이론에서 실제까지: 기반 롤업이 L1 정렬 기반 롤업 솔루션을 구현할 수 있습니까?

저자: YBB Capital 연구원 Ac-Core

서문:

이더리움의 작동 원리는 사용자가 제출한 모든 트랜잭션을 각 노드에 저장하고 실행하는 것입니다. 전체 네트워크를 확장하기 위해 이더리움은 Rollup 솔루션을 채택합니다. 쉽게 말하면 거래 처리의 대부분을 오프체인(L2)으로 옮겨 이더리움 메인 네트워크(L1)의 부담을 줄이고 거래 수수료를 절감하는 것이다. 즉, Rollup = L1의 스마트 계약 세트 + 네트워크 노드 L2, 즉 자체 결제, 합의 및 데이터 가용성을 위해 이더리움 자체에 의존하는 온체인 스마트 계약 및 오프체인 수집자는 트랜잭션 실행에만 책임이 있습니다. L2 네트워크 노드는 여러 부분으로 구성되어 있는데, 그 중 가장 중요한 것이 시퀀서인데, 현재 롤업의 시퀀서는 중앙화 문제에 직면해 있다.

Rollup 및 Sequencer

Rollup은 오프체인 트랜잭션을 실행하고 트랜잭션을 블록으로 패키징하는 이더리움(L1)용 확장 솔루션입니다. 각 블록에 대해 Rollup은 체인 상태를 재구성하는 데 필요한 데이터(데이터 가용성 소스)를 데이터 가용성 레이어에 게시하고 오프체인 실행의 정확성에 대한 증거를 결제 레이어에 게시합니다(두 가지 유형이 있음). 롤업, ZK-롤업의 경우 각 블록마다 영지식 증명이 발행되고, 낙관적 롤업의 경우 EIP-4844 이후 데이터 게시가 Blob으로 전환되는 경우에만 사기 증명이 발행됩니다. , 이 레이어는 "데이터 게시 레이어"라고 불릴 수 있습니다. 그 중 Rollup의 스마트 계약은 L1에서 발행된 증명을 확인하며, 각 Rollup에는 체인 간 데이터 전송과 입출금을 실현하기 위한 하나 이상의 브리지가 있습니다.

Rollup의 구현 로직에서 시퀀서는 주로 L2에서 트랜잭션 요청을 수신하고, 해당 실행 순서를 결정하고, 트랜잭션을 배치(Batch)로 패키징하고, 최종적으로 L1에 스마트하게 전송하는 역할을 담당합니다. 계약은 거래 처리 효율성을 높이고 비용을 절감하는 데 중요한 역할을 합니다.

분류기의 기능과 작동 원리는 주로 네 부분으로 구성됩니다.

1. 트랜잭션 수신: 시퀀서는 사용자 또는 애플리케이션으로부터 트랜잭션 요청을 받습니다. 이러한 트랜잭션은 Ethereum 메인넷에서 직접 처리되는 대신 L2에서 먼저 처리됩니다.

2 트랜잭션 정렬: 시퀀서는 수신된 트랜잭션을 정렬하고 실행 순서를 결정하는 역할을 합니다. 이 프로세스는 이더리움 채굴자가 트랜잭션을 블록으로 패키징하기 전에 수행하는 작업과 유사합니다.

3 팩형 트랜잭션: 분류기는 정렬된 트랜잭션을 여러 트랜잭션의 집계 정보를 포함하는 배치로 압축합니다.

4 L1에 제출: 마지막으로 시퀀서는 패키징된 트랜잭션 일괄 처리를 이더리움 메인넷(L1)으로 보내 정산 및 데이터 저장을 수행합니다. 이러한 방식으로 L1은 L2의 상태 업데이트를 확인하고 저장할 수 있습니다.

롤업 기술은 효과적인 확장 솔루션을 제공하지만 시퀀서의 설계 및 구현에는 여전히 몇 가지 문제가 있습니다. 첫 번째는 중앙 집중화 문제입니다. 현재 대부분의 롤업 프로젝트는 일반적으로 단일 엔터티에 의해 관리되거나 제어되는 중앙 집중식 시퀀서에 의존합니다. 일부 엔터티에서는 투명성 부족과 단일 실패 지점으로 인해 직관적인 위험이 발생합니다.

