从OP Stack的技术要点看coinbase的Base方案在技术实现方面的特点

作者：fairyproof

近日，著名交易所Coinbase发布新闻，宣布推出以太坊第二层扩展系统Base[1]。这一消息立即在业内引起热议和讨论。

根据Coinbase的官方通稿[1]，目前推出的base版本是其测试网络，该系统基于Optimism[2]的OP Stack[3]技术开发。

然而，目前的热门讨论和讨论主要集中在其商业布局和生态规划上，对其技术结构特征的讨论很少，或仅限于更肤浅的讨论。

Fairyprof技术团队试图从Base所基于的技术栈OPP Stack探讨了Base系统的特点及其安全性值得关注的要点。

首先，让我们来看看OP Stack技术栈的一些基本特点。

OP Stack是Optimism团队开发的技术栈，用于构建第二层扩展系统。其架构图如下：

官方文件[3]解释了这一技术架构，我们认为更重要的特点如下：

1. OP Stack的技术迭代和兼容性

根据Optimism的官方说法，该技术栈分为两个阶段实现。第一个是现阶段的Bedrock，第二个是下阶段的Superchain。根据Optimism的官方说法，建议开发架构图中标有圆圈的组件，因此更有可能是现在正在开发的组件，即Superchain阶段将在下一阶段发布。

虽然这个技术栈的迭代分为两个阶段，但根据官方文档，现阶段实现的Bedrock版本将与下一阶段的Superchain版本完全兼容。

然而，官方文件还提到，开发人员可以基于Bedrock的OP 修改Stack代码，开发定制的二级扩展方案，但这种定制的二级扩展方案可能无法与未来的Superchain兼容。所以OP Stack定制修改哪些组件或架构会产生兼容性问题？官方文件没有详细描述。

2. OP Stack运行机制中的集中问题

对于区块链系统来说，保持运行和技术架构的分散化对其整体安全具有重要意义。在比特币白皮书中，中本聪将分散化放在了一个极其重要的位置。因为这是确保系统避免单点故障和攻击的重要措施。

根据OP Stack的官方文件，目前的实现方案在两个方面都存在集中操作的问题，一是交易的排名（Sequencing），另一个是验证者（Attestor）的遴选。

在OP 在Stack架构中，主要在交易排名中存在集中操作环节（Sequencing）。这项工作由排序器完成（Sequencer）完成的。

在当前OP 在Stack的实现中，排序器（Sequencer）默认设置为只有一个排序器，对整个Optimism系统中的交易进行排序。这显然是一种更集中的操作模式。

此外，官方文件还提到，另一种方式是从多个排序器中选择一个执行交易的排序任务。这是Superchain系统未来旨在实现的计划。如果实施该计划，可以进一步消除排序中的集中操作问题。

除排序外，验证机制中也存在类似问题。

OP Stack目前正在实现错误证明（Fraut Proofs）机制。在这种机制中，超过一定阈值的验证者（Attestor）当提交的状态证明与系统向以太坊提交的状态不一致时，可以证明系统向以太坊提交的状态无效。

然而在OP 这些验证者没有在Stack的官方文件中提到（Attestator）是提前选择还是可以不允许任何人参与。

我们估计，目前的验证者很有可能是由团队提前选择的。如果是这样的话，目前的验证者也存在集中操作的问题。

对此，团队提出实现未来建议的方案是“Fault Proof Optimistic Settlement”。官方文件称，该机制采用了无许可的验证机制，但具体如何实现的细节尚未公布。

3. 证明机制的可扩展性

在目前流行的两种Rollup方案中，Optimistic和ZK都需要向以太坊主网提交证明。前者提交了错误的证明（Fault Profs或Fraud Proofs），后者提交有效证明（Validity Proofs）。

在OP 在Stack中，证明的实现实现在清算层（Settlement Layer）完成。目前实现的证明是错误的证明方案（Fault Proofs），更具体地说，是基于Attestation的错误证明（Attestation Based Fault Proofs）。

