ACK:全面分析OP Stack：瘋狂多鏈宇宙

作者：Ac-Core，YBB Capital研究員；翻譯：金色財經xiaozou

ETH的主要敘事方向已經從L1轉向L2，如果我們還將其解讀為“一鍵發行代幣”的ERC-20敘事，那么不妨將格局放大一點，設想一個“一鍵發行鏈”的瘋狂未來！Arbitrum基于這樣一個事實，即沒有旁人能夠做到這一點！Arbitrum憑借其無與倫比的生態系統和高額TVL一直引領著L2的競爭格局，但這種暫時性的勝利能長久持續嗎？與另一層L3解決方案Arbitrum Orbit不同，OP Stack是一個“super chain”（超級鏈），可以一鍵創建L2。本文將用三個部分對OP Stack、OP中的ZK元素以及Rollup的安全問題進行全面分析。

1、OP Stack開啟“Superchain世界”

下一輪牛市的敘事將從何開啟？是始于高性能的L1，網絡層L3，ZK系統中的L2，還是OP Stack Superchain？這是一個非常有趣并發人深省的問題。Ether Killer這一稱號始終是所有公鏈不可逾越的目標，但其中隱藏著許多superkernel，OP Stack就是一個。

（1）OP Stack是什么？

OP Stack可以被理解為一組開源軟件組件，允許任何人使用Optimisitc Rollup在以太坊上構建自己的L2區塊鏈。OP Stack由四個主要組件構成：

主網：OP主網是一個低成本且快速的以太網L2網絡，與以太坊虛擬機EVM兼容。

合約：即實現OP Stack核心邏輯和功能的智能合約。OP合約包括狀態轉換系統（STS）；欺詐證明（FP）；狀態承諾鏈（SCC）；以及規范交易鏈（CTC）。

服務：提供數據可用性、同步性以及L1和L2之間通信的服務。

工具：用于促進基于OP Stack的區塊鏈的開發、測試、部署、監控和調試的工具。

（2）一流的開放性

OP Stack將被構建為一個可分叉的、模塊化的、可擴展的區塊鏈基礎設施。為了實現這一愿景，所有類型的L2都需要整合為一個單一的superchain，將彼此分離的L2整合成一個可互操作的組合系統，L2的發布將像今天在以太坊上部署智能合約一樣簡單。它可以讓 “一鍵發行代幣”敘事轉變為“一鍵發行鏈”敘事。從本質上講，Hyperchain是一個橫向可擴展的區塊鏈網絡，可共享以太的安全性，以及通信層和開發工具。

OP Stack將是hyperchain以及無數相互連接、通信的區塊鏈背后的統一模塊化開發堆棧。OP Stack由Optimism Collective開發和維護，支持用于新聚合網絡部署的共享開源系統。同時，它也是一組標準化的開源模塊。這聽起來像是完全基于以太坊安全性的Cosmos，但現在OP Stack已經成為Cosmos Killer，而ETH和ATOM的互補性廣為人知。接下來，讓我們具體來看OP Stack的定義：

華鐵應急與螞蟻鏈建立全面合作關系:金色財經報道，據華鐵應急官微消息，1月11日，華鐵應急與螞蟻集團旗下螞蟻鏈簽署協議，正式建立全面合作伙伴關系。雙方將共同就區塊鏈、物聯網、人工智能等技術在工程機械等行業的應用開展合作，共建全新的設備追蹤信任體系，打造工程設備鏈平臺，助推行業數字化升級。[2022/1/11 8:41:00]

模塊是任何開發人員都可以插入到OP Stack中的數據位。Superchain的“標準化”意味著對模塊的標準有一個共識，并且每個人都可以實施該標準。它也是完全開源的，也就是說任何人都可以免費開發迭代和發送請求。開發人員可以在鏈的不同執行層、共識層、結算層和數據可用性層之間切換模塊。

