OP Stackの進化：OP SuccinctがZK Rollupの可能性を解き放つ
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OP Stackの進化：OP SuccinctがZK Rollupの可能性を解き放つ
OP Succinctは、OP StackがZK Stackに対抗するための切り札となり得るか？
Web3業界の深掘り報道に専念し潮流を洞察著者：YBB Capital リサーチャー Ac-Core
TL;DR
OP Succinct が提供する主な機能は、ZKP を OP Stack のモジュラー型アーキテクチャに統合し、OP Stack Rollup を完全検証型の ZK Rollup へと変換することである。
イーサリアムの将来におけるスケーリングの最終形が、すべてのRollupをZK Rollupに移行することにあるとすれば、OP Succinctの目的はRustおよびSP1を活用して、OP Stack上でType-1 zkEVM（完全にイーサリアムと同等）を展開することにある。
OP Succinct Proposerは、主に並列的な証明生成および証明の集約・検証を担当している。
現行のOP Stackシステムは「7日間の詐欺防止ウィンドウ」に依存しており、異議申し立てがある場合、取引の確定まで最大1週間遅延する。これに対してOP SuccinctはZK証明を用いて取引完了までの時間を短縮し、長期的な詐欺防止ウィンドウの必要性を排除する。
OP Succinctは取引コストを大幅に削減できる。
一、最近の状況：OP Mainnetの動向とOP Stack、OP Labsについて
画像出典：Blockscout
1.1 OP Mainnet 最近の発展の要点
2024年3月30日の情報によると、OP LabsはOP Sepoliaテストネットで「フォルトプルーフ（不正検出証明）」をリリースし、2024年6月11日に正式にOP Mainnetでもフォルトプルーフを導入した。これにより、第1段階の分散化が実現され、信頼できる第三者なしにETHおよびERC-20トークンの引き出しが可能となった。ユーザーはBase、Metal、Mode、Zoraなどからの無効な引き出し要求に対し、異議を唱えて削除できるようになった。
ユーザー資産の安全性と信頼性を確保するため、Optimismはフォルトプルーフを採用してL2上の取引の正確性と有効性を高め、悪意ある行為を防いでいる。その仕組みは以下の通りである：
データ可用性：まず、すべてのレイヤー2上のデータがアクセス可能であり、レイヤー1から検証可能であることを保証する。
チャレンジ期間：一定のチャレンジ期間中、誰もがレイヤー2上のデータに対して異議を申し立てることができる。
もし誰かがレイヤー2のデータがレイヤー1と一致しないことを発見した場合、チャレンジを提起できる。証明の提出：異議が生じた場合、レイヤー2のオペレーターはそのデータの正当性を証明するために反論証明を提出しなければならない。最終確定：チャレンジ期間中に有効な異議がなければ、またはレイヤー2オペレーターが異議をうまく退けた場合、取引は最終的に確定し、有効とみなされる。
1.2 OP Stack と OP Labs の関係と相違点
OP LabsはOptimismソリューションを開発するチームまたは組織であり、OP Stackはイーサリアムのレイヤー2ネットワークを構築・拡張するための技術フレームワークである。つまり、OP LabsとOP Stackの関係は、開発者と開発ツールの関係と捉えることができる。
OP Labs
OP LabsはOptimismプロジェクトの中核貢献者であり、Optimismのレイヤー2ソリューションの開発・保守を担当している。これはイーサリアムのスケーリングに関連する技術ツール（例：Optimistic Rollups）の構築と改善に注力するチームまたは組織である。OP Labsの主な目標は、レイヤー2のスケーリングソリューションを通じてイーサリアムメインネットの負荷を軽減し、取引コストを下げ、取引速度を向上させることである。また、Succinct Labsなどの他のプロジェクトとも協力し、OP Succinctなどを通じてゼロ知識証明（ZKP）技術の最適化を推進している。
OP LabsはOptimismネットワークの開発・維持を担う主要なチームまたは組織であり、イーサリアムのスケーリングのための効率的なソリューションの構築を目指している。取引手数料の削減と取引速度の向上に重点を置くだけでなく、Succinct Labsとの共同でOP Succinctといったゼロ知識証明関連の新技術の積極的な推進も行っている。
OP Stack
OP Stackは、イーサリアムのレイヤー2ネットワークを構築・拡張するためのモジュラー型アーキテクチャまたは技術スタックである。複数のカスタマイズ可能なコンポーネントから構成されており、開発者が特定のニーズに応じて独自のレイヤー2チェーンを構築できるようにしている。標準化された方法を提供することで、開発者が特定の条件に合致したレイヤー2スケーリングネットワークを迅速に構築できるようになっている。
