OP Stack進階之路：OP簡潔解鎖ZK Rollup潛力

原作者：YBB資本研究員Ac-Core

長話短說

• OP Succinct 提供的主要功能是將 ZKP 整合到 OP Stack 的模組化架構中，完成 OP Stack Rollup 向完全驗證的 ZK Rollup 的轉變；

• 如果以太坊未來擴展的最終目標是將每個 Rollup 轉換為 ZK Rollup，那麼 OP Succinct 的目標是結合 Rust 和 SP 1 來實現 OP Stacks Type-1 zkEVM 的部署（完全等同於以太坊）；

• OP Succinct Proposer主要完成證明的平行生成以及證明聚合和驗證；

• OP Stacks 現有系統依賴 7 天的反詐騙視窗。若出現爭議，交易驗證將延遲一週。 OP Succinct 使用 ZK 證明來縮短交易完成所需的時間，而無需延長反詐騙視窗。

• OP Succinct 可以大幅降低交易成本。

1. 近期回顧：OP主網現況以及OP堆疊和OP實驗室

圖片來源：Blockscout

1.1 OP主網近期發展亮點

根據2024年3月30日消息，OP Labs在OP Sepoila測試網上發布了故障證明，並於2024年6月11日在OP主網上正式發布了故障證明，從而將去中心化推進到了第一階段。它允許 ETH 和 ERC-20 代幣從 OP 主網提現，允許用戶質疑和刪除無效提現（包括 Base、Metal、Mode 和 Zora），而無需可信任第三方。

為了確保用戶資產的安全和可信，Optimism透過故障證明來提高鏈上交易的準確性和有效性，防止惡意行為。原則包括：

• 資料可用性：故障證明首先確保Layer-2上的所有資料可供Layer-1存取和驗證；

• 挑戰期：在一定的挑戰期內，任何人都可以對Layer-2的數據提出異議。

如果有人發現Layer-2中的資料與Layer-1的資料不一致，可以提出質詢。提交證據：如果有異議，Layer-2運營商需要提交證據來反駁這些異議並證明其數據的正確性；最終性：如果在挑戰期間沒有有效的異議，或者第二層操作者成功反駁異議，則交易將被最終確定並被視為有效。

1.2. OP Stack和OP Labs的關係和區別

OP Labs 是開發 Optimism 解決方案的團隊或組織，OP Stack 是用於建構和擴展以太坊第二層網路的技術框架。 OP Labs和OP Stack之間的關係可以理解為開發者和他們的開發工具之間的關係。

• OP實驗室：

OP Labs是Optimism專案的核心貢獻者，負責開發和維護Optimism第二層解決方案。它是一個專注於建立和改進與以太坊擴展相關的技術工具的團隊或組織，例如 Optimistic Rollups。 OP Labs的主要目標是透過第二層擴容解決方案減輕以太坊主網的負載，降低交易成本並提高交易速度。 OP Labs 也與 Succinct Labs 等其他專案合作，進一步推進以太坊擴容技術，例如 OP Succinct 專注於零知識證明的優化。

OP Labs 是開發和維護 Optimism 網路的主要團隊或組織。他們的目標是建立一個有效的解決方案來擴展以太坊，重點是降低交易費用和提高交易速度。他們不僅負責 Optimistic Rollups 的開發，還積極推廣與零知識證明相關的新技術，例如與 Succinct Labs 合作的 OP Succinc。

• 操作堆疊：

OP Stack是一個模組化架構或技術堆疊，用於建構和擴展以太坊第二層網路。它由多個可自訂的元件組成，允許開發者根據特定需求建立自己的第二層鏈（Layer 2 Chain）。為開發者快速建立滿足特定條件的第二層擴展網路提供了標準化的方式。

OP Stack 是 OP Labs 開發的模組化框架。該框架提供了建構第二層網路的基礎設施，開發者可以使用OP Stack快速建構不同的擴充網路。由於OP Stack的模組化設計，讓使用者靈活選擇不同的驗證機制（如Optimistic Rollups或ZK Rollups），以滿足不同專案的需求。