就像dYdX選擇離開以太坊轉向Cosmos應用鏈一樣，根本原因是他們希望在他們的鏈的共識層中有更高度的模塊化，我認為這是一個很好的開始，可以讓更多的獨立dapp選擇獨立開發的公鏈，最著名的就是Luna，雖然出于某些原因它最終失敗了。值得慶幸的是，OP Stack通過以更簡單的方式設計分叉代碼解決了這個問題，它允許開發人員輕松地提取區塊鏈的不同組件，并通過插入不同的模塊進行修改。

（3）OP Stack設計原理

高效性：你可以使用OPStack構建任何東西，只需要一鍵點擊就可以發布區塊鏈；

簡單性：利用可重用代碼和現成的開發工具來增強安全性并降低維護的復雜性，從而減輕整體障礙；

可擴展性：Optimism Collective將完全開源OPStack主要代碼。

在架構上，OPStack從下到上可分為六層，分別為：DA（數據可用性）層、排序層、派生層、執行層、結算層、治理層。OP Stack的每一層都是一個模塊化的API，可以隨意組合和解耦。其中最關鍵的是DA層、執行層和結算層，它們構成了OP Stack的主要工作流。

DA層：數據可用性層是OP Stack的原始數據源，可以使用單個或多個數據可用性模塊來獲取輸入數據，目前最主要的DA層是以太坊，但未來會有更多鏈。

執行層：OP Stack中的狀態結構，為EVM或使用其他VM提供了可能性，增加了對以太上發起的L2交易的支持，同時在將交易發布到以太的綜合成本中增加了每筆交易的額外L1數據成本。

結算層：該層匯集了OP Stack上的L2交易數據，在L2確認信息后將信息發送到目標鏈，以完成結算。未來，它還有望訪問ZK和其他有效性證明機制，以彌合不同鏈之間的差距，甚至連接OP系統L2和ZK系統L2之間的silos孤島。

從最近OP發現的幾個帶有ZK元素的項目來看，我們盡可以大膽想象，比如某Optimistic rollup想要轉型為ZK rollup，沒問題！只需將其欺詐證明模塊替換為結算層的有效性證明模塊。如果一個鏈想要使用Celestia作為其數據可用性層，沒問題！把以太坊換成Celestia。如果你想用一種不同類型的虛擬機替換執行層中的EVM，不幸的是，這只是OP Stack的一種技術可能性。在這種mega-chain的情景下，一個熱門趨勢誕生了——“Polygon：我想成為ZK L2的Cosmos！Optimism：我想成為OP L2的Cosmos！Cosmos：那我又是誰？”

斯諾登：從隱私角度看 比特幣確實是全面失敗的:金色財經報道，棱鏡門披露者愛德華·斯諾登（Edward Snowden）在以太坊全球峰會上表示：“比特幣根據設計必須是私有的。從隱私角度來看，比特幣確實是全面失敗的。”[2021/5/7 21:31:28]

（4）OP Stack Law

以太坊無限的區塊空間是邁向大規模采用的關鍵一步，但與此同時也帶來了碎片化問題，無需許可的部署帶來了新的挑戰。今天，每個新的OP Stack鏈都在自己的軌道航行，沒有任何直接方式可以共享標準和改進。用戶和建設者也面臨著巨大的挑戰：基于安全性、質量和中立性單獨評估眾多不同的鏈。為了實現superchain，OP Stack需要從一個獨立的、去中心化的區塊空間轉變為一個統一的鏈集體，在一個開放的、去中心化的區塊空間上共同工作。Law of Chains規定了Optimistic治理和Superchain的指導原則。Optimistic治理從管理單個鏈轉變為管理多個鏈的共同標準，從而定義成為superchain一部分所需的屬性，同時優先保護在superchain上進行交易的用戶。從根本上說，Law of Chains是一種社會契約（而非法律契約），因此積極的社區討論至關重要。” Law of Chains將使Superchain能夠保證以下屬性：

