OP Stack 进阶之路：OP Succinct 释放 ZK Rollup 潜力

原文作者：YBB资本研究员Ac-Core

总结

• OP Succinct 提供的主要功能是将 ZKP 融入到 OP Stack 的模块化架构中，完成 OP Stack Rollup 向经过充分验证的 ZK Rollup 的转变；

• 如果说以太坊未来扩展的最终目标是将每个 Rollup 转换成 ZK Rollup，那么 OP Succinct 则旨在结合 Rust 与 SP 1，实现 OP Stacks Type-1 zkEVM（完全以太坊等价）的部署；

• OP Succinct Proposer主要完成证明的并行生成以及证明的聚合和验证；

• OP Stacks 现有系统依赖 7 天的反欺诈窗口，如果发生争议，交易验证将延迟一周。OP Succinct 使用 ZK 证明缩短交易完成所需的时间，无需延长反欺诈窗口。

• OP Succinct可以大大降低交易成本。

1. 近期回顾：OP主网现状以及OP堆栈和OP实验室

图片来源：Blockscout

1.1 OP 主网近期发展亮点

据2024年3月30日消息，OP Labs在OP Sepoila测试网上发布了故障证明，并于2024年6月11日在OP主网上正式发布故障证明，从而将去中心化推进到第一阶段。它允许ETH和ERC-20代币从OP主网提现，允许用户质疑和删除无效提现（包括Base、Metal、Mode和Zora），而无需可信第三方。

为了确保用户资产的安全与信任，Optimism 采用故障证明来提高链上交易的准确性和有效性，防止恶意行为。其原理包括：

• 数据可用性：故障证明首先确保第 2 层上的所有数据都可以被第 1 层访问和验证；

• 挑战期：在一定的挑战期内，任何人都可以对 Layer-2 上的数据提出异议。

如果有人发现Layer-2中的数据与Layer-1中的数据不一致，则可以提出挑战。 证明提交：如果有异议，Layer-2运营者需要提交证明来反驳这些异议，证明其数据的正确性； 最终性：如果在挑战期间没有有效的异议，或者Layer-2运营者成功反驳异议，则交易将被最终确定并被视为有效。

1.2. OP Stack 与 OP Labs 的关系与区别

OP Labs 是开发 Optimism 解决方案的团队或组织，OP Stack 是构建和扩展以太坊第二层网络的技术框架。OP Labs 与 OP Stack 的关系可以理解为开发者与开发工具的关系。

• OP实验室：

OP Labs 是 Optimism 项目的核心贡献者，负责开发和维护 Optimism 第二层解决方案。它是一个专注于构建和改进与以太坊扩容相关的技术工具（例如 Optimistic Rollups）的团队或组织。OP Labs 的主要目标是通过第二层扩容解决方案减轻以太坊主网的负载，降低交易成本并提高交易速度。OP Labs 还与 Succinct Labs 等其他项目合作，进一步推进以太坊扩容技术，例如专注于优化零知识证明的 OP Succinct。

OP Labs 是开发和维护 Optimism 网络的主要团队或组织。他们的目标是构建一个高效的以太坊扩容解决方案，专注于降低交易费用和提高交易速度。他们不仅负责 Optimistic Rollups 的开发，还积极推动与零知识证明相关的新技术，例如与 Succinct Labs 合作开发的 OP Succinc。

• OP堆栈：

OP Stack 是一个用于构建和扩展以太坊第二层网络的模块化架构或技术栈，由多个可定制的组件组成，允许开发者根据特定需求构建自己的第二层链（Layer 2 Chain），为开发者快速构建符合特定条件的二层扩展网络提供了标准化的方式。

OP Stack 是 OP 实验室开发的模块化框架。该框架提供了构建第二层网络的基础设施，开发者可以使用 OP Stack 快速构建不同的扩展网络。由于 OP Stack 的模块化设计，它允许用户灵活选择不同的验证机制（例如 Optimistic Rollups 或 ZK Rollups）来满足不同项目的需求。

OP Labs可以理解为OP Stack的开发者，OP Stack是OP Labs提供的帮助开发者构建和扩展以太坊二层网络的技术工具。

在理解 OP Succinct 之前，你需要了解每个 OP 堆栈的四个主要组成部分： 1. op-geth：从用户那里获取交易，并使用这些交易生成区块和执行区块； 2. op-batcher：批量处理用户交易并提交给 L1； 3. op-node：从 L1 读取批量数据，以非排序器模式驱动 op-geth 进行状态转换； 4. op-proposer：定期发布输出根到 L1，以捕获 L2 状态，方便处理提现。

2. Succinct Labs 与 OP Labs 合作，将 ZK 元素注入 OP Stack

图片来源：简洁博客

2.1 OP简洁架构

结合上面 1.2 节末尾《OP Stack 的四个主要组件》的内容，OP Succinct 是 OP Stack 的轻量级升级，允许链上只使用经过 ZK 验证的区块，同时保持其他三个组件（op-geth、op-batcher、op-node）不变。OP Succinct 主要由以下四个组件组成：

• Range Program：这是一个执行批量区块的程序。它用 Rust 编写，设计用于在 zkVM 中执行。

• 聚合程序：聚合范围程序的证明以降低链上验证成本。该程序也是用 Rust 编写的，旨在在 zkVM 中执行。

• OP 简洁 L2 输出预言机：包含 L2 状态输出数组的 Solidity 智能合约，其中每个输出都是对 L2 链状态的提交。此合约在 Optimisms 原始系统中已经存在，但经过修改，使用验证证明作为身份验证机制；