但在Optimism团队的规划中，这部分在未来也可以得到有效的证明（Validity Proofs）。至于何时支持有效证明，根据官方文件，需要等到基于零知识证明的ZK方案成熟。

由此可见，OP Stack在这方面为可扩展性留下了想象空间，未来的Optimism系统（Superchain）有可能同时支持两种证明方案。

4 二级系统的安全性和活动性

OP Stack在其官方文件中提出了两个衡量第二层扩展系统可靠性的标准：安全性（Security）和活跃度（Liveness）。

系统的安全性由证明系统保证，系统的活动度由第二层系统能否正常交易到(以太坊)主网络来衡量。

在基于OP 在Stack架构系统中，当排序器（Sequencer）当无法正常工作时，为了保证第二层系统仍能正常交易到以太坊主网，系统支持寻找其他可以正常工作的Sequencer提交交易。

在更紧急的情况下，当第二层系统连接到以太坊主网络的桥接功能被冻结（即当系统活动不能保证时）时，区块链主网络中用户的资产将被冻结。这是为了确保即使活动失败，用户（资产）的安全仍然可以得到保证。

这反映了团队权衡安全性和活动性的结果：安全性高于活动性。

5. 系统的治理

架构图中的一个层是治理层（Governance Layer）。在官方规划中，治理层是一个分散的安全委员会（decentralized security council）。未来，该委员会可以更新Superchain中每个Chain的Attestators、升级合同，紧急暂停Superchain桥等功能。

这个委员会有很强的控制权。

但在目前的官方文件中，该委员会的组件和操作方式并没有透露更多细节。

我们认为项目方可以使用链上的多签名钱包或链下的MPC技术来防止权限泄露或入侵。

上面列出的几点是我们人为OP Stack技术栈的重要特点和要素。因为Base系统将基于OP Stack构建，因此Base系统也将继承上述特点。但除此之外，我们认为Base系统中还有一些特殊的细节需要讨论。

因此，让我们来看看Base系统中的一些特殊细节和可能的实现方案。

根据Coinbase发布的官方文件[1]，我们更加关注以下几点：

一Base系统支付货币的费用

Coinbase在其官方文件中公开表示，该系统未来不会发行代币，但该系统及其在系统中运行的各种应用程序在向以太坊主网提交交易时将向以太坊支付手续费。因此，最直接、最简单的方法就是向Base上运行的应用程序收取ETH，以支付以太坊的手续费。因此，在未来，当项目方在Base上部署应用程序或用户与Base上的应用程序交互时，很可能会直接支付ETH。

不需要许可二Base系统中涉及的角色

Coinbase表示，Base这个第二层扩展系统对用户来说将是不允许的。

在这里，Fairyproof技术团队所理解的用户是指在Base上部署项目的项目团队和与这些项目互动的用户。对于这些用户，他们可以在不允许的情况下进行上述活动。

然而，作为第二层扩展系统，Base本身也需要参与者扮演一些角色。这些参与者主要维护系统安全，确保系统正常运行。在以太坊主网，这类参与者最典型的是验证者（Validator），在第二层扩展中，这类参与者最典型的是负责交易排序的排序器（sequencer）以及负责验证状态的验证者（Attestor）。

那么，每个人都可以无需许可地成为排序器和状态验证器吗？Fairyproof团队认为，在目前的Base方案中，这一条件尚未满足。认证指定的排序器和状态验证器仍有可能使用。

以太坊虚拟机三Base系统（EVM）以及抽象支持和实现账户的方式

官方文件提到，Base与以太坊虚拟机完全兼容（EVM）是的。所谓兼容性以太坊虚拟机，意味着以太坊上可以运行的所有程序都可以在Base上直接或只需进行微妙的修改。这继承了Optimism或OP Rollup技术流派的特点，方便以太坊运营的各类项目方直接将其项目迁移到Base生态。