確保區塊空間保持同質性、中立性和開放性：對鏈定律的承諾就是對保護鏈用戶、開發人員和其他利益相關者的承諾。作為superchain的一部分，任何規模的鏈都可以得到Optimstic治理的支持，可信地展示其區塊空間的同質性、中立性和開放性。

得益于持續的改進：共享升級意味著hyperlink總是可以訪問最好的技術，而不必擔心需要自己維護。

提供更完善、更可及的基礎設施：由于hyperchain中的所有鏈都可靠地致力于一個標準，因此它們可以協力確保索引和排序等關鍵服務的可用性和可負擔性。

（5）OP Stack能回饋OP嗎？

OP代幣到底有什么用處，如果按照Base鏈的方式，他們會把一部分收入回饋給Optimism Collective，那么“treasury”的收入來源就會依靠自己的“價值”，依靠創造更多的敘事最終反饋給幣價，使得OP在二級市場的表現邏輯類似于ATOM，但這種情況可能是目前最理想的情況，Optimism Collective最終將受益于更多鏈的反饋，以Basechain為例。這種感覺讓我們想起UNI，兩者都有強大的程序，但代幣本身除了投票和治理之外沒有任何價值用途。與L2目前面臨的中心化排序器問題不同，即使L2代幣僅用于某種形式的領導者選擇（而非共識投票），排序權的價值仍然屬于Rullop代幣。

同時，OP團隊在7月25日發布了Law of Chain提案，所有采用OP Stack的鏈發起共享治理模型和排序器，希望規范“利潤反饋”模型，為整個OP系統帶來更多的收入（如上文OP Stack定律所述），相當于Cosmos的共享安全模型。

尼日利亞央行已全面禁止比特幣及其他數字資產:2月5日消息，尼日利亞中央銀行已禁止比特幣和其他數字資產，并已指示本地銀行立即關閉與加密貨幣交易所連接的那些客戶的帳戶。 而這項全面禁令可能與2020年EndSARS抗議者對警察暴行的抗議有關。據稱尼日利亞年輕人在很大程度上依靠比特幣捐款來支持抗議運動。（U.Today）[2021/2/5 19:01:21]

（6）OP Stack和ZK Stack的區別

OP Stack：多鏈單選

從上文很容易看出，OP Stack采用了類似于Cosmos的多鏈模型，但只有一個選項，因為OP Stack追求的是每條鏈都需要驗證其他鏈的交易，否則就需要在L1上等待幾天后才能有結果，所以一個單一的共享排序器，中心化MEV分配，以及來自法律和治理的保護，是唯一能讓Optimistic rollup在不同鏈之間無縫互操作的東西。Optimistic rollup是實現不同鏈之間無縫互操作的唯一方法。

ZK堆棧：多鏈多選

與OP Stack不同，ZK Stack也可以鏈接多個線程，但卻可以有多個選項，可以選擇自己的排序器，以自己的方式進行MEV，并受數學和代碼的保護（注意：OP Stack受到法幣和治理的保護）。這是因為如果ZK使用指定的共享線程或非常小的線程集，那么它們可以僅基于數學就相互信任，讓零知識證明毫無價值。

2、OP Stack的ZK元素

OP Stack是一個完全開放的架構，這使得在生態系統中有zkvm、zkmips、zkwasm、zkevm成為可能，但與“正統ZK”相比，OP Stack也有一些不同的ZK元素。我們不禁想到，在不久的將來，OP rollup和ZK rollup之間可能會有一個美好的聯系。

（1）為OP實現零知識證明（ZKP）

根據最新的發展狀況，Mina團隊計劃使用他們自己的plonk系統+ kzg承諾+折疊算法nova在OP Stack上實現zkmips vm。雖然這只是最近才出現的一個提案，還有很多不成熟的地方，但卻非常值得探索。該項目團隊的任務是通過零指數證明實現L2、L1與OP鏈之間的安全、低延遲跨鏈通信。這是一個有良好支持的指令集架構（ISA）的零知識證明（ZKP），它證明了Optimism容錯程序的行為，為能夠證明基于OP Stack的任何區塊鏈系統奠定了基礎。

