La evolución de OP Stack: OP Succinct libera el potencial de ZK Rollup

Autor: YBB Capital Investigador Ac-Core

TLDR

• La función principal de OP Succinct es integrar ZKP en la arquitectura modular de OP Stack, convirtiendo OP Stack Rollups en ZK Rollups completamente verificados.
• Si la solución de escalado futuro de Ethereum es convertir todos los Rollups en ZK Rollups, entonces OP Succinct tiene como objetivo implementar Type-1 zkEVM en OP Stack utilizando Rust y SP1 (totalmente equivalente a Ethereum)
• OP Propositor Conciso implementación paralela de generación de pruebas, así como agregación y verificación de pruebas.
• El sistema de stack OP existente depende de una “ventana antifraude de 7 días”, lo que puede resultar en latencia de transacción en caso de disputa. OP Succinct acorta el tiempo de finalización de la transacción mediante el uso de pruebas de conocimiento cero (ZK), eliminando la necesidad de ampliar la ventana antifraude.
• OP Succinct puede reducir considerablemente el costo de la transacción.

1. Revisión reciente: Actualización de OP Mainnet y la relación entre OP Stack y OP Labs

Fuente de la imagen: Blockscout

1.1 Avances clave de la Mainnet OP

El 30 de marzo de 2024, OP Labs anunció el lanzamiento de “Proof of Failure” en la red de pruebas OP Sepolia, que se lanzó oficialmente en la red principal de OP el 11 de junio de 2024. Esto marca el primer paso de Descentralización, que permite a los usuarios retirar tokens ETH y ERC-20 de la red principal de OP sin necesidad de un tercero de confianza. El mecanismo permite a los usuarios impugnar y revertir retiros no válidos (incluidos Base, Metal, Mode y Zora).

Para garantizar la seguridad y la confianza en los activos de los usuarios, Optimism utiliza pruebas de fallos para verificar la precisión y la validez de las transacciones en cadena y prevenir comportamientos maliciosos. Los principios clave incluyen:

• Disponibilidad de datos: La prueba de fallas garantiza que todos los datos en el nivel 2 sean accesibles y verificables por el nivel 1.
• Período de Desafío: Durante un período de desafío específico, cualquier persona puede impugnar los datos de la capa 2.

Si se encuentra una discrepancia entre los datos de la capa 2 y la capa 1, la parte en disputa puede plantear un desafío. El operador de la capa 2 debe presentar pruebas para refutar el desafío y verificar la exactitud de los datos.

• Finalidad: Si no hay desafíos válidos durante el período de desafío o si los operadores de nivel 2 refutan con éxito el desafío, la transacción se considerará final y válida.

1.2 Relación y diferencia entre OP Stack y OP Labs

OP Labs es el equipo u organización que desarrolla la solución Optimism, y OP Stack es un marco tecnológico para construir y ampliar la red de capa 2 de ETH. La relación entre OP Labs y OP Stack se puede entender como la relación entre un desarrollador y las herramientas de desarrollo.

• OP Labs: OP Labs es un contribuyente clave al proyecto Optimism, encargado del desarrollo y mantenimiento de la solución Optimism Capa 2. Es un equipo u organización comprometido con la creación y mejora de herramientas tecnológicas relacionadas con la expansión de ETH (por ejemplo, rollups optimistas). El objetivo principal de OP Labs es reducir la carga en la Mainnet de ETH, soltar el costo de la transacción y aumentar la velocidad de las transacciones. OP Labs también colabora con otros proyectos (como Succinct Labs) para avanzar en la tecnología de expansión de ETH, como el enfoque en la optimización de zk-SNARKs llamado OP Succinct.

OP Labs es el equipo principal u organización responsable del desarrollo y mantenimiento de la red Optimism. Su objetivo es crear soluciones de escalado eficientes para Ethereum, centrándose en Blanqueo de capitales y aumentando la velocidad de las transacciones. No solo están desarrollando Optimistic Rollups, sino que también están impulsando nuevas tecnologías relacionadas con zk-SNARKs, como OP Succinct desarrollado en colaboración con Succinct Labs.

• OP Stack：OP Stack is a modular architecture or technology stack used to build and expand the second-layer network of the Ethereum (ETH) ecosystem. It consists of multiple customizable components, allowing developers to build their own second-layer chain according to specific requirements. It provides developers with a standardized approach to quickly set up second-layer scaling solutions tailored to specific conditions.