OP Stackは、OP Labsが開発したモジュラー型フレームワークである。このフレームワークはレイヤー2ネットワーク構築のための基盤インフラを提供しており、開発者はOP Stackを利用してさまざまな拡張ネットワークを素早く構築できる。OP Stackのモジュラー設計により、検証メカニズム（Optimistic RollupsやZK Rollupsなど）を柔軟に選択でき、異なるプロジェクトの要件に対応することが可能となる。
つまり、OP LabsはOP Stackの開発者であり、OP StackはOP Labsが提供する技術ツールであり、開発者がイーサリアムのレイヤー2ネットワークを構築・拡張するのを支援するものである。
OP Succinctを理解する前に、各OP Stackの4つの主要コンポーネントについて補足しておく必要がある：1. op-geth：ユーザーから取引を受け取り、それらを使ってブロックを生成し実行する；2. op-batcher：ユーザーの取引をバッチ処理し、L1に送信する；3. op-node：L1からバッチデータを読み取り、非ソーターモードでop-gethを駆動して状態遷移を行う；4. op-proposer：定期的にL1にアウトプットルートを公開し、L2の状態を記録することで、引き出し処理を容易にする。
二、Succinct LabsとOP Labsが提携し、ZK要素をOP Stackに注入
画像出典：Succinctブログ
2.1 OP Succinct アーキテクチャの構成
上記1.2節末尾の「OP Stackの4つの主要構成要素」を踏まえると、OP SuccinctはOP Stackに対する軽量アップグレードであり、チェーンがZK検証済みブロックのみを使用できるようにしながら、他の3つのコンポーネント（op-geth、op-batcher、op-node）はそのまま維持する。OP Succinctは主に以下の4つから構成されている：
レンジプログラム（Range Program）：Rustで記述された、バッチブロックを実行するプログラム。zkVM上で実行されるように設計されている。
集約プログラム（Aggregation Program）：レンジプログラムの証明を集約し、オンチェーンでの検証コストを削減する。これもRustで記述され、zkVM上で実行されるように設計されている。
OP Succinct L2 Output Oracle：L2ステート出力の配列を含むSolidityスマートコントラクト。各出力はL2チェーンのステートへのコミットメントである。このコントラクトはもともとOptimismのシステムに存在していたが、認証機構として証明の検証を追加するために修正されている。
OP Succinct Proposer：L1に公開された取引バッチを監視し、レンジプログラムおよび集約プログラムによる証明の生成を制御する。
2.2 OP Succinctが描くイーサリアムのスケーリング物語とは？
zkEVM Rollupは高度な暗号学的専門知識を必要とするため、構築が非常に困難である。OP Labsチームはモジュラー型のOP Stackを設計する際に、さまざまな有効性メカニズムの証明をサポートできるように考慮しており、Kona（拡張リンク1参照）をオープンソースで開発して、RustでOP Stack Rollupの状態遷移関数（STF：取引による状態変化のロジック）を実装できるようにした。そして最終的にKonaとSP1プログラムを用いてOP Stackのゼロ知識証明（ZKP）を生成し、理論的にはOP StackのすべてのチェーンをZKP対応にアップグレードできるようにする。
SP1（Succinct Processor 1）の目標は、あらゆる開発者が標準的なRustコードを使ってシームレスにType-1 zkEVM rollupを統合できるようにすることであり、OP Succinctによって既存の任意のOP Stackチェーンをわずか1時間でType-1 zkEVM rollupにシームレスにアップグレードでき、アプリケーションに必要な高性能を提供することである。これにより以下のような利点が得られる：
ZKPによる高速確定：証明の遅延を数十分に短縮し、「7日間の詐欺防止期間」を置き換える。
コスト削減と効率向上：1取引あたりの平均コストを数セント程度まで低下。
OP StackのZK化：単にスマートコントラクトをデプロイし、軽量なOP Succinct提案サービス（後述）を起動するだけで、API呼び出しによって証明を生成可能（バッチプロセッサ／ソーター、op-node、インデクサーなどを含む）。
Type-1 zkEVM：OP Stack Rollupと互換性のあるすべてのツールおよびスマートコントラクトが、OP Succinct Rollupにも適用可能。
拡張性の向上：カスタマイズ可能なOP Succinct rollupを採用することで、新しいプリコンパイルを追加したり、Rollupのロジックを変更したりできる。
公式GitHubによると、Rust、Foundry、Dockerをインストールするだけで、既存の任意のOP Stack rollupをType-1 zkEVM rollupにアップグレードでき、プロセスは次の2ステップに簡略化される：1. ZK L2OutputOracle.sol コントラクトをデプロイ；2. OP Succinct 提案サービスを起動（プロセスはGitHub拡張リンク2参照）。