위의 엄밀한 설명을 떠나 YBB 캐피털의 이전 기사에서 언급한 L2 탈중앙형 소터 솔루션에 대한 논의는 메티스가 직접 시장에 공개하는 소팅 풀 노드 스테이킹의 L2 솔루션이냐, 아니면 L2 솔루션이냐 하는 것입니다. 새롭게 출범한 독립 프로젝트인 에스프레소 플랜은 본질적으로 '이익 케이크'의 분배와 향후 시장 투기에 대한 공간 기대에 관한 것이므로 올바른 이해관계와 정당성은 피하기 어려운 핵심이다.

Based Rollup의 역사적 배경과 디자인

图源：@drakefjustin

Rollup의 개념은 Ethereum의 창시자인 Vitalik Buterin이 처음 제안했습니다. 원래 아이디어는 모든 무제한 거래를 허용하는 완전히 제한되지 않은 "완전한 무정부 상태"를 달성하는 것이었습니다. 사람을 위한 확장. 위에서 언급한 문제를 현재 분류기와 결합하여 2023년 Ethereum 연구원: Justin Drake는 분류기가 Ethereum L1 자체에서 관리되는 기반 롤업이라는 솔루션을 제안했습니다. 내용은 다음과 같습니다(소스는 확장 링크 1 참조).

정의:

“집계 순서가 기본 계층(L1)에 의해 결정되는 경우 이를 L1 기반 또는 L1 순서 집계라고 합니다. 특히 L1 기반 집계는 다음 L1 제안자가 L1과 일치할 수 있음을 의미합니다. 검색자와 빌더는 허가 없이 다음 Rollup 블록을 다음 L1 블록에 포함하도록 협력합니다.”

장점:

• Liveness: Based Rollup은 L1과 동일한 활성 보장을 누리고 있습니다. 탈출 해치를 사용하는 비기반 롤업의 활동이 감소한다는 점에 유의하십시오(탈출 해치는 롤업 시스템에 문제가 있을 때 사용자가 L2에서 다시 L1 마스터로 자산을 안전하게 추출할 수 있도록 하는 롤업의 안전 메커니즘입니다. 체인 . 비상구와 유사합니다.

약한 결제 보장: 탈출 거래는 결제가 보장되기 전에 타임아웃 기간을 기다려야 합니다.

검열 기반 MEV: 탈출 해치가 있는 롤업은 시간 초과 중 단기 시퀀서 검열로 인한 부정적인 MEV 효과에 취약합니다.

네트워크 효과 위험: 시퀀서 활성 오류로 인해 대량 종료가 발생합니다(예: 분산형 PoS에 대한 51% 공격) 정렬 메커니즘)은 Rollup의 네트워크 효과를 파괴합니다. L1과 달리 Rollup은 사회적 합의를 사용하여 시퀀서 활성 오류를 정상적으로 복구할 수 없습니다. 알려진 모든 비기반 롤업 설계에서 대량 퇴장은 다모클레스의 검입니다.

가스 페널티: 탈출 포드를 통해 처리된 트랜잭션은 종종 사용자에게 가스 페널티를 발생시킵니다(예: 일괄 처리되지 않은 트랜잭션으로 인해) 차선책 데이터 압축. ).

• 분권화: 기반 롤업은 L1의 분산화를 상속하고 L1 검색자-구축자-제안자 인프라를 자연스럽게 재사용합니다. L1 탐색자 및 빌더는 롤업의 MEV를 추출하기 위해 L1 블록에 롤업 블록을 포함하도록 인센티브를 받습니다. 그러면 L1 블록 제안자가 L1에 롤업 블록을 패키징하도록 인센티브가 부여됩니다.

• 단순성: 기반 롤업 정렬은 가장 간단하며 중앙 집중식 정렬보다 훨씬 간단합니다. 기반 롤업에는 주문자 서명 확인, 탈출 해치 및 외부 PoS 합의가 필요하지 않습니다.