El OP Stack desarrollado por el laboratorio OP proporciona un marco modular para construir la infraestructura de la red de capa dos. Los desarrolladores pueden utilizar OP Stack para crear rápidamente diferentes redes de extensión. El diseño modular permite a los usuarios seleccionar de forma flexible diferentes mecanismos de validación (como rollups optimistas o rollups ZK) para satisfacer las necesidades de diversos proyectos.

En esencia, OP Labs puede considerarse como el desarrollador de OP Stack, y OP Stack es la herramienta tecnológica proporcionada por OP Labs para ayudar a los desarrolladores a construir y expandir la red de capa 2 de Ethereum.

Antes de sumergirse en el estudio de OP Succinct, es necesario presentar los cuatro componentes principales de cada pila de OP:

1、op-geth: Recopila transacciones de los usuarios y genera y ejecuta Bloquear en función de estas transacciones.

2、op-batcher：Procesa las transacciones de los usuarios en lotes y las envía a la capa 1.

3, op-node: lee datos en lotes de la capa 1 y realiza la transformación de estado en modo no ordenador de op-geth.

4. op-proposer: Publica periódicamente la raíz de salida en la capa 1, captura el estado de la capa 2 y facilita las retiradas.

2. La colaboración entre Succinct Labs y OP Labs introduce los elementos ZK en OP Stack

Fuente de la imagen: Succinct Blog

2.1 Componentes de arquitectura OP Succinct

OP Succinct está construido sobre el componente OP Stack descrito en la sección 1.2, y es una actualización ligera del OP Stack que permite el uso de Bloquear validado por ZK, manteniendo al mismo tiempo los otros componentes (op-geth, op-batcher y op-node) sin cambios. OP Succinct consta de los siguientes cuatro componentes principales:

• Programa de Rango: un programa que maneja bloques de procesamiento por lotes, escrito en Rust y diseñado para ser ejecutado dentro de zkVM.
• Programa de Agregación: Agrega pruebas de Range Program para Soltar-en la cadena de validación de costos, también escrito en Rust, diseñado para ejecutar en zkVM.
• OP Succinct L2 输出 Máquina de oráculo：一个 Solidity  Contrato inteligente，包含一个 L2 状态输出数组，每个输出都提交到 L2 链的状态。此合约存在于原始 Optimism 系统中，但已被修改为使用证明验证作为身份验证机制。
• OP Succinct提议者：Observa las transacciones en lotes publicadas en L1 y gestiona la generación de pruebas para Range y los programas de agregación.

2.2 OP Succinct ¿Cómo integrar la narrativa de expansión de Ethereum?

Debido a la necesidad de un gran conocimiento en criptografía, la construcción de zkEVM Rollups siempre ha sido un desafío. Cuando OP Labs desarrolló el stack modular OP, esperaban admitir varios mecanismos de prueba. Para esto, ellos abrieron el desarrollo de Kona, implementando STF de OP Stack Rollups en Rust, y finalmente generando Prueba de conocimiento cero (ZKP) para OP Stack a través de los programas Kona y SP1. Esto significa que, en teoría, cualquier cadena de OP Stack puede actualizarse para utilizar ZKP.

El objetivo de SP1 (Succinct Processor 1) es permitir a los desarrolladores integrar sin problemas el rollup Type-1 zkEVM utilizando código Rust estándar. Con la ayuda de OP Succinct, cualquier cadena de OP Stack existente puede actualizarse a rollup Type-1 zkEVM en menos de una hora, con las siguientes ventajas:

• Confirmación ZKP rápida: reduce la latencia a unos pocos minutos en lugar de la ventana de disputa antifraude de 7 días.
• Eficiencia de costos: Costo promedio de transacción reducido a solo unos centavos de dólar.
• Cambiar la pila OP a ZK: mediante el despliegue de contratos inteligentes, se inicia el servicio de propuestas OP Succinct de peso ligero que se puede invocar mediante API para generar pruebas (que incluye lotes/serializadores, op-nodos, indexadores, etc.).
• Type-1 zkEVM: Todas las herramientas y contratos inteligentes compatibles con OP Stack Rollups son compatibles con OP Succinct Rollups.
• Mejora la escalabilidad: OP Succinct Rollup personalizable permite agregar nuevas precompilaciones y modificar la lógica de Rollup según sea necesario.

Según la documentación oficial de GitHub, este proceso solo requiere instalar Rust, Foundry y Docker para actualizar cualquier pila de rollup de OP existente a rollup zkEVM de tipo 1. El proceso simplificado implica dos pasos:

• Despliegue el contrato ZK L2OutputOracle.sol.
• Inicie el servicio de propuesta OP Succinct (consulte el enlace de extensión GitHub 2 para obtener instrucciones detalladas).

