OP Stack 的演進：OP Succinct 釋放 ZK Rollup 潛力

作者：YBB Capital 研究員 Ac-Core

TLDR

• OP Succinct 的主要功能是將 ZKP 集成到 OP Stack 的模塊化架構中，將 OP Stack Rollups 轉換為經過完全驗證的 ZK Rollups。
• 如果以太坊未來的擴展解決方案是將所有 Rollups 轉換為 ZK Rollups，那麼 OP Succinct 旨在利用 Rust 和 SP1 在 OP Stack 中部署 Type-1 zkEVM（完全與以太坊等效）。
• OP Succinct Proposer 並行實現證明生成，以及證明聚合和驗證。
• 現有的 OP Stack 系統依賴於“7 天防欺詐窗口”，如果發生爭議，會導致交易延遲。OP Succinct 通過使用 ZK 證明縮短了交易完成時間，從而無需延長防欺詐窗口。
• OP Succinct可以大大降低交易成本。

1、近期回顧：OP 主網更新以及 OP Stack 與 OP Labs 之間的關係

圖片來源：Blockscout

1.1 OP 主網的關鍵進展

2024 年 3 月 30 日，OP Labs 宣佈在 OP Sepolia 測試網上發佈“故障證明”，該測試網於 2024 年 6 月 11 日在 OP 主網上正式啟動。這標誌著去中心化的第一步，允許用戶從 OP 主網上提取 ETH 和 ERC-20 代幣，而無需可信第三方。該機制使用戶能夠挑戰和撤銷無效的提款（包括 Base、Metal、Mode 和 Zora）。

為了確保用戶資產的安全和信任，Optimism 使用故障證明來驗證鏈上交易的準確性和有效性，並防止惡意行為。關鍵原則包括：

• 數據可用性：故障證明確保 2 層上的所有數據均可訪問，並可由第 1 層進行驗證。
• 挑戰期：在特定的挑戰期內，任何人都可以對 2 層的數據提出異議。

如果發現 2 層和 1 層數據不一致，爭議方可以提出挑戰。2 層運營商必須提交證據來反駁挑戰並驗證數據的正確性。

• 最終性：如果在挑戰期內沒有發生有效的挑戰或 2 層運營商成功反駁挑戰，則交易將被最終確定並被視為有效。

1.2 OP Stack 與 OP Labs 的關係與區別

OP Labs 是開發 Optimism 解決方案的團隊或組織，OP Stack 是用於構建和擴展以太坊 2 層網絡的技術框架。OP Labs 與 OP Stack 之間的關係可以理解為開發者與開發工具之間的關係。

• OP Labs：OP Labs 是 Optimism 項目的核心貢獻者，負責開發和維護 Optimism Layer 2 解決方案。它是一個致力於創建和改進與以太坊擴展相關的技術工具（例如 Optimistic Rollups）的團隊或組織。OP Labs 的主要目標是減少以太坊主網的負載，降低交易成本並提高交易速度。OP Labs 還與其他項目（例如 Succinct Labs）合作，以推進以太坊擴展技術，例如專注於優化零知識證明的 OP Succinct。

OP Labs 是負責開發和維護 Optimism 網絡的主要團隊或組織。他們的目標是為以太坊創建高效的擴展解決方案，專注於降低交易費用和提高交易速度。他們不僅在開發 Optimistic Rollups，還在推動與零知識證明相關的新技術，例如與 Succinct Labs 合作開發的 OP Succinct。

• OP Stack：OP Stack 是用於構建和擴展以太坊二層網絡的模塊化架構或技術堆棧。它由多個可定製的組件組成，允許開發人員根據特定需求構建自己的二層鏈。它為開發人員提供了一種標準化的方法，可以快速設置適合特定條件的二層擴展網絡。

OP 實驗室開發的 OP Stack 提供模塊化框架，為構建二層網絡提供基礎架構。開發者可以使用 OP Stack 快速創建不同的擴展網絡。模塊化設計允許用戶靈活選擇不同的驗證機制（例如 Optimistic Rollups 或 ZK Rollups），以滿足各種項目的需求。

本質上，OP Labs 可以看作是 OP Stack 的開發者，而 OP Stack 是 OP Labs 提供的幫助開發者構建和擴展以太坊 2 層網絡的技術工具。

在深入研究 OP Succinct 之前，有必要介紹每個 OP Stack 的四個主要組件：

1、op-geth：收集來自用戶的交易並根據這些交易生成和執行區塊。

2、op-batcher：批處理用戶交易並提交至 1 層。

3、op-node：從 1 層讀取批量數據，並以非排序器模式驅動 op-geth 進行狀態轉換。

4、op-proposer：定期將輸出根發佈到 1 層，捕獲 2 層狀態並促進提款。

2. Succinct Labs 與 OP Labs 合作將 ZK元素引入 OP Stack

圖片來源：Succinct Blog

2.1 OP Succinct架構組件

OP Succinct 是基於 1.2 節中概述的 OP Stack 組件構建的，是對 OP Stack 的輕量級升級，允許鏈使用 ZK 驗證的區塊，同時保持其他組件（op-geth、op-batcher 和 op-node）不變。OP Succinct 由以下四個主要組件組成：

• Range程序：處理批處理塊的程序，用 Rust 編寫，設計用於在 zkVM 內運行。
• Aggregation程序：聚合來自 Range 程序的證明以降低鏈上驗證成本，也是用 Rust 編寫的，設計用於在 zkVM 中運行。
• OP Succinct L2 輸出預言機：一個 Solidity 智能合約，包含一個 L2 狀態輸出數組，每個輸出都提交到 L2 鏈的狀態。此合約存在於原始 Optimism 系統中，但已被修改為使用證明驗證作為身份驗證機制。
• OP Succinct提議者：觀察在 L1 上發佈的交易批次並管理Range和聚合程序的證明生成。

