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 整合到OP Stack 的模組化架構中，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 平行實作證明生成，以及證明聚合和驗證。

• 現有的OP Stack 系統依賴“7 天防詐欺窗口”，如果發生爭議，會導致交易延遲。 OP Succinct 透過使用ZK 證明縮短了交易完成時間，從而無需延長防詐騙視窗。

• OP Succinct可以大幅降低交易成本。

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 測試網上發布“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，而無需可信任第三方。此機制使用戶能夠挑戰和撤銷無效的提款（包括Base、Metal、Mode 和Zora）。

為了確保使用者資產的安全和信任，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：

• 資料可用性：故障證明確保2 層上的所有資料均可訪問，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 層的資料提出異議。

如果發現2 層和1 層資料不一致，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資料的正確性。

• 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 的關係與差異

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2 層網路的技術框架。 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 專案的核心貢獻者，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 也與其他專案（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 網路的主要團隊或組織。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 是用於建構和擴展以太坊二層網路的模組化架構或技術堆疊。它由多個可自訂的元件組成，允許開發人員根據特定需求建立自己的二層鏈。它為開發人員提供了一種標準化的方法，可以快速設定適合特定條件的二層擴展網路。

OP 實驗室開發的OP Stack 提供模組化框架，為建構二層網路提供基礎架構。開發者可以使用OP Stack 快速建立不同的擴充網路。模組化設計讓使用者可以靈活選擇不同的驗證機制（例如Optimistic Rollups 或ZK Rollups），以滿足各種專案的需求。

本質上，OP Labs 可以看作是OP Stack 的開發者，而OP Stack 是OP Labs 提供的幫助開發者建構和擴展以太坊2 層網路的技術工具。

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

1、op-geth：收集來自用戶的交易並根據這些交易產生和執行區塊。

2、op-batcher：批次使用者交易並提交至1 層。

3、op-node：從1 層讀取批次數據，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 元件構建的，是對OP Stack 的輕量級升級，允許鏈使用ZK 驗證的區塊，同時保持其他元件（op-geth、op-batcher 和op-node ）不變。 OP Succinct 由以下四個主要組件組成：

• Range程式：處理批次區塊的程序，以Rust 編寫，設計用於在zkVM 內運作。

• Aggregation程式：聚合來自Range 程式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，但已修改為使用證明驗證作為驗證機制。

• OP Succinct提議者：觀察在L1 上發布的交易批次並管理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，建構zkEVM Rollups 一直具有挑戰性。當OP Labs 開發模組化OP Stack 時，他們預計會支援各種證明機制。為此，他們開源了Kona 的開發，使用Rust 實作OP Stack Rollups 的STF，最後透過Kona 和SP1 程式為OP Stack 產生零知識證明(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 程式碼無縫整合Type-1 zkEVM rollup。借助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 天的防詐欺爭議窗口。

• 成本效率：平均交易成本降低至僅幾美分。

• 切換OP Stack為ZK：透過部署智慧合約，啟動輕量級OP Succinct提案服務，可透過API呼叫產生證明（包括批次/序列器、op-node、索引器等）。

• Type-1 zkEVM：所有與OP Stack Rollups 相容的工具和智能合約都與OP Succinct Rollups 相容。

• 提高了可擴展性：可自訂的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擴充連結2）。

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

2.3 使用SP1 Reth 建構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 天防詐騙視窗、複雜的互通性以及在某些情況下依賴多組資料機製而不是防詐騙證明。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 是一個高效能、完全可自訂的zkVM，100% 開源，可以驗證任意Rust（或LLVM 編譯）程式的執行。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（請參閱擴展連結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 部落格和開源GitHub 內容的總結，SP1 相對於其他zkVM 的效能優勢源自於幾個關鍵因素：

• 以預編譯為中心的架構：SP1 支援靈活的預編譯系統，顯著加速secp256k1 和ed25519 簽章驗證、sha256 和keccak256 雜湊等操作，並將許多程式的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 等團隊實現自訂預編譯，減少循環次數並加快證明生成時間。

• 業界標準：自推出以來，zkVM 內部預編譯的想法已成為業界標準，影響了RISC0、Valida、Nexus 和Jolt 等專案。 SP1 是唯一可用於生產的zkVM，支援廣泛的關鍵加密操作。

• 高效的記憶體讀寫：SP1 採用創新的記憶體證明方法，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 記憶體的開銷。

• 基本效率最佳化：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 提高了追蹤區域利用效率。

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：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。