en lugar de lógica a nivel de bits.

Los hashes de estilo Rescue utilizan permutaciones algebraicas con capas no lineales y mezcla lineal cuidadosamente elegidas.

El objetivo es proporcionar una fuerte seguridad criptográfica manteniendo bajo el número de restricciones de prueba.

Rescue suele analizarse dentro de la misma familia de hashes orientados a la aritmetización que Poseidon, Griffin, Anemoi y otros diseños ZK modernos.

Puede ser adecuado en algunos sistemas de pruebas dependiendo de la implementación, los parámetros y los supuestos de seguridad.

Sin embargo, que sea compatible con STARK no significa automáticamente que un hash deba utilizarse en todas partes.

Los desarrolladores deben comprobar si el hash cuenta con implementaciones maduras, parámetros auditados, soporte del ecosistema y prácticas claras de separación de dominios.

Poseidon se ha vuelto especialmente común en muchos ecosistemas ZK, pero Rescue sigue siendo importante como parte del espacio de diseño más amplio.

La existencia de varios hashes compatibles con STARK muestra que este campo sigue evolucionando activamente.

Funciones hash de Starknet

Starknet utiliza varias funciones hash para diferentes necesidades de protocolo y aplicaciones.

La documentación oficial de criptografía de Starknet describe Starknet Keccak, hash Pedersen y hash Poseidon como funciones hash utilizadas en las especificaciones de Starknet.

Starknet Keccak es una versión específica de Starknet de Keccak que asigna las salidas al campo STARK.

Pedersen se ha utilizado en contextos heredados y sigue formando parte de determinados comportamientos de Starknet.

Poseidon se utiliza en cálculos de hashes de transacciones más recientes y se recomienda en muchos contextos de programación Cairo.

La referencia de campos de transacciones y cálculos de hash de Starknet muestra que los hashes de transacciones v3 se calculan con Poseidon sobre elementos de transacción.

Esto es importante porque la elección de hash no es solo teórica.

Afecta directamente a identificadores de transacciones, claves de almacenamiento, firmas, comportamiento de contratos y rendimiento de pruebas.

Un desarrollador que cree sobre Starknet debe seguir la función hash exigida por el componente específico del protocolo.

Un usuario no necesita conocer cada detalle, pero debe entender que distintos hashes pueden desempeñar funciones distintas en el mismo ecosistema.

Campos finitos

Los campos finitos son el entorno matemático de muchos hashes compatibles con STARK.

Un campo finito contiene un número limitado de elementos y admite operaciones aritméticas que permanecen dentro del campo.

Los sistemas de pruebas STARK utilizan campos finitos porque las identidades polinómicas, los dominios de evaluación y las restricciones algebraicas pueden expresarse naturalmente sobre ellos.

Un hash compatible con STARK funciona bien cuando sus operaciones internas son sumas de campo, multiplicaciones, exponenciaciones y mezclas de estilo matricial.

Estas operaciones pueden representarse más directamente en el sistema de pruebas que las operaciones bit a bit.

Esta es una razón por la que los hashes nativos de campo suelen ser más eficientes para pruebas ZK.

Sin embargo, el diseño de campos finitos también plantea cuestiones de parámetros.

El hash debe ser seguro sobre el campo elegido.

El exponente S-box, las constantes de ronda, la anchura del estado y el número de rondas deben seleccionarse cuidadosamente.

Un hash compatible con STARK no es simplemente «hashing con matemáticas», sino un diseño criptográfico ajustado a un entorno algebraico concreto.

Aritmetización

La aritmetización es el proceso de convertir un cálculo en restricciones algebraicas que un sistema de pruebas puede demostrar.

En un STARK, el cálculo puede representarse como una traza de ejecución y comprobarse mediante restricciones polinómicas.

Una función hash es compatible con la aritmetización cuando puede expresarse con relativamente pocas restricciones sencillas.

Esta es la razón principal por la que existen los hashes compatibles con STARK.

