從理論到實務：Based Rollup能否實現L1排序驅動的Rollup方案？

原作者：YBB資本研究員Ac-Core

前言：

以太坊的工作原理是每個節點儲存並執行用戶提交的每筆交易。為了擴展整個網絡，以太坊採用了 Rollup 解決方案。簡單來說，它將大部分交易處理移至鏈下（L2），從而減輕以太坊主網（L1）的負擔並降低交易費用。即Rollup=L1中的一組智慧合約+L2中的網路節點，即鏈上智慧合約和鏈下聚合器。它自己的結算、共識和數據可用性都依賴以太坊本身，它只負責執行交易。 L2網路節點由多個部分組成，其中最重要的是排序器，但目前Rollup的排序器面臨中心化的問題。

匯總和排序器

Rollup 是以太坊 (L1) 的擴展解決方案，可在鏈外執行交易並將其打包到區塊中。對於每個區塊，Rollup 將重構鏈狀態所需的資料（作為資料可用性的來源）發佈到資料可用性層，並將鏈下執行的正確性證明發佈到結算層（有兩種類型）對於ZK -rollup，每個區塊都會發布一個零知識證明；對於Optimistic rollup，只有在發生爭議時才發布欺詐證明）。在EIP-4844之後，當資料發布切換到blob時，這一層可以稱為資料發布層。 Rollup 的智慧合約驗證 L1 上已發布的證明，每個 Rollup 都會有一個或多個橋樑來實現鏈之間的資料傳輸以及存款和提款。

在Rollup的實作邏輯中，Sequencer是一個關鍵元件。主要負責接收L2上的交易請求，確定其執行順序，並將交易打包成批次，最後傳輸到L1上的Rollup智能合約。對於提高交易處理效率、降低成本有重要作用。

定序儀的功能和工作原理主要包括四個部分。

1. 接收交易：排序器接收來自使用者或應用程式的交易請求。這些交易首先在 L2 上處理，而不是直接在以太坊主網上處理；

2. 對交易進行排序：排序器負責對接收到的交易進行排序，並決定它們的執行順序。這個過程類似於以太坊礦工在將交易打包到區塊之前所做的事情；

3、打包交易：排序器將排序後的交易打包成批次，其中包含多筆交易的匯總資訊；

4 提交到L1：最後，排序器將打包的交易批次提交到以太坊主網（L1）進行結算和資料儲存。這樣，L1 就可以驗證並儲存 L2 上的狀態更新。

儘管Rollup技術提供了有效的擴展解決方案，但排序器的設計和實作仍存在一些問題。首先也是最重要的是中心化問題。目前大多數 Rollup 專案都依賴集中式排序器，這些排序器通常由單一實體或幾個實體控制。它們帶來的直覺風險是缺乏透明度和單點故障。

撇開上面死板的解釋，關於L2去中心化排序器解決方案的討論，無論是Metis直接向市場開放的排序池節點質押的L2解決方案，還是YBB資本之前文章中提到的獨立項目Espresso解決方案，都是本質上是排序利潤蛋糕的分配和對未來市場炒作空間的預期，因此利益和正統的正確性是難以迴避的關鍵。

Based Rollup的歷史背景與設計

圖片來源：@drakefjustin

Rollup的概念最早由以太坊創始人Vitalik Buterin提出，他最初的想法是實現一種完全不受約束的Total Anarchy狀態，讓任何人都可以不受限制地擴大交易。針對當前排序器的上述問題，2023年，以太坊研究員：Justin Drake提出了一種基於Rollups的解決方案，由以太坊L1本身來管理排序器，其內容如下（來源見擴展鏈接1） ：

定義：

「當匯總的排序由基礎層 (L1) 驅動時，我們將其稱為基於 L1 的總和或 L1 有序匯總。具體來說，基於 L1 的匯總是指下一個 L1 提議者可以與 L1 搜尋者和建構者協作，以無需許可的方式將下一個 Rollup 區塊包含在下一個 L1 區塊中。