2.2 OP Succinct 如何融入以太坊擴展敘事？

由於需要大量的密碼學專業知識，構建 zkEVM Rollups 一直具有挑戰性。當 OP Labs 開發模塊化 OP Stack 時，他們預計會支持各種證明機制。為此，他們開源了 Kona 的開發，使用 Rust 實現 OP Stack Rollups 的 STF，最終通過 Kona 和 SP1 程序為 OP Stack 生成零知識證明 (ZKP)。這意味著，理論上，任何 OP Stack 鏈都可以升級為使用 ZKP。

SP1（Succinct Processor 1）的目標是讓開發者能夠使用標準 Rust 代碼無縫集成 Type-1 zkEVM rollup。藉助 OP Succinct，任何現有 OP Stack 鏈升級到 Type-1 zkEVM rollup 的過程可以在一小時內完成，具有以下優勢：

• 快速 ZKP 確認：將證明延遲減少到幾分鐘，取代 7 天的防欺詐爭議窗口。
• 成本效率：平均交易成本降低至僅幾美分。
• 切換OP Stack為ZK：通過部署智能合約，啟動輕量級OP Succinct提案服務，可通過API調用生成證明（包括批處理/序列器、op-node、索引器等）。
• Type-1 zkEVM：所有與 OP Stack Rollups 兼容的工具和智能合約都與 OP Succinct Rollups 兼容。
• 提高了可擴展性：可定製的OP Succinct Rollup可以根據需要添加新的預編譯並修改Rollup邏輯。

根據 GitHub 官方文檔，該過程僅需要安裝 Rust、Foundry 和 Docker，即可將任何現有的 OP Stack rollup 升級為 Type-1 zkEVM rollup。簡化的流程涉及兩個步驟：

• 部署ZK L2OutputOracle.sol合約。
• 啟動OP Succinct提議服務（詳細步驟參考GitHub擴展鏈接2）。

圖片來源：Succinct博客 — 將 OP Stack Rollup 升級為 ZK Proofs

2.3 使用 SP1 Reth 構建 Type-1 zkEVM

Succinct 認為 EVM Rollups 的未來在於使用 Rust 語言編寫的 zkEVM，這樣可維護性會更好。目前，OP Rollups 面臨三大挑戰：漫長的 7 天防欺詐窗口、複雜的互操作性以及在某些情況下依賴多組數據機制而不是防欺詐證明。開發 zkEVM 是一項長期工作，因此 SP1 就是為了解決這些挑戰而創建的。

SP1 是一個高性能、完全可定製的 zkVM，100% 開源，可以驗證任意 Rust（或 LLVM 編譯）程序的執行。根據公開數據，OP Succinct Stack 已在 OP Mainnet、OP Sepolia 和 Base 鏈上成功運行，交易證明成本從 0.01 美元到 0.02 美元不等（見擴展鏈接 3）。未來，所有區塊鏈基礎設施，包括 Rollups、橋接器和協處理器，都將可能用 Rust（或其他 LLVM 編譯語言）編寫，並利用 ZKP。

根據 Succinct 博客和開源 GitHub 內容的總結，SP1 相對於其他 zkVM 的性能優勢源於幾個關鍵因素：

• 以預編譯為中心的架構：SP1 支持靈活的預編譯系統，顯著加速 secp256k1 和 ed25519 簽名驗證、sha256 和 keccak256 哈希等操作，並將許多程序的 RISC-V 循環次數減少 5-10 倍。它旨在提供與 ZK 電路相當的性能，同時保持 zkVM 靈活性和出色的開發人員體驗。
• 完全開源：SP1 是 100% 開源的，允許 Argument 和 Scroll 等團隊實現自定義預編譯，減少循環次數並加快證明生成時間。
• 行業標準：自推出以來，zkVM 內部預編譯的想法已成為行業標準，影響了 RISC0、Valida、Nexus 和 Jolt 等項目。SP1 是唯一可用於生產的 zkVM，支持廣泛的關鍵加密操作。
• 高效的內存讀寫：SP1 採用創新的內存證明方法，只需一次挑戰即可實現跨多個證明的一致性內存，避免了 Merkleized 內存的開銷。
• 基本效率優化：利用較低的放大因子和下一代查找參數（例如基於對數的導數，如 LogUp），以及 Plonky3 中的 FRI 變體，SP1 提高了跟蹤區域利用效率。

圖片來源：Succinct博客

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

圖片來源：@jtguibas

如果以太坊的擴容方案短期看是OP，長期看是ZK，那麼OP Succinct的潛在成功可能標誌著以太坊發展道路上的一個重要里程碑。OP Succinct為ETH Rollups從樂觀驗證過渡到零知識證明（ZKP）提供了一條可升級的途徑。這種轉變不僅降低了交易成本，還提高了交易速度，同時保留了ZK Rollups的安全和隱私屬性，為未來的應用層擴展開闢了新的可能性。

在公認的四大 Layer 2 方案中，目前看來 OP Stack 在生態建設上略勝 ZK Stack，未來馬太效應或許會更加明顯，OP Succinct 的加入可能會分走 ZK Stack 的部分流量和潛力，如果 OP Succinct 成功，甚至可能對傳統的基於 zkEVM 的 Rollups 構成挑戰。

然而，從目前提出的操作邏輯來看，一個關鍵問題浮現出來：開發人員如何確保及時檢測到由修改狀態轉換函數 (STF) 或添加新的預編譯時未知漏洞引起的系統範圍風險？這是一個值得長期關注的領域。