OPスタックの進化:OP簡潔さがZKロールアップの可能性を解き放つ

著者: YBB Capital Researcher Ac-Core

TLDRの

  • OP Sucinct の主な機能は、ZKP を OP スタックのモジュラー アーキテクチャに統合し、OP スタック ロールアップを完全に検証済みの ZK ロールアップに変換することです。
  • もしETH坊未来の拡張解決策がすべての Rollups を ZK Rollups に変換することであるなら、OP Succinct はRustとSP1を利用して、OPスタックにType-1 zkEVM(完全にETH坊と同等)を展開することを目指しています。
  • OP Succinct Proposerは、プルーフの生成と、プルーフの集計と検証を並行して実装します。
  • 現行のOP Stackシステムは「7日間の不正防止ウィンドウ」に依存しており、紛争が発生するとトランザクションのレイテンシーが発生します。OP SuccinctはZKプルーフを使用してトランザクション完了時間を短縮し、不正防止ウィンドウを延長する必要がなくなりました。
  • OP Succinctは取引コストを大幅に削減できます。

1. 最近のまとめ:OPメインネットのアップデートとOP StackとOP Labsの関係

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画像ソース:Blockscout

1.1 OP メインネットの重要な進展

2024年3月30日、OP LabsはOP Sepoliaテストネット上において「故障証明」を公開し、同テストネットは2024年6月11日にOPメインネット上で正式に開始されました。これは分散化の第一歩であり、信頼できる第三者が必要なく、ユーザーがOPメインネットからETHやERC-20トークンを引き出すことができるようになりました。このメカニズムにより、ユーザーはBase、Metal、Mode、Zoraを含む無効な引き出しに対して挑戦および取り消しを行うことができます。」

ユーザー資産の安全性と信頼性を確保するために、Optimismは故障証明を使用してオンチェーン取引の正確性と有効性を検証し、悪意のある行為を防止します。主な原則には次のものがあります:

  • データの可用性:故障証明により、2層のすべてのデータがアクセス可能であり、第1層で検証できます。
  • 挑战期:特定の挑戦期間中に、誰でも2層のデータに異議を申し立てることができます。

2層と1層のデータが一致しない場合、異議を申し立てることができます。2層のオペレータは異議を反論し、データの正確性を検証するための証拠を提出する必要があります。

  • 最終的な決着:チャレンジ期間中に有効なチャレンジが発生しない場合、または2層のオペレーターがチャレンジを成功裏に反論した場合、取引は最終的に確定され、有効と見なされます。

1.2 OPスタックとOPラボの関係と違い

OP Labs は Optimism 解決策を開発するチームまたは組織であり、OP Stack はETHネットワークの2層を構築および拡張するための技術フレームワークです。OP Labs と OP Stack の関係は、開発者と開発ツールの関係と理解することができます。

  • OP Labs:OP LabsはOptimismプロジェクトの中心的な貢献者であり、Optimism Layer 2ソリューションの開発とメンテナンスを担当しています。ETHネットワークの負荷を軽減し、取引コストを削減し、取引速度を向上させるために、ETHメインネットワークの拡張に関連する技術ツールを作成および改善することに専念するチームまたは組織です。OP Labsの主な目標は、Optimistic Rollupsなどの技術を最適化することです。OP Labsは、OP Succinctなど、他のプロジェクト(例えば、Succinct Labs)と協力して、ゼロ知識証明を最適化することに注力しています。

OP Labsは、Optimismネットワークの主要なチームまたは組織を開発および維持するためのものです。彼らの目標は、ETHブロックチェーンに対して効率的なスケーリングソリューションを提供し、取引手数料を削減し取引速度を向上させることです。彼らはOptimistic Rollupsの開発に取り組むだけでなく、Succinct Labsとの協力によるzk-SNARKsなどの新しい技術の推進も行っています。

  • OPスタック:OPスタックは、ETH坊の二層ネットワークを構築および拡張するためのモジュール化されたアーキテクチャまたは技術スタックです。カスタマイズ可能な複数のコンポーネントから構成され、開発者が特定の要件に基づいて独自の二層チェーンを構築することを可能にします。開発者に特定の条件に適した二層拡張ネットワークを迅速に設定するための標準化された方法を提供します。

OPラボが開発したOP Stackは、モジュラーフレームワークを提供し、第2層ネットワークの構築のための基盤を提供します。開発者はOP Stackを使用して、さまざまな拡張ネットワークを迅速に作成できます。モジュラーデザインにより、さまざまなプロジェクトの要件を満たすために、ユーザーはさまざまな検証メカニズム(たとえばOptimistic RollupsまたはZK Rollups)を柔軟に選択できます。

