近期,Base 链的上线引发了新一轮的 layer2 热潮,同时不久前 BNB Chain 宣布推出了 Op BNB 测试网,这是一个建立在 OP Stack 上的高性能 Layer2 扩展方案。Op BNB 将极大提高 BNB Chain 的吞吐能力,同时有效降低 Gas 费用。
BNB Chain 作为一条与以太坊竞争的 Layer1,却选择了 OP Stack 作为自己的 Layer2 解决方案,Coinbase 也利用 OP Stack 搭建自己的二层网络,那么 OP Stack 究竟有什么领先之处呢?
OP Stack 是标准化、共享和开源的开发堆栈,为 Optimism 提供支持,由 Optimism Collective 维护。
简而言之,OP Stack 是一套提供模块化区块链网络的组件,使用它,开发者可以非常容易的启动一个新的 Layer2 网络,从而避免重复造轮子的情况发生。它与 Cosmos 解决方案非常类似,Cosmos 主要是解决启动新 Layer1 区块链的解决方案,而 OP Stack 则专注于启动 Layer2。
我们通常所说的Optimism网络也是基于 OP Stack 最新版本 Optimism Bedrock 搭建的。当前的 OP Stack 是为了支持 Optimism Superchain 而构建的,这是一个共享安全性、通信层和共同开发堆栈的 L2 网络。
即目前 Optimism 的三步走战略:Optimism → OP Stack → Optimism Superchain。当前处于第二步的阶段。
下面便是 OP Stack 的结构图:

可以看到一共分为 6 层,自下而上依次是:
DATA AVAILABILITY LAYER
数据可用性层(DA 层)用于保存和检索 OP Stack 发布的数据。这一部分对于链的安全性非常重要,图中标注出了以太坊,也即目前 Optimism 使用以太坊作为数据可用性层,而 EIP-4844 对于降低数据可用性层费用非常重要,这也是坎昆升级受到巨大关注的原因。
当然,对于一些对数据安全性要求没有那么高的项目,例如游戏,社交等,则可以选择其他更便宜的 DA 层,例如 Loot Chain 计划使用 Polygon 作为其 DA 层,其他的选择还有 Celestia 等。
SEQUENCING LAYER
排序层决定如何收集 OP Stack 链上的用户交易并将其发布到正在使用的数据可用性层模块。
默认情况将使用单个专用排序器处理交易。当然这可能会为链引入中心化的风险,所以官方也建议未来可以使用多重排序器的模式,但多重排序器的使用则可能对链的性能产生一定的影响。
DERIVATION LAYER
派生层定义如何处理数据可用性层中的原始数据,以形成经过处理的输入,这些输入通过标准以太坊引擎 API 发送到执行层。
派生层通常与数据可用性层紧密相连,它必须了解如何解析从数据可用性层中获取的原始输入数据。
EXECUTION LAYER
执行层即使用的虚拟机类型,图中主要是 EVM。
SETTLEMENT LAYER
结算层,是 OP Stack 上 L2 交易数据的去处,在经过 L2 确认后,会将确认信息发送到目标区块链上,以进行最终结算。最基本的便是 optimistic protocol,除此之外还有“下一代故障证明解决方案”CANNON,未来也有望接入 ZK 等有效性证明机制,以打通链与链,OP 系 L2 和 ZK 系 L2 之间的隔阂。
GOVERNANCE LAYER
治理层是指用于管理系统配置、升级和设计决策的通用工具和流程集。
这部分主要通过多签合约,和治理代币投票来决定。
超级链的推出将把 Optimism 主网和其他链合并到一个统一的 OP 链网络(即超级链内的链)中,标志着向世界带来可扩展和去中心化计算的重要一步。其理念与 Cosmos 非常类似。