Si una función hash requiere muchas restricciones por ronda o por bit de entrada, cada ruta de Merkle y compromiso se vuelve costoso.

Si una función hash utiliza operaciones nativas de campo, la aritmetización puede ser mucho menor.

Una aritmetización menor puede reducir el tiempo del demostrador, el uso de memoria y el coste de generación de pruebas.

También puede ayudar a las aplicaciones a utilizar árboles de Merkle más profundos o lotes mayores.

Para los desarrolladores, comprender la aritmetización ayuda a explicar por qué el mejor hash para software normal puede no ser el mejor dentro de una prueba.

El mejor hash compatible con STARK es el que se ajusta a la estructura algebraica del sistema de pruebas mientras mantiene la seguridad criptográfica.

Árboles de Merkle y hashes compatibles con STARK

Los árboles de Merkle son uno de los lugares más habituales donde aparecen hashes compatibles con STARK.

Un árbol de Merkle aplica hashing a datos para formar hojas y, después, aplica hashing repetidamente a pares o grupos de nodos hasta producir una raíz.

Las raíces de Merkle se utilizan para compromisos de estado, pruebas de inclusión, lotes de rollups, notas de privacidad, listas de airdrops y muchos otros flujos cripto.

Si un sistema de pruebas debe verificar una ruta de Merkle, puede necesitar demostrar muchas operaciones hash.

Un árbol de Merkle profundo puede requerir decenas de cálculos hash para una prueba.

Un rollup o sistema de privacidad puede verificar muchas rutas de Merkle en un lote.

Esto hace que la función hash sea un factor importante de coste.

Utilizar un hash compatible con STARK puede hacer mucho más barata la verificación de pruebas de Merkle dentro de STARK.

Esto puede admitir árboles de estado más grandes, demostración más rápida y menores costes de aplicación.

Para los sistemas ZK, la practicidad de un árbol de Merkle suele depender de la función hash que contiene.

Compromisos y nullifiers

Los sistemas cripto centrados en la privacidad suelen utilizar compromisos y nullifiers.

Un compromiso oculta un valor secreto y, al mismo tiempo, vincula al usuario a ese valor.

Un nullifier evita el doble gasto al revelar una etiqueta única cuando se gasta una nota privada.

Tanto los compromisos como los nullifiers suelen depender de funciones hash.

Si esos hashes se demuestran dentro de un STARK, un hash compatible con STARK puede reducir el coste de demostración.

Por ejemplo, un usuario puede demostrar que conoce una nota secreta cuyo compromiso está dentro de un árbol de Merkle sin revelar la propia nota.

La prueba puede necesitar aplicar hashing a la nota, calcular un nullifier y verificar una ruta de Merkle.

Cada uno de esos pasos puede implicar operaciones hash.

Un hash nativo para pruebas puede hacer más eficiente la transacción privada.

Por ello, los hashes compatibles con STARK son importantes no solo para la escalabilidad, sino también para aplicaciones prácticas de privacidad.

Separación de dominios

La separación de dominios implica utilizar etiquetas, prefijos, constantes o estructuras de entrada diferentes para que la misma función hash pueda utilizarse de forma segura en contextos distintos.

Esto es importante porque un hash utilizado para un nodo de árbol de Merkle no debe colisionar accidentalmente en significado con un hash utilizado para una transacción, un nullifier, un mensaje de firma o una clave de almacenamiento.

La separación de dominios ayuda a evitar confusiones entre protocolos.

En los hashes compatibles con STARK, la separación de dominios puede incorporarse mediante prefijos, constantes, capacidad de sponge, codificaciones tipadas o reglas específicas del protocolo.

Los desarrolladores no deben concatenar simplemente elementos de campo sin entender la codificación esperada.

Una codificación ambigua puede generar colisiones a nivel de aplicación incluso si la función hash es sólida.

Por ejemplo, aplicar hashing a dos valores como un par no debe confundirse con aplicar hashing a una lista más larga.

Una buena separación de dominios hace que los sistemas de pruebas sean más seguros y fáciles de auditar.

