TLDR

Die Hauptfunktion von OP Succinct besteht darin, ZKP in die modulare Architektur von OP Stack zu integrieren und OP Stack Rollups in vollständig verifizierte ZK Rollups umzuwandeln.

Wenn Ethereums zukünftige Skalierungslösung darin besteht, alle Rollups in ZK Rollups umzuwandeln, strebt OP Succinct danach, den Typ-1 zkEVM (vollständig äquivalent zu Ethereum) innerhalb des OP Stack unter Verwendung von Rust und SP1 einzusetzen.

OP Der prägnante Vorschlagende erzielt eine parallele Generierung des Nachweises sowie eine Aggregation und Überprüfung des Nachweises.

Das bestehende OP Stack-System basiert auf einem „7-Tage-Betrugssicherheitsfenster“, das zu Transaktionsverzögerungen führt, wenn Streitigkeiten entstehen. OP Succinct verkürzt die Transaktionsfinalitätszeit durch die Verwendung von ZK-Beweisen und beseitigt die Notwendigkeit für das erweiterte Betrugssicherheitsfenster.

OP Succinct kann die Transaktionskosten erheblich reduzieren.

1. Aktuelle Überprüfung: OP Mainnet-Updates und die Beziehung zwischen OP Stack und OP Labs

Bildquelle: Blockscout

1.1 Schlüsselentwicklungen auf dem OP Mainnet

Zum 30. März 2024 kündigte OP Labs die Veröffentlichung von "Fehlerbeweisen" im OP Sepolia-Testnetz an, das am 11. Juni 2024 offiziell im OP Mainnet gestartet wurde. Dies ist der erste Schritt in Richtung Dezentralisierung, der es den Nutzern ermöglicht, ETH- und ERC-20-Token aus dem OP-Mainnet abzuheben, ohne dass ein vertrauenswürdiger Dritter erforderlich ist. Dieser Mechanismus ermöglicht es Benutzern, ungültige Auszahlungen (einschließlich Base, Metal, Mode und Zora) anzufechten und zu widerrufen.

Um die Sicherheit und das Vertrauen der Benutzeranlagen sicherzustellen, verwendet Optimism Fehlerbeweise, um die Genauigkeit und Gültigkeit von On-Chain-Transaktionen zu überprüfen und bösartige Handlungen zu verhindern. Die wichtigsten Prinzipien sind:

• Datenverfügbarkeit: Fehlerbeweise stellen sicher, dass alle Daten in Layer-2 zugänglich sind und von Layer-1 verifiziert werden können.
• Herausforderungszeitraum: Innerhalb eines bestimmten Herausforderungszeitraums kann jeder Daten auf Layer-2 bestreiten.

Wenn eine Diskrepanz zwischen Layer-2- und Layer-1-Daten festgestellt wird, kann die streitende Partei eine Herausforderung erheben. Der Layer-2-Betreiber muss einen Nachweis vorlegen, um die Herausforderung zu widerlegen und die Richtigkeit der Daten zu überprüfen. Endgültigkeit: Wenn innerhalb der Herausforderungsfrist keine gültige Herausforderung erfolgt oder der Layer-2-Betreiber die Herausforderung erfolgreich bekämpft, wird die Transaktion abgeschlossen und als gültig betrachtet.

1.2 Die Beziehung und Unterschiede zwischen OP Stack und OP Labs

OP Labs ist das Team oder die Organisation, die die Optimism-Lösung entwickelt, während OP Stack ein technisches Framework ist, das zum Aufbau und Skalierung von Ethereum Layer 2-Netzwerken verwendet wird. Die Beziehung zwischen OP Labs und OP Stack kann als die Beziehung zwischen Entwicklern und deren Entwicklungstools betrachtet werden.

• OP Labs: OP Labs ist der Kernbeitragende zum Optimismusprojekt und verantwortlich für die Entwicklung und Wartung von Optimismus Layer-2-Lösungen. Es handelt sich um ein Team oder eine Organisation, die sich der Erstellung und Verbesserung von technischen Werkzeugen im Zusammenhang mit der Skalierung von Ethereum widmet, wie zum Beispiel Optimistic Rollups. Das Hauptziel von OP Labs ist es, die Belastung des Ethereum-Hauptnetzes zu reduzieren, Transaktionskosten zu senken und Transaktionsgeschwindigkeiten zu erhöhen. OP Labs arbeitet auch mit anderen Projekten wie Succinct Labs zusammen, um Ethereum-Skalierungstechnologien wie OP Succinct voranzutreiben, das sich auf die Optimierung von Zero-Knowledge-Proofs konzentriert.

