理論から実践へ: Based Rollup は L1 ソート駆動の Rollup ソリューションを実装できますか?

著者: YBB Capital Researcher Ac-Core

序文:

イーサリアムの動作原理は、ネットワーク全体を拡張するために、各ノードがユーザーによって送信されたすべてのトランザクションを保存して実行することです。簡単に言えば、トランザクション処理の大部分をオフチェーン (L2) に移動することで、イーサリアムのメイン ネットワーク (L1) の負担を軽減し、トランザクション手数料を削減します。つまり、ロールアップ = L1 のスマート コントラクトのセット + ネットワーク ノードL2、つまり、独自の決済、コンセンサス、データの可用性をイーサリアム自体に依存するオンチェーンのスマート コントラクトとオフチェーンのアグリゲーターは、トランザクションの実行のみを担当します。 L2 ネットワーク ノードは複数の部分で構成されており、その中で最も重要なものはシーケンサーですが、現在、Rollup のシーケンサーは集中化の問題に直面しています。

Rollup と Sequencer

Rollup は、オフチェーンでトランザクションを実行し、トランザクションをブロックにパッケージ化するイーサリアム (L1) のスケーリング ソリューションです。ブロックごとに、ロールアップはチェーン状態を再構築するために必要なデータを (データ可用性のソースとして) データ可用性レイヤーに公開し、オフチェーン実行の正しさの証拠を決済レイヤーに公開します (2 つのタイプがあります)。ロールアップ (ZK ロールアップの場合、ゼロ知識証明はブロックごとに発行されます。オプティミスティック ロールアップの場合、不正証明は、EIP-4844 以降、データ発行が BLOB に切り替わったときにのみ発行されます)。 , このレイヤーは「データ公開レイヤー」と呼ばれる場合があります。このうちRollupのスマートコントラクトは発行された証明をL1で検証し、各Rollupには入出金だけでなくチェーン間のデータ伝送を実現するためのブリッジが1つ以上搭載されます。

Rollup の実装ロジックでは、シーケンサーは主に L2 でトランザクション リクエストを受信し、その実行順序を決定し、トランザクションをバッチ (バッチ) にパッケージ化し、最後にそれらを Rollup Smart に送信する役割を果たします。契約は、取引処理の効率を向上させ、コストを削減する上で重要な役割を果たします。

ソーターの機能と動作原理は主に4つの部分で構成されています。

1. トランザクションの受信: シーケンサーはユーザーまたはアプリケーションからトランザクション要求を受信します。これらのトランザクションは、イーサリアム メインネットで直接処理されるのではなく、最初に L2 で処理されます。

2 トランザクションのソート: シーケンサーは、受信したトランザクションをソートし、その実行順序を決定します。このプロセスは、イーサリアムマイナーがトランザクションをブロックにパッケージ化する前に行うことと似ています。

3 パックされたトランザクション: ソーターは、複数のトランザクションからの集約情報を含むバッチにソートされたトランザクションをパックします。

4 L1 に送信: 最後に、シーケンサーがパッケージ化されたトランザクション バッチをイーサリアム メインネット (L1) に送信し、そこで決済とデータ保存が実行されます。このようにして、L1 は状態の更新を検証して L2 に保存できます。

ロールアップ テクノロジーは効果的なスケーリング ソリューションを提供しますが、シーケンサーの設計と実装にはまだいくつかの問題があります。1 つ目は、現在、ほとんどのロールアップ プロジェクトが単一のエンティティによって管理または制御されている集中化の問題です。少数の企業による直感的なリスクは、透明性の欠如と単一障害点です。

上記の厳密な説明はさておき、YBB Capital の以前の記事で言及した L2 分散ソーター ソリューションに関する議論は、Metis が市場に直接公開するソーティング プール ノード ステーキングの L2 ソリューションなのか、それとも L2 ソリューションなのかということです。新しく立ち上げられた独立プロジェクトであるエスプレッソ計画は、本質的には「利益ケーキ」の分配と、将来の市場投機のためのスペースの期待に関するものであるため、正しい利益と正当性が回避するのが難しい鍵となります。