Coinbase团队在这里指出了base对账户抽象的支持，但并没有给出详细的细节。

对此，我们的推测如下：

目前，以太坊标准体系（EIP）其中，对账户抽象的实现给出了多种解决方案，典型的是EIP-2938[4]、EIP-4337[5]。然而，EIP-2938涉及以太坊共识层的修改，而EIP-4337只需要在智能合约层面实现。显然，在智能合约层面实现对账户抽象的支持是最方便、最有效的解决方案。

此外，另一个著名的第二层扩展系统zksync[6]在其当前版本中也实现了对账户抽象的支持，并在其官方文件[7]中明确指出，实现方案与EIP-4337非常相似。

因此，我们认为Base更有可能基于EIP-4337实现账户抽象。

四Base支持跨链

官方文件提到，Base不仅连接以太坊，还连接其他二层扩展方案甚至其他区块链主网（Layer 1)如Solana等。

这意味着Base将具有各种跨链功能。这些跨链的范围将不仅限于流行区块链主链之间的跨链，还包括以太坊第二层扩展系统之间的跨链，尚未大规模实现和推广。

关于区块链主链之间的跨链，OP Stack公开的官方文档似乎没有提供太多细节，也许这部分目前还不方便公开。因此，我们认为Base提到的区块链主链跨链功能要么是基于OP 尚未披露的Stack内容要么是Base自行开发的功能。

至于第二层扩展之间的跨链，我们认为可以分为三类：Optimistic Rollup系统相互跨链，ZK Rollup系统相互跨链，Optimistic Rollup和ZK Rollup之间的跨链。

目前关于ZK Rollup系统之间的跨链和OP Rollup和ZK Rollup之间的跨链很少有团队提出相应的解决方案。OP Rollup之间的跨链，OP Stack的公开文件提到，未来基于Superchain架构实现的第二层扩展系统可以实现便捷的跨链。

因此，我们认为Base系统中提到的第二层扩展系统之间的跨链是指基于Superchain架构实现的第二层扩展系统之间的跨链。这是最容易和最快的功能。

去中心化和实现五Base的方法

官方文件提到，Base将是分散的，但将分阶段实施。

根据OP Stack的官方文档，在目前实现的第二层扩展系统方案中，Sequencer是集中指定的。OP Stack还提到，Sequencer的指定机制将在未来分散(如轮询)。

我们认为这也是Base进化的方向，将是当前OP 参与Stack系统维护的集中参与者(如Sequencer)、Attestor等。)逐渐分散。当这些参与者逐渐分散时，这意味着多个候选人有资格参与一个角色。根据一般POS机制的规则，这些参与者将需要抵押代币。

在目前的以太坊生态和Optimism生态中，以太坊主网层面的抵押资产是ETH，Optimism层面的抵押资产是OP代币。

Base系统可能抵押的加密资产是什么？

Coinbase表示不会为Base发行代币，所以根据以太坊主网和Optimism系统的抵押资产判断，参与者在Base系统中进一步分散后需要抵押的加密资产更有可能是ETH或OP代币。

综上所述，我们认为基于OP Stack的Base系统在可扩展性方面具有良好的潜力。未来，如果能进一步引入分散的交易排名和状态验证机制，避免单点故障问题，使用多签名钱包或MPC技术管理安全委员会的权限，确保权限安全，使系统在技术和运行方面更加安全、可靠、可靠。

参考文献：

[1] Introducing Base, https://www.coinbase.com/blog/introducing-base

[2] Optimism, https://www.optimism.io/

[3] Welcome to the OP Stack, https://stack.optimism.io/

[4] EIP-2938, https://eips.ethereum.org/EIPS/eip-2938

[5] EIP-4337, https://eips.ethereum.org/EIPS/eip-4337

[6] zkSync, https://zksync.io/

[7] Account Abstraction Support,

https://era.zksync.io/docs/dev/developer-guides/aa.html#prerequisites