La voie avancée de l'OP Stack : OP Succinct débloque le potentiel des ZK Rollup
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La voie avancée de l'OP Stack : OP Succinct débloque le potentiel des ZK Rollup
OP Succinct peut-il devenir l'arme fatale du Stack OP face au ZK Stack ?
Dédié à des analyses Web3 approfondiesAuteur : Ac-Core, chercheur chez YBB Capital
TL;DR
OP Succinct fournit principalement la fonctionnalité d’intégrer des preuves à connaissance nulle (ZKP) dans l’architecture modulaire de OP Stack afin de transformer les Rollups OP Stack en ZK Rollups entièrement vérifiés ;
Si la finalité de l’évolutivité future d’Ethereum consiste à convertir chaque Rollup en ZK Rollup, l’objectif d’OP Succinct est de déployer un zkEVM de type 1 compatible Ethereum (Type-1 zkEVM) sur OP Stack en combinant Rust et SP1 ;
Le proposant OP Succinct gère principalement la génération parallèle des preuves ainsi que leur agrégation et vérification ;
Le système actuel de OP Stack repose sur une « fenêtre de fraude de 7 jours » : en cas de litige, la validation des transactions est retardée d’une semaine. OP Succinct utilise des preuves ZK pour réduire considérablement le temps nécessaire à la finalisation des transactions, éliminant ainsi le besoin de cette période prolongée de contestation ;
OP Succinct peut grandement réduire les coûts des transactions.
I. Retour récent : État actuel d’OP Mainnet, OP Stack et OP Labs
Source : Blockscout
1.1 Principaux développements récents d’OP Mainnet
Selon une annonce du 30 mars 2024, OP Labs a publié des « preuves de faute » sur le testnet OP Sepolia, puis les a officiellement déployées sur OP Mainnet le 11 juin 2024, marquant ainsi la première étape vers une plus grande décentralisation. Ce mécanisme permet désormais aux utilisateurs de retirer ETH et des jetons ERC-20 depuis OP Mainnet, et de contester ou supprimer des retraits invalides sans avoir recours à une tierce partie de confiance (y compris sur Base, Metal, Mode et Zora).
Pour assurer la sécurité des actifs des utilisateurs et renforcer la confiance, Optimism utilise des preuves de faute afin d'améliorer l'exactitude et la validité des transactions sur chaîne, tout en empêchant les comportements malveillants. Le principe repose sur les éléments suivants :
Disponibilité des données : les preuves de faute garantissent d'abord que toutes les données présentes sur Layer-2 sont accessibles et peuvent être vérifiées par Layer-1 ;
Période de contestation : pendant une période définie, toute personne peut contester les données publiées sur Layer-2.
Si quelqu’un détecte une incohérence entre les données de Layer-2 et celles de Layer-1, il peut soumettre une contestation. Soumission de preuve : en cas de contestation, l’opérateur de Layer-2 doit fournir une preuve pour réfuter l’allégation et démontrer la justesse de ses données. Définitivité finale : si aucune contestation valide n’est soulevée durant la période ou si l’opérateur parvient à la réfuter avec succès, la transaction est définitivement confirmée et considérée comme valide.
1.2 Relation et différences entre OP Stack et OP Labs
OP Labs est l'équipe ou organisation responsable du développement de la solution Optimism, tandis que OP Stack constitue un cadre technique destiné à construire et étendre les réseaux de deuxième couche (Layer 2) d'Ethereum. On peut comprendre la relation entre OP Labs et OP Stack comme celle existant entre un développeur et son outil de développement.
OP Labs
OP Labs est le contributeur principal du projet Optimism, chargé du développement et de la maintenance de la solution de deuxième couche. Il s'agit d'une équipe ou organisation axée sur la construction et l'amélioration d'outils technologiques liés à l'évolutivité d'Ethereum, tels que les Optimistic Rollups. L'objectif principal d'OP Labs est de soulager la charge du réseau principal d'Ethereum, de réduire les frais de transaction et d'accélérer les traitements. OP Labs collabore également avec d'autres projets (comme Succinct Labs) afin de faire progresser davantage les technologies d'extension basées sur les preuves à connaissance nulle, notamment via OP Succinct, qui se concentre sur l'optimisation des ZKPs.
OP Labs est donc l'équipe principale derrière le développement et la maintenance du réseau Optimism. Son objectif est de concevoir une solution efficace pour étendre Ethereum, en ciblant particulièrement la réduction des frais de transaction et l’accélération des échanges. Elle ne se limite pas au développement des Optimistic Rollups, mais pousse aussi activement l’adoption de nouvelles technologies liées aux preuves à connaissance nulle, telles qu’OP Succinct en collaboration avec Succinct Labs.
OP Stack
OP Stack est une architecture modulaire ou pile technologique permettant de construire et d’étendre les réseaux de deuxième couche d’Ethereum. Composé de plusieurs composants personnalisables, il permet aux développeurs de créer leurs propres chaînes Layer 2 selon leurs besoins spécifiques. Il offre une approche standardisée pour mettre rapidement en place des réseaux d’extension adaptés à des exigences particulières.