主要思想就是将所有通过 OP Stack 搭建的 OP Chain 通过自己的跨链消息传递协议连接起来。因为当前的 Layer2 之间都是相互割裂的,例如 Optimism 与 Arbitrum 之间,必须通过以太坊主网才能实现安全的跨链,否则必须使用第三方桥,安全性得不到保障。但通过以太坊主网的方式非常消耗时间和 Gas 费,所以 OP Stack 希望在以太坊之上搭建自己的超级链网络,而所有的 OP Chain 则通过 Optimism Bridge 与以太坊主网连接保证安全性。
目前 Optimism 和 Base Chain 是 Optimism Superchain 中的两条链。
Superchain 目前也存在一些理论上的痛点需要解决。
例如跨链交易速度很慢,因为它们需要等待挑战期。当前 ZK 的方案可以解决挑战期的问题,但目前 ZK 方案代价昂贵且无法实现真正量产,等待技术成熟还需要数年时间。使用 OP Stack 的模块化证明系统可以实现低延迟的 L2 到 L2 消息传递,但这种方案牺牲了安全性为代价。所以官方推荐对于不同的应用程序可以选择不同的跨链交易系统。对于高价值资产,可以使用高安全性高延迟的桥,而对于低价值资产则可以使用低安全性低延迟桥。
在跨链交易能力上,Cosmos IBC 的速度优势明显会高于 Optimism Superchain,主要是由于 IBC 的链双方都有各自的验证节点保证自身的安全性,没有挑战期的限制,但总体安全性不如 Optimism Superchain 使用以太坊主网作为 DA 层高。
还有一个痛点是跨链交易是异步的,破坏了执行原子跨链交易(如闪电贷)的能力。
传统的跨链消息传递是异步完成的,这意味着跨链交易不是 * 原子 * 的。例如,如果用户想要执行跨链套利交易——在 A 链上购买代币 A,并在 B 链上出售代币 B——则不能保证他们的交易能够完整执行。用户最终可能会购买代币 A 而没有出售代币 B。
通过在两个 OP 链上使用共享排序协议,可以引入同步跨链消息传递并实现原子跨链交互。在上面的示例中,链 A 和链 B 上的排序器将各自接收套利交易,就何时包含该交易达成共识,然后以原子方式将每个交易包含在自身链的块中。只有当交易确实包含在每个链上时才会支付费用,这意味着排序器将承担同步风险,而不是由用户承担。
通过低延迟 L2 到 L2 消息传递以及共享排序的结合,可以执行复杂的交易,例如跨链闪电贷。甚至可以更进一步,创建 EVM 抽象,其中各个智能合约存在于不同的链上。
除了 Optimisim 主网外,目前也有许多项目已经使用或者计划使用 OP Stack 搭建自己的 Layer2。
Base 是最早采用 OP Stack 启动的应用链之一,它由 Coinbase 孵化,是除了 Optimism 之外最早加入 Optimism 超级链生态的应用链。
成为 OP Chain,意味着 Coinbase 加入以太坊阵容,未来可承接以太坊的流量,此外,Base 也将成为「超级链」的一员,不仅可和生态中其他 OP Chain 互换资源,同时也为这个未来可能达到互联网级别规模的「超级链」系统做出贡献。加上 Coinbase 本身已有的用户基础(2022 年 Q3 Coinbase 有近 1.1 亿用户数和超过 800 万的月交易用户),将目前客户无缝接入 Base 承载的金融服务协议,并以 Base 作为入口,跨越至以太坊 L1、其他 L2 以及其他 L1 生态系统中,Base 未来成功概率大大提高。
凭借 Coinbase 背后强大的资源,早在上线阶段,Base 上就接近 60 个项目作为其生态伙伴加入,其中包括 Chainlink、Nansen、Dune Analytics、The Graph 等基础设施和工具,也有原先部署在以太坊的知名项目,如 Sushiswap、Balancer、PoolTogether。
Loot 生态项目 Adventure Gold DAO 于近日宣布将采用 OP Stack 构建 Loot 社区专用的新以太坊 L2 网络 Loot Chain。
