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區塊鏈

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

BlockBeats 律動財經 2024-09-26 09:00

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律動財經圖片

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。

原文連結

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