OP Labs ist das Hauptteam oder die Hauptorganisation, die für die Entwicklung und Wartung des Optimism-Netzwerks verantwortlich ist. Ihr Ziel ist es, eine effiziente Skalierungslösung für Ethereum zu schaffen, die sich auf die Reduzierung von Transaktionsgebühren und die Erhöhung von Transaktionsgeschwindigkeiten konzentriert. Sie entwickeln nicht nur Optimistic Rollups, sondern treiben auch neue Technologien im Zusammenhang mit Zero-Knowledge-Beweisen voran, wie zum Beispiel OP Succinct in Zusammenarbeit mit Succinct Labs.

• OP Stack: OP Stack ist eine modulare Architektur oder ein technischer Stack, der verwendet wird, um Ethereum Layer 2-Netzwerke aufzubauen und zu skalieren. Er besteht aus mehreren anpassbaren Komponenten, die es Entwicklern ermöglichen, ihre eigenen Layer 2-Chains gemäß spezifischer Anforderungen zu erstellen. Er bietet einen standardisierten Ansatz, mit dem Entwickler schnell Layer 2-Erweiterungsnetzwerke einrichten können, die auf spezifische Bedingungen zugeschnitten sind.

OP Stack, entwickelt von OP Labs, bietet ein modulares Framework, das die grundlegende Infrastruktur für den Aufbau von Layer 2-Netzwerken bereitstellt. Entwickler können OP Stack verwenden, um schnell verschiedene Erweiterungsnetzwerke zu erstellen. Das modulare Design ermöglicht es Benutzern, flexibel verschiedene Verifikationsmechanismen (z. B. Optimistic Rollups oder ZK Rollups) auszuwählen, um den Anforderungen verschiedener Projekte gerecht zu werden.

Im Wesentlichen kann OP Labs als die Entwickler von OP Stack betrachtet werden, und OP Stack ist das technische Werkzeug, das von OP Labs bereitgestellt wird, um Entwicklern beim Aufbau und der Skalierung von Ethereum Layer 2-Netzwerken zu helfen.

Bevor Sie in OP Succinct eintauchen, ist es wichtig, die vier Hauptkomponenten jeder OP Stack vorzustellen:

• op-geth: Sammelt Transaktionen von Benutzern und generiert und führt Blöcke auf der Grundlage dieser Transaktionen aus.
• OP-Batcher: Bündelt Benutzertransaktionen und sendet sie an Layer 1.
• op-node: Liest Batch-Daten von Layer 1 und steuert op-geth für den Zustandsübergang im nicht-Sequenzer-Modus.
• op-proposer: Veröffentlicht regelmäßig Output-Roots an Layer 1, erfasst Layer 2-Zustände und erleichtert Auszahlungen.

2. Succinct Labs arbeitet mit OP Labs zusammen, um ZK-Elemente in den OP Stack zu integrieren

Bildquelle: Succinct Blog

2.1 OP Prägnante Architekturkomponenten

Aufbauend auf den Komponenten des OP-Stacks, die in Abschnitt 1.2 beschrieben sind, ist OP Succinct ein leichtes Upgrade des OP-Stacks, das es Chains ermöglicht, ZK-verifizierte Blöcke zu verwenden, während andere Komponenten (op-geth, op-batcher und op-node) unverändert bleiben. OP Succinct besteht aus den folgenden vier Hauptkomponenten:

• Range Program: Ein Programm, das Stapelblöcke verarbeitet, in Rust geschrieben und dafür konzipiert ist, innerhalb des zkVM zu laufen.
• Aggregationsprogramm: Sammelt Beweise aus dem Range-Programm, um die Kosten für die On-Chain-Verifizierung zu reduzieren. Es ist auch in Rust geschrieben und für die Ausführung in der zkVM konzipiert.
• OP Konzise L2-Ausgabe-Oracle: Ein Solidity Smart Contract, der ein Array von L2-Zustandsausgaben enthält, von denen jeder den Zustand der L2-Kette bestätigt. Dieser Vertrag existiert im ursprünglichen Optimismus-System, wurde jedoch modifiziert, um die Proof-Verifizierung als Authentifizierungsmechanismus zu verwenden.
• OP Prägnanter Antragsteller: Beobachtet Transaktionsbatches, die auf L1 veröffentlicht werden, und verwaltet die Beweisgenerierung für die Range- und Aggregationsprogramme.