OP Stack est donc un cadre modulaire développé par OP Labs. Ce framework fournit l’infrastructure de base pour construire des réseaux Layer 2, permettant aux développeurs de déployer rapidement divers réseaux d’extension. Grâce à sa conception modulaire, OP Stack autorise un choix flexible entre différents mécanismes de validation (tels que les Optimistic Rollups ou les ZK Rollups), répondant ainsi aux besoins variés des projets.
On peut considérer OP Labs comme le développeur de OP Stack, tandis que OP Stack est l’outil technique fourni par OP Labs pour aider les développeurs à construire et étendre les réseaux Layer 2 d’Ethereum.
Avant d’aborder OP Succinct, il convient de rappeler les quatre composants principaux de chaque OP Stack : 1. op-geth : collecte les transactions auprès des utilisateurs, génère et exécute les blocs ; 2. op-batcher : regroupe les transactions utilisateur et les soumet à Layer 1 ; 3. op-node : lit les données groupées depuis Layer 1 et pilote op-geth pour effectuer les transitions d’état en mode non trieur ; 4. op-proposer : publie régulièrement la racine de sortie sur Layer 1 afin de capturer l’état de Layer 2, facilitant ainsi le traitement des retraits.
II. Collaboration entre Succinct Labs et OP Labs : injection d’éléments ZK dans OP Stack
Source : Blog de Succinct
2.1 Architecture d’OP Succinct
En lien avec les « quatre composants principaux de OP Stack » mentionnés précédemment (section 1.2), OP Succinct constitue une mise à niveau légère de OP Stack, permettant aux chaînes d’utiliser uniquement des blocs validés par ZK tout en conservant inchangés les trois autres composants (op-geth, op-batcher et op-node). OP Succinct se compose principalement des quatre éléments suivants :
Programme de plage (Range Program) : programme exécutant le traitement par lots des blocs, écrit en Rust et conçu pour s’exécuter dans une machine virtuelle à connaissance nulle (zkVM) ;
Programme d’agrégation (Aggregation Program) : agrège les preuves du programme de plage afin de réduire le coût de vérification sur chaîne. Ce programme est également écrit en Rust et destiné à s’exécuter dans une zkVM ;
Oracle de sortie OP Succinct L2 : contrat intelligent Solidity contenant un tableau de sorties d’état L2, chacune représentant un engagement sur l’état de la chaîne L2. Ce contrat existe déjà dans le système initial d’Optimism, mais a été modifié pour intégrer la vérification des preuves comme mécanisme d’authentification ;
Proposant OP Succinct : surveille les lots de transactions publiés sur Layer 1 et contrôle la génération des preuves par le programme de plage et le programme d’agrégation.
2.2 Quel récit d’évolutivité pour Ethereum raconte OP Succinct ?
La construction d’un zkEVM Rollup est extrêmement difficile en raison des compétences avancées requises en cryptographie. Lorsque l’équipe OP Labs a conçu l’architecture modulaire de OP Stack, elle a anticipé le support de divers mécanismes de validité, et a développé de manière open source Kona (voir lien complémentaire 1) afin d’implémenter en Rust la fonction de transition d’état (STF) des Rollups OP Stack. Finalement, grâce à Kona et au programme SP1, il devient théoriquement possible de générer des preuves à connaissance nulle (ZKP) pour tous les chaînes OP Stack, permettant ainsi leur mise à niveau vers des ZK Rollups utilisant des ZKP.
L’objectif de SP1 (Succinct Processor 1) est de permettre à tout développeur d’intégrer facilement un rollup Type-1 zkEVM en utilisant du code Rust standard, et via OP Succinct, de mettre à niveau n’importe quelle chaîne OP Stack existante vers un rollup Type-1 zkEVM en moins d’une heure, tout en offrant les hautes performances nécessaires aux applications. Cela apporte les avantages suivants :
Confirmation rapide grâce aux ZKP : réduit le délai de preuve à quelques dizaines de minutes, remplaçant ainsi la période de contestation de 7 jours des preuves de faute ;
Réduction des coûts et gains d’efficacité : coût moyen par transaction abaissé à seulement quelques centimes ;
Migration de OP Stack vers ZK : il suffit de déployer un contrat intelligent et de lancer un service léger de proposition OP Succinct (voir ci-dessous) pour générer des preuves via des appels API (incluant batcheur/trieur, op-node, indexeur, etc.) ;
Type-1 zkEVM : tous les outils et contrats intelligents compatibles avec OP Stack restent applicables à OP Succinct Rollup ;
Amélioration de l’évolutivité : grâce à un rollup OP Succinct personnalisable, il est possible d’ajouter de nouvelles précompilations et de modifier la logique du Rollup.
Selon la documentation officielle sur GitHub, le processus nécessite simplement l’installation de Rust, Foundry et Docker, permettant ainsi de mettre à niveau n’importe quel rollup OP Stack existant vers un rollup Type-1 zkEVM en seulement deux étapes simplifiées : 1. Déployer le contrat ZK L2OutputOracle.sol ; 2. Démarrer le service de proposition OP Succinct (voir processus sur le lien GitHub complémentaire 2).