它们认为以太坊 L1 并不是 Lootverse 发展的最佳场所。以太坊的高额 Gas 费限制了 Lootverse 的增长,特别是对于较便宜的 NFT 持有者而言。Gas 成本往往超过回报,使得参与 Lootverse 的吸引力降低。因此决定启用自身的搭建的 Loot Chain 二层网络,并用自己的原生代币 AGLD 用作 Gas Token。该链还使用 Polygon 作为数据可用性层,从而显著降低了 Loot Chain 的构建、部署和运营成本。
6 月 19 日,BNB Chain 启动基于 Optimism OP Stack 的 Layer 2 测试网(预计 2023 Q3 启动主网),通过采用 OP Stack Rollup,opBNB 可将计算和状态存储移至链下,从而缓解拥堵并降低交易成本。
其网络结构与以太坊 Layer2 类似:

根据官方描述,opBNB 区块时间为 1 秒,转账 Gas 费低至 0.005 美元,每秒处理的交易量(TPS)超过 4000,几乎是 BNB Chain 主网速度的两倍,成本也大幅降低。
事实上,L2 并非以太坊的独有需求,随着 GameFi 等交易量的激增,即使是 BNB Chain 这种性能更高的公链也面临网络拥堵和 gas 费高的难题,原来的设计和架构已经无法满足新的可扩展需求的情况下,opBNB 应运而生。
同时 opBNB 以 OP Stack 为基础,这意味着它可以与支持 EVM 和 Solidity 的 Optimism 等其他第 2 层平台进行互操作,从而培育开放和协作的生态系统,推动网络效应、安全性和创新。
目前针对以太坊快速搭建 Rollup 的方案除了 OP Stack 还有 Arbitrum Orbit、ZK Stack 等。
与 OP Stack 针对 Layer2 市场不同,Arbitrum Orbit 是 Arbitrum 发布的基于 Arbitrum 生态快速搭建 Layer3 的框架。
如图所示,用户可以启动一条 Orbit chain,部署在 Arbitrum One、Arbitrum Nova 或者 Arbitrum Goerli 上。其中 Arbitrum One 是基于以太坊的 Rollup,继承了以太坊的安全性保证。而 Arbitrum Nova 则是基于 Arbitrum Anytrust 技术,它引入了数据可用性委员会技术(DAC)来管理链的数据可用性方案,优点是交易费用更低,但其安全性不如 Arbitrum One。

与 OP Stack 等类似,使用 Arbitrum Orbit 搭建有以下的一些好处:在自己的链上将拥有专用吞吐量;产品路线图无需受到以太坊或者 Arbitrum 的影响,可以快速实现账户抽象等功能;可以使用任意的代币作为 Gas 费;EVM+ 兼容性等等。
关于互操作功能,加入同一条 Layer2 的 Orbit chain 将拥有互操作功能,但目前此功能尚未发布。
目前 Arbitrum Orbit 仍然处于一个测试网的阶段,尚未达到 OP Stack 的完整度。且从目前的文档来看,Arbitrum Orbit 提供的可定制性远不如 OP Stack 强大,OP Stack 的六层模块化设计可以应对各种不同的 Layer2 搭建需求。
同时 Arbitrum Orbit 主要针对的是 Layer3 的市场,目前局限性比较大,很依赖于 Arbitrum 网络的稳定性。且市场目前需求应该还是对 Layer2 较多,除非 Arbitrum 在以太坊 Layer2 市场占据绝对主导地位,否则基于 Arbitrum 搭建的 Layer3 需求暂时还不会很强烈。
ZK 方面也不甘落后,于近期宣布了ZK Stack,这是一个用于构建 ZK 驱动的主权链的模块化框架。从而加入了定制化 Layer2 和 Layer3 的战争。
ZK Stack旨在基于 zkSync Era 的代码构建定制的 ZK 支持的 L2 和 L3(称为超链)。
