OP Stack的進階之路：OP Succinct解鎖ZK Rollup潛力

原文標題：《OP Stack 的進階之路：OP Succinct 解鎖ZK Rollup 潛力》

原文作者：Ac-Core，YBB Capital Researcher

TL;DR

●      OP Succinct 提供的主要功能是將ZKP 融入OP Stack 的模組化架構中以完成將OP Stack Rollup 轉換為完全驗證的ZK Rollup；

●      如果以太坊未來擴展的終局是將每個Rollup都轉換為ZK Rollup，OP Succinct 的目的是結合Rust 和SP1 實現OP Stack 的Type-1 zkEVM（完全以太坊等效）的部署；

●      OP Succinct Proposer 主要完成了平行生成證明和證明聚合與驗證；

●      OP Stack 現有系統依賴於"7 天防詐騙視窗"，如產生爭議會延期一週的交易驗證，OP Succinct 利用ZK 證明來縮短交易完成所需的時間，消除了對擴展防詐騙視窗的需求；

●     OP Succinct 可大幅降低交易成本。

一、近期回顧：OP Mainnet 近況以及OP Stack 與OP Labs

圖源：Blockscout

1.1 OP Mainnet 近期發展要點

據2024 年3 月30 日消息，OP Labs 在OP Sepoila 測試網發布了「故障證明」，並於2024 年6 月11 日正式在OP Mainnet 發布故障證明，以此將去中心化推進至第一階段，其允許從OP Mainnet 提取ETH 與ERC-20 代幣，在無需可信第三方情況下使用戶能夠質疑與刪除無效提款（包括Base、Metal、Mode 和Zora）。

為確保使用者資產的安全和信任，Optimism 採用故障證明來提高鏈上交易的準確性和有效性並防止作惡，其原理包括：

●       資料可用性: 故障證明首先確保所有Layer-2 上的資料都是可存取的，並且可以被Layer-1 驗證；

●      挑戰期:在一定的挑戰期內，任何人都可以對Layer-2 上的數據提出異議。

如果有人發現 Layer-2 的數據與 Layer-1 的數據不一致，他們可以提出挑戰。證明提交: 如果存在異議，Layer-2 運營商需要提交證明來反駁這些異議，證明其數據的正確性；最終確定性: 如果在挑戰期內沒有有效的異議，或者Layer-2 運營商成功反駁了異議，交易就會被最終確定並被認為是有效的。

1.2.OP Stack 與OP Labs 的關聯和區別

OP Labs 是開發Optimism解決方案的團隊或組織，而OP Stack 是用於建構和擴展以太坊二層網路的技術框架。可以將 OP Labs 和 OP Stack 之間的關係理解為開發者與其開發工具的關係。

●      OP Labs:

OP Labs 是Optimism 專案的核心貢獻者，負責開發和維護Optimism 二層解決方案。它是一個團隊或組織，專注於建立和改進與以太坊擴展相關的技術工具，例如 Optimistic Rollups。 OP Labs 的主要目標是透過二層擴展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 也與其他專案（如 Succinct Labs）合作，進一步推進以太坊擴展技術，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擴展以太坊的高效解決方案，專注於降低交易費用並提高交易速度。他們不僅負責 Optimistic Rollups 的開發，還積極推動與零知識證明相關的新技術，例如與 Succinct Labs 合作的 OP Succinc。

●      OP Stack:

OP Stack 是模組化的架構或技術堆疊，用於建構和擴展以太坊二層網路。它由多個可自訂的元件組成，這些元件允許開發者根據具體需求建立自己的二層鏈（Layer 2 Chain）。它提供了一種標準化的方式，使開發者可以快速建立符合特定條件的二層擴展網路。

OP Stack 則是 OP Labs 開發的一套模組化框架。這套框架提供了建構二層網路的基礎架構，開發者可以利用 OP Stack 快速建構不同的擴充網路。由於 OP Stack 的模組化設計，它允許使用者靈活選擇不同的驗證機制（如 Optimistic Rollups 或 ZK Rollups），從而滿足不同項目的需求。

OP Labs 可理解為OP Stack 的開發者，OP Stack 是OP Labs 提供的技術工具，用於幫助開發者建構和擴展以太坊的二層網路。

在了解OP Succinct 前需補充了解每個OP stack 的四個主要組件：1. op- geth：從用戶那裡獲取交易，並用這些交易產生區塊和執行區塊；2.
op-batcher：將用戶的交易進行批處理，並提交到L1；3. op-node：從L1 讀取批次數據，並在非排序器模式下驅動op-geth 進行狀態轉換；4.
op-proposer：定期向L1 發布輸出根，以捕獲L2 狀態，從而便於處理提款。

二、Succinct Labs 與OP Labs 攜手將ZK 元素注入OP Stack

圖源：Succinct 部落格

2.1OP Succinct 架構組成

結合上文1.2 章節末尾內容「OP Stack 的四個主要組成部分」，OP Succinct 是OP Stack 的輕量級升級，允許鏈只使用經ZK 驗證的區塊，而保持其他三個組件不變（op-geth、op-batcher 和op-node），OP Succinct 主要由以下四個組成：

●      範圍程序（Range Program）：這是一個執行批次區塊的程序，該程序由Rust 編寫，設計用於在zkVM 中執行；

●      聚合程序（Aggregation Program.）：聚合範圍程序的證明，以降低鏈上驗證成本，該程序也是用Rust 寫的，設計用於在zkVM 中執行；

●      OP Succinct L2 Output Oracle.：一個包含L2 狀態輸出數組的Solidity 智能合約，其中每個輸出都是對L2 鏈狀態的提交。合約已存在於Optimism 的原始系統中，但經過修改將驗證證明作為身份驗證機制；

