Layer2 擴容之戰才剛剛開始，關于Layer2這場沒有硝煙的戰争你是如何看待呢？
作者：YBB Capital Researcher Ac-Core
前言
ETH的主體叙事方向已由Layer1 轉向了Layer2，如果還将其了解為“一鍵發币”的ERC-20叙事，我們不妨放大格局展開想象，一場屬于 “一鍵發鍊” 的瘋狂即将到來！ 依托目前無人能及的生态和居高不下的TVL,Arbitrum 一直引領着 Layer2 之間的戰争，但這暫時的勝利能持續很久嗎？與 Arbitrum Orbit 再上一層的 Layer3 方案不同，OP Stack是能夠一鍵建立Layer2的“超級鍊”。本篇内容将以OP Stack架構、OP裡的ZK元素、Rollup的安全性問題這三部分為核心對此進行全面解析。
OP Stack 開啟“超級鍊宇宙”
YBB Capital Researcher Ac-Core 自制
下輪牛市的叙事将從哪開始？是從高性能的Layer1，繼續堆高的Layer3，ZK系的Layer2，還是從OP Stack的超級鍊？這是一個非常有趣且值得深思的問題。隻要以太不作死，在下輪牛市，以太殺手這個稱号仍然還會是萬衆公鍊不可逾越的究極目标，而在這個龐大的巨人裡還暗藏着很多不可忽視的超級核心，其中一個便是：OP Stack。
什麼是OP Stack？
OP Stack 可了解為一組開源的軟體元件，使任何人都可以使用Optimistic rollups 在以太坊之上建構自己的Layer2 區塊鍊。它将大部分計算和存儲移至鍊外，同時依賴以太坊來確定安全性和最終性，從技術層面來講，Optimism 主要展現在它切實地為使用者節省了大量鍊上費用。OP Stack由四個主要元件組成：
- 主網：OP Mainnet 是一個廉價且快速的以太坊 Layer2 網絡，與以太坊虛拟機EVM相相容；
- 合約：實作OP Stack核心邏輯和功能的智能合約。OP合約包括狀态轉換系統（STS）、欺詐證明者 (FP)、狀态承諾鍊（SCC）以及規範交易鍊（CTC）；
- 服務：提供 Layer1 和 Layer2 之間的資料可用性、資料同步和通信服務；
- 工具：促進基于 OP Stack 的區塊鍊的開發、測試、部署、監控和調試。
超強的開放性：
OP Stack 将被打造為可分叉子產品化擴充區塊鍊的基礎設施，為實作這一遠景需将各類Layer2 整合成一個單一的超級鍊（Superchain），把原本互相孤立的Layer2 內建到一個具備互操作性群組合性的系統中，啟動Layer2 就像今天将智能合約部署到以太坊一樣簡單，讓叙事變化由“一鍵發币”走向“一鍵發鍊”。本質上而言，超級鍊是一個可橫向擴充的區塊鍊網絡，與各鍊之間共享以太坊的安全性、通信層以及開發套件。
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OP Stack （Over Powered Stack）将成為超級鍊背後統一的子產品化開發堆棧，且它們之間是無數可互相連結、可通信的區塊鍊。OP Stack堆棧由專門的 Optimism Collective 負責整體的開發和維護，并支援用于部署新彙總網絡的共享開源系統。與此同時它也是一套标準化的開源子產品。這樣一聽它豈不是一個完全基于以太坊安全性的Cosmos！當初說好的ETH與ATOM兩者互補，現在卻讓OP Stack成為了Cosmos殺手？接下來讓我們把OP Stack的定義給拆解一下：
子產品是任何開發人員可以插入 OP Stack 的資料位。而這套超級鍊的“标準化”意味着對一個子產品的标準有共識，并且它可以被所有人實作。同時完全開源意味着它可以免費提供給任何人進行開發疊代和消息請求。開發人員有能力在一個鍊的不同執行層、共識層、結算層和資料可用性層進行切換子產品。
好比dYdX 選擇離開以太坊轉向 Cosmos 應用鍊，其根本原因是他們希望自己鍊上的共識層有更大的子產品化，我認為這是一個很好的開始，讓更多獨立的Dapps選擇更符合自身的公鍊進行開發，其中最具有代表性的是Luna，雖然出于一些原因它被毀滅了。值得慶幸的是OP Stack 解決了這個問題，它的設計可以用更容易的方式進行代碼分叉，讓開發人員可以很容易地抽象出區塊鍊的不同組成部分，并通過插入不同的子產品來修改它。