• OP 简洁提议者：观察在 L1 上发布的交易批次并控制范围程序和聚合程序的证明。

2.2 OP Succinct 讲述了什么样的以太坊扩张叙事？

zkEVM Rollup 的构建难度非常大，因为需要很深的密码学专业知识。OP Labs 团队在构建模块化 OP Stack 时已经考虑到了对各种有效性机制的支持证明，并开源了 Kona（见扩展链接 1）通过 Rust 实现了 OP Stack Rollup 下的状态转换函数 STF（交易状态转换的功能逻辑），并最终利用 Kona 和 SP 1 程序生成 OP Stacks 零知识证明（ZKP），这意味着理论上 OP Stack 的所有链都可以升级并可以使用 ZKP。

SP 1（Succinct Processor 1）的目标是使任何开发者都能使用标准 Rust 代码无缝集成 Type-1 zkEVM rollup，并且能够通过 OP Succinct 在短短 1 小时内将任何现有的 OP Stack 链无缝升级到 Type-1 zkEVM rollup，并提供应用程序所需的高性能。这将提供以下优势：

• ZKP快速确认：将证明延迟缩短至几十分钟，取代7天的错误证明挑战期；

• 降低成本、提高效率：平均每笔交易成本低至几分钱；

• 将 OP Stack 切换到 ZK：只需部署一个智能合约并启动一个轻量级 OP Succinct 提案服务（见下文）即可通过 API 调用生成证明（包括批处理器/排序器、op-nodes、索引器等）；

• Type-1 zkEVM：所有与OP Stack Rollup兼容的工具和智能合约均适用于OP Succinct Rollup；

• 提高可扩展性：使用可定制的OP Succinct rollup添加新的预编译，并修改Rollup逻辑。

根据 GitHub 官方介绍，该过程只需要安装 Rust、Foundry 和 Docker 即可将任何现有的 OP Stack rollup 升级为 Type-1 zkEVM rollup，并且流程简化为只有两步：1、部署 ZK L2 OutputOracle.sol 合约；2、启动 OP Succinct 提案服务（流程见 GitHub 扩展链接 2）。

将 OP Stack Rollup 升级为 ZK Proof，图片来源：Succinct 博客

2.3 使用 SP 1 Reth 构建 Type-1 zkEVM

Succinct 认为 EVM Rollup 的未来是一个用 Rust 编写的可维护的 zkEVM。目前，OP Rollup 面临三个主要问题：长达 7 天的防欺诈窗口、复杂的互操作性以及在某些情况下依赖多组数据而不是防欺诈的机制。此外，创建 zkEVM 是一个漫长的过程，因此开发了 SP 1 来解决这些问题。

SP 1 是一个高性能、100% 开源且完全开源的定制化 zkVM，可以验证任何 Rust（或 LVM 编译语言）程序的执行。据公开资料显示，OP Succinct Stack 已在 OP Mainnet、OP Sepolia 和 Base chain 上成功运行，在以太坊交易中实现了 $0.01-0.02 的证明成本（见扩展链接 3）。希望未来所有区块链基础设施（包括 Rollup、桥接器、协处理器等）都用 Rust（或其他 LLVM 编译语言）编写并利用 ZKP。

根据 Succinct 博客及开源 GitHub 内容汇总，SP 1 与其他 zkVM 的性能差异主要由几个关键因素造成：

• 以预编译为中心的架构：SP 1 支持灵活的预编译系统，可以显著加速多项操作（如 secp 256 k 1 和 ed 25519 签名验证、sha 256 和 keccak 256 哈希函数），将许多程序的 RISC-V 周期数减少 5-10 倍。其设计目标是提供与 ZK 电路相当的性能，同时保持 zkVM 的灵活性和良好的开发者体验；

• 完全开源：SP 1 是 100% 开源的，允许 Argument 和 Scroll 等团队实现自定义预编译器，显著减少循环次数并加快证明生成时间；

• 行业标准：自推出以来，zkVM 中的预编译概念已成为行业标准，并集成到 RISC 0、Valida、Nexus 和 Jolt 等项目中。SP 1 是唯一一款可用于生产的 zkVM，广泛支持重要加密操作的预编译；

• 高效的内存读写：SP 1 采用创新的内存证明方法，通过一次挑战实现多个证明的一致性内存，避免了 Merkle 化内存的开销。

• 基础效率优化：更低的爆炸因子和新一代查找参数（如基于对数导数的LogUp），以及Plonky 3中的FRI变体，提高了跟踪区域的利用率。

图片来源：简洁博客，见扩展链接4附录注释

3、OP Succinct能否成为OP Stack对抗ZK Stack的王牌？

图片来源：@jtguibas

如果以太坊的扩容计划短期看OP，长期看ZK，假设OP Succinct能够成功，将被视为以太坊发展道路上的一个重要里程碑。OP Succinct为ETH Rollups提供了从乐观验证转向零知识证明的升级路径，既降低了交易成本、提高了交易速度，又保留了ZK Rollups的安全性和匿名性，为应用层未来的爆发带来了新的可能性。

在四大公认的 Layer 2 王者中，现阶段 OP Stack 在项目生态发展上略胜 ZK Stack，未来马太效应或将更加明显，而随着 OP Succinct 的加入，也一定程度上吸走了 ZK Stack 的流量和潜力，如果 OP Succinct 未来能够实现，或许也会对传统的 zkEVM Rollup 造成一定冲击。

但根据现阶段公开表述的内容，从OP Succinct的运营逻辑中不难发现，如何保证开发者在修改STF函数或者增加新的预编译函数时能够及时发现未知漏洞带来的系统性风险，需要我们长期关注。

扩展链接：

(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/

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