OP Stack的演变：OP Succinct激发ZK Rollup的潜能
TL, DR
OP Succinct的主要作用是将零知识证明（ZKP）整合进OP Stack的模块化架构中，从而把OP Stack的Rollup转变为经过全面验证的ZK Rollup。
如果以太坊的未来扩展方案是将所有Rollup转变为ZK Rollup，OP Succinct则计划在OP Stack中实现Type-1 zkEVM（完全等同于以太坊），并使用Rust和SP1。
OP Succinct Proposer能够并行生成证明，并进行证明的聚合与验证。
目前的OP Stack系统依赖于“7天的欺诈证明窗口”，这会在出现争议时导致交易延迟。OP Succinct通过使用ZK证明，缩短了交易确认时间，避免了需要延长欺诈证明窗口的情况。
OP Succinct可以大幅降低交易成本。
1. 回顾：OP主网更新及OP Stack与OP Labs的关系
图片来源：Blockscout
1.1 OP主网主要进展
截至2024年3月30日，OP Labs在OP Sepolia测试网上发布“故障证明”，并于2024年6月11日在OP主网上正式发布。这是向去中心化迈出的重要一步，用户可以在没有可信第三方的情况下，从OP主网提取ETH和ERC-20代币。这个机制允许用户对无效的提款进行挑战和撤销（包括Base、Metal、Mode和Zora）。
为了保护用户资产的安全和可信性，Optimism利用故障证明来验证链上交易的准确性和有效性，从而防止恶意行为。其关键原则包括：
数据可用性：故障证明确保Layer-2上的所有数据都可以被访问，并且能够由Layer-1进行验证。
挑战期：在特定的挑战期内，任何人都可以对Layer-2的数据提出异议。
如果发现Layer-2与Layer-1数据存在差异，提出异议的一方可以发起挑战。Layer-2的运营者必须提交证据来反驳挑战，并验证数据的正确性。最终性：如果在挑战期内没有有效的挑战，或者Layer-2运营者成功反驳了挑战，则交易将被最终确认并视为有效。
1.2 OP Stack和OP Lab的关系及区别
OP Labs是负责开发Optimism解决方案的团队或组织，而OP Stack则是用于构建和扩展以太坊Layer 2网络的技术框架。可以将OP Labs与OP Stack的关系视为开发者与其开发工具之间的关系。
- OP Labs： OP Labs是Optimism项目的核心贡献者，负责开发和维护Optimism的Layer 2解决方案。这个团队专注于创建和改进与以太坊扩展相关的技术工具，比如Optimistic Rollups。OP Labs的主要目标是减轻以太坊主网的负担，降低交易成本，并提高交易速度。同时，他们还与其他项目合作，如Succinct Labs，共同推动以太坊扩展技术的发展，特别是在优化零知识证明方面的OP Succinct。
OP Labs是开发和维护Optimism网络的主要团队，旨在为以太坊提供高效的扩展解决方案，专注于降低交易费用和提升交易速度。他们不仅在开发Optimistic Rollups，还在推动与零知识证明相关的新技术，比如与Succinct Labs合作的OP Succinct。
- OP Stack： OP Stack是一种模块化架构或技术栈，用于构建和扩展以太坊Layer 2网络。它由多个可定制的组件组成，使开发者能够根据具体需求构建自己的Layer 2链。OP Stack为开发者提供了一种标准化的方法，可以快速设置符合特定条件的Layer 2扩展网络。
由OP Labs开发的OP Stack提供了构建Layer 2网络的基础设施。开发者可以利用OP Stack迅速创建不同的扩展网络。其模块化设计允许用户灵活选择不同的验证机制（如Optimistic Rollups或ZK Rollups），以满足各类项目的需求。
总的来说，OP Labs可以看作是OP Stack的开发者，而OP Stack则是OP Labs为帮助开发者构建和扩展以太坊Layer 2网络所提供的技术工具。
在深入探讨OP Succinct之前，了解OP Stack的四个主要组成部分是很重要的：
- op-geth： 收集用户交易，并根据这些交易生成和执行区块。
- op-batcher： 将用户交易打包并提交到Layer 1。
- op-node： 从Layer 1读取批量数据，并在非排序器模式下驱动op-geth进行状态转换。
- op-proposer： 定期将输出根发布到Layer 1，捕获Layer 2的状态并促进提款。
2. Succinct Labs与OP Labs合作引入ZK元素到OP Stack
图片来源：Succinct Blog
2.1 OP Succinct的架构组件
在第1.2节中概述的OP Stack组件的基础上，OP Succinct是对OP Stack的一次轻量级升级，允许链使用ZK验证的区块，同时保持其他组件（op-geth、op-batcher和op-node）不变。OP Succinct包含以下四个主要组件：
- 范围程序（Range Program）： 一个用Rust编写的程序，负责处理批量区块，设计为在zkVM中运行。
- 聚合程序（Aggregation Program）： 从范围程序中聚合证明，以降低链上验证成本，同样用Rust编写，并设计为在zkVM中运行。