完成這項任務意味著零知識證明(ZKP)系統的實現，該系統可以使用由golang編譯器支持的指令集架構（ISA）（例如MIPS、RISC-V或WASM）證明OP防錯程序。此外，證明系統必須證明標準配置的OP Stack鏈的兩個區塊之間的狀態轉換，從而證明它在實踐中是可行的。除了證明ISA的標準執行跟蹤之外，對防錯過程的支持還引入了其他需求。

國務院：全面推進政務服務綜合窗口“區塊鏈+電子證照”應用:國務院發布關于深化北京市新一輪服務業擴大開放綜合試點、建設國家服務業擴大開放綜合示范區工作方案的批復。其中提到，全面推進政務服務綜合窗口“區塊鏈+電子證照”應用。探索對新經濟模式實施包容審慎監管，對新技術新產品加強事中事后監管。（中國政府網）[2020/9/7]

具體來說，Fault Proof（錯誤性證明）程序引入了預映射Oracle的概念，它使用一個特殊的系統調用將外部數據加載到程序中。每個錯誤性證明VM負責實現一種機制，通過這種機制，某些數據的哈希值被儲存在內存中的特定位置并由系統調用執行，然后該哈希值的原像將被加載到內存中以供程序使用。預映射Oracle也用于引導程序的初始輸入。

（2）去中心化排序器嘗試

Espresso Systems于2023年7月21日在推特上正式宣布，為OP Stack的leader選舉建立去中心化排序驗證的提案已被接受，成為OP Stack和Superchain的貢獻力量。該項目的主要協議之一HotShot是一個高速共識協議，可用于再抵押，使以太坊驗證者能夠參與協議，旨在達到與以太坊驗證者集相同的規模。該項目還開發了Espresso Sequencer，它集成了全功能的zk-rollup，尤其是Polygon zkEVM分支。

什么是leader選舉？

Leader選舉是指在分布式系統中使用負責創建下一個規范狀態轉換的不同leader的能力。在區塊鏈中，leader選舉允許不同的區塊生產者在不同的時間生成區塊，而leader選舉算法可以是競爭性的，也可以是非競爭性的。

在工作量證明的情況下，競爭性leader選舉算法是指有許多潛在單位同時競爭成為leader的算法。非競爭性leader選舉算法是指在給定的時間點只有一個已知leader的算法，而就Ether Gasper的情況而言，非競爭性的leader選舉算法則意味著在給定的時間點只有一個已知單位，并且沒有其他方法可以讓另一個潛在單位在那個時候成為leader。

在將提議者網絡與建設者網絡分離的情況下（即，區塊建設者網絡只負責選擇交易順序，提議者網絡只負責簽署區塊）。它將在給定時刻將負責生成區塊的單個實體轉換為許多可能的實體，并允許它們在當時競爭建設者網絡中最有利可圖的潛在區塊。

我們很難理解不同op-stack鏈之間的leader選舉機制的各種次級效應。目前，領導人選舉作為一種機制是最受歡迎的，因為它允許更加去中心化的排序。請注意，它也不能保證排序器是絕對去中心化的，因此在考慮去中心化排序器問題時應格外謹慎。

3、Rollup真的安全嗎？

（1）以太坊網絡工作原理

以太坊網絡的原理是每個節點存儲并執行用戶提交給它的每一筆交易，這種高級別的安全方法也導致整個網絡非常昂貴，因此需要擴展整個網絡的容量，采用Rollup解決方案。簡單地說，Rollup = L1中的一組合約 + L2中自己的網絡節點，即鏈上智能合約 + 鏈下聚合器，它依賴于以太坊進行結算、達成共識以及獲取數據可用性，并且只負責Rollup自身的執行。