使用 ZK Stack 搭建具有如下的优点:
原生支持账户抽象功能,使得用户体验大大增强。
费用更低。由于 ZK 证明的简洁性,某些交易类型(例如预言机更新)在 ZK Stack 上比其他 Rollup 平台便宜 1000 倍。
除了 ZK rollup 模式之外还可以使用 zkPorter 等作为数据可用性层,使得交易成本更低。
除此之外最大的特点是超扩展性:
为了解决当前跨链桥接存在的一些问题:例如仲裁过程需要信任;合成资产的安全性不如原生资产好,会一直受到跨链桥的安全性约束;链的硬分叉可能影响到桥接生态系统等等。ZK Stack 提出了 Hyperchains + Hyperbridges 的解决方案,如下图所示:

其形态与 OP 的 Superchain 非常类似。用户可以使用 ZK Stack 搭建基于以太坊的 Hyperchain 的 L2 网络,也可以搭建基于 zkSync Era 的 Hyperchain 的 L3 网络,以及基于 L2 的 Hyperchain 的 Hyperchain L3 网络,甚至是分形的 L4 网络。然后二层的 Hyperchain 通过统一的 Shared Bridge 连接至以太坊主网。
通过以上的结构可以很好的解决上面提到的问题:
Rollup 具有无需信任的验证桥。
原生桥可以轻松燃烧和铸造原生代币,以便在生态系统成员之间进行传输。
所有网络都连接至同一个 L1,网络不会受到硬分叉的影响。
同时因为原始资产被锁定在 L1 上的共享桥合约中,这意味着整个生态系统的流动性是统一的。
我们在 OP Superchain 的结构里提到,由于挑战期的缘故,链与链之间的跨链操作会有巨大的延迟。但这个问题在 Hyperchain 上却不存在,得益于 ZK 的特殊性质,链与链之间可以通过 Hyperbridges 进行快速的跨链操作,如下图的橙色线条所示:

ZK Stack 也提供了共享证明者的选项。某个 Hyperchain 可以选择直接向以太坊结算证明,但费用要高得多。如果使用共享证明者,则共享证明者可以聚合不同超链的证明,将所有这些证明放在单个证明中提交至 L1 上,这样费用则会很低。
Hyperchain 同样支持模块化定制:排序器可以使用集中式或者去中心化排序器;数据可用性层有不同选项,例如 zkRollup、zkPorter、Validium 等;提供逻辑状态分区功能、更多增强隐私的方式等。
目前 ZK Stack 仍处于开发阶段,未上线测试网。可以看到目前 zkSync 的主网生态依然不是十分完善,稳定性还不够好,在这种情况下推出自己的模块化 Layer2 方案,应该是为了应对 OP Stack 的竞争而提出的应对措施。
对比 OP Stack、Arbitrum Orbit、ZK Stack 三家的方案:
OP Stack 专注于 Layer2 的市场,希望通过大量客户使用 OP Stack 搭建专属的 OP chain,从而推动最后实现 Superchain 联盟的构想,本身提供了大量的模块化选择方案,可以有效应对不同用户的需求。Arbitrum Orbit 则主要是想客户在 Arbitrum One 或者 Nova 的基础上搭建 Layer3,从而让自己的产品拥有类似于以太坊主网一样的结算层地位。但我们认为在当前阶段最重要的是提升自身产品的市场份额,而非急于给自己的产品赋能。客户如果选择 Arbitrum Orbit 作为方案,实际上将自身的命运与 Arbitrum 绑定在一起,同时在此基础上进行交易也会给 arbitrum 贡献手续费。而如果选择 OP Stack 则无需与 Optimism 进行强绑定,只是一条利用 OP Stack 搭建的基于以太坊的 Layer2,这样情况下的风险远低于 Arbitrum Orbit,同时如果未来 OP chains 的数量足够庞大,又可以很容易的加入 Superchain 的行列中,从而获得一个非常大的互操作性生态网络。