La función hash aporta fortaleza criptográfica, pero el protocolo debe utilizarla correctamente.

Muchos errores de ZK proceden de una mala codificación de datos y no de una primitiva hash rota.

Requisitos de seguridad

Un hash compatible con STARK sigue necesitando propiedades normales de seguridad criptográfica.

Debe resistir ataques de preimagen, en los que un atacante intenta encontrar una entrada que coincida con una salida conocida.

Debe resistir ataques de segunda preimagen, en los que un atacante intenta encontrar otra entrada con la misma salida que una entrada conocida.

Debe resistir ataques de colisión, en los que un atacante intenta encontrar dos entradas distintas cualesquiera con la misma salida.

También debe resistir ataques algebraicos que pueden ser más relevantes para diseños de hash basados en campos.

La eficiencia por sí sola no es suficiente.

Un hash barato de demostrar pero débil frente al criptoanálisis es peligroso.

La seguridad depende del número de rondas, la elección de S-box, el tamaño del campo, la generación de parámetros, la corrección de la implementación y la separación de dominios.

Los desarrolladores deben utilizar parámetros bien revisados y evitar inventar configuraciones hash personalizadas sin revisión experta.

En criptografía, pequeños cambios de parámetros pueden crear grandes problemas de seguridad.

Selección de parámetros

La selección de parámetros es una de las partes más difíciles del diseño de hashes compatibles con STARK.

Los parámetros pueden incluir anchura de estado, rate, capacidad, número de rondas, exponente S-box, matriz MDS, constantes de ronda y elección de campo.

Estas elecciones afectan a la seguridad y al rendimiento.

Más rondas pueden mejorar la seguridad, pero aumentar el coste de las pruebas.

Menos rondas pueden mejorar la velocidad, pero reducir los márgenes de seguridad.

Un estado más amplio puede absorber más datos por permutación, pero requerir más operaciones por ronda.

Un campo diferente puede cambiar qué exponentes son eficientes o seguros.

Las constantes de ronda deben generarse de forma transparente y reproducible cuando sea posible.

Las implementaciones deben coincidir exactamente con conjuntos de parámetros oficiales o auditados.

Un hash compatible con STARK solo es tan fiable como los parámetros y la implementación utilizados en producción.

Hash compatible con STARK y Cairo

Cairo es un lenguaje de programación utilizado para computación basada en STARK y contratos inteligentes de Starknet.

Las funciones hash en Cairo importan porque afectan al almacenamiento de contratos, los datos de transacciones, las firmas y la eficiencia de las pruebas.

El libro oficial de Cairo explica que Poseidon se recomienda ahora para programas Cairo porque es más barato y rápido que Pedersen al trabajar con pruebas STARK.

Esta recomendación refleja el objetivo práctico del hashing compatible con STARK.

Los desarrolladores no eligen Poseidon solo porque esté de moda.

Lo eligen porque se ajusta mejor a la aritmética del sistema de pruebas.

Sin embargo, los desarrolladores de Cairo aún pueden necesitar Pedersen o Keccak en contextos específicos de protocolo.

Por ejemplo, la compatibilidad con almacenamiento heredado o datos externos de estilo Ethereum puede requerir un hash determinado.

Un buen desarrollador de Cairo debe saber qué hash corresponde a cada finalidad.

Utilizar el hash más eficiente en el lugar incorrecto puede seguir rompiendo una aplicación.

Hash compatible con STARK y hashes de transacciones

Los hashes de transacciones identifican transacciones y se comprometen a campos importantes de estas.

En Starknet, los formatos más recientes de hashes de transacciones pueden utilizar Poseidon sobre elementos de campo.

La referencia oficial de transacciones de Starknet muestra que los hashes de transacciones v3 utilizan Poseidon en campos como versión, dirección del remitente, límites de gas, ID de cadena, nonce, hash de calldata y datos relacionados.

Este es un ejemplo de uso de un hash compatible con STARK en un flujo básico de protocolo.