- OP Succinct L2输出预言机（OP Succinct L2 Output Oracle）： 一个Solidity智能合约，包含一系列L2状态输出，每个输出都承诺L2链的状态。这个合约在原始的Optimism系统中存在，但经过修改，使用证明验证作为认证机制。
- OP Succinct提议者（OP Succinct Proposer）： 负责观察在L1上发布的交易批次，并管理范围程序和聚合程序的证明生成。
2.2 OP Succinct 如何融入以太坊扩容叙事？
构建zkEVM Rollups面临挑战，主要是因为需要深厚的密码学知识。在开发模块化的OP Stack时，OP Labs预见到支持多种证明机制的必要性。为此，他们开源了Kona的开发（请参见扩展链接1），以使用Rust实现OP Stack Rollups的STF，从而通过Kona和SP1程序生成零知识证明（ZKP）。这意味着，理论上，任何OP Stack链都可以升级为使用ZKP。
SP1（Succinct Processor 1）的目标是让开发者能够使用标准Rust代码无缝集成Type-1 zkEVM Rollups。借助OP Succinct，升级任何现有的OP Stack链为Type-1 zkEVM Rollup的过程可以在一个小时内完成，并带来以下优势：
- 快速ZKP确认： 将证明延迟缩短至几分钟，取代原有的7天欺诈证明争议窗口。
- 成本效益： 平均交易成本降低至仅几美分。
- 将OP Stack切换到ZK： 通过部署智能合约和启动轻量级的OP Succinct提议服务，可以通过API调用（包括批处理/排序器、op-node、索引器等）生成证明。
- Type-1 zkEVM： 所有与OP Stack Rollups兼容的工具和智能合约同样适用于OP Succinct Rollups。
- 增强可扩展性： 可定制的OP Succinct Rollup可以根据需要添加新的预编译和修改Rollup逻辑。
根据官方GitHub文档，升级任何现有的OP Stack Rollup到Type-1 zkEVM Rollup的过程仅需安装Rust、Foundry和Docker。简化的升级过程包括两个步骤：
- 部署ZK L2OutputOracle.sol合约。
- 启动OP Succinct提议服务（有关详细步骤，请查看GitHub扩展链接2）。
图片来源：将OP Stack Rollup升级为ZK证明
2.3 使用SP1 Reth构建Type-1 zkEVM
Succinct认为，EVM Rollups的未来在于用Rust语言编写的zkEVM，这样可以提高可维护性。目前，OP Rollups面临三大挑战：冗长的7天欺诈证明窗口、复杂的互操作性，以及在某些情况下依赖多组数据机制而非欺诈证明。为了解决这些问题，SP1应运而生，旨在推动zkEVM的开发。
SP1是一个高性能、完全可定制的zkVM，且100%开源。它能够验证任意Rust（或LLVM编译）程序的执行。根据公开数据，OP Succinct Stack已经成功在OP Mainnet、OP Sepolia和Base链上运行，其交易证明成本在$0.01至$0.02之间（请参见扩展链接3）。未来，所有区块链基础设施，包括Rollups、桥接和协处理器，可能都会采用Rust（或其他LLVM编译语言）进行开发，并利用ZKP技术。
根据Succinct博客和GitHub开源内容的总结，SP1在性能上优于其他zkVM的优势主要体现在以下几个方面：
- 预编译为中心的架构： SP1支持灵活的预编译系统，显著加速了secp256k1和ed25519签名验证、sha256和keccak256哈希等操作，并将许多程序的RISC-V周期计数降低了5到10倍。其目标是提供与ZK电路相当的性能，同时保持zkVM的灵活性和良好的开发体验。
- 完全开源： SP1是100%开源的，使得像Argument和Scroll这样的团队能够实现自定义预编译，从而减少周期计数并加快证明生成速度。
- 行业标准： 自发布以来，zkVM的内部预编译理念已成为行业标准，影响了RISC0、Valida、Nexus和Jolt等项目。SP1是唯一一个准备投入生产的zkVM，支持多种关键密码学操作。
- 高效的内存读/写： SP1采用创新的内存证明方法，通过单次挑战实现多个证明之间的一致内存，避免了Merkle化内存的开销。
- 基本效率优化： 通过较低的膨胀因子和下一代查找参数（如基于对数的衍生物LogUp），以及Plonky3中的FRI变体，SP1提高了追踪区域的利用效率。
图片来源： Succinct Blog — 见扩展链接4中的附录说明
3. OP Succinct能否成为OP Stack对抗ZK Stack的关键？
图片来源：@jtguibas
如果我们将以太坊的扩展解决方案视为短期内的OP和长期内的ZK，那么OP Succinct的成功潜力可能会成为以太坊发展历程中的一个重要里程碑。OP Succinct为ETH Rollups提供了一条可升级的路径，使其能够从乐观验证转向零知识证明（ZKP）。这一转变不仅能够降低交易成本，还能提升交易速度，同时保持ZK Rollups的安全性和隐私特性，为未来的应用层扩展带来新的可能性。
在广为认可的四大Layer 2解决方案中，OP Stack在生态系统发展方面似乎略微优于ZK Stack。未来可能会出现更加明显的马太效应，OP Succinct的加入可能会吸引部分ZK Stack的流量和潜在用户。如果OP Succinct成功实施，甚至可能对传统的zkEVM Rollups构成挑战。