ZK Stack 从技术上来看是最优解决方案,并且针对 Layer2 和 Layer3 市场均可参与,模块化定制属性也较强,但由于 ZK 技术发展的限制,目前主网发展仍处于落后状态,此时的 ZK Stack 也并未上测试网,所以短期内用户会处于观望状态,并不会马上采用其解决方案。随着未来 ZK 技术的发展,以及 ZK Stack 测试网上线,才会迎来用户的采用。
对于模块化 Layer2 市场,首先每一家采用的方案都是与自身架构强相关的专有性架构,并希望借此搭建一套完整的整体产品。同时每一家的架构都是不互相兼容的,因此一旦客户选定了一家的方案之后,再次进行变更的转换成本将会极高。所以我们认为目前该领域属于具有高昂转换成本的开放型专有架构市场,这时客户的选择将会非常谨慎,一旦选择一家公司的产品,将会义无反顾的支持该公司的架构。所以这时谁能拥有最大的市场份额谁就能成为该领域的“猩猩公司”(当然最后都是为以太坊主网做贡献),而其他公司的架构由于与“猩猩公司”的架构不兼容,则会成为“黑猩猩公司”。
从目前情况来看,OP Stack 具有先发优势,且已经赢得了 Coinbase、BNB Chain、Celo 等公司或者项目的认可,有这些头部项目的带领,新客户选择的时候也会更加认可 OP Stack 的标准,这又会进一步增强 OP Stack 的市场份额。而目前 Arbitrum Orbit 仍处于测试网阶段,且面向目标群体窄于 OP Stack,尚未吸引到大的客户选择搭建,其合理的路径可能是依托目前的主网优势,推动链上生态中有需求的游戏或者 DeFi 项目进入 Arbitrum Orbit 搭建专属链,例如 GMX 或者 Treasure DAO 等等,进一步丰富自己的生态。而 ZK Stack 目前处于落后阶段,虽然方案最先进,但技术困难程度较大,短期难以产生有效竞争力,类似 Layer2 时代基于 Optimism Rollup 的解决方案明显比 ZK rollup 的解决方案具有先发优势 (Arbitrum 和 Optimism 的 TVL 远高于 ZK Rollup)。
虽然 OP Stack 在技术上存在许多需要解决的小问题,例如去中心化排序器、跨链操作等待期、原子性互操作等等,但这些问题从长期来看都可以得到有效的解决或者缓解,目前最重要的事情是占据足够的市场份额,再去进行优化改进。例如以太坊早期的各种问题现在也在通过升级进行逐步的改进。从这个角度来看,OP Stack 目前处于优势地位,且面临困难较少。虽然 Optimism 在 Layer2 上与 Arbitrum 的竞争似乎处于劣势状态,但目前来看在模块化定制 Rollup 的领域具有极大优势,未来成为该领域的龙头可能性最大。
根据《跨越鸿沟》书中提到的高科技市场开发模型:

我们认为 OP Chain 或者应用链的开发仍处于早期市场阶段。此市场的主要客户为区块链项目的项目方以及希望搭建专属链的交易所,机构等。
当前现状是,主流的区块链项目仍然通过部署智能合约的方式,基于通用链运行。例如 Uniswap 基于以太坊主网搭建,GMX 在 Arbitrum 上运行等等。但这样带来的问题也很多,例如以太坊主网的 Gas 费成本高,TPS 低,极大限制了各类项目的发展。智能合约能实现的功能有限,且受到所在链底层技术的限制较大,无法快速更新。
如果区块链最终要面向数十亿人的主流市场,即使采用当前的 Layer2 方案也仍然无法达到要求。我们无法满足大量的应用同时运行在 Arbitrum 或者 Optimism 单条链上。此时对于应用链的需求应运而生。
最开始接触该技术的便是技术狂热者,他们对于新技术的产生十分感兴趣,且愿意去尝试新的产品而不在乎产品是否足够完整。例如 Cosmos 早期搭建的项目 Osmosis,以及研究评测 OP Stack 的用户等。