OP Stack RollupをZK証明にアップグレード、画像出典：Succinctブログ
2.3 SP1 Reth を使って Type-1 zkEVM を構築
Succinctは、将来的にはEVM RollupがRust言語で書かれたメンテナンス可能なzkEVMになると考えている。現在のOP Rollupは主に3つの問題に直面している：7日間に及ぶ長い詐欺防止ウィンドウ、複雑な相互運用性、そして場合によっては詐欺防止ではなく複数のデータセットに依存するメカニズム。さらに、zkEVMの構築には長い開発期間が必要であるため、これらの課題を解決するためにSP1が開発された。
SP1は高性能で100%オープンソースかつ完全にカスタマイズ可能なzkVMであり、任意のRust（またはLLVMコンパイラ言語）プログラムの実行を検証できる。公開データによれば、OP Succinct StackはすでにOP Mainnet、OP Sepolia、Baseチェーン上で正常に稼働しており、イーサリアム取引における証明コストを0.01～0.02米ドルまで低減している（拡張リンク3参照）。今後はすべてのブロックチェーンインフラ（Rollup、ブリッジ、コプロセッサなど）をRust（またはその他のLLVMコンパイラ言語）で記述し、ZKPを活用することを目指している。
SuccinctブログおよびオープンソースのGitHub内容をまとめると、SP1と他のzkVMとの性能差は主に以下の重要な要因による：
1. プリコンパイル中心のアーキテクチャ：SP1は柔軟なプリコンパイルシステムをサポートしており、secp256k1およびed25519署名検証、sha256およびkeccak256ハッシュ関数など多くの操作を大幅に高速化できる。これにより多くのプログラムのRISC-Vサイクル数が5～10倍減少する。ZK回路に匹敵する性能を提供しつつ、zkVMの柔軟性と優れた開発者体験を維持することを設計目標としている。
2. 完全オープンソース：SP1は100%オープンソースであり、ArgumentやScrollなどのチームがカスタムプリコンパイルを実装できるため、サイクル数を大幅に削減し、証明生成時間を短縮できる。
3. 業界標準：登場以来、zkVM内でのプリコンパイルの概念は業界標準となり、RISC0、Valida、Nexus、Joltなどのプロジェクトに取り入れられている。SP1は唯一の実用レベル（production-ready）のzkVMであり、重要な暗号化操作のプリコンパイルを広範にサポートしている。
4. 効率的なメモリ読み書き：SP1は革新的なメモリ証明方式を採用しており、単一のチャレンジで複数の証明間のメモリ一貫性を保ち、メルクル化メモリによるオーバーヘッドを回避している。
5. 基本的な効率最適化：より低いブローブファクター（blowup factor）、次世代ルックアップパラメータ（対数微分に基づくLogUpなど）、Plonky3のFRI変種を採用し、トラッキング領域の利用効率を向上させている。
画像出典：Succinctブログ、拡張リンク4付録参照
三、OP SuccinctはOP StackがZK Stackに対抗する切り札となれるか？
画像出典：@jtguibas
もしイーサリアムのスケーリング戦略が短期的にはOP、長期的にはZKにあるとするなら、OP Succinctが成功すると仮定すれば、それはイーサリアムの発展ロードマップにおける重要なマイルストーンとなるだろう。OP SuccinctはETH Rollupsを楽観的検証からゼロ知識証明へと移行するためのアップグレードパスを提供する。これにより取引コストが低下するだけでなく、取引速度も向上し、ZK Rollupが持つセキュリティおよび匿名性の特性も保持される。将来のアプリケーション層の爆発的成長に新たな可能性をもたらす。
公認のLayer2四大巨頭の中で、現時点のエコシステムの発展状況から見ると、OP StackはZK Stackを若干上回っている。今後、マット効果（Matthew effect）がさらに顕著になる可能性があり、OP Succinctの登場により、一定程度ZK Stackのトラフィックと潜在力を吸収するかもしれない。もしOP Succinctが将来実現されれば、従来のzkEVM Rollupにも一定の衝撃を与える可能性がある。
しかし、現時点で公開されている内容からOP Succinctの動作ロジックを分析すると、開発者がSTF関数を修正したり新しいプリコンパイル関数を追加したりする際に、未知のバグが引き起こすシステミックリスクをいかに確実に検出するかという課題が残っており、これは長期的な注視が必要である。
拡張リンク：
（1）https://github.com/anton-rs/kona?ref=blog.succinct.xyz
（2）https://github.com/succinctlabs/op-succinct
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