OP Stack 設計原則：
- 效能：可以使用OP Stack建構任何東西并一鍵發行區塊鍊；
- 簡潔：利用可複用的代碼和現成開發套件，以增強安全性和降低維護的複雜性，達到整體降低門檻的作用；
- 可擴充：Optimism Collective 将會完整開源OP Stack的主要代碼。
在架構上，OP Stack可自下而上分為六層，分别是DA Layer資料可用層、Sequencing Layer 排序層、Derivation Layer衍生層、Execution Layer執行層、Settlement Layer 結算層、Governance Layer治理層。OP Stack 的每一層都是子產品化的API 組建，可以随意進行組合和解耦。其中最為關鍵的是DA資料可用層、執行層和結算層，三者構成了OP Stack的主要工作流程。
- DA資料可用性層：是OP Stack的原始資料來源，可使用單個或多個資料可用性子產品來擷取輸入資料，目前以太坊是最主要的DA層，但未來也會有更多的鍊加入進來；
- 執行層：OP Stack中的狀态結構，可為EVM 或其他VM提供可能性，增加了在以太坊上發起的Layer2 交易的支援，同時為每筆交易增加額外的Layer1 資料費用，向以太坊釋出交易的綜合成本；
- 結算層：OP Stack上Layer2交易資料的去處，在Layer2确認後将資訊發送到目标區塊鍊，以此最終結算。未來也有望接入ZK等有效性證明機制，以打通不同鍊之間的隔閡，甚至可以連結OP系Layer2和ZK系Layer2之間的孤島。
OP Stack 法則：
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以太坊的無限區塊空間是實作大規模應用的關鍵一步，但這種擴散也帶來了分裂，無權限部署也迎來了新挑戰，如今，每個新的 OP Stack 鍊都在自己的領域中獨立生長，沒有分享标準和改進的直接方法。使用者和建設者也面臨着巨大的挑戰：根據安全性、品質和中立性對衆多不同的鍊進行單獨評估。為了實作超級鍊，需将 OP Stack 從獨立、分散的區塊空間轉變為一個統一的鍊集體，共同緻力于開放、去中心化的區塊空間。“鍊法則”為樂觀主義治理和超級鍊制定了指導原則。樂觀主義治理從管理單個鍊轉變為管理多個鍊共享的标準，進而定義了成為超級鍊一部分所需的屬性，同時優先保護使用者在超級鍊上進行交易。從根本上講，“鍊法則”是一份社會契約（而非法律契約），是以積極的社群讨論至關重要。它的存在将使超級鍊能夠保證以下特性：
- 確定區塊空間保持同質、中立和開放： 對鍊法的承諾就是對保護鍊的使用者、開發者和其他利益相關者的承諾。無論大小的鍊，如果是超級鍊的一部分，都可以在樂觀主義治理的支援下，可信地證明其區塊空間的同質性、中立性和開放性；
- 受益于不斷改進： 共享更新意味着超級鍊可以始終獲得最好的技術，而無需自己操心維護；
- 提供更好更可用的基礎設施： 由于超級鍊中的所有鍊都可信地緻力于一個标準，是以它們可以共同努力，確定索引和排序等關鍵服務的可用性和經濟性。
值得思考的問題：
OP Stack能否反哺OP？
OP Token到底有什麼用途，如果以Basechain的方式，他們會把一部分收入反哺給到Optimism Collective，那麼“國庫”的收入來源會依托自身的“價值”，依靠創造更多的叙事來最終回報到币價上，使得OP在二級市場的表現邏輯與ATOM類似，但這種方案或許是目前最優的，如有更多的鍊條效仿Basechain的方式進行反哺，Optimism Collective終将受益。這種感覺是否讓我們想到UNI？兩者項目本身都具有雄厚實力但Token自身除了投票和治理外并沒有其他價值用途。與此不同的是，目前Layer2都面臨着中心化排序器問題，即使 Layer2 代币僅用于某種形式的上司者選擇（而非共識投票），但排序權的價值仍會累積到 Rullop 代币上。
與此同時OP團隊在7月25日的時候釋出了Law of Chain提案，所有采用OP Stack的鍊啟動共享治理模型和排序器，希望将“利潤反哺”這個模式進行規範化，進而為整個OP系帶來更多收益（如上述OP Stack法則），這相比于Cosmos的共享安全模型，堪稱異曲同工之妙。
OP Stack 和 ZK Stack的差別：