Fuente de la imagen: Blog Succinct - Actualización de OP Stack Rollup a ZK Proofs

2.3 Utilizando SP1 Reth para construir el zkEVM de Tipo-1

Succinct believes that the future of EVM Rollups lies in zkEVM written in Rust, which will improve maintainability. Currently, OP Rollups face three major challenges: a long 7-day fraud prevention window, complex interoperability, and reliance on multiple sets of data mechanisms instead of fraud prevention. Developing zkEVM is a long-term task, so SP1 was created to address these challenges.

SP1 es un zkVM de alto rendimiento y completamente personalizable, 100% Código abierto, que puede verificar la ejecución de cualquier programa Rust (o compilado en LLVM). Según datos públicos, OP Succinct Stack ya se ha ejecutado con éxito en OP Mainnet, OP Sepolia y Base on-chain, con costos de prueba de transacción que varían de 0.01 a 0.02 dólares (ver enlace de expansión 3). En el futuro, toda la infraestructura de la Cadena de bloques, incluidos Rollups, puentes y coprocesadores, podrían estar escritos en Rust (u otro lenguaje compilado en LLVM) y aprovechar ZKP.

Según el resumen de contenido de Succinct y Código abierto en GitHub, la ventaja de rendimiento de SP1 en comparación con otros zkVM se debe a varios factores clave:

• Arquitectura centrada en la compilación previa: SP1 admite un sistema de compilación previa flexible que acelera significativamente la verificación de firmas secp256k1 y ed25519, operaciones de hash sha256 y keccak256, y reduce el número de ciclos RISC-V para muchos programas de 5 a 10 veces. Está diseñado para ofrecer un rendimiento comparable a los circuitos ZK, manteniendo al mismo tiempo la flexibilidad de zkVM y una excelente experiencia de desarrollo para los desarrolladores.
• 完全Código abierto：SP1 是 100% Código abierto的，允许 Argument 和 Scroll 等团队实现自定义预编译，减少循环次数并加快证明生成时间。
• Estándar de la industria: desde su lanzamiento, la idea de precompilación interna de zkVM se ha convertido en un estándar de la industria, influyendo en proyectos como RISC0, Valida, Nexus y Jolt. SP1 es el único disponible para producción zkVM, que admite una amplia gama de operaciones de encriptación clave.
• Eficiente lectura y escritura de memoria: SP1 utiliza un método innovador de prueba de memoria que logra la coherencia de la memoria a través de múltiples pruebas con una sola prueba, evitando el costo de la memoria Merkleized.
• Optimización de eficiencia básica: SP1 mejora la eficiencia de utilización del área de seguimiento utilizando un factor de ampliación más bajo y parámetros de búsqueda de próxima generación (como derivadas basadas en logaritmos, como LogUp), así como una variante de FRI en Plonky3.

Fuente de la imagen: Blog Succinct

3、¿Puede OP Succinct convertirse en el as bajo la manga de OP Stack para competir contra ZK Stack?

Fuente de la imagen: @jtguibas

Si el plan de escalabilidad de Ethereum es OP a corto plazo y ZK a largo plazo, el potencial éxito de OP Succinct puede marcar un hito importante en el camino de desarrollo de Ethereum. OP Succinct proporciona una vía de actualización para que ETH Rollups haga la transición desde la validación optimista a Prueba de conocimiento cero (ZKP). Esta transición no solo reduce el Costo de la transacción, sino que también aumenta la velocidad de las transacciones, al tiempo que mantiene la seguridad y privacidad de ZK Rollups, abriendo nuevas posibilidades para la Capa de aplicación en el futuro.

Entre los cuatro principales proyectos reconocidos de Capa 2, parece que OP Stack tiene una ligera ventaja sobre ZK Stack en cuanto a la construcción del ecosistema. En el futuro, es posible que el efecto Mateo sea aún más evidente, y la incorporación de OP Succinct podría restarle parte del flujo y el potencial a ZK Stack. Si OP Succinct tiene éxito, incluso podría suponer un desafío para los rollups tradicionales basados en zkEVM.

Sin embargo, desde la lógica de operación propuesta hasta ahora, surge un problema clave: ¿cómo pueden los desarrolladores asegurarse de detectar a tiempo los riesgos a nivel del sistema causados por la modificación de la función de transición de estado (STF) o la adición de nuevas vulnerabilidades desconocidas en tiempo de compilación? Este es un área que merece ser seguida a largo plazo.