2.2 Wie passt OP Succinct in die Ethereum Scaling-Erzählung?

Der Aufbau von zkEVM Rollups war aufgrund des umfangreichen kryptografischen Fachwissens, das erforderlich ist, eine Herausforderung. Als OP Labs den modularen OP Stack entwickelten, planten sie, verschiedene Nachweismechanismen zu unterstützen. Zu diesem Zweck haben sie die Entwicklung von Kona (siehe Erweiterungslink 1) zur Implementierung des STF von OP Stack Rollups mithilfe von Rust als Open Source bereitgestellt, was letztendlich die Generierung von Zero-Knowledge-Proofs (ZKP) für OP Stack durch Kona und das SP1-Programm ermöglicht. Das bedeutet, dass theoretisch jede OP Stack-Kette aufgerüstet werden kann, um ZKP zu verwenden.

Das Ziel von SP1 (Succinct Processor 1) ist es, Entwicklern zu ermöglichen, Typ-1 zkEVM-Rollups nahtlos in Standard-Rust-Code zu integrieren. Mit OP Succinct kann der Prozess der Aktualisierung einer bestehenden OP-Stack-Kette zu einem Typ-1 zkEVM-Rollup innerhalb einer Stunde abgeschlossen werden, wodurch die folgenden Vorteile geboten werden:

• Schnelle ZKP-Bestätigung: Reduziert die Nachweispause auf nur wenige Minuten und ersetzt das 7-tägige Betrugsnachweis-Fenster.
• Kosteneffizienz: Die durchschnittlichen Transaktionskosten werden auf nur wenige Cent reduziert.
• Umschalten des OP-Stacks auf ZK: Durch Bereitstellung eines Smart Contracts und Starten eines leichten OP-Kurzvorschlagsdienstes können Beweise über API-Aufrufe generiert werden (einschließlich Stapelverarbeitung/Sequenzer, OP-Knoten, Indexer usw.).
• Type-1 zkEVM: Alle Tools und Smart Contracts, die mit OP Stack Rollups kompatibel sind, sind auch mit OP Succinct Rollups kompatibel.
• Erhöhte Skalierbarkeit: Der anpassbare OP Succinct Rollup kann neue Vor-Compiles hinzufügen und die Rollup-Logik bei Bedarf ändern.

Gemäß der offiziellen GitHub-Dokumentation erfordert der Prozess lediglich die Installation von Rust, Foundry und Docker, um jeden vorhandenen OP Stack Rollup auf einen Typ-1 zkEVM Rollup zu aktualisieren. Der vereinfachte Prozess besteht aus zwei Schritten:

• Bereitstellen des ZK L2OutputOracle.sol-Vertrags.
• Starten Sie den OP prägnanten Vorschlagsdienst (siehe GitHub-Erweiterungslink 2 für detaillierte Schritte).

Bildquelle: Succinct Blog — Upgrade des OP Stack Rollup zu ZK-Beweisen

2.3 Aufbau eines Typ-1 zkEVM mit SP1 Reth

Succinct ist der Meinung, dass die Zukunft von EVM Rollups in zkEVM liegt, das in der Programmiersprache Rust geschrieben ist und eine bessere Wartbarkeit ermöglicht. Derzeit stehen OP Rollups vor drei großen Herausforderungen: dem langwierigen 7-tägigen Betrugsbeweisfenster, der komplexen Interoperabilität und der Abhängigkeit von Multi-Gruppen-Datenmechanismen in einigen Fällen anstelle von Betrugsbeweisen. Die Entwicklung einer zkEVM ist ein langfristiges Vorhaben, daher wurde SP1 geschaffen, um diese Herausforderungen anzugehen.

SP1 ist eine hochleistungsfähige, vollständig anpassbare zkVM, die zu 100% Open-Source ist. Sie kann die Ausführung beliebiger Rust (oder LLVM-kompilierter) Programme verifizieren. Gemäß öffentlicher Daten läuft der OP Succinct Stack erfolgreich auf OP Mainnet, OP Sepolia und der Base-Chain mit Transaktionsnachweiskosten zwischen 0,01 und 0,02 US-Dollar (siehe Erweiterungslink 3). In Zukunft werden wahrscheinlich alle Blockchain-Infrastrukturen, einschließlich Rollups, Brücken und Coprozessoren, in Rust (oder anderen LLVM-kompilierten Sprachen) geschrieben und die Vorteile von ZKP nutzen.