OP Stack：多鍊單選擇
通過上文我們不難發現OP Stack采用的與Cosmos相似的多鍊模式，但選擇方面隻有一個，因為OP Stack 追求各個鍊都需驗證其他鍊的交易，否則就需要在 Layer1 上等待數天才會有結果，是以單一且共享的排序器，集中式的MEV配置設定以及受法約與管理的保護是唯一讓Optimistic rollups 在不同鍊之間實作無縫互操作性的可能。
ZK Stack：多鍊多選擇
與OP Stack不同的是，ZK Stack同樣可以多個鍊，但它可有多種選擇，可選自己的排序器，按自己方式去處理MEV，且受數學和代碼的保護（注意：OP Stack是受法約與管理的保護）。這是因為如果ZK采用指定共享或極少量的線程集，那它們彼此之間單依數學即可盲目的信任，使零知識證明失去價值。
OP Stack裡的ZK元素
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正因OP Stack 是一套完全開放的架構，是以這會讓生态裡出現zkvm、zkmips、zkwasm、zkevm成為可能，但相比于 “正統的ZK” ，OP Stack 裡隻是産生了一些不一樣的ZK元素。這讓我們情不自禁地聯想到，也許在不久的将來能出現一次OP rollup 與ZK rollup 的夢幻關聯。
為OP實作零知識證明（ZKP）：
根據最新的進展，Mina的背後團隊計劃采用他們自己的plonk系統 + kzg承諾 + folding 算法 nova 來實作 OP Stack 上的 zkmips vm 。雖然這僅是一個最新提案會存在較多不成熟的地方，但這也是非常值得我們去探索的。該項目團隊的使命是讓Layer2與Layer1及OP各個鍊之間通過零知識證明來實作安全低延遲的跨鍊通信。這是一個針對良好支援的指令集架構（ISA）的零知識證明（ZKP），它可以證明Optimism容錯程式的行為，為能夠證明任何基于OP Stack的區塊鍊系統奠定了基礎。
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完成這項任務意味着需要實作一個零知識證明（ZKP）系統，該系統可以使用 golang 編譯器（如 MIPS、RISC-V 或 WASM）支援的指令集架構（ISA）來證明 OP 防錯程式。此外，該證明系統還必須證明标準配置 OP Stack 鍊的兩個區塊之間狀态轉換，進而證明其在實踐中是可行的。除了證明 ISA 的标準執行軌迹外，對防錯程式的支援還引入了額外的要求。
具體來說，防錯程式引入了Pre-image Oracle的概念，它使用特殊的System call将外部資料加載到程式中。每個Fault Proof VM都負責實作某種機制，通過這種機制，某些資料的哈希值被放置在記憶體中的特定位置，且被系統調用被執行，然後該哈希值的預映像被加載到記憶體中供程式使用。Pre-image Oracle也用于引導程式的初始輸入。
去中心化排序器的嘗試：
Espresso Systems于2023年7月21日發推文官宣關于建構 OP Stack 上司選舉的去中心化排序驗證的提案已被接受，并成為 OP Stack 和 Superchain 的貢獻者。其中該項目的主要協定HotShot是一種高速的共識協定，可使用重新抵押來使以太坊驗證者能夠參與該協定，旨在達到與以太坊驗證器集相同的規模。同時該項目還開發了 Espresso Sequencer ，這與功能齊全的 ZK rollup 實作了內建，特别是 Polygon zkEVM 的分支。
什麼是上司選舉？
上司選舉是指在分布式系統中使用不同的上司者負責建立下一個規範狀态轉換的能力。在區塊鍊中，領袖選舉可以讓不同的區塊生産者在不同的時間産生區塊，同時上司選舉算法可以是競争性的也可以是無競争性的。
在工作量證明情況下，競争性上司選舉算法是指在同一時間内有許多潛在的機關争相成為上司者。無競争上司者選舉算法是指在某一特定時間點隻有一個已知的上司者，在以太坊Gasper的情況下，無競争性上司選舉算法是指在特定時間點隻有一個已知的機關，并沒有其他方式讓另一個潛在機關在那個時間成為上司者。