優勢：

• Liveness：Based Rollup 享有與 L1 相同的活性保證。請注意，帶有逃生艙口的非Based Rollup的活躍度會降低（逃生艙口是Rollup中的安全機制，可以讓用戶在Rollup系統出現問題時，安全地從L2撤回資產回L1主鏈。

結算保證較弱：Escape Pod 交易必須等待逾時才能保證結算；

基於審查制度的 MEV：帶有逃生艙口的 Rollups 很容易受到超時期間短期定序器審查制度的不利 MEV 的影響；

網路效應面臨風險：排序器活躍度故障引發的大規模退出（例如對去中心化 PoS 排序機制的 51% 攻擊）將破壞 Rollup 的網路效應。請注意，與 L1 不同，Rollup 無法使用社會共識從排序器活躍度故障中優雅地恢復。在所有已知的非 Base Rollup 設計中，大規模退出都是達摩克利斯之劍；

Gas 懲罰：透過逃生艙口結算的交易通常會為使用者帶來 Gas 懲罰（例如，由於交易未批次處理時資料壓縮不理想）。

• 去中心化：Based Rollup 繼承了 L1 的去中心化，自然地重用了 L1 搜尋者-建構者-提議者基礎設施。 L1 搜尋者和建構者被激勵在其 L1 區塊中包含總計區塊以提取總計 MEV。這反過來又激勵 L1 區塊提議者在 L1 上打包 Rollup 區塊。

• 簡單性：Based Rollup排序是最簡單的，甚至比集中排序簡單得多。 Based Rollup 不需要驗證排序器簽名，不需要逃生艙口，也不需要外部 PoS 共識。

歷史記錄：2021 年 1 月，Vitalik 稱基於 L1 訂單的方案完全無政府狀態，該方案存在同時提交多個 Rollup 區塊的風險，導致 Gas 和工作的浪費。目前的提議者-構建者分離（PBS）方案允許嚴格控制 L1 排序，每個 L1 塊最多有一個 rollup 塊，並且沒有氣體浪費。當 rollup n+1 區塊（或 n+k，k >= 1）包含區塊 n 的 SNARK 證明時，可以避免 ZK-rollup 證明工作的浪費。

• 成本：基於 Rollup 的 Gas 成本為零——無需驗證來自分散式或集中式排序器的簽章。 Based Rollup的簡單性降低了開發成本，縮短了發佈時間，並減少了程式碼漏洞的暴露。基於 Rollups 的排序也不需要代幣，避免了基於代幣的排序器的監管負擔。

• L1 經濟調整：源自 Based Rollup 的 MEV 自然流向其所基於的 L1。這種流動增強了 L1 經濟安全性，在 MEV 遭到破壞的情況下，會增加 L1 原生代幣的經濟稀缺性。這種與 L1 的密切經濟一致性可能有助於建立 Based Rollup 的合法性。重要的是，儘管犧牲了 MEV 收入，Based Rollup 保留了從 L2 擁塞費（例如 EIP-1559 形式的 L2 基本費用）中產生收入的選項。

• 主權：儘管將排序委託給 L1，但 Based Rollup 仍保留主權。 Based Rollup 可以擁有治理代幣，收取基本費用，並可以在適當的時候使用這些基本費用的收益（例如 Optimism 來資助公共物品）。

缺點：

• 無 MEV 收入：Based Rollup 將 MEV 放棄給 L1，將其收入限制為基本費用。與直覺相反，這可能會增加 Based Rollup 的總收入。原因是 Rollup 格局似乎是贏家通吃，獲勝的 Rollup 可能會利用 Based Rollup 的安全性、去中心化、簡單性和一致性來實現主導地位並最終最大化收入。

• 約束排序：將排序委託給 L1 會降低排序彈性。這使得某些訂購服務更難以甚至不可能實施：

預先確認：快速預確認對於中心化下單來說不是問題，可以透過外部PoS共識來實現。 L1 排序的快速預先確認是許多有前途的研究方向的一個開放問題，包括 EigenL、包含列表和 Builder Bonds。