역사적 참고: 2021년 1월 Vitalik은 L1 정렬을 기반으로 한 솔루션을 "완전한 무정부 상태"라고 불렀습니다. 이는 동시에 여러 롤업 블록을 제출하여 가스와 작업 부하가 낭비될 위험이 있습니다. 현재 블록 제안자-빌더 분리(PBS) 방식은 L1 블록당 최대 하나의 롤업 블록을 사용하여 L1 순서를 엄격하게 제어할 수 있으며 가스 낭비가 없습니다. 이는 롤업의 블록 n+1(또는 k >= 1인 경우 n+k)에 블록 n의 SNARK 증명이 포함되어 있을 때 ZK 롤업의 증명 작업 낭비를 방지합니다.

• 비용: 기반 롤업에는 가스 오버헤드가 없습니다. 분산형 또는 중앙형 주문자의 서명을 확인할 필요도 없습니다. 기반 롤업의 단순성은 개발 비용을 줄이고, 릴리스 시간을 단축하며, 코드 취약점에 대한 노출 영역을 줄입니다. 기반 롤업 정렬에는 토큰이 필요하지 않으므로 토큰 기반 정렬기의 규제 부담을 피할 수 있습니다.

• L1 경제적 정렬과 일치: 기반 롤업에서 발생하는 MEV는 자연스럽게 기반이 되는 L1으로 흐릅니다. 이 흐름은 L1 경제적 보안을 강화하고 MEV가 파괴되는 경우 L1 기본 토큰의 경제적 희소성을 증가시킵니다. L1과의 강력한 경제적 통합은 기반 롤업의 정당성을 구축하는 데 도움이 될 수 있습니다. 중요한 점은 MEV 수익이 희생됨에도 불구하고 기반 롤업은 L2 혼잡 요금(예: EIP-1559 형태의 L2 기본 요금)에서 수익을 창출할 수 있는 옵션을 유지한다는 것입니다.

• 주권: 정렬은 L1에 위임되지만 기반 롤업은 주권을 유지합니다. 기반 롤업에는 거버넌스 토큰, 기본 수수료 청구가 있을 수 있으며 적절한 경우 이러한 기본 수수료의 수익금을 사용할 수 있습니다(예: Optimism 자금 공공재).

단점:

• MEV 수입 없음: 기반 롤업은 MEV를 L1에 전달하여 수입을 기본 수수료로 제한합니다. 반직관적으로 이는 기반 롤업의 총 수익을 증가시킬 수 있습니다. 그 이유는 롤업 환경이 승자독식으로 나타나기 때문입니다. 승리하는 롤업은 기반 롤업의 보안, 분산화, 단순성 및 일관성을 활용하여 지배력을 확보하고 궁극적으로 수익을 극대화할 가능성이 높습니다.

• 제한된 정렬: 정렬을 L1에 위임하면 정렬 유연성이 줄어듭니다. 이는 특정 주문 서비스를 더 어렵게 만들고 달성하기 불가능하게 만듭니다.

• 사전 확인: 빠른 사전 확인은 중앙 집중식 주문에 문제가 되지 않으며 외부 PoS 합의를 통해 달성할 수 있습니다. L1 정렬을 사용한 빠른 사전 검증은 EigenL, 포함 목록 및 Builder Bond를 포함한 많은 유망한 연구 방향에서 공개 문제입니다.

• FCFS(선착순): Arbitrum 스타일 FCFS 정렬은 기반 롤업에서 구현될 수 있는지 확실하지 않습니다. EigenL은 L1 정렬 기반 롤업을 위해 FCFS 오버레이를 제공할 수 있습니다.

Naming:

"Based Rollup" 이름은 베이스 체인(Base L1)에 근접한 데서 유래되었습니다. 이는 코인베이스가 최근 발표한 베이스 체인과 충돌하는데, 이는 놀라운 우연의 일치입니다. 실제로 Coinbase는 Base 발표에서 두 가지 설계 목표를 공유했습니다.

• 토큰 없음: “우리는 새로운 네트워크 토큰을 발행할 계획이 없습니다.”

• 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

위 내용은 이론에서 실제까지: 기반 롤업이 L1 정렬 기반 롤업 솔루션을 구현할 수 있습니까?의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!