Un hash de transacción debe ser determinista.

Cada nodo y cartera debe calcular el mismo hash a partir de los mismos campos.

Si una cartera firma un hash y la red verifica otro, la transacción fallará.

Esto significa que las especificaciones de hash deben ser exactas.

Los desarrolladores deben seguir las fórmulas oficiales de hash de transacciones, en lugar de crear sus propios atajos.

El hashing a nivel de protocolo no es un ámbito para conjeturas.

Hash compatible con STARK y claves de almacenamiento

Las claves de almacenamiento son otra área donde las funciones hash importan.

El almacenamiento de contratos inteligentes suele utilizar claves con hash para asignar variables, direcciones e índices a ubicaciones de almacenamiento.

En la historia de Starknet, Pedersen se ha utilizado para determinados comportamientos de asignación de almacenamiento.

El libro de Cairo señala que LegacyMap utiliza Pedersen para aplicar hashing a claves de asignaciones de almacenamiento en Starknet.

El código de aplicaciones más reciente puede preferir Poseidon cuando sea compatible y se recomiende.

Esto plantea un problema de compatibilidad para los desarrolladores.

Las estructuras de almacenamiento antiguas deben seguir utilizando el hash esperado para leer los datos correctos.

Cambiar una función hash de almacenamiento puede modificar dónde se almacenan los valores.

Esto podría hacer que saldos, aprobaciones o valores de configuración antiguos fueran inaccesibles si se gestiona incorrectamente.

El hashing de almacenamiento debe tratarse como parte de la estructura de datos permanente de la aplicación.

Hash compatible con STARK y rollups

Los rollups utilizan hashes para comprometerse a lotes, transacciones, actualizaciones de estado, mensajes y pruebas.

Un rollup de validez basado en STARK puede beneficiarse de hashes compatibles con STARK porque la computación intensiva en hashes resulta más barata de demostrar.

La página de StarkWare sobre Starknet describe Starknet como una Layer 2 que genera pruebas STARK off-chain y las envía on-chain.

Dentro de un sistema de este tipo, el trabajo de demostración off-chain es una parte importante del coste operativo.

Si los hashes internos son ineficientes, el demostrador debe trabajar más en cada lote.

Si los hashes internos son eficientes, el sistema puede procesar más datos con menor sobrecarga de demostración.

Esto puede mejorar la escalabilidad para los usuarios aunque nunca vean directamente la función hash.

Los usuarios de rollups suelen pensar en comisiones y velocidad.

Internamente, esos resultados para el usuario dependen en parte de la eficiencia del sistema de pruebas.

Los hashes compatibles con STARK son uno de los componentes que hacen más prácticos los rollups de validez de alto rendimiento.

Hash compatible con STARK y abstracción de cuentas

La abstracción de cuentas permite que las cuentas utilicen una lógica de validación flexible en lugar de solo un modelo de firma fijo.

Las funciones hash aparecen en la abstracción de cuentas porque las cuentas pueden aplicar hashing a datos de transacciones, firmas, claves de sesión, reglas de política o mensajes de validación.

En una cadena basada en STARK, la lógica de validación de cuentas debe demostrarse como parte de la ejecución.

Si el código de la cuenta realiza muchas operaciones hash costosas, puede aumentar los costes de demostración.

Un hash compatible con STARK puede hacer más eficiente la validación de cuentas cuando el protocolo lo admite.

Sin embargo, la abstracción de cuentas también puede necesitar compatibilidad con esquemas de firma o formatos de mensajes externos.

Esto significa que, a veces, los desarrolladores pueden necesitar hashes compatibles con STARK y hashes tradicionales en el mismo sistema de cuentas.

El diseño correcto depende de los estándares de cartera, la verificación de firmas, la compatibilidad de bridges y la seguridad del usuario.

El hashing eficiente ayuda, pero la seguridad de las cuentas debe seguir siendo la primera prioridad.

Un hash barato no sirve de nada si debilita la separación de dominios de firmas o la autorización de transacciones.