先來先服務（FCFS）：尚不確定是否可以在 Based Rollup 上實作 Arbitrum 式 FCFS 排序。 EigenL 可以為基於 L1 有序的 Rollup 提供 FCFS 覆蓋。

姓名：

「Based Rollup」這個名字來自於它與基礎鏈（Base L1）的接近。這與Coinbase最近宣布的Base鏈相衝突，這是一個奇怪的巧合。事實上，Coinbase 在其 Base 公告中分享了兩個設計目標：

• 無代幣：“我們沒有計劃發行新的網路代幣。”

• 去中心化：“我們[……]計劃隨著時間的推移逐漸去中心化區塊鏈。”

Base可以透過成為Based Rollup來實現無代幣的去中心化。

圖片來源：@jchaskin 22

理論上，Based Rollup 允許任何人擴展到 Rollup 區塊，並將排序後的交易狀態變化發佈到 L1，以從 L2 中提取 MEV，這樣所有的排序和安全性都由以太坊 L1 提供。這可以規避外部權益證明共識和特定 Rollup 的代幣要求。同時，與其他對於確保資產安全至關重要的Rollup相比，在Based Rollup的願景中可以去除緊急逃生艙口功能。過程只要求Rollup上的交易順利完成，同時保持以太坊安全運作。

基於 Rollup 的 Taiko Labs

圖片來源：太鼓官網

Taiko Labs是開發和推廣Based Rollup的主要團隊，Based Rollup是Taiko Labs在以太坊第二層擴容解決方案中的專案。其願景是透過Based Rollup等創新技術解決以太坊主網的可擴展性問題。它有三個主要特點：

1.完全等同於以太坊的EVM（類型1）ZK-EVM：使用的（類型1）zkEVM具有完全的以太坊兼容性，開發者可以在以太坊和Taiko之間無縫遷移去中心化應用程序（dApp），而無需擔心智能合約執行的風險失敗;

2. 開源：所有 Taiko 原始碼都在 GitHub 上公開，任何人都可以查看、建置或修改。這種開源模式保證了區塊鏈技術的發展不僅限於小團隊的努力，還涵蓋了全球的社群和開發者；

3.完全去中心化：除了保證與EVM的高度相容性外，Taiko還致力於實現協議的完全去中心化。 Taiko計劃通過去中心化的提議者和驗證者來提交區塊並產生zkP，以確保系統的去中心化性質。

Taiko 致力於建構一個完全與以太坊等效的 Type 1

ZK-EVM，是 Vitalik Buterin 在 The different types of ZK-EVMs 中提到的追求與以太坊完全、不妥協的等價（請參閱擴展連結 2）。其目的是與以太坊完全相容，驗證以太坊區塊（至少是可驗證的執行層，不包括信標鏈共識，但包括所有交易、智慧合約和帳戶邏輯，不會取代哈希、狀態/交易樹等共識）邏輯），因此與其他類型相比，類型 1 是最複雜且最具挑戰性的接近原生解決方案的類型。

圖片來源：Vitalik Buterin：不同類型的 ZK-EVM

其他核心結構：

競爭性總結（BCR – 基礎競爭性總結）

它是由 Taiko Labs 開發的創新區塊鏈擴展解決方案。 BCR旨在透過競爭機制提高Rollup的效率和安全性，讓不同的參與者自由競爭提交區塊和生成證明，從而提高整個網路的效能和去中心化。整體總結如下。

• 特徵

公開競爭：允許任何符合資格的參與者競爭提交區塊並產生證明。這種開放機制減少了中心化控制，提高了網路的去中心化程度。競爭對手透過提供更好的服務來贏得獎勵和交易費用；