OP Labs 可以理解為 OP Stack 的開發者，OP Stack 是 OP Labs 提供的用於幫助開發者建立和擴展以太坊第二層網路的技術工具。

在了解 OP Succinct 之前，您需要了解每個 OP 堆疊的四個主要元件： 1. op-geth：從用戶那裡獲取交易並使用這些交易來產生區塊並執行區塊； 2. op-batcher：批量處理用戶交易並提交到L1； 3. op-node：從L1讀取批次數據，驅動op-geth在non-sorter模式下進行狀態轉換； 4. op-proposer：定期發布輸出根到L1，捕捉L2狀態，方便處理提現。

2. Succinct Labs與OP Labs合作，將ZK元素注入OP Stack

圖片來源：簡潔部落格

2.1 OP簡潔架構

結合上文1.2 節《OP Stack 的四個主要組件》末尾的內容，OP Succinct 是OP Stack 的輕量級升級，允許鏈上僅使用經過ZK 驗證的區塊，同時保持其他三個組件不變（ op- geth、op-batcher 和 op-node）。 OP Succinct主要由以下四個部分組成：

• 範圍程序：這是執行批次區塊的程式。它是用 Rust 編寫的，設計為在 zkVM 中執行。

• 聚合程序：聚合範圍程序的證明以減少鏈上驗證成本。該程式也是用 Rust 編寫的，設計為在 zkVM 中執行。

• OP Succinct L2 Output Oracle.：包含一系列 L2 狀態輸出的 Solidity 智能合約，其中每個輸出都是對 L2 鏈狀態的提交。該合約已經存在於 Optimisms 原始系統中，但被修改為使用驗證證明作為認證機制；

• OP Succinct Proposer：觀察 L1 上發布的批量交易並控制範圍程序和聚合程序的證明。

2.2 OP Succinct 講述了什麼樣的以太坊擴容故事？

由於需要深厚的加密專業知識，zkEVM Rollup 的建置非常困難。 OP Labs團隊在建立模組化OP Stack時考慮到了對各種有效性機制的支援證明，並開源了Kona（見擴展連結1）來實現狀態轉換函數STF（交易狀態轉換的功能邏輯）透過Rust 進行OP Stack Rollup 下，最後使用Kona 和SP 1 程式產生OP Stacks 零知識證明（ZKP），這表示理論上OP Stack 的所有鏈都可以升級，都可以使用ZKP。

SP 1（Succinct Processor 1）的目標是使任何開發人員能夠使用標準Rust 程式碼無縫整合Type-1 zkEVM rollup，並透過OP Succinct 在短短1 小時內將任何現有OP Stack 鏈無縫升級到Type -1 zkEVM rollup ，並提供應用程式所需的高效能。這將提供以下優點：

• ZKP快速確認：證明延遲縮短至數十分鐘，取代7天的詐欺證明挑戰期；

• 降本增效：平均每筆交易成本低至幾分錢；

• 將 OP Stack 切換到 ZK：只需部署智慧合約並啟動輕量級 OP Succinct 提案服務（見下文）即可透過 API 呼叫（包括批次處理器/排序器、操作節點、索引器等）產生證明；

• Type-1 zkEVM：所有與OP Stack Rollup相容的工具和智能合約都適用於OP Succinct Rollup；

• 提高可擴展性：使用可自訂的 OP Succinct rollup 來新增新的預編譯並修改 Rollup 邏輯。

根據 GitHub 的官方介紹，該過程只需要安裝 Rust、Foundry 和 Docker，即可將任何現有的 OP Stack rollup 升級為 Type-1 zkEVM rollup，並且該過程簡化為只有兩步： 1. 部署 ZK L2 OutputOracle .sol 合約； 2.啟動OP Succinct提案服務（流程見GitHub擴充連結2）。

