前言

以太坊運作的原則是每個節點存儲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。簡而言之，它將大部分交易處理移到離鏈（L2），從而減輕以太坊主網（L1）的負擔，降低交易費用。Rollup = L1上的一組智能合約 + L2上的節點網絡，其中包括鏈上智能合約和離鏈聚合器。它依賴以太坊進行結算、共識和數據可用性，只負責執行交易。L2網絡節點由幾個部分組成，其中最關鍵的是序列表。然而，目前，Rollup的序列表面臨著集中化問題。

Rollup和Sequencer

Rollup是Ethereum（L1）的一种扩容解决方案，它在链下执行交易并将其打包成区块。对于每个区块，Rollup将重构链状态所需的数据（作为数据可用性的来源）发布到数据可用性层，并将链下执行的正确性证明发布到结算层。Rollup有两种类型：在ZK-rollup的情况下，每个区块都会发布零知识证明，而在乐观Rollup的情况下，只有在发生争议时才会发布欺诈证明。在EIP-4844之后，当数据发布切换为blob时，可能会将此层称为“数据发布层”。L1上的Rollup智能合约验证已发布的证明。每个Rollup都有一个或多个桥梁，用于在链之间进行数据传输以及存款和提款。

在Rollup的實現邏輯中，序列器是一個關鍵組件，負責在L2上接收交易請求，確定其執行順序，並將交易打包成批次，最終發送到L1上的Rollup智能合約。這在提高交易處理效率和減少成本方面起著至關重要的作用。

序列器的功能和工作原理可以彙總為四個部分:

1. 接收交易：序列器從用戶或應用程序接收交易請求。這些交易首先在L2上進行處理，而不是直接在以太坊主網上進行處理。

2 訂單交易：序列器負責對接收到的交易進行排序，確定它們的執行順序。這個過程與以太坊礦工在將交易打包成區塊之前所做的類似。

3 包裝交易：排序器將訂單交易打包成包含多個交易的批次，其中包含多個交易的摘要信息。

4 提交至L1: 最後，序列器將打包的交易批次提交至以太坊主網（L1）進行結算和數據存儲。這使得L1能夠驗證並存儲來自L2的狀態更新。

儘管Rollup技術提供了一個有效的擴展解決方案，但在序列器的設計和實現方面仍然存在一些問題，其中最重要的問題是集中化問題。大多數Rollup項目目前依賴於集中式的序列器，通常由單一實體或少數實體控制，這帶來了透明度不足和單點故障的明顯風險。

暫且不論上述嚴格的解釋，關於 L2 的分散式序列器解決方案的討論，正如 YBB Capital 先前的文章所提到的那樣，無論是 Metis 的 L2 解決方案，直接開放序列器池節點的權益參與市場，還是獨立項目 Espresso，它們的本質都是序列化的“利潤餅”的分配和未來市場炒作的期望。因此，利益和正統的正確性是不可避免的關鍵點。

基於Rollup的歷史背景和設計

圖片來源：@drakefjustin

Rollup的概念最早由以太坊创始人Vitalik Buterin提出，他最初设想实现完全无限制的“完全无序”状态，以实现无限交易扩展。鉴于当前的序列器问题，在2023年，以太坊研究员Justin Drake提出了一种解决方案，称为Based Rollups，其中序列器由以太坊L1自身管理。详细信息如下（来源：见扩展链接1）:

定義：

「當Rollup的序列化由基礎層(L1)驅動時，我們稱其為L1基礎或L1驅動的Rollup序列化。具體而言，L1基礎的Rollup意味著下一個L1提議者可以與L1搜索者和構建者無需許可就可以合作，將下一個Rollup區塊包含在下一個L1區塊中。」

優點：

●活力：基於Rollup享有與L1相同的活躍度保證。請注意，非基於Rollup的逃生門Rollups具有降低的活躍度(逃生門是Rollups的安全機制，允許用戶在Rollup系統出現問題時，從L2安全地撤回資產返回L1主鏈。它類似於緊急出口)。

較弱的結算保證: 透過逃生通道進行的交易必須等待超時期，才能保證結算。

來自審查的MEV：具有逃生口的Rollups在超時期間受到短期排序器審查的不良MEV影響。

網絡效應風險：由序列器活性失敗引發的大規模退出（例如，對分散式 PoS 序列機制的 51% 攻擊）將破壞 Rollup 的網絡效應。請注意，與 L1 不同，Rollup 不能通過社會共識優雅地從序列器活性失敗中恢復。在所有已知的非基於 Rollup 設計中，大規模退出都是達摩克利斯之劍。

罰款: 通常通過緊急出口結算的交易會給用戶帶來瓦斯懲罰（例如，由於非批量打包交易的數據壓縮不佳）。

● 去中心化: 基於 Rollup 繼承 L1 的去中心化，自然地重複使用 L1 的搜索-構建-提議者基礎設施。 L1 搜索者和構建者受到激勵，將 Rollup 區塊包含在其 L1 區塊中，以提取 Rollup 的 MEV。這反過來激勵 L1 區塊提議者在 L1 上打包 Rollup 區塊。