Based Rollup の歴史的背景とデザイン

图源：@drakefjustin

Rollup の概念は、イーサリアムの創設者である Vitalik Buterin によって最初に提案されました。その元のアイデアは、無制限のトランザクションを許可する完全に制約のない「トータル アナーキー」状態を実現することでした。人々のための拡張。上記の問題を現在のソーターと組み合わせて、2023 年にイーサリアム研究者: Justin Drake がソーターをイーサリアム L1 自体で管理する Based Rollups と呼ばれるソリューションを提案しました。その内容は次のとおりです (ソースについては拡張リンク 1 を参照)。

定義:

「集約の順序がベースレイヤー (L1) によって駆動される場合、それを L1 ベースまたは L1 順序集約と呼びます。具体的には、L1 ベースの集約とは、次の L1 プロポーザーが L1 と一致できることを意味します。サーチャーとビルダーは協力して、許可なく次のロールアップ ブロックを次の L1 ブロックに含めます。エスケープ ハッチを使用した非ベース ロールアップのアクティビティは減少することに注意してください (エスケープ ハッチは、ロールアップ システムに問題がある場合に、ユーザーがアセットを L2 から L1 マスターに安全に抽出できるようにするロールアップの安全メカニズムです。チェーン)。緊急出口に似ています);

弱い決済保証: 決済が保証されるまで、エスケープ ポッド トランザクションはタイムアウト期間待機する必要があります。

検閲ベースの MEV: エスケープ ハッチを備えたロールアップは、タイムアウト中の短期シーケンサー検閲による MEV の悪影響に対して脆弱です。

ネットワーク効果のリスクがあります: シーケンサーの活性障害によって引き起こされる大量終了 (例: 分散型 PoS に対する 51% 攻撃)ソートメカニズム) は、Rollup のネットワーク効果を破壊します。 L1 とは異なり、Rollup は社会的合意を利用してシーケンサーの活性障害から正常に回復できないことに注意してください。既知の非ベース ロールアップ デザインでは、大量終了はダモクレスの剣です。

ガス ペナルティ: エスケープ ポッドを介して決済されたトランザクションは、最適化されていないデータ圧縮によりユーザーにガス ペナルティを課すことがよくあります。 ）。

• 分散化: ベースのロールアップは、L1 の分散化を継承し、L1 の検索者、構築者、提案者のインフラストラクチャを自然に再利用します。 L1 シーカーとビルダーは、ロールアップの MEV を抽出するために、L1 ブロックにロールアップ ブロックを含めるように奨励されます。これにより、L1 ブロックの提案者がロールアップ ブロックを L1 にパッケージ化するようになります。

• シンプルさ: ベースのロールアップ並べ替えは最も単純で、集中並べ替えよりもさらに簡単です。ベースロールアップでは、注文者の署名検証、エスケープハッチ、外部の PoS コンセンサスは必要ありません。

歴史的メモ: 2021 年 1 月、Vitalik は L1 ソートに基づくソリューションを「完全なアナーキー」と呼びました。これには複数のロールアップ ブロックを同時に送信するリスクがあり、ガスとワークロードの無駄が発生します。現在のブロック提案者と構築者の分離 (PBS) スキームは、L1 ブロックごとに最大 1 つのロールアップ ブロックを使用して、L1 の順序を厳密に制御でき、ガスの無駄がありません。これにより、ロールアップのブロック n+1 (または k >= 1 の場合は n+k) にブロック n の SNARK 証明が含まれる場合に、ZK ロールアップの証明作業が無駄になることがなくなります。

• コスト: ベースロールアップにはガスオーバーヘッドがありません。分散型または集中型の注文者からの署名を検証する必要さえありません。 Based Rollup のシンプルさにより、開発コストが削減され、リリース時間が短縮され、コードの脆弱性が露出する領域が減少します。ベースのロールアップ ソートもトークンを使用せず、トークンベースのソーターによる規制の負担を回避します。

• L1 経済的調整との一貫性: Based Rollup から発生した MEV は、ベースとなる L1 に自然に流れます。このフローにより、L1 の経済的セキュリティが強化され、MEV が破壊された場合には、L1 のネイティブ トークンの経済的希少性が高まります。 L1 とのこの強力な経済的統合は、Based Rollup の正当性を構築するのに役立つ可能性があります。重要なのは、MEV の収益を犠牲にするにもかかわらず、Based Rollup は L2 輻輳料金 (EIP-1559 形式の L2 基本料金など) から収益を生み出すオプションを保持していることです。