然而，从目前的运营逻辑来看，一个关键问题浮现出来：开发者如何确保在修改状态转换函数（STF）或添加新预编译时，能够及时识别出由未知漏洞引发的系统性风险？这一点值得我们长期关注。
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如果以太坊的未来扩展方案是将所有Rollup转变为ZK Rollup，OP Succinct则计划在OP Stack中实现Type-1 zkEVM（完全等同于以太坊），并使用Rust和SP1。
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目前的OP Stack系统依赖于“7天的欺诈证明窗口”，这会在出现争议时导致交易延迟。OP Succinct通过使用ZK证明，缩短了交易确认时间，避免了需要延长欺诈证明窗口的情况。
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OP Labs是负责开发Optimism解决方案的团队或组织，而OP Stack则是用于构建和扩展以太坊Layer 2网络的技术框架。可以将OP Labs与OP Stack的关系视为开发者与其开发工具之间的关系。
- OP Labs： OP Labs是Optimism项目的核心贡献者，负责开发和维护Optimism的Layer 2解决方案。这个团队专注于创建和改进与以太坊扩展相关的技术工具，比如Optimistic Rollups。OP Labs的主要目标是减轻以太坊主网的负担，降低交易成本，并提高交易速度。同时，他们还与其他项目合作，如Succinct Labs，共同推动以太坊扩展技术的发展，特别是在优化零知识证明方面的OP Succinct。
OP Labs是开发和维护Optimism网络的主要团队，旨在为以太坊提供高效的扩展解决方案，专注于降低交易费用和提升交易速度。他们不仅在开发Optimistic Rollups，还在推动与零知识证明相关的新技术，比如与Succinct Labs合作的OP Succinct。
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在深入探讨OP Succinct之前，了解OP Stack的四个主要组成部分是很重要的：
- op-geth： 收集用户交易，并根据这些交易生成和执行区块。
- op-batcher： 将用户交易打包并提交到Layer 1。
- op-node： 从Layer 1读取批量数据，并在非排序器模式下驱动op-geth进行状态转换。
- op-proposer： 定期将输出根发布到Layer 1，捕获Layer 2的状态并促进提款。
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在第1.2节中概述的OP Stack组件的基础上，OP Succinct是对OP Stack的一次轻量级升级，允许链使用ZK验证的区块，同时保持其他组件（op-geth、op-batcher和op-node）不变。OP Succinct包含以下四个主要组件：
- 范围程序（Range Program）： 一个用Rust编写的程序，负责处理批量区块，设计为在zkVM中运行。
- 聚合程序（Aggregation Program）： 从范围程序中聚合证明，以降低链上验证成本，同样用Rust编写，并设计为在zkVM中运行。
- OP Succinct L2输出预言机（OP Succinct L2 Output Oracle）： 一个Solidity智能合约，包含一系列L2状态输出，每个输出都承诺L2链的状态。这个合约在原始的Optimism系统中存在，但经过修改，使用证明验证作为认证机制。
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- 将OP Stack切换到ZK： 通过部署智能合约和启动轻量级的OP Succinct提议服务，可以通过API调用（包括批处理/排序器、op-node、索引器等）生成证明。
- Type-1 zkEVM： 所有与OP Stack Rollups兼容的工具和智能合约同样适用于OP Succinct Rollups。
- 增强可扩展性： 可定制的OP Succinct Rollup可以根据需要添加新的预编译和修改Rollup逻辑。
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在广为认可的四大Layer 2解决方案中，OP Stack在生态系统发展方面似乎略微优于ZK Stack。未来可能会出现更加明显的马太效应，OP Succinct的加入可能会吸引部分ZK Stack的流量和潜在用户。如果OP Succinct成功实施，甚至可能对传统的zkEVM Rollups构成挑战。
然而，从目前的运营逻辑来看，一个关键问题浮现出来：开发者如何确保在修改状态转换函数（STF）或添加新预编译时，能够及时识别出由未知漏洞引发的系统性风险？这一点值得我们长期关注。
声明：
- 本文转载自[YBB Capital]，著作权归属原作者[Ac-Core]，如对转载有异议，请联系Gate Learn团队，团队会根据相关流程尽速处理。
- 免责声明：本文所表达的观点和意见仅代表作者个人观点，不构成任何投资建议。
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