Hash compatible con STARK y bridges

Los bridges suelen verificar mensajes, raíces de estado, pruebas de almacenamiento o salidas de rollups entre cadenas diferentes.

La compatibilidad de hashes se vuelve importante cuando un lado de un bridge utiliza un hash compatible con STARK y otro utiliza un hash tradicional.

Por ejemplo, un sistema basado en STARK puede usar Poseidon internamente, mientras que otra cadena puede esperar Keccak o SHA-256 para sus pruebas nativas.

El bridge puede necesitar demostrar o verificar ambos tipos de hashes.

Esto puede añadir costes porque el sistema de pruebas puede necesitar incluir un hash tradicional costoso para mantener la compatibilidad.

Algunos sistemas utilizan adaptadores, pruebas recursivas o capas de compromiso independientes para gestionar esta cuestión.

Los desarrolladores de bridges deben tener mucho cuidado con los supuestos de hash.

Una discrepancia en la codificación de campo, el orden de bytes, el relleno o la separación de dominios puede romper la verificación.

Los hashes compatibles con STARK mejoran la eficiencia interna, pero los sistemas cross-chain siguen necesitando una compatibilidad exacta con protocolos externos.

Por tanto, la elección de la función hash es una cuestión de seguridad de bridges, además de una cuestión de rendimiento.

Hash compatible con STARK y verificación de pruebas de Merkle

La verificación de pruebas de Merkle suele ser una razón importante para utilizar un hash compatible con STARK.

Una prueba de Merkle demuestra que una hoja pertenece a una raíz de árbol comprometida.

Para verificar la prueba dentro de un STARK, el demostrador debe calcular cada hash de la ruta.

Si el árbol es profundo, la prueba puede requerir muchos hashes repetidos.

Si cada hash es costoso, toda la prueba se vuelve costosa.

Los hashes de estilo Poseidon pueden reducir esta carga en muchos sistemas de pruebas basados en campos.

Esto ayuda a aplicaciones que utilizan árboles de Merkle para compromisos de estado, listas de permitidos, snapshots de tokens, notas de privacidad, mensajes de bridges y compromisos de disponibilidad de datos.

Un árbol de Merkle creado con un hash compatible con STARK puede ser eficiente dentro de una prueba, pero ser menos compatible con sistemas que esperan raíces de hashes tradicionales.

Los desarrolladores deben decidir si el árbol de Merkle sirve principalmente para uso interno de pruebas o para compatibilidad externa.

El mejor hash depende de dónde y cómo se verificará la prueba.

Hash compatible con STARK y hardware

Compatible con STARK no siempre significa más rápido en hardware convencional.

Un hash tradicional como SHA-256 puede ser extremadamente rápido en CPU, GPU, ASIC y bibliotecas optimizadas.

Un hash nativo de campo puede ser más lento en software convencional, pero más barato dentro de un sistema de pruebas.

Esta distinción importa al realizar benchmarks.

Los desarrolladores no deben comparar funciones hash solo por la velocidad de software sin procesar.

Deben comparar tiempo del demostrador, restricciones de prueba, uso de memoria, coste de verificación, madurez de auditoría y compatibilidad.

Un hash que parece más lento en Rust, C++ o JavaScript puede seguir siendo mejor para un demostrador STARK.

Un hash rápido en una prueba puede no ser ideal para la integridad de datos de propósito general fuera de la prueba.

Los distintos entornos favorecen diseños diferentes.

Compatible con STARK significa primero compatible con pruebas, no universalmente más rápido en todos los contextos.

Hash compatible con STARK y resistencia cuántica

Los STARK suelen analizarse como sistemas que dependen principalmente de funciones hash y técnicas de teoría de la información, en lugar de emparejamientos de curvas elípticas.

Esto confiere a los sistemas STARK un perfil de seguridad distinto del de algunos sistemas de pruebas que dependen de curvas compatibles con emparejamientos.

Sin embargo, los usuarios deben tener cuidado con las afirmaciones generales sobre resistencia cuántica.