• 主権: 並べ替えは L1 に委任されていますが、Based Rollup は主権を保持します。 Based Rollup はガバナンス トークンを持ち、基本料金を請求することができ、これらの基本料金からの収益は適切な場合に使用できます (例: Optimism は公共財に資金を提供します)。

短所:

• MEV 収入なし: Based Rollup は MEV を L1 に引き渡し、その収入は基本料金に制限されます。直感に反して、これにより、Based Rollup の総収益が増加する可能性があります。その理由は、ロールアップの状況が勝者総取りであるように見え、勝利したロールアップがベースド ロールアップのセキュリティ、分散化、シンプルさ、一貫性を活用して優位性を達成し、最終的に収益を最大化する可能性が高いためです。

• 制約された並べ替え: 並べ替えを L1 に委任すると、並べ替えの柔軟性が低下します。これにより、特定の注文サービスの実現がより困難になり、おそらく不可能になります:

• 事前確認: 集中注文では高速な事前確認は問題なく、外部 PoS コンセンサスを通じて実現できます。 L1 ソートを使用した高速事前検証は、EigenL、Inclusion List、Builder Bonds など、多くの有望な研究方向性を伴う未解決の問題です。

• 先着順 (FCFS): Arbitrum スタイルの FCFS ソートが Based Rollup に実装できるかどうかは不明です。 EigenL は、L1 ソートベース ロールアップ用の FCFS のオーバーレイを提供する場合があります。

ネーミング:

「Based Rollup」 この名前は、ベース チェーン (ベース L1) に近いことに由来しています。これは、Coinbase が最近発表した Base チェーンと矛盾しますが、これは素晴らしい偶然です。実際、Coinbase は Base の発表で 2 つの設計目標を共有しました:

• トークンレス: 「新しいネットワーク トークンを発行する計画はありません。」

• 去中心化 (decentralisation)：「 我们 [...] 计划随着时间的推移逐步去中心化区块链。」

Base 可以通过成为 Based Rollup 来实现无代币的去中心化。

图源：@jchaskin22

综上理论，Based Rollup可让任何人都可扩展到Rollup区块，把排序后的交易状态变化发布到L1即可从L2中提取MEV，让所有的排序和安全性均由以太坊L1提供。这样可以规避外部权益证明共识和特定的Rollup的Token需求，同时相比于其他Rollup为保住资产安全必不可少的”紧急逃生舱“功能相比，在Based Rollup的愿景中可以去除，其过程只需在保住以太坊安全运行的前提下，在Rollup上的交易既可顺利完成。

Based Rollup上的Taiko Labs

图源：Taiko官网

Taiko Labs是开发和推广Based Rollup的主要团队，而Based Rollup是Taiko Labs在以太坊第二层扩展解决方案方面的项目。其愿景是通过Based Rollup等创新技术，解决以太坊主网的扩展性问题。其主要有三个特点：

1.完全等同于以太坊的EVM(Type 1) ZK-EVM：使用的（Type1) zkEVM具备完全的以太坊兼容性，开发者可以无缝地在以太坊和Taiko之间迁移去中心化应用（dApps），而无需担心智能合约执行失败的风险；

2.开源：Taiko的所有源代码都公开在GitHub上，任何人都可以查看、构建或修改。这种开源模式确保了区块链技术的发展不仅局限于一个小团队的努力，还涵盖了全球范围内的社区和开发者；

3.完全去中心化：除了确保与EVM的高度兼容性，Taiko还致力于实现协议的完全去中心化。Taiko计划通过去中心化的提议者和验证者来提交区块和生成zkPs，从而保障系统的去中心化特性。

Taiko致力构建类型1完全等效于以太坊(fully Ethereum-equivalent)

的ZK-EVM，即Vitalik Buterin 在《The different types of ZK-EVMs》（见扩展链接2），中提到的追求完全且毫无妥协地与以太坊等效。其目的是与以太坊完全兼容来验证以太坊区块（至少可验证执行层，不包括信标链共识但包括所有的交易，智能合约和账户逻辑，且不会取代哈希，状态/事务树和其他共识逻辑），所以相比于其他类型，为接近原生解决方案，Type 1 是最具复杂性和挑战性的一种。

图源：Vitalik Buterin：《The different types of ZK-EVMs》

其他核心结构：

可竞争的Rollup(BCR - Base Competitive Rollup)

