OP Succinct 介绍:OP Stack 上的完整有效性证明

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  • 发布于 2024-09-12 18:30
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OP Succinct 结合了 OP Stack 和 SP1 zkVM,旨在将现有的 Optimistic Rollup 链升级为 ZK Rollup,实现快速最终性、低成本证明和良好的开发者体验。通过利用 OP Stack 的模块化设计和 SP1 的高性能,OP Succinct 能够以较低的成本实现EVM等效的链。

使用 SP1 在短短 1 小时内升级任何 OP Stack 链以使用 ZKP

今天,我们很高兴展示如何将 SP1(一个通用 zkVM)与 OP Stack(一个经过实战考验的 rollup 框架)相结合,创建一个快速、经济且高度可定制的 zkEVM rollup。

从历史上看,zkEVM rollup 很难构建,需要深厚的密码学专业知识,这使得定制和维护变得复杂且耗时。在过去的一年中,零知识证明取得了巨大的进展,其中像 SP1 这样的 zkVM 处于领先地位。 SP1 使任何开发人员都可以使用标准 Rust 代码无缝地集成 ZKP,同时提供实际应用所需的快速性能。

在过去的几个月中,我们与 OP Labs 团队密切合作,将 OP Stack(一个流行的、经过实战考验的 rollup 框架)和 SP1(一个极快的 zkVM)相结合,创建了 OP Succinct:一种在 仅 1 小时内升级任何现有 OP Stack 链以使用 ZKP 的无缝方式。使用 OP Succinct,你可以获得:

  • 由 ZKP 保护的快速最终性——证明延迟可能在几十分钟的数量级,与标准乐观 rollup 的 7 天欺诈证明窗口相比,有了显著的改进。
  • 具有成本效益的证明,平均每笔交易低至十分之几美分。
  • 卓越的开发者体验,为 rollup 团队提供无限的定制(使用 Rust)和易于维护性。

如果你想要由 SP1 驱动的 1 型 zkEVM rollup(作为新的 rollup 或从现有 rollup 进行简单的转换),请立即联系

Succinct 和 Optimism 正在创造 Rollup 的未来

与 Optimism 的密切合作

OP Succinct 是与 OP Labs 密切合作构建的。从 第一天开始,OP Labs 团队就将 OP Stack 构建为模块化的,并且具有支持各种有效性机制(不仅仅是乐观的欺诈证明)的途径。

作为其开源计划的一部分,他们最近开发了 Kona:OP Stack rollup 状态转换函数 (STF) 的 Rust 实现。借助 Kona 和 SP1,我们能够编写一个简单的 SP1 程序(少于 500 行代码),以生成 OP Stack 的 STF 的零知识证明 (ZKP)。

OP Succinct 今天提供的功能

通过将此 ZKP 放入 OP Stack 的模块化架构中,可以轻松地将 OP Stack rollup 转换为具有令人难以置信的功能的完全证明的 ZK rollup:

  • 轻松切换到 ZK: OP Succinct rollup 仅需要部署 一个 智能合约并启动一个轻量级的 OP Succinct 提议者服务,该服务通过 API 调用生成证明。你的 OP Stack 链的其余部分与以前完全相同,包括 batcher/sequencer、op-node、索引器等。
  • 快速最终性: 如今,OP Succinct rollup 的证明延迟在几分钟的数量级(具有足够大的集群),与乐观 rollup 的 7 天欺诈证明窗口相比,有了显著的改进。
  • 低证明成本,未来将有 5-10 倍的改进: 如今,由于 SP1 在 zkEVM rollup 用例的成本和延迟方面处于市场领先地位,因此每次交易的平均证明成本在 0.5-1 美分之间。作为参考,Base 和 Optimism 的 30 天平均交易费用分别为 2 美分和 5.4 美分。预计到今年年底,随着对 SP1 和 Kona 的进一步优化,证明成本将降低 5-10 倍。
  • EVM 等效(1 型): OP Succinct rollup 是 EVM 等效的,包括完整的字节码兼容性,并且还使用与 Ethereum 相同的基于 keccak 的 Merkle Patricia Trie (MPT) 状态根。所有与 OP Stack rollup 配合使用的工具和智能合约都与 OP Succinct Rollup 配合使用。
  • 可定制和可维护: 自定义或升级 OP Succinct rollup 非常简单:开发人员只需编写 Rust 并修改现有的 STF 即可添加新的预编译并修改 rollup 逻辑。 OP Succinct 允许团队拥有 ZK rollup,而不会影响开发者体验。
  • 安全: OP Succinct rollup 重用了 OP Stack 的大多数经过实战考验的组件,并且在创建 OP STF 的 ZKP 时引入了非常少的代码行。通过结合在许多上下文中使用的 Kona、Revm 等开源依赖项,OP Succinct rollup 使安全性变得简单。