Un hash compatible con STARK sigue dependiendo de la seguridad de la función hash y de los parámetros de seguridad elegidos.

Los algoritmos cuánticos pueden afectar a los niveles de seguridad al cambiar el coste efectivo de algunos ataques.

Los desarrolladores pueden necesitar tamaños de salida mayores o parámetros más sólidos para mantener los márgenes de seguridad deseados.

La expresión compatible con STARK no significa automáticamente que esté preparado para el futuro frente a todas las amenazas criptográficas.

Significa que el hash es eficiente en un sistema de pruebas de estilo STARK.

La seguridad frente a atacantes clásicos y cuánticos debe seguir evaluándose por separado.

Una sólida ingeniería criptográfica evita convertir términos de marketing en garantías de seguridad.

Ventajas de un hash compatible con STARK

La primera ventaja de un hash compatible con STARK es un menor coste de demostración.

Menos restricciones algebraicas pueden reducir la carga de trabajo del demostrador.

La segunda ventaja es una generación de pruebas más rápida para aplicaciones intensivas en hashes.

Esto puede mejorar la experiencia de usuario en rollups, herramientas de privacidad y aplicaciones verificables.

La tercera ventaja es una verificación de pruebas de Merkle más barata dentro de STARK.

Esto es importante para árboles de estado, árboles de nullifiers, listas de permitidos y árboles de compromisos.

La cuarta ventaja es una mejor alineación con la aritmética de campos finitos.

Las operaciones nativas de campo son más fáciles de aritmetizar que muchas operaciones bit a bit.

La quinta ventaja es la escalabilidad para el procesamiento por lotes.

Cuando se demuestran muchos hashes juntos, las ganancias de eficiencia pueden acumularse considerablemente.

Riesgos y limitaciones de los hashes compatibles con STARK

El primer riesgo es una menor madurez en comparación con hashes tradicionales más antiguos.

Algunos hashes compatibles con STARK cuentan con menos análisis en el mundo real durante décadas que SHA-256 o Keccak.

El segundo riesgo es el uso incorrecto de parámetros.

Cambiar rondas, constantes, elecciones de campo o codificaciones puede debilitar la seguridad.

El tercer riesgo es el fallo de compatibilidad.

Un protocolo que espera Keccak o SHA-256 no puede aceptar simplemente Poseidon sin modificar las reglas de verificación.

El cuarto riesgo son los errores de implementación.

Los errores en aritmética de campos, serialización, orden de bytes y reducción modular pueden romper la corrección.

El quinto riesgo es un fallo de separación de dominios.

Utilizar las mismas entradas de hash en diferentes contextos sin etiquetas puede crear una ambigüedad peligrosa.

El sexto riesgo es la generalización excesiva.

Un hash eficiente en un sistema de pruebas puede no ser ideal en otro.

Los desarrolladores deben tratar los hashes compatibles con STARK como herramientas criptográficas especializadas, no como sustitutos directos de todas las funciones hash.

Malentendidos habituales sobre los hashes compatibles con STARK

Un malentendido habitual es que un hash compatible con STARK es automáticamente más seguro que SHA-256 o Keccak.

Compatible con STARK significa eficiente para sistemas de pruebas STARK, no universalmente más sólido.

Otro malentendido es que los hashes tradicionales están obsoletos.

Los hashes tradicionales siguen siendo esenciales para muchos protocolos blockchain, firmas, direcciones y capas de compatibilidad.

Un tercer malentendido es que Poseidon, Pedersen y Rescue son intercambiables.

Tienen diseños, parámetros, perfiles de rendimiento y funciones en el ecosistema diferentes.

Un cuarto malentendido es que una función hash por sí sola hace privado a un sistema.

La privacidad requiere el diseño completo del protocolo, incluidos compromisos, nullifiers, pruebas, carteras y gestión de datos.

Un quinto malentendido es que los desarrolladores pueden cambiar libremente los parámetros hash para mejorar la velocidad.