高效擴容：可以有效提高區塊生成和驗證的效率。多個競爭對手可以並行工作，避免單點瓶頸，提高交易處理速度和網路擴展能力；

安全性：透過多方競爭機制，提升系統抵抗攻擊的能力。多方競爭產生的區塊和證明增加了系統的透明度和安全性，使其難以被單一實體控製或攻擊。

• 優勢

EVM相容性：BCR與以太坊虛擬機（EVM）完全相容，允許現有的以太坊智慧合約和去中心化應用程式（DApp）輕鬆遷移到BCR，無需進行重大修改；

高吞吐量：由於BCR可以並行處理交易和產生區塊，網路吞吐量顯著提高，能夠處理更高的交易量，降低交易成本和延遲；

去中心化：透過去中心化的出塊和證明機制，確保了網路的去中心化性質，降低了被中心化實體控制的風險。

• 缺點

複雜性增加：系統複雜性需要複雜的演算法和協定來協調多個競爭對手之間的區塊生成和驗證。智能合約的複雜性可能需要額外的邏輯來處理競爭結果。

潛在問題：在BCR的競爭機制下，當多個競爭者同時計算並提交區塊時，費用可能會上漲。用戶在使用BCR進行交易時可能會面臨較高的交易費用，尤其是在網路繁忙或競爭激烈的情況下。同時，資源豐富的大節點可能在競爭中佔優勢，從而產生中心化。

基於 BBR 的助推器匯總

Booster是BBR的特殊參與者。它負責優化交易批次、壓縮交易資料並並行處理多個交易批次。它的實際作用是分離執行和存儲，保持L2執行而L1保持去中心化，並保持L1上的智能合約地址與所有BBR一致。

同時，它也面臨系統複雜性增加、資源消耗和潛在中心化等挑戰。未來，BBR仍需要進一步優化和擴展，以滿足區塊鏈技術不斷發展的需求。

圖片來源：Taiko Labs

結論

從目前整體觀察來看，Based Rollup 可以看作是以太坊第二層擴容方式的巨大改變。 Rollup的排序直接委託給第一層proposer，採用proposer和builder分離設計，讓第一層承擔Rollup的所有排序角色。同時，MEV 也擴展，使得L2 搜尋者可以將交易包發送給L2 建構者，L2 建構者也是L1 搜尋者，這些完整的L2 區塊隨後成為L1 區塊的一部分，最終由L1 建構者和以太坊處理主網。

Based Rollup是否可以被認為是Rollup的最終解決方案還有待驗證，但不可否認的是，它是現階段以太坊第二層擴容的一大創新，為擴容提供了更安全、去中心化的解決方案。如果將同樣的思維引入比特幣生態中，相比以太坊實現的可擴展性極強的原生、去中心化虛擬機，其實現難度也是可以理解的，所以整個行業在解決真正去中心化擴容的問題上還有很長的路要走。

擴充連結：

【1】 基於總和－L1 排序的超能力 https://ethresear.ch/t/based-rollups-superpowers-from-l1-sequencing/15016/1

【2】ZK-EVM 的不同類型 https://vitalik.eth.limo/general/2022/08/04/zkevm.html

參考文章：
【1】信用遊戲：多重簽名與委員會控制的Rollupshttps ://mp.weixin.qq.com/s?__biz =Mzk0OTYwMDM1Mg==mid=2247486544idx=1sn=7a0ee8eb1d32e6ef0bd08354986c0a1fsource=41#wechat_redirect

【2】Taiko研究報告：無縫擴展、完全相容的以太坊二層解決方案https ://www.panewslab.com/zh/articledetails/id09jfto.html

本文來自網路：從理論到實踐：Based Rollup能否實現L1排序驅動的Rollup方案？

相關：ZetaChain 將在 XP 空投第一輪分發 1000 萬個 ZETA

第一輪ZetaChain XP空投即將到來。生態系統申請者可以在 7 月 1 日 00:00（UTC）之前提交 ZETA 獎勵 RFP，這也標誌著首次為申請者分配空投獎勵的開始。為期 90 天的 XP 啟動活動已經結束。第一輪主網獎勵主要基於2024年5月1日的第一個XP用戶快照。可以根據XP資料層獲得ZETA獎勵。這種方式保證了空投獎勵分配給最核心的使用者和XP活動，同時讓整個生態系統都參與其中。如果你…