SP1 使证明 EVM rollup 快速且具有成本效益

对于 OP Sepolia 和 Base,我们都运行了我们的 OP Succinct 堆栈(包括链上证明生成 + 验证),以展示使用 SP1 提供完整有效性证明的可行性。查看使用 ZKP 更新的智能合约此处

每次交易的证明成本在 0.5-1 美分之间(并且到今年年底将降低 5-10 倍)

我们计算了我们的 OP Succinct 集成在三个 OP Stack 链上的证明成本。查看以下结果:

平均证明成本/交易 平均证明成本/区块 平均#交易/区块 平均 gas/区块 区块范围
Base 0.61 美分 62 美分 103.4 23.9M 19,299,000 到 19,299,500
OP Mainnet 1.34 美分 21 美分 15.6 5.7M 124,900,000 到 124,900,500
OP Sepolia 1.11 美分 5.8 美分 5.2 1.9M 16,800,000 到 16,800,500

注意:Base 上的平均每次交易证明成本更便宜,因为 Base 上每次交易的 gas 使用量是 OP Mainnet 和 OP Sepolia 每次交易的 gas 使用量的 60%。此外,每个区块都有固定的证明开销,在 Base 上会被更大的交易集分摊(在此区块范围内,Base 的 TPS 为 50,而 OP Mainnet 的 TPS 为 8)。 OP Mainnet 和 OP Sepolia 的每次交易 gas 使用量相似,但 OP Mainnet 的每次交易成本更高,因为经常出现 BN 预编译,相对于它们产生的 ZK 证明成本而言,BN 预编译的价格被低估。

你可以使用我们的 benchmarking CLI 工具来计算任何 OP Stack 链(使用 Ethereum 作为 DA)的任意范围区块的这些数字。我们通过为一系列区块(取自链本身)运行 SP1 STF 程序,获取执行该程序的 RISC-V 周期计数,然后计算在商品 GPU 硬件上需要多少证明时间来计算证明成本。由此,我们计算每次交易的分摊证明成本。你可以在此处查看结果的完整细分。

为了使成本与实际情况联系起来,Base 和 Optimism 的 30 天平均交易费用分别为 2 美分和 5.4 美分。通过使用 OP Succinct,用户只需为每笔交易支付额外的半美分,即可获得 ZK 的所有好处(常规 OP Stack rollup 和 OP Succinct rollup 之间,其他链上成本,例如发布 calldata/blobs 和在 Ethereum 上验证证明,保持不变)。 SP1 的快速性能已经使完全 ZK 证明的 OP Stack rollup 的成本变得切实可行。但是,我们还估计,到今年年底,这些成本将降低 5-10 倍——请阅读以下部分以了解更多信息。

快速的证明生成允许快速的最终性

OP Succinct rollup 具有快速的最终性,目前每 1 小时在链上提交一次一系列区块的证明(与 OP mainnet 相同,但 rollup 运营商可以配置为更低)。考虑到具有足够大的集群的证明生成延迟以及更频繁的链上提交,OP Succinct rollup 可以轻松地在几分钟内完成最终性 这允许用户在证明在链上结算后立即针对此最终状态根进行提款,而不是像传统的 OP 堆栈 rollup 那样等待 7 天。

OP Succinct 提议者服务架构:OP Succinct rollup 中的提议者服务会生成一系列区块的证明(而不是单个区块),以分摊与从 L1 派生状态相关的 计算开销。一系列区块的证明并行生成,然后在每小时作为一个 ZKP 进行聚合和链上提交。

即将到来的 5-10 倍性能提升

性能指标仅呈现成本和延迟的 时间点 视图。但是,重要的是要认识到 SP1 的性能每月都在快速提高。自 2 月以来,使用 SP1 证明 Ethereum 区块的成本已降低 10 倍,从平均每次交易 1 美分降至 0.1 美分。

通过 SP1 性能改进以及对 OP Stack 和 Kona 程序的协议和软件优化,我们预计到今年年底,OP Succinct rollup 的性能将提高 5-10 倍。 SP1 的优化在我们的 性能路线图部分 中讨论,包括下一代递归系统、优化我们的 2 阶段证明器以及更好地算术化我们的 STARK。

我们对优化 OP Stack 的协议和 Kona 程序本身有很多想法,以使程序更易于在 SP1 中证明(即更少的 RISC-V 周期),包括:

  • 将 nonce 添加到 OP Stack 存款,从而无需在 STF 中执行派生时迭代所有 L1 区块收据
  • 在发布新批次的交易时,为链上所有 blob 承诺维护一个增量 Merkle 树
  • 分析 Kona 并从不必要的内存复制和冗余循环中删除 RISC-V 周期(最近的一些优化减少了 30% 的周期!)