Los parámetros criptográficos solo deben cambiarse con análisis experto y una revisión rigurosa.

Cómo evaluar un hash compatible con STARK

Empieza comprobando si el hash está diseñado para el sistema de pruebas exacto que utilizas.

Revisa si el hash funciona sobre el mismo campo finito que tu sistema STARK.

Comprueba si el hash tiene análisis criptográfico publicado.

Comprueba si los parámetros están estandarizados, documentados y ampliamente revisados.

Revisa el coste del demostrador, el uso de memoria y las restricciones de prueba en tu carga de trabajo real.

Comprueba si existen bibliotecas fiables en tu entorno de programación.

Revisa si el hash ya cuenta con soporte de tu cadena, cartera, lenguaje de contratos o stack de demostración.

Comprueba si el hash necesita ser compatible con datos existentes de Keccak, SHA-256 o Pedersen.

Revisa cuidadosamente las reglas de separación de dominios y codificación de entradas.

No elijas un hash solo porque tenga un benchmark menor en una prueba aislada.

Buenas prácticas para desarrolladores

Utiliza las funciones hash oficiales del protocolo al calcular hashes de transacciones, claves de almacenamiento, firmas o direcciones.

Utiliza los hashes compatibles con STARK recomendados para compromisos internos nativos para pruebas cuando la compatibilidad lo permita.

Sigue la documentación oficial de Cairo, Starknet o el framework STARK objetivo.

No diseñes parámetros hash personalizados salvo que tengas conocimientos de criptografía y una revisión independiente.

Utiliza una separación de dominios clara para distintos contextos de hash.

Utiliza serialización inequívoca para elementos de campo, matrices de bytes, listas y pares.

Prueba las salidas hash frente a vectores de prueba conocidos.

Audita el código que convierte entre bytes y elementos de campo.

Realiza benchmarks del coste del demostrador con cargas de trabajo realistas, en lugar de medir solo la velocidad de hashing del software.

Documenta por qué se utiliza cada función hash y de qué supuestos de compatibilidad depende.

Buenas prácticas para usuarios

Comprende que los hashes compatibles con STARK son principalmente herramientas de infraestructura utilizadas por carteras, rollups, contratos y sistemas de pruebas.

No asumas que un proyecto es seguro solo porque utiliza Poseidon, Pedersen, Rescue u otro hash compatible con ZK.

Comprueba si la aplicación cuenta con auditorías, documentación oficial y supuestos de seguridad claros.

Ten cuidado con los bridges, ya que la compatibilidad de hashes entre cadenas puede ser compleja.

Utiliza software de cartera fiable que siga las reglas hash oficiales de la red objetivo.

No recrees manualmente hashes de transacciones salvo que comprendas la especificación del protocolo.

Recuerda que la eficiencia de hash no elimina el riesgo de contratos inteligentes, el riesgo de claves, el riesgo de oráculos ni el riesgo de bridges.

Comprende que las aplicaciones privadas necesitan más que una función hash para proteger los datos de los usuarios.

Presta atención a las actualizaciones de protocolo que cambien las funciones hash recomendadas o los formatos de transacción.

Considera la elección de una función hash como una señal de calidad de ingeniería solo cuando se combine con una implementación y revisión rigurosas.

Preguntas frecuentes

¿Qué significa hash compatible con STARK?

Un hash compatible con STARK es una función hash diseñada para ser eficiente dentro de sistemas de pruebas STARK mediante operaciones fáciles de expresar como restricciones algebraicas.

¿Por qué se utilizan hashes compatibles con STARK en cripto?

Se utilizan porque los rollups, sistemas de privacidad, árboles de Merkle y compromisos suelen requerir muchos hashes, y los hashes eficientes pueden reducir el coste de demostración.

¿Poseidon es un hash compatible con STARK?

Sí. Poseidon es un hash compatible con ZK ampliamente utilizado que es eficiente en muchos sistemas de pruebas de campos finitos y se recomienda para muchos programas Cairo.