Digital Asset正在對其澳大利亞證券交易所結算所電子分錄系統進行全面改新:由前摩根大通大宗商品負責人Blythe Masters創立的區塊鏈創業公司Digital Asset正在對其澳大利亞證券交易所（ASX）結算所電子分錄系統（CHESS）進行全面改新。ASX最近制作了一份長達87頁的進度報告，指出項目上線的目標時間是2020年底或2021年初。[2018/5/20]

鏈上智能合約，表明其信任模型是以太坊上的智能合約，借用以太坊的安全性。

鏈下聚合器意味著它將執行和聚合鏈下交易，壓縮大批量交易并最終將其置于以太坊主網上，實現更快速低成本的目標。

L2網絡節點有許多組件，其中排序器組件是最重要的。它負責接收L2上的交易請求，確定其執行順序，并對交易序列進行批處理，以便將其交付給L1上的Rollup項目合同。重要的是要注意，以以太坊中所有的L2 rollup的排序器目前都是中心化的，如下圖所示。

（2）中心化排序器問題

L2全節點可以通過兩種方式獲取交易序列：直接從排序器獲取，或者通過讀取排序器發送給L1的交易包（Batch）獲取，但后者具有更強的不可修改性。由于交易執行改變了區塊鏈賬本的狀態，為了確保一致性，除了獲取交易序列外，L2全節點還必須與排序器同步賬本狀態。因此，排序器的任務不僅是將交易包發送給L1的Rollup合約，還要將交易執行后的狀態更新結果Stateroot/Statediff發送給L1。一般來說，排序器的任務是處理交易并將交易排序添加到區塊鏈中的區塊，它負責對交易進行批處理并將交易發布到L1智能合約。

對于L2的全節點，只要獲取L1上Rollup的交易序列和初始Stateroot，就可以恢復L2的區塊鏈賬本，并計算出最新的Stateroot。相反，由L2自身的全節點計算出的Stateroot與排序器向L1發布的Stateroot不一致，則意味著排序器存在欺詐行為。因此，與L2自身網絡相比，L1更加去中心化、無需信任，也更加安全。

（3）OP Stack

那么問題來了，L2是否能夠偽造一些不存在的或錯誤的交易，例如將代幣資產從L2轉移到排序器的runner地址，然后將這些代幣資產轉移到L1以竊取用戶資產？答案是：如果一個人想這樣做，這是完全可能的。所以面對排序器可能存在的欺詐風險，不同類型的rollup采用了不同的應對方式。

讓我們以Optimistic Rollup為例，它允許L2全節點提供欺詐證明，證明在L1中排序器發布的數據是錯誤的。但對于沒有欺詐證明的Optimism來說，如果一個人真的想通過排序器竊取L2用戶資產，那么他只需要讓排序器 runner偽造交易訂單，并將L2中其他人的資產轉移到他自己的地址，然后最后再通過rollup的橋接合約將被盜的代幣轉移到L1就可以了。

為了解決這個有可能發生的問題，目前的解決方案是依靠社區成員和社交媒體達成所謂的“共識”，并依靠OP作為官方信用背書。因此，總結一下就是，OP Rollup的安全性至少要依賴于擁有一個誠實的L2節點，該節點可以發布欺詐證明，以確保OP Stack是多鏈單選的，如上文“OP Stack與ZK Stack的區別”部分內容所述。

（4）ZK Stack

讓我們來探索一下ZK Stack，在ZK Rollup網絡中，存在一個Prover節點，它專門為排序器發布交易包，以及生成有效性證明。這些有效性證明在L1上有專門的驗證合約。一旦交易包及其相應的Stateroot/Statediff證明被驗證者合約驗證，交易就完成了。它與OP Stack的不同之處在于，ZK Rollup除了依靠L2全節點之外，還利用有效性證明來解決排序器欺詐問題。ZK Rollup的官方橋也只允許執行經有效性證明驗證的提款交易，這顯然比Optimism要可靠得多，即ZK Stack是多鏈多選的，正如上面“OP Stack和ZK Stack的區別”部分內容所述。