Mettre à niveau un Rollup OP Stack en preuve ZK, source : Blog de Succinct
2.3 Construire un zkEVM de type 1 avec SP1 Reth
Succinct estime que l’avenir des EVM Rollups réside dans des zkEVM maintenables codés en Rust. Actuellement, les OP Rollups font face à trois principaux problèmes : une fenêtre de preuve de fraude excessivement longue de 7 jours, une interopérabilité complexe, et dans certains cas, une dépendance à des mécanismes reposant sur plusieurs groupes de données plutôt que sur des preuves de faute. De plus, la création d’un zkEVM est un processus long, ce qui a motivé le développement de SP1 pour résoudre ces difficultés.
SP1 est une zkVM hautement performante, 100 % open source et entièrement personnalisable, capable de valider l’exécution de programmes arbitraires écrits en Rust (ou en langage compilable LLVM). Selon des données publiques, OP Succinct Stack fonctionne déjà avec succès sur OP Mainnet, OP Sepolia et la chaîne Base, atteignant un coût de preuve d’environ 0,01 à 0,02 USD par transaction Ethereum (voir lien complémentaire 3). L’objectif futur est de coder toute l’infrastructure blockchain (Rollups, ponts, coprocesseurs, etc.) en Rust (ou autre langage LLVM) en tirant parti des ZKP.
D’après le blog de Succinct et les ressources open source GitHub, les différences de performance entre SP1 et d’autres zkVM proviennent de plusieurs facteurs clés :
1. Architecture centrée sur les précompilations : SP1 prend en charge un système flexible de précompilations, accélérant significativement diverses opérations (comme les signatures secp256k1 et ed25519, ou les fonctions de hachage sha256 et keccak256), réduisant ainsi le nombre de cycles RISC-V de 5 à 10 fois pour de nombreux programmes. Son objectif est d’offrir des performances comparables à celles des circuits ZK tout en conservant la flexibilité et une bonne expérience développeur ;
2. Open source complet : SP1 est 100 % open source, permettant à des équipes comme Argument et Scroll d’implémenter des précompilations personnalisées, réduisant fortement le nombre de cycles et accélérant la génération des preuves ;
3. Standard industriel : depuis son lancement, le concept de précompilation intégré aux zkVM est devenu une norme du secteur, adopté par des projets comme RISC0, Valida, Nexus et Jolt. SP1 est actuellement la seule zkVM prête pour la production, largement compatible avec les précompilations critiques pour les opérations cryptographiques ;
4. Lecture/écriture mémoire efficace : SP1 utilise une méthode innovante de preuve mémoire, exploitant un seul défi pour assurer la cohérence de la mémoire entre plusieurs preuves, évitant ainsi les coûts liés à la structure Merkle de la mémoire ;
5. Optimisations fondamentales d’efficacité : adoption d’un facteur de dilatation réduit, de nouveaux paramètres de recherche (comme LogUp basé sur la dérivée logarithmique), ainsi que d’une variante FRI issue de Plonky3, améliorant ainsi l’efficacité de l’utilisation de la mémoire.
Source : Blog de Succinct, voir annexe lien complémentaire 4
III. OP Succinct peut-il devenir l’arme fatale de OP Stack contre ZK Stack ?
Source : @jtguibas
Si l’évolutivité d’Ethereum dépend à court terme de OP et à long terme de ZK, alors sous l’hypothèse où OP Succinct réussirait pleinement, cela représenterait une étape cruciale dans la feuille de route d’Ethereum. OP Succinct propose une voie de mise à niveau permettant aux Rollups ETH de passer de la validation optimiste à la validation par preuve à connaissance nulle. Cela réduit non seulement les coûts de transaction, mais augmente aussi la vitesse, tout en conservant les attributs de sécurité et d’anonymat propres aux ZK Rollups, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives pour une explosion potentielle au niveau applicatif.
Parmi les quatre grands leaders reconnus de la couche 2, OP Stack présente actuellement un léger avantage sur ZK Stack en termes de développement écologique. L’effet Matthew pourrait s’amplifier à l’avenir, et l’arrivée d’OP Succinct attire probablement une part croissante du trafic et du potentiel de ZK Stack. Si OP Succinct parvenait à s’imposer, il pourrait également perturber les rollups traditionnels de type zkEVM.
Cependant, d’après les informations publiques disponibles à ce stade, on observe que la logique de fonctionnement d’OP Succinct soulève une question importante : comment garantir qu’il sera possible de détecter rapidement les vulnérabilités inconnues pouvant survenir lors de modifications de la fonction STF ou de l’ajout de nouvelles précompilations ? Ce point nécessite une surveillance continue.
Liens complémentaires :
(1) https://github.com/anton-rs/kona?ref=blog.succinct.xyz
(2) https://github.com/succinctlabs/op-succinct
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