●簡單性：基於 Rollup 的序列化是最簡單的，甚至比集中式序列化更簡單。基於 Rollup 不需要驗證序列器簽名、逃生門或外部 PoS 共識。

歷史備註：在2021年1月，Vitalik將基於L1的排序稱為“總無政府狀態”，這可能導致多個Rollup區塊同時提交，從而導致gas和工作量的浪費。當Rollup的n+1區塊（或對於k >= 1，n+k）包含區塊n的SNARK證明時，可以避免ZK-rollup證明的浪費。目前的Proposer-Builder Separation（PBS）方案可以嚴格控制L1排序，每個L1區塊最多允許一個Rollup區塊，並且不會浪費gas。

● 成本：基於Rollup的運作負擔為零-它甚至不需要來自去中心化或集中化序列器的驗證簽名。基於Rollup的簡單性降低了開發成本，縮短了發布時間，並將代碼漏洞的風險降到最低。基於Rollup的排序也是無需代幣的，避免了與基於代幣的序列器相關的監管負擔。

●L1 經濟對齊：MEV源於Based Rollup自然流向其基礎L1。這種流動加強了L1的經濟安全性，並在MEV燃燒的情況下增加了L1本地代幣的經濟稀缺性。與L1的緊密經濟聯繫可以幫助建立Based Rollup的合法性。重要的是，儘管犧牲了MEV收入，Based Rollup仍保留從L2擁擠費用（例如以EIP-1559基礎費用的形式）獲取收入的選擇。

● 主權：儘管將排序委派給 L1，基於 Rollup 保留主權。基於 Rollup 可以擁有治理代幣，收取基本費用，並適當地使用來自這些基本費用的收入（例如，Optimism 資助公共產品）。

缺點:

●沒有MEV收入:基於Rollup把MEV交還給L1，將其收入限制在基礎費用上。反直覺地，這可能會增加基於Rollup的整體收入。原因是Rollup的格局似乎是贏家通吃，而成功的Rollup可能利用基於Rollup的安全性、去中心化、簡單性和一致性來實現主導地位，最終實現收益的最大化。

● 受限排序：將排序委託給L1會減少排序靈活性。這使得某些排序服務變得更加困難，甚至是不可能的：

○預確認：對於中央序列來說，快速的預確認並不是問題，可以通過外部PoS共識來實現。使用L1序列來進行快速的預確認是一個開放的問題，有許多有前途的研究方向，包括EigenL、Inclusion Lists和Builder Bonds。

○ 先到先得（FCFS）：目前尚不清楚是否可以在基於Rollup的Arbitrum風格FCFS排序上進行實施。EigenL可能為L1序列的Based Rollup提供一個FCFS覆蓋層。

命名：

“Based Rollup” 的名稱源於它與基礎鏈（Base L1）的緊密聯繫。這巧合地與 Coinbase 最近的 Base chain 公告發生衝突。有趣的是，Coinbase 在其 Base 公告中分享了兩個設計目標:

● 無代幣性：“我們沒有發行新的網路代幣的計畫。”

● 去中心化: “我們計劃逐步分散化區塊鏈。”

通過成為基於 Rollup 的基礎，Base 可以實現無需代幣的去中心化。

圖片來源：@jchaskin22

總之，基於 Rollup 的方法允許任何人擴展 Rollup 區塊，將序列化的交易狀態變化發佈到 L1 以從 L2 提取 MEV，所有的序列化和安全性由以太坊 L1 提供。這種方法避免了對外部 PoS 共識和特定 Rollup 代幣的需要。與其他 Rollup 相比，其他 Rollup 需要一個必要的“緊急逃生通道”功能來保護資產，基於 Rollup 的願景消除了這種需求，確保只要以太坊繼續安全運行，即使在 Rollup 上，交易也能順利完成。

基於 Rollup 和 Taiko Labs

來源: 太鼓官方網站

Taiko Labs是主要開發和推廣Based Rollup的團隊，它是以太坊第二層擴展解決方案。他們的願景是通過創新技術，如Based Rollup，解決以太坊主網的可擴展性問題。Taiko Labs具有三個主要特點：

1. 完全等值以太坊（Type 1）ZK-EVM：利用提供完整以太坊兼容性的 Type 1 zkEVM，開發人員可以在以太坊和泰科之間無縫遷移去中心化應用 (dApps)，而不必擔心智能合約執行失敗。

2.開源：太鼓的所有源代碼都可以在GitHub上找到，任何人都可以查看、構建或修改它。這種開源的方法確保了區塊鏈技術的發展不僅僅局限於一個小團隊，而是包括來自全球開發者社區的貢獻。

3.完全去中心化：太鼓除了確保與以太坊虛擬機(EVM)的高度兼容性外，還致力於實現完全去中心化。太鼓計劃通過去中心化的提議者和驗證者提交區塊並生成zkPs，確保協議的去中心化性質。