在将提議者網絡和建構者網絡分離的情況下（即區塊建構者網絡隻負責選擇交易排序，提議者網絡隻負責簽署區塊），會将原本負責在某一時刻産生區塊的單一實體轉變為許多可能存在的實體，且讓它們在競争這某一時刻内建構者網絡中最具盈利的潛力區塊，與此同時由于MEV的存在，會導緻這種競争性再次回歸。
我們在了解不同的 OP Stack 鍊之間上司選舉機制的各種二階效應是非常困難的。就目前而言，把上司選舉作為一種機制是最受歡迎的，因為它可以讓排序更加的去中心化。需注意的是這種方案也無法保障排序器是絕對去中心化，是以在考慮去中心化排序器問題時要額外的小心謹慎。
Rollup們真的安全嘛？
以太坊的工作原理：
以太坊的原理是，每個節點都存儲且執行使用者送出給它的每筆交易，這種進階别的安全方式也導緻整個網絡十分昂貴，是以需要為整個網絡擴容而采取了Rollup解決方案。簡單來說Rollup = Layer1的一組合約 + Layer2的自身網絡節點，即鍊上智能合約 + 鍊下聚合器，将結算、共識、資料可用性均依賴以太坊，自己僅負責執行 Rollup。
- 鍊上智能合約，表示了它的信任模型就是以太坊上的一個智能合約，借用了以太坊的安全性；
- 鍊下聚合器，表示它會鍊下執行并聚合交易，将大批量的交易進行壓縮，并最終放上以太坊主網，達成更快且更便宜的目的。
Layer2網絡節點又有很多部分組成，其中排序器（Sequencer）元件最為重要。它負責接收Layer2上的交易請求，以此決定他們的執行次序并将交易序列進行打包批次（Batch），最終傳送給Rollup項目在Layer1上的合約。需要注意的是在開始下文前需明确一個事實：如下圖參考，目前以太坊所有Layer2 Rollups的排序器都是中心化的。
圖源：官方推文截圖
中心化的排序器問題：
Layer2的全節點可以通過兩種方式獲得交易序列：一是直接從排序器擷取，二是讀取排序器發送到Layer1的交易批次（Batch）但後者擁有更強的不可修改屬性。由于交易執行會改變區塊鍊賬本的狀态，為確定一緻性，Layer2全節點除了需要獲得交易次序，還必須與排序器同步賬本狀态。是以，排序器的任務不僅是将交易批次發送到Layer1的Rollup合約，還要将交易執行後的狀态更新結果StateRoot/StateDiff傳送至Layer1，通俗來講排序器的工作是将交易處理和排序為添加到區塊鍊中的塊，負責批量處理交易并将其釋出到 Layer1 智能合約。
對于Layer2的全節點來說，隻要擷取了Layer1上Rollup的交易序列和最初的StateRoot，就能夠還原出Layer2的區塊鍊賬本，并計算得出最新的StateRoot。反之，Layer2全節點自己計算得到的StateRoot與排序器釋出到Layer1的StateRoot不一緻，就意味着排序器存在欺詐行為。綜上相比Layer2自身的網絡，Layer1會更加去中心化、去信任（Trustless）和更安全。
OP Stack:
那麼問題來了，Layer2 可不可以僞造一些不存在或是一些錯誤的交易，好比将Layer2的Token資産轉移到排序器的運作者位址，再将這些Token資産轉移到Layer1上，進而盜取使用者資産？答案是：如果想這樣做完全是可以的。是以在面對排序器可能存在的欺詐風險時，不同類型的Rollup采用了不同方式的應對措施。
我們拿Optimistic Rollup舉例，它允許Layer2全節點提供欺詐證明（Fraud Proof），證明排序器在Layer1釋出的資料是錯誤的。但對于沒有欺詐證明的Optimism來說，如果它真想通過排序器來盜走Layer2的使用者資産，隻需讓排序器運作者僞造交易指令，并将其他人在Layer2的資産轉移至自己的位址，最後通過Rollup自帶的Bridge合約，來把盜來的币轉移至Layer1。
為解決這種可能存在的問題，目前解決方案一是靠社群成員和社交媒體等輿論監督達成所謂的“共識”，二是依靠OP做為官方的信用背書。是以綜上理論，OP Rollup的安全性至少依靠要有一個能釋出欺詐證明的誠實Layer2全節點來保證，即上文“OP Stack 和 ZK Stack的差別”小節中提到的：OP Stack是多鍊單選擇。
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ZK Stack：