本質的に、OP LabsはOP Stackの開発者であり、OP StackはETH 2層ネットワークを構築および拡張するための開発者向けの技術ツールを提供するOP Labsと見なすことができます。

OP Succinctを詳しく調査する前に、各OPスタックの4つの主要なコンポーネントを紹介する必要があります。

1、op-geth:ユーザーからのトランザクションを収集し、これらのトランザクションに基づいてブロックを生成および実行します。

2、OPバッチャー:ユーザートランザクションをバッチ処理し、1層に提出します。

3、op-node:1層からバッチデータを読み取り、非順序モードでop-gethを駆使して状態変換を行います。

4、op-proposer: 1つのレイヤーに出力ルートを定期的に公開し、2つのレイヤーの状態をキャプチャし、引き出しを促進します。

2. Succinct LabsはOP Labsと提携し、ZK要素をOPスタックに導入しました

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画像ソース:簡潔なブログ

2.1 OP Succinctアーキテクチャコンポーネント

OP Succinct は、1.2節で概説されているOP Stackコンポーネントに基づいて構築され、OP Stackの軽量版アップグレードであり、ZK検証を使用するブロックのチェーンを可能にし、同時に他のコンポーネント(op-geth、op-batcher、op-node)を変更せずに維持します。OP Succinct は、以下の4つの主要コンポーネントで構成されています:

  • Rangeプログラム:バッチ処理ブロックを処理するプログラム、Rustで書かれ、zkVM内で実行するために設計されています。
  • Aggregationプログラム:Rangeプログラムからの証明を集約し、ドロップオンチェーンの検証コストを削減するために設計されたRustで書かれたプログラムで、zkVMで実行するために設計されています。
  • OP Succinct L2 出力オラクルマシン:Solidity スマートコントラクトで、L2 ステート出力の配列を含み、各出力はL2 チェーンのステートに提出されます。このコントラクトは元のOptimismシステムに存在しますが、証明検証を認証メカニズムとして使用するように変更されています。
  • OP Succinct提案者:L1に公開されたトランザクションバッチを監視し、Rangeとアグリゲータの証明を生成する。

2.2 OP Sucinct はイーサリアムのスケーリングの物語にどのように適合しますか?

大量の暗号学の専門知識が必要なため、zkEVM Rollupsの構築は常に挑戦的でした。OP Labsがモジュール化されたOP Stackを開発する際、彼らはさまざまな証明メカニズムをサポートすることを想定していました。そのため、彼らはKonaの開発をオープンソース化し、Rustを使用してOP Stack RollupsのSTFを実装し、最終的にKonaとSP1プログラムを使用してOP Stackにゼロ知識証明(ZKP)を生成しました。これは理論上、任意のOP StackチェーンがZKPを使用するようにアップグレードできることを意味します。

SP1(Succinct Processor 1)の目標は、開発者が標準のRustコードを使用してType-1 zkEVMロールアップをシームレスに統合できるようにすることです。OP Succinctを利用することで、既存のOP StackチェーンをType-1 zkEVMロールアップにアップグレードするプロセスを1時間以内に完了することができます。以下の利点があります:

  • 迅速なZKP確認:証明のレイテンシーを数分に短縮し、詐欺争議の窓を7日間から取り除きます。
  • 成本効率:平均取引コストがわずか数セントに低下しました。
  • OPスタックをZKに切り替える:スマートコントラクトをデプロイし、軽量なOPサクセント提案サービスを起動することで、APIを呼び出して証明(バッチ/シーケンサ、opノード、インデクサなど)を生成することができます。
  • Type-1 zkEVM: OP スタック・ロールアップと互換性のあるすべてのツールとスマート・コントラクトは、OP Succinct Rollups と互換性があります。
  • 可拡張性が向上しました:カスタマイズ可能なOP Succinct Rollup により、必要に応じて新しいプリコンパイルを追加し、Rollup ロジックを変更できます。

GitHubの公式ドキュメントによると、このプロセスでは、Rust、Foundry、およびDockerのインストールのみで、既存のOP Stack RollupをType-1 zkEVM Rollupにアップグレードすることができます。簡略化された手順は2つのステップに関与します:

  • ZK L2OutputOracle.sol コントラクトを展開します。
  • OP Succinct Proposal Service を開始します (詳細な手順は GitHub Extension Link 2 を参照してください)。