Taiko旨在構建一個類型1完全等效的以太坊 ZK-EVM，正如Vitalik Buterin在“ZK-EVM的不同類型”中所提到的（請參見擴展鏈接2）。這種對以太坊的完全和無妥協的等效追求旨在實現對以太坊區塊的完全兼容，（至少執行層，不包括信標鏈共識，但包括所有交易，智能合約和帳戶邏輯，而不替換哈希，狀態/交易樹和其他共識邏輯）。因此，與其他類型相比，類型1是最複雜和具有挑戰性的解決方案，以接近本地解決方案。

圖片來源：Vitalik Buterin：《不同類型的ZK-EVMs》

其他核心結構：

Base Competitive Rollup (BCR)

Base Competitive Rollup 是由 Taiko Labs 開發的創新區塊鏈擴展解決方案。BCR 旨在通過競爭機制提高 Rollup 的效率和安全性，允許不同參與者自由競爭提交區塊和生成證明，從而提升整個網絡的性能和去中心化。

●特色

公開比賽：允許任何合格的參與者競爭提交區塊並生成證明。這種開放機制減少了中央控制，增強了網絡去中心化。競爭者有動機提供更好的服務以獲得獎勵和交易費用。

高效擴展:有效提高區塊產生和驗證效率。多個競爭對手可以並行工作，避免單點故障，提高交易處理速度和網絡可擴展性。

安全性：通過多方競爭機制，系統的抗攻擊能力得到提升。由多個方生成的區塊和證明增加了系統的透明度和安全性，使單一實體難以控制或攻擊。

● 優點

EVM 相容性: BCR完全兼容以太坊虛擬機（EVM），使得現有的以太坊智能合約和dApps可以輕鬆遷移到BCR而無需進行重大修改。

高吞吐量:由於BCR可以並行處理交易並生成區塊，網絡的吞吐量大幅增加，能夠處理更高的交易量同時降低交易成本和延遲。

去中心化：去中心化的區塊生成和驗證機制確保了網絡的去中心化，減少了中央實體控制的風險。

● 缺點

增加的複雜性：系統的複雜性需要精密的算法和協議，以協調多個競爭對手之間的區塊生成和驗證。智能合約可能需要額外的邏輯來處理競爭結果。

潛在問題:在BCR的競爭機制中，多個競爭者同時計算和提交區塊可能導致手續費增加。在繁忙或高度競爭的時期，用戶可能面臨較高的交易成本。此外，資源豐富的大節點可能主宰競爭，導致集中化。

BBR（基於Booster Rollup）

在BBR中，增強器（Booster）是一個特殊的參與者，負責優化交易批次、壓縮交易數據並且並行處理多個交易批次。它的主要功能是將執行和存儲分離，確保L2處理執行，L1保持去中心化，並且智能合約地址在L1和所有BBR之間保持一致。

然而，BBR面臨著增加的系統複雜性、資源消耗和潛在的集中化等挑戰。未來的發展將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

目前，基於 Rollup 的 Layer 2 扩容方法代表了以太坊 Layer 2 的重要转变。它将 Rollup 的排序委托给了 Layer 1 的提案者，利用了提案者构建者分离设计。这使得 Layer 1 能够为 Rollup 执行所有排序角色。同时，它扩展了 MEV，使得 L2 搜索者能够捆绑交易并发送到 L2 构建者，他们也是 L1 搜索者。这些完整的 L2 区块然后成为 L1 区块的一部分，最终由 L1 构建者和以太坊主网进行处理。

儘管有待觀察基於Rollup是否可以被視為Rollups的終極解決方案，但無可否認它代表了以太坊第2層擴展中的一個重大創新，提供了一個更安全和去中心化的解決方案。如果我們將相同的思維應用於比特幣生態系統，實現具有以太坊可擴展性的本地和去中心化虛擬機無疑是具有挑戰性的。整個行業在解決真正去中心化擴展問題方面仍有很長的路要走。

擴展連結:

【1】基於Rollups的超級能力 - 來自L1的排序

【2】不同類型的ZK-EVMs

參考文章

【1】信用遊戲：多重簽名和委員會操縱的 Rollups

【2】Taiko研究報告: 實現無縫擴展和完全兼容的Ethereum第二層解決方案

聲明:

1. 這篇文章是從[科技流深潮], 原標題“從理論到實踐：基於Rollup的L1排序驅動Rollup方案是否可行？”，版權屬於原作者[YBB Capital Researcher Ac-Core]，如有對轉載有異議，請聯繫Gate Learn 團隊 ，團隊將根據相關程序盡快處理。

2. 聲明：本文所表達的觀點和意見僅代表作者個人觀點，並不構成任何投資建議。

3. 本文的其他語言版本是由Gate Learn團隊翻譯的，未提及Gate.io翻譯後的文章不得複製、分發或抄襲。