是Taiko Labs开发的一种创新型区块链扩展解决方案。BCR旨在通过竞争机制提高Rollup的效率和安全性，使得不同的参与者可以自由竞争提交区块和生成证明，从而提升整个网络的性能和去中心化程度，综合来看总结如下。

• 特点

开放竞争：允许任何符合条件的参与者竞争提交区块和生成证明，这种开放机制减少了中心化控制，提高了网络的去中心化程度。竞争者通过提供更优质的服务来赢得奖励和交易费用；

高效扩展：可以有效提升区块生成和验证的效率。多个竞争者可以并行工作，避免了单点瓶颈，提升了交易处理的速度和网络的扩展能力；

安全性：通过多方参与的竞争机制，提高了系统的抗攻击能力。多方竞争生成的区块和证明，增加了系统的透明度和安全性，难以被单一实体控制或攻击。

• 优势

EVM兼容：BCR与以太坊虚拟机（EVM）完全兼容，使得现有的以太坊智能合约和去中心化应用（DApps）可以轻松迁移到BCR上运行，而无需进行重大修改；

高吞吐量：由于BCR可以并行处理交易和生成区块，网络的吞吐量显著提高，能够处理更高的交易量，降低了交易成本和延迟；

去中心化：通过去中心化的区块生成和证明机制，确保了网络的去中心化特性，降低了被中心化实体控制的风险。

• 劣势

复杂性增加：系统复杂性需要复杂的算法和协议来协调多个竞争者之间的区块生成和验证，智能合约复杂性让智能合约可能需要额外的逻辑来处理竞争结果；

潜在问题：在BCR的竞争机制下，多个竞争者同时计算和提交区块时，可能导致的费用上升，用户在使用BCR进行交易时可能面临较高的交易费用，尤其是在网络繁忙或竞争激烈的情况下。同时资源丰富的大节点可能在竞争中占据优势，造成中心化的集中。

基于助推器的Rollup(BBR-Based Booster Rollup)

助推器（Booster）在BBR中是一个特殊的参与者，它负责优化交易批次，对交易数据进行压缩和并行处理多个交易批次的作用，实际作用是将执行和存储进行分离，保持L2执行的同时L1保持去中心化，并且让智能合约在L1和所有BBR上的地址保持一致。

与此同时，它也面临系统复杂性增加、资源消耗、潜在中心化等问题的挑战。未来，BBR仍需要进一步优化和扩展，以满足区块链技术不断发展的需求。

图源：Taiko Labs

结语：

当下整体观察来看，Based Rollup算得上以太坊二层扩展方式的巨大转变，将Rollup的排序直接委托在一层提议者，利用提议者与构建者的分离设计， 让一层为 Rollup 执行所有的排序者角色。同时也让MEV得到扩展，这样 L2 搜索者可将交易捆绑发送给 L2 构建者，同样后者也是 L1 的搜索者，而这些完整的 L2 区块随后成为 L1 区块的一部分，最终由 L1 构建者和以太坊主网处理。

能否将Based Rollup假设为Rollup的最终解我们还有待考证，但不可否认的是它在现阶段是以太坊二层扩展的一次重大创新，为扩展提供了更安全，去中心化解决方案。如果将同等思维带入比特币生态，与有强可扩展性的以太坊实现原生且去中心化的VM相比，其实现难度都无可厚非，所以目前整个行业在解决真正去中心化扩展的问题上仍有很长一段路要走。

 

扩展链接：

【1】 Based rollups—superpowers from L1 sequencing https://ethresear.ch/t/based-rollups-superpowers-from-l1-sequencing/15016/1

【2】The different types of ZK-EVMs https://vitalik.eth.limo/general/2022/08/04/zkevm.html

参考文章：

【1】信用的游戏：被多签和委员会操控的Rollup们 https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=Mzk0OTYwMDM1Mg==&mid=2247486544&idx=1&sn=7a0ee8eb1d32e6ef0bd08354986c0a1f&source=41#wechat_redirect

【2】Taiko研报：实现无缝扩展与完全兼容的以太坊Layer 2解决方案 https://www.panewslab.com/zh/articledetails/id09jfto.html

以上が理論から実践へ: Based Rollup は L1 ソート駆動の Rollup ソリューションを実装できますか?の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。