通过两个简单的步骤升级你的 OP Stack rollup 以使用 ZK 证明

OP Stack 的模块化设计使将 OP Stack rollup 转换为 OP Succinct rollup 变得简单。转换仅需 2 个步骤:

  1. 部署 ZK L2OutputOracle.sol 合约: 部署一个智能合约,该合约负责验证 STF 的证明并跟踪最新的已验证状态根。
  2. 启动 OP Succinct 提议者服务: 运行 1 个命令以启动一个轻量级的提议者服务,该服务遵循你的链的顶端(使用你的 L1 + L2 的 RPC)并以配置的节奏从 Succinct 证明者网络 请求证明。

你可以在此处 找到更详细的说明,如果你打算在生产(或测试)中使用它,请联系我们!

OP Stack 的底层没有变化,这是一个颠覆性的改变。 我们能够重用堆栈的几乎所有组件,如排序器、批量处理程序、op-node、op-geth 等。由于此集成利用了 OP Stack 的模块化,并且有意地在最小的表面积(以及非常少的代码行!)上进行,因此它可以整齐地集成到现有部署中,包括那些与 rollup 即服务团队的部署。

结合 OP Stack、Rust 和 SP1,实现 Ethereum 扩展的最终目标

在 OP Succinct 之前,创建 ZK rollup 非常困难,更不用说 1 型 zkEVM rollup(意味着完全 EVM 兼容性)。如今,大多数 zkEVM 通常不支持标准预编译(如 ecpairing),并且会权衡自定义数据结构以进行状态根计算,从而使其更兼容 ZK。但对于 rollup 团队来说更糟糕的是,这些 zkEVM 需要专门的密码学专业知识,从而使其难以定制和维护。

OP Succinct 解决了所有这些问题。它结合了 OP Stack、开源 Rust 生态系统和 SP1,以提供具有所有优势的 1 型 zkEVM:快速最终性、低廉的成本和出色的开发者体验。

Ethereum 扩展的最终目标是每个 rollup 都是 ZK rollup。在这个世界中,用户将不再需要等待 7 天才能从 rollup 中提取资金,他们将在整个生态系统中实现无缝的互操作性,并且资本效率和可验证性将得到显着提高。借助 OP Succinctrollup,我们拥有所有这些优势,以及为 rollup 团队提供的简洁的开发者体验,从而实现定制和可维护性。

借助 OP Succinctrollup,我们可以拥有一切。

立即使用 OP Succinct

正在考虑部署 OP Succinct rollup 或将你现有的 rollup 转换为 OP Succinct rollup 吗?请在此处与我们联系。如果你符合以下任何一项,我们很乐意与你聊天:

  • 探索新 rollup 选项的团队: 如果你的团队正在探索部署 rollup 并且想要了解更多关于 OP Succinct rollup 作为选项的信息。
  • RaaS 团队: 如果你是一个 RaaS 团队,并且想要将 OP Succinct rollup 作为你平台的一部分提供(部署应该非常容易)! 现有 rollup 团队: 如果你的团队目前有一个 rollup 并且想要将其从乐观迁移到 ZK 或通常探索迁移到 OP Succinct rollup。

代码: 我们的代码是完全开源的,并具有 MIT 许可证:请在此处查看 OP SuccinctSP1

为 SP1 贡献: 如果你有兴趣为 SP1 本身做出贡献,请查看 Github 存储库中的 开放问题 列表!

致谢

OP Succinct 利用了 Ethereum 和 Optimism 生态系统中大量高质量的开源工作,最重要的是 OP Stack 和 Kona。如果没有 OP Labs 团队的出色工作,我们将无法构建它,他们从一开始就具有远见卓识,将他们的代码架构设计为模块化和开源的。 我们还要特别感谢 OP 团队的 ClabbyRefcell,他们创建了 Kona 并且在我们构建此集成时与我们密切合作。 他们耐心地回答了我们所有的问题,并上传了我们的一些 PR。 我们要向 Revm 的 Mark TynewayDragan 以及 Reth 团队的所有成员表示感谢,他们也为此次合作提供了帮助。

最后,我们要感谢 Zach Obront,他在过去几个月与我们密切合作,并与其他 Succinct 团队成员一起领导了此次集成。


  • 原文链接: blog.succinct.xyz/op-suc...
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