Basierend auf Zusammenfassungen des Succinct-Blogs und des Open-Source-GitHub-Inhalts beruhen die Leistungsvorteile von SP1 gegenüber anderen zkVMs auf mehreren Schlüsselfaktoren:

• Architektur mit Schwerpunkt auf Vorcompilierung: SP1 unterstützt ein flexibles Vorcompilierungssystem, das Vorgänge wie die Signaturüberprüfung von secp256k1 und ed25519, Hashing von sha256 und keccak256 erheblich beschleunigt und die RISC-V-Zyklusanzahl für viele Programme um das 5- bis 10-fache reduziert. Es zielt darauf ab, eine Leistung zu bieten, die mit ZK-Schaltungen vergleichbar ist, während die zkVM-Flexibilität und eine ausgezeichnete Entwicklererfahrung beibehalten werden.
• Vollständig Open-Source: SP1 ist zu 100% Open-Source, was es Teams wie Argument und Scroll ermöglicht, benutzerdefinierte Precompiles zu implementieren, die die Zykluszeiten reduzieren und die Proof-Generierungszeiten beschleunigen.
• Branchenstandard: Seit seiner Einführung ist die Idee der internen Vorkompilierung für zkVMs zum Branchenstandard geworden und beeinflusst Projekte wie RISC0, Valida, Nexus und Jolt. SP1 ist das einzige produktionsbereite zkVM, das eine Vielzahl kritischer kryptografischer Operationen unterstützt.
• Effizientes Speicherlesen/-schreiben: SP1 verwendet eine innovative Speicherprüfungsmethode, die mit einer einzigen Herausforderung eine konsistente Speicherung über mehrere Beweise hinweg erreicht und somit den Overhead von merkleisierten Speicherungen vermeidet.
• Grundlegende Effizienzoptimierungen: Durch die Verwendung eines niedrigeren Aufblähungsfaktors und von Lookup-Parametern der nächsten Generation (z. B. logarithmisch basierte Ableitungen wie LogUp) sowie der FRI-Variante in Plonky3 verbessert SP1 die Effizienz der Nutzung von Trace-Bereichen.

Bildquelle: Succinct Blog - Siehe Appendix-Erklärung im Erweiterungslink 4

3. Kann OP Succinct zu OP Stack's Trumpfkarte gegen ZK Stack werden?

Bildnachweis: @jtguibas

Wenn Ethereums Skalierungslösungen kurzfristig als OP und langfristig als ZK angesehen werden, könnte der potenzielle Erfolg von OP Succinct einen bedeutenden Meilenstein im Entwicklungsprozess von Ethereum markieren. OP Succinct bietet einen aufrüstbaren Pfad für ETH-Rollups, um von optimistischer Verifizierung zu Zero-Knowledge-Proofs (ZKP) überzugehen. Diese Verschiebung reduziert nicht nur Transaktionskosten, sondern erhöht auch die Transaktionsgeschwindigkeit, während die Sicherheits- und Datenschutzmerkmale von ZK Rollups erhalten bleiben und gleichzeitig neue Möglichkeiten für die Erweiterung der Anwendungsebene in der Zukunft eröffnen.

Unter den anerkannten vier großen Layer-2-Lösungen scheint OP Stack derzeit einen leichten Vorteil gegenüber ZK Stack in Bezug auf die Ökosystementwicklung zu haben. Die Zukunft könnte einen noch deutlicheren Matthäus-Effekt zeigen, bei dem die Einbeziehung von OP Succinct einen Teil des Verkehrs und Potenzials von ZK Stack abzapfen könnte. Wenn OP Succinct erfolgreich ist, könnte es sogar eine Herausforderung für traditionelle zkEVM-basierte Rollups darstellen.

Allerdings ergibt sich aus der bisher vorgestellten Betriebslogik ein entscheidender Aspekt: Wie können Entwickler sicherstellen, dass systemweite Risiken, die durch unbekannte Schwachstellen bei der Änderung der Zustandsübergangsfunktion (STF) oder bei der Hinzufügung neuer Vorkompilierungen verursacht werden, rechtzeitig erkannt werden? Dies ist ein Bereich, der langfristige Aufmerksamkeit erfordert.

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