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画像ソース: 簡潔なブログ — OPスタックロールアップをZKプルーフにアップグレードする

2.3 Type-1 zkEVM を SP1 Reth でビルドする

Succinctは、EVMロールアップの将来はRust言語で書かれたzkEVMの使用にあると考えており、これにより保守性が向上するでしょう。現在、OPロールアップは3つの主要な課題に直面しています:長期の7日間の詐欺防止ウィンドウ、複雑な相互運用性、および詐欺証明ではなく一部の場合に複数のデータメカニズムに依存しています。zkEVMの開発は長期の作業ですが、そのためにSP1が作成されたのはこれらの課題に対処するためです。

SP1は、高性能かつ完全にカスタマイズ可能なzkVMであり、100%オープンソースです。Rust(またはLLVMコンパイル)プログラムの実行を検証できます。公開データによると、OP Succinct Stackは、OP Mainnet、OP Sepolia、およびBaseオンチェーンでの実行に成功しました。トランザクションの証明コストは0.01ドルから0.02ドルの範囲内です(拡張リンク3を参照)。将来、ロールアップ、ブリッジ、およびコプロセッサを含むすべてのブロックチェーンインフラストラクチャは、Rust(または他のLLVMコンパイル言語)で書かれ、ZKPを活用する可能性があります。

SuccinctブログとオープンソースGitHubの内容に基づくと、SP1のzkVMに対するパフォーマンスの優位性は、いくつかの重要な要因によるものです。

  • プリコンパイル中心のアーキテクチャ:SP1は柔軟なプリコンパイルシステムをサポートし、secp256k1およびed25519の署名検証、sha256およびkeccak256ハッシュなどの操作を大幅に高速化し、多くのプログラムのRISC-Vループ回数を5〜10倍減らすことができます。それはZK回路と同等のパフォーマンスを提供することを目指しており、同時にzkVMの柔軟性と優れた開発者体験を維持します。
  • 完全オープンソース:SP1は100%のオープンソースであり、ArgumentやScrollなどのチームがカスタムプリコンパイルを実装し、ループ回数を減らし、証明生成時間を短縮することができます。
  • 行業標準:zkVMの内部プリコンパイルのアイデアは、RISC0、Valida、Nexus、Joltなどのプロジェクトに影響を与え、業界標準となっています。SP1は、幅広い重要な暗号化操作をサポートし、製品に使用できる唯一のzkVMです。01928374656574839201
  • 高速なメモリの読み書き:SP1 は革新的なメモリプルーフ方式を採用し、1 回のチャレンジで複数のプルーフ間の一貫性メモリを実現でき、Merkleized メモリのオーバーヘッドを回避します。
  • 基本的な効率化:低い拡大因子と次世代の検索パラメータ(例えば対数ベースの導関数である LogUp)および Plonky3 の FRI 変異体を利用することで、SP1 はトラッキング領域の利用効率を向上させました。

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画像ソース:簡潔なブログ

##3、OP簡潔化はZKスタックに対するOPスタックの切り札になり得るか?

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画像ソース:@jtguibas

もしもイーサリアムのスケーリング戦略を短期的に見ると、OPで、長期的に見るとZKであるならば、OP Succinctの潜在的な成功はイーサリアムの発展において重要なマイルストーンを示しているかもしれません。 OP Succinctは、ETH Rollupsが楽観的検証からゼロ知識証明(ZKP)に移行するためのアップグレード可能な道筋を提供します。この変化により、取引コストが削減され、トランザクション速度が向上し、同時にZK Rollupsのセキュリティとプライバシーの特性が維持され、将来のアプリケーションレイヤーの拡張に向けた新たな可能性が開かれました。

公認されている4つのレイヤー2ソリューションの中で、現在はOP Stackが生態系の構築でZK Stackよりもわずかに優れているようです。将来的にはマシューの効果がより明確になる可能性があります。OP Succinctの参加により、ZK Stackの一部のトラフィックとポテンシャルが減少する可能性があります。OP Succinctが成功した場合、zkEVMをベースにした従来のRollupsに対して挑戦を与える可能性があります。

しかしながら、現在提示されている操作ロジックから見ると、1つの重要な問題が浮かび上がります:開発者はどのようにして、修正された状態遷移関数(STF)または新しいプリコンパイル時の未知の脆弱性により引き起こされるシステム全体のリスクをタイムリーに検出することができるのでしょうか?これは長期的にフォローする価値のある領域です。

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