理論上，ZK Rollup的安全性由L1上的驗證者合約保證，或者由L1節點完成交易的最終確認。相比OP Rollup的安全性，至少依賴于一個誠實的L2節點可以發布欺詐證明，兩者都繼承了L1（ETH）的安全性，但從最嚴格的角度來說可能并非如此，但這是目前最優的解決方案，并且相比其他公鏈來說，以太坊經歷了這么多年的發展，安全性無疑是最值得信賴的。與其他公鏈相比，以太坊無疑是最值得信賴和安全的鏈。

就像區塊鏈三角一樣，在“產品”的整體用戶體驗中，似乎存在一個安全、簡單和效率的三角，而ZK Stack比OP Stack更相信依靠數學和代碼可以提高整體安全性，從而大大增加了整體復雜性。所以關于ZK也有一些陳詞濫調：

延遲問題：ZK Rollup還需要解決L2節點向L1發布數據的延遲問題。就像是需要為快遞運輸準備箱子，因此每次排序器或prover將數據發送到L1時，都會產生固定成本。為了降低成本，排序器和prover將盡量減少頻繁地在L1上發布數據的次數，而是等待大量數據同時出現，然后將它們打包一起發布。

速度問題：ZK Rollup面臨著生成有效性證明速度緩慢的挑戰。雖然排序器可以在1秒內執行數千筆交易，但為這些交易生成有效性證明卻可能需要數小時。為了解決這個問題，主流的ZK Rollup網絡采用了一種創新的方法：將證明生成任務分解為多個小任務，由不同的證明者節點并行處理，這大大提高了證明生成速度。

成本問題：為了降低整體成本，許多ZK Rollup解決方案采用了“聚合多個證明并一次發送到L1”的策略。這意味著證明者不會在生成證明后立即將其發送到L1，而是等待多個證明生成后，將它們聚合起來一起發送到L1上的驗證者合約。通過這種聚合，一個證明可以包含并驗證由多個證明生成的計算步驟，從而進一步降低總體數據成本。

交易量問題：如果沒有足夠的交易被啟動，排序器就可能會延遲發布數據到L1。例如，在市場不活躍期間，一些Rollup網絡可能每半小時才向L1發送一批交易。然而，在一些其他Rollup方案中可以有效地解決這個問題，例如Starknet，它通過減少Statediff發布頻率來降低數據成本。

關于什么才是更適合的去中心化排序器解決方案這一問題，模塊化可能是最佳解決方案，因為模塊化意味著更大的可定制性，目前可用的主要去中心化工具有以下五種：

單排序器&POA

Based rollup

DVT x 排序器

引導一個新的排序器集

我們相信，不僅在未來，上述許多問題都可以通過技術得到進一步解決。例如，為了減少有效性證明的生成時間，Optimism承諾在不久的將來發布欺詐證明系統，還有以太坊的Danksharding計劃也將顯著降低rollup的數據成本，去中心化排序器問題也將被克服，它們將合力為上述問題提供有效的解決方案。

4、敘事將如何發展？

Hyperchain和超級擴展一直都是大家關注的擴展方向，雖然目前這些項目還處于發展的早期階段，但它們都為以太坊帶來了更強大的敘事。現在我們可以看到，OP Stack得到了更多的采用，許多明星公鏈都加入了OP Stack，如Coinbase、opBNB、Zora、Worldcoin等許多公鏈都為OP Stack做了很好的品牌代言。包括最近在6月26日晚上，zkSync宣布推出ZK Stack，這是一個用于構建自定義ZK rollup的模塊化開源框架，也被許多人認為是zkSync團隊用來應對頭號OP Stack的殺手級應用程序。一邊是有先發優勢的OP Stack，一邊是有數學優勢的ZK Stack，總之，L2的價值可以累入rollup代幣，L2的擴展之戰才剛剛開始，關于這場沒有硝煙的戰爭你是怎么看的？

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