¿Pedersen es un hash compatible con STARK?

Pedersen se ha utilizado en Starknet y otros sistemas criptográficos, pero Poseidon suele preferirse para cargas de trabajo de pruebas STARK más recientes porque puede ser más barato y rápido en los contextos pertinentes.

¿SHA-256 es compatible con STARK?

SHA-256 es seguro y ampliamente utilizado, pero normalmente no se considera compatible con STARK porque sus operaciones bit a bit pueden ser costosas de demostrar en muchos sistemas de pruebas algebraicas.

¿Keccak es compatible con STARK?

Keccak se utiliza ampliamente en sistemas blockchain, pero su diseño a nivel de bits puede resultar costoso dentro de sistemas de pruebas basados en campos en comparación con hashes diseñados para la aritmetización algebraica.

¿Compatible con STARK significa más seguro?

No. Compatible con STARK significa eficiente para la demostración STARK, mientras que la seguridad depende del diseño criptográfico, los parámetros, la implementación y la revisión.

¿Dónde se utilizan hashes compatibles con STARK?

Se utilizan en árboles de Merkle, compromisos, nullifiers, hashing de transacciones, claves de almacenamiento, actualizaciones de estado de rollups, sistemas de privacidad y lógica de aplicaciones nativa para pruebas.

¿Pueden los desarrolladores sustituir todos los hashes por Poseidon?

No. Los desarrolladores deben utilizar el hash requerido por cada contexto de protocolo, ya que las direcciones, estructuras de almacenamiento, firmas y pruebas de bridges pueden depender de funciones hash específicas.

¿Cuál es el principal riesgo de utilizar un hash compatible con STARK?

Los principales riesgos son el uso incorrecto de parámetros, los errores de implementación, una separación de dominios débil y utilizar el hash en un contexto donde se requiera otro para la compatibilidad.

Conclusión

Un hash compatible con STARK es una función hash optimizada para una demostración eficiente dentro de sistemas de conocimiento cero basados en STARK.

Está diseñado para funcionar bien con campos finitos, restricciones algebraicas y computación nativa para pruebas.

Esto lo diferencia de hashes tradicionales como SHA-256 y Keccak, que son excelentes hashes de propósito general, pero pueden ser costosos de demostrar en muchos entornos ZK.

Los hashes compatibles con STARK son importantes porque los rollups, protocolos de privacidad, árboles de Merkle, compromisos, nullifiers, claves de almacenamiento y hashes de transacciones pueden requerir enormes cantidades de hashing.

Poseidon es uno de los ejemplos más conocidos, y la documentación oficial de Cairo lo recomienda para muchos programas Cairo porque es más barato y rápido que Pedersen en contextos de pruebas STARK.

Pedersen sigue siendo importante en contextos heredados de Starknet y otros sistemas criptográficos.

Rescue y otros hashes orientados a la aritmetización muestran que este campo sigue evolucionando.

La principal ventaja de un hash compatible con STARK es un menor coste de demostración para cargas de trabajo intensivas en hashes.

El principal riesgo es asumir que la eficiencia de pruebas implica automáticamente seguridad universal o compatibilidad universal.

Los desarrolladores deben seguir las especificaciones oficiales, utilizar parámetros revisados, aplicar separación de dominios, probar cuidadosamente la serialización y elegir el hash adecuado para cada contexto de protocolo.

Los usuarios no necesitan gestionar estos hashes directamente, pero se benefician cuando los rollups, carteras y aplicaciones de privacidad los utilizan correctamente.

En el contexto del glosario cripto, STARK-Friendly Hash significa una función hash eficiente para pruebas diseñada para sistemas STARK, en los que deben equilibrarse el rendimiento algebraico, la seguridad criptográfica y la compatibilidad de protocolos.

La idea clave es que los hashes compatibles con STARK ayudan a hacer los sistemas blockchain de conocimiento cero más rápidos y baratos, pero deben implementarse con una disciplina criptográfica cuidadosa y reglas de protocolo exactas.