随后便是高瞻远瞩者的加入,高瞻远瞩者追求的不是小小的改善,而是根本性的突破。只有能带来根本性突破,实现高瞻远瞩者的梦想,技术的重要性才能体现出来。例如上面提到的 BASE、opBNB、Loot Chain 等,都是因为在传统的通用型 Layer1 或者 Layer2 上无法解决自身的问题,所以转向使用 OP Stack 的发行自身的 Layer2 的解决方案。
可以看到当前 OP Stack 便处于这个阶段,尚未进入主流市场。
而如果要进入主流市场,则必须获得实用主义者的青睐。实用主义者在某个产品尚未处于领先地位,没有成为行业标准时会处于观望状态。他们需要一个完整的产品,并且希望采用行业龙头的标准,一旦他们选择了一家的解决方案,便会义无反顾的支持它,因为转换成本对于他们来说会非常 昂贵。
此时,OP Stack 要做的便是首先抢占一个较小的利基市场。而这个利基市场必须是现在饱受基于通用链智能合约模式困扰的。例如专注游戏链的市场,我们观察到之前的许多成功的游戏项目都逐步转做自己的游戏链生态,例如 Axie 发布了自己的侧链 Ronin,Crabada 螃蟹游戏在 AVAX 搭建自己的子网 Swimmer Network(现已经停止运行),DeFi Kingdoms 在 AVAX 搭建自己的子网,以及目前在规划中的 Loot Chain,Treasure DAO 的长期规划中也提到搭建自己的专属应用链等。可能是由于现有的基于通用公链的模式,对于游戏这种高频交互,低延迟的需求不能很好满足,且高昂的 Gas 费,频繁交互影响用户体验,一旦失去赚钱效应,整个游戏也将走向衰落。如果未来 OP Stack 能专注于这样一个利基市场,首先解决游戏链的市场存在的问题(当然未来链游的发展方向也处于探索阶段),成为这个利基市场的领导者,然后以此为基地,完善自己的产品,推广至更多的相关市场,从而逐渐获得主流市场的认可,成为行业的标准。
其主要的市场对手为以太坊,BSC,Arbitrum 等主流通用型 Layer1 或者 Layer2 网络。而主要产品对手为 Arbitrum\Polygon 类似的解决方案,以及老牌的 Cosmos、Polkadot 等。
OP Stack 针对目前以太坊 Layer2 之间重复造轮子,互相竞争的局面,提出了自己的快速搭建 Rollup 解决方案,模块化的设计方便不同的用户选择适合自己的模块。同时设计了三步走战略,未来致力于在 OP Stack 的基础上形成 Superchain 网络,在这个网络中,各个 OP Chain 将通过统一的跨链消息传输协议工作,并利用 Optimism Bridge 与以太坊主网连接,这将有效提升 Optimism 网络的价值捕获能力。
但目前 Superchain 构想仍处于初级阶段,依然面临许多需要解决的问题,真正想形成完整的生态网络还需要很长时间。
OP Stack 已经获得高瞻远瞩者的支持,但现在处于需要跨越鸿沟的阶段。此阶段我们需要观察各个竞争对手中谁能率先占领属于自己的利基市场,再通过利基市场逐步搭建完整产品,从而获取主流市场的青睐。一旦成为该市场的领先者,则将拥有制定行业标准的权力,成为大猩猩企业。所以关注应用链市场的变革,这里可能是一个潜在的投资机会。
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https://twitter.com/jason_chen998/status/1651150320582668289
https://developer.arbitrum.io/launch-orbit-chain/orbit-quickstart
https://blog.matter-labs.io/introducing-the-zk-stack-c24240c2532a
https://blog.matter-labs.io/introduction-to-hyperchains-fdb33414ead7
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