下面我們來探讨一下ZK Stack，在ZK rollup網絡中，存在着Prover節點，它專門負責為排序器釋出交易批次，同時生成有效性證明。這些有效性證明在Layer1上有專門的驗證合約。隻要交易批次及其對應的StateRoot/StateDiff的證明通過Verifier合約驗證，交易便得到最終确認。它與OP Stack有所不同的是，ZK rollup在解決排序器欺詐問題時除了依賴Layer2全節點外，還利用了Validity Proof（有效性證明）。ZK rollup的官方橋梁也隻會允許通過有效性證明驗證的提款交易執行，從安全性方面來看，這顯然比Optimism要可靠得多，即上文中“OP Stack 和 ZK Stack的差別”小節中提出的：ZK Stack是多鍊多選擇。
從理論來考慮，ZK rollup的安全由Layer1上的Verifier合約保證或可以說是由Layer1節點完成交易最終确認。與OP rollup的安全性靠最少單個能釋出欺詐證明的誠實Layer2全節點相對比，他們都是繼承了Layer1(ETH)的安全性，但事實或許嚴格意義來講并非如此，不過這已是目前最優解決方案，相比于其他公鍊，以太坊經曆這麼多年的發展曆程，安全性毋庸置疑是最值得信賴的。
如同區塊鍊三角問題，一個“産品”的綜合使用者體驗似乎也存在着一個三角問題：安全、簡單、高效。ZK Stack相比OP Stack，它更加相信依靠數學和代碼來提升整體的安全性質，是以大幅提升了整體的複雜性。是以關于ZK也存在幾點老生常談的話題：
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- 延遲問題：ZK rollup還需要解決Layer2節點向Layer1釋出資料的延遲問題。類似于快遞運輸需要準備包裝盒一樣，是以每次排序器或Prover向Layer1發送資料都會産生固定的成本；
- 速度問題：ZK rollup面臨着一個挑戰，即生成有效性證明的速度較慢。盡管排序器可以在1秒内執行數千筆交易，但為這些交易生成有效性證明可能需要幾個小時的時間；
- 成本問題：為了降低整體成本，很多ZK rollup方案采取了“聚合多個Proof，再一次性發到Layer1上”的政策。這意味着Prover不會立即在生成一個Proof後就發送到Layer1，而是等待多個Proof都生成完畢後，将它們聚合在一起，并一次性發給Layer1上的Verifier合約；
- 數量問題：如果發起的交易筆數不夠多，排序器可能會延遲向Layer1釋出資料。舉個例子，在市場不活躍的時期，某些Rollup網絡可能每半小時才向Layer1發送一次交易批次。
關于更适合的去中心化的排序器解決方案問題，子產品化或許是最優的解決方式，因為子產品化等同于更大的可定制化，在目前的去中心化工具中主要以下五種為主：
- Single Sequencer & POA
- Based rollup
- DVT x Sequencer
- Shared Sequencer
- Bootstrap a New Sequencer Set
我們相信在不僅的将來，以上諸多問題可以通過技術來進一步解決。好比降低有效性證明的生成時間，Optimism承諾近期會釋出欺詐證明系統，以及以太坊的Danksharding方案也将大幅降低Rollup的資料成本，去中心化排序器難題也在會攻克，共同為上述問題提供出有效的解決方案。
結尾：叙事走向
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超鍊和超擴充一直是被大家所重點關注的擴充方向，雖目前而言，各個項目仍處于早期發展階段，但整體都為以太坊帶來了更為強大的故事叙事。我們現在可以看到，OP Stack已經獲得了較多的采用，衆多明星公鍊也加入其中，比如Coinbase、opBNB、Zora、Worldcoin等衆多公鍊都給予了OP Stack很好的品牌背書。包括近期在6月26日晚，zkSync 宣布推出用于建構定制 ZK rollup 的子產品化開源架構 ZK Stack ，這也被許多人認為是 zkSync 團隊用來對付 OP Stack 頭号的殺手锏。一邊是具有先發優勢的 OP Stack，一邊是具有數學優勢的 ZK Stack，總而言之Layer2的任何價值都可以積累到Rollup的代币中來，Layer2 擴容之戰才剛剛開始，關于Layer2這場沒有硝煙的戰争你是如何看待呢？