將 OP Stack Rollup 升級為 ZK Proof，圖片來源：Succinct 博客

2.3 使用 SP 1 Reth 建置 Type-1 zkEVM

Succinct 相信 EVM Rollup 的未來是用 Rust 編寫的可維護的 zkEVM。目前，OP Rollup 面臨三個主要問題：長達 7 天的詐欺證明視窗、複雜的互通性以及在某些情況下依賴多組資料而不是詐欺證明的機制。另外，創建zkEVM是一個漫長的過程，因此開發了SP 1來解決這些問題。

SP 1 是一個高效能、100% 開源且完全開源自訂的 zkVM，可以驗證任何 Rust（或 LVM 編譯語言）程式的執行情況。根據公開數據，OP Succinct Stack 已成功運行在 OP 主網、OP Sepolia 和 Base 鏈上，並在以太坊交易中實現了 $0.01-0.02 的證明成本（請參閱擴展連結 3）。希望未來所有區塊鏈基礎設施（包括 Rollup、橋接器、協處理器等）都用 Rust（或其他 LLVM 編譯語言）編寫，並利用 ZKP。

根據 Succinct 部落格和開源 GitHub 內容總結，SP 1 與其他 zkVM 的效能差異主要由幾個關鍵因素造成：

• 以預編譯為中心的架構：SP 1 支援靈活的預編譯系統，可顯著加速多項操作（例如secp 256 k 1 和ed 25519 簽章驗證、sha 256 和keccak 256 雜湊函數），從而減少許多操作的RISC-V 週期數程序5-10倍。其設計目標是提供與ZK電路相當的性能，同時保持zkVM的靈活性和良好的開發者體驗；

• 完全開源：SP 1 是 100% 開源的，允許 Argument 和 Scroll 等團隊實現自訂預編譯器，顯著減少週期計數並加快證明生成時間；

• 業界標準：自推出以來，zkVM 內預編譯的概念已成為業界標準，並整合到 RISC 0、Valida、Nexus 和 Jolt 等專案中。 SP 1 是唯一一款可用於生產的 zkVM，廣泛支援重要加密操作的預編譯；

• 高效的記憶體讀寫：SP 1 採用創新的記憶體證明方法，透過一次挑戰實現多個證明的一致內存，避免了 Merkle 化記憶體的開銷。

• 基本效率最佳化：較低的放大因子和新一代查找參數（例如基於對數導數的 LogUp）以及 Plonky 3 中的 FRI 變體，提高了追蹤區域的利用率。

圖片來源：簡潔博客，見擴展鏈接4 附錄註釋

3. OP Succinct 能否成為 OP Stack 對抗 ZK Stack 的王牌？

圖片來源：@jtguibas

如果以太坊的擴容計畫短期著眼OP，長期著眼ZK，假設OP Succinct能夠成功，將被視為以太坊發展道路上的一個重要里程碑。 OP Succinct為ETH Rollups提供了從樂觀驗證切換到零知識證明的升級路徑，不僅降低了交易成本，提高了交易速度，還保留了ZK Rollups的安全性和匿名性，為未來的爆發帶來新的可能性應用層的。

在公認的四層二王中，就現階段的專案生態發展而言，OP Stack 略勝於 ZK Stack。馬太效應未來可能會更加明顯。 OP Succinct的加入，也一定程度上吸走了ZK Stack的流量和潛力。如果未來OP Succinct能夠實現，也可能會對傳統的zkEVM Rollup產生一定的影響。

但根據現階段公開表述的內容，從OP Succinct的運行邏輯中不難發現，如何保證開發者在修改STF函數或添加新的預編譯函數時能夠及時發現未知漏洞帶來的系統性風險需要我們長期關注。

擴充連結：

(1) https://github.com/anton-rs/kona?ref=blog.succinct.xyz

(2) https://github.com/succinctlabs/op-succinct

(3) https://blog.succinct.xyz/sp1-reth/

(4) https://blog.succinct.xyz/introducing-sp1/

本文來自網路：OP Stack的進階之路：OP簡潔解鎖ZK Rollup的潛力

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