●      OP Succinct Proposer：觀察L1 上發布的交易批次，並控制範圍程序和聚合程序的證明。

2.2 OP Succinct 講述了一個怎樣的以太坊擴容敘事？

zkEVM Rollup 因深厚的密碼學專業知識阻礙非常難以構建，OP Labs 團隊構建模組化的OP Stack 時已考慮到支持各種有效性機制的證明，並開源開發了Kona（見擴展連結1）以透過Rust 來實現OP Stack Rollup 下的狀態轉換函數STF（交易狀態轉換的函數邏輯），並最終借助Kona 和SP1 程式來產生OP Stack 的零知識證明（ZKP)，即理論上可將OP Stack 的所有鏈升級並可使用ZKP。

SP1(Succinct Processor 1) 的目標是讓任何開發者都能無縫地使用標準Rust 程式碼整合Type-1 zkEVM rollup，並透過OP Succinct完成僅在
1 小時內無縫將任何現有的OP Stack 鏈升級為Type-1 zkEVM rollup，並提供應用所需的高效能。以此獲得以下優勢：

●      ZKP 的快速確認：讓證明延遲縮短至幾十分鐘，以「替換」長達7 天的詐欺證明質疑期；

●      降本增效：每筆交易平均成本低至幾分錢；

●      將OP Stack 切換至ZK：只需部署一個智慧合約並啟動一個輕量級的OP Succinct 提議服務（見下文）即可透過API 呼叫產生證明（包括批處理器/排序器、op-node、索引器等內容）；

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

●      提升可擴充性：採用可自訂的OP Succinct rollup，可新增新的預編譯並修改Rollup 邏輯。

根據官方GitHub 介紹其流程只需安裝Rust、Foundry 和Docker，即可將現有任何的OP Stack rollup 升級到Type-1 zkEVM rollup，且流程僅簡化為兩步驟： 1.部署ZK L2OutputOracle.sol 合約；2.啟動OP Succinct 提議服務（流程見GitHub 擴充連結2）。

將OP Stack Rollup 升級為ZK 證明，圖源：Succinct 博客

2.3 使用SP1 Reth 建構Type-1 zkEVM

Succinct 認為EVM Rollup 未來是用Rust語言來編寫的可維護的zkEVM，目前OP Rollup 主要面臨三個問題：過長的7 天詐欺證明視窗、複雜的互通性，以及在某些情況下依賴多組資料而非詐欺證明的機制。此外，創建 zkEVM 是一個需要較長週期的過程，因此開發了 SP1 來解決這些問題。

SP1 是一個高效能100% 開源且完全開源定制的zkVM，可驗證任意的Rust(或LVM 編譯語言) 程式的執行，據公開數據，OP Succinct Stack 已在OP Mainnet、OP Sepolia 和Base 鏈上成功運行，並在以太坊交易中實現了0.01-0.02 美元的證明成本（請參閱擴展連結3）。並希望在未來將所有區塊鏈基礎設施（包括 Rollup、橋接器、協處理器等）都透過 Rust（或其他 LLVM 編譯的語言）來編寫並利用 ZKP。

根據Succinct 部落格與開源GitHub 內容總結歸納，SP1 與其他zkVM 之間的效能差異主要由幾個關鍵因素造成：

1. 以預編譯為中心的架構：SP1 支援靈活的預編譯系統，能夠顯著加速多種操作（如secp256k1 和ed25519 簽章驗證、sha256 和keccak256 哈希函數），使得許多程式的RISC-V 週期數減少5-10 倍。其設計目標是提供與ZK 電路相媲美的性能，同時保持zkVM 的靈活性和良好的開發者體驗；

2. 完全開源：SP1 是100% 開源的，允許團隊如Argument 和Scroll 實施自定義預編譯，顯著減少週期計數並加快證明生成時間；

3.行業標準：自自推出以來，zkVM 內部預編譯的概念已成為業界標準，融入RISC0、Valida、Nexus 和Jolt 等計畫。 SP1 是唯一的生產就緒型zkVM，廣泛支援重要加密操作的預編譯；

4. 高效能記憶體讀寫：SP1 採用創新的記憶體證明方法，使用單一挑戰實現多個證明的一致內存，避免了梅克爾化內存帶來的開銷；

5. 基本效率優化：採用更低的炸毀因子和新一代查找參數（如基於對數導數的LogUp），以及Plonky3 中的FRI 變體，提高了追蹤區域的利用效率。

圖源：Succinct 博客，見擴展鏈接4 附錄說明

三、OP Succinct 能否成為OP Stack 對抗ZK Stack 的殺手鐧？

圖源作者：@jtguibas

如果以太坊的擴展方案短期看OP 長期看ZK，在我們假設OP Succinct 能夠成功的前提下它將被視為以太坊發展路線的一個重要里程碑。 OP Succinct 為ETH Rollups 從樂觀驗證轉換為零知識證明提供了可升級路徑，這不僅降低了交易成本，更提高了交易速度，還保留了ZK rollups 安全性和匿名性的屬性，為將來應用層的爆發帶來了新的可能性。

在公認的Layer2 四大天王中，現階段從專案生態發展看來OP Stack 已略優於ZK Stack，未來馬太效應可能會進一步顯現，隨著OP Succinct 的加入，某種程度上也虹吸了ZK Stack 的流量和潛力，如果OP Succinct 未來能得以實現，也可能會對傳統的zkEVM 的Rollup 造成一定衝擊。

但據現階段公開表述的內容，我們從OP Succinct 的運行邏輯中不難發現，如何確保開發者在修改STF 函數或添加新的預編譯函數及時發現未知漏洞所引發的系統性風險，這需要我們維持長期關注。

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/

本文來自投稿，不代表BlockBeats 觀點。