前言

以太坊的運作原理是每個節點存儲並執行用戶提交的每筆交易。爲了擴展整個網路，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到鏈下（L2），從而減輕以太坊主網（L1）的負擔並降低交易費用。Rollup = L1 上的一組智能合約 + L2 上的節點網路，包括鏈上智能合約和鏈下聚合器。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 網路的節點由多個部分組成，其中最關鍵的是排序器。然而，目前 Rollup 的排序器面臨着集中化的問題。

Rollup 和排序器

Rollup 是以太坊（L1）的擴展解決方案，將交易在鏈下執行並打包成區塊。對於每個區塊，Rollup 將需要用於重構鏈狀態的數據（作爲數據可用性的來源）發布到數據可用性層，並將鏈下執行正確性的證明發布到結算層。Rollup 分爲兩種類型：在 ZK-rollup 中，每個區塊都會發布零知識證明，而在樂觀 Rollup 中，只有在發生爭議時才會發布欺詐證明。在 EIP-4844 後，當數據發布切換到 blob 時，這一層可能被稱爲“數據發布層”。L1 上的 Rollup 智能合約驗證發布的證明。每個 Rollup 都有一個或多個橋梁，用於在鏈之間傳輸數據以及進行存款和提款。

在 Rollup 的實現邏輯中，排序器是一個關鍵組件，負責接收 L2 上的交易請求，確定它們的執行順序，並將交易打包成批次最終發送到 L1 上的 Rollup 智能合約。這在提升交易處理效率和降低成本方面發揮着至關重要的作用。

排序器的功能和工作原理可以總結爲四個主要部分:

1. 接收交易：排序器接收來自用戶或應用程序的交易請求。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. 排序交易：排序器負責對接收到的交易進行排序，確定它們的執行順序。這個過程類似於以太坊礦工在將交易打包成區塊之前所做的操作。
3. 打包交易：排序器將排序後的交易打包成批次，每個批次包含多筆交易的摘要信息。
4. 提交至 L1：最後，排序器將打包好的交易批次提交到以太坊主網（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。

盡管 Rollup 技術提供了有效的擴展解決方案，但在排序器的設計和實施中仍然存在一些問題，其中最主要的是集中化問題。目前大多數 Rollup 項目依賴於中心化的排序器，通常由單一實體或少數幾個實體控制，這帶來了透明度不足和單點故障的明顯風險。

撇開上述嚴格的解釋不談，根據 YBB Capital 先前的文章中討論的去中心化排序器解決方案，無論是 Metis 的 L2 解決方案，直接開放排序器池節點的抵押市場，還是獨立項目 Espresso，它們的核心是分配排序和未來市場炒作預期的“利潤蛋糕”。因此，利益和正統正確性是不可避免的關鍵點。

Based Rollup 的歷史背景和設計

圖片來源：@drakefjustin

Rollup 的概念最初由以太坊創始人Vitalik Buterin提出，最初設想實現完全無限制的“全面無政府主義”狀態，允許無限的交易擴展。鑑於當前排序器存在的問題，2023年，以太坊研究員Justin Drake提出了一種解決方案，稱爲Based Rollups，其中排序器由以太坊 L1 自身管理。具體細節如下（來源：參見擴展連結1）：

定義：

“當 Rollup 的排序由基礎層（L1）驅動時，我們稱之爲 L1-based 或 L1-driven Rollup 排序。具體來說，L1-based Rollup 意味着下一個 L1 提議者可以無需權限地與 L1 的搜索者和構建者合作，將下一個 Rollup 區塊包含在下一個 L1 區塊中。”

優點：

活力性：Based Rollup 享有與 L1 相同的活力保證。請注意，帶有應急出口的非 Based Rollup 具有降低的活力性（應急出口是 Rollup 中的安全機制，允許用戶在 Rollup 系統出現問題時安全地將資產從 L2 提取回 L1 主鏈，類似於緊急出口）。

較弱的結算保證：通過應急出口進行的交易必須等待超時期結束後才能保證結算。

來自審查的 MEV：帶有應急出口的 Rollup 容易受到在超時期間的短期審查機制導致的不利 MEV 影響。

網路效應風險：由於排序器活力失敗引發的大規模退出（例如，去中心化 PoS 排序機制的 51% 攻擊）將擾亂 Rollup 的網路效應。請注意，與 L1 不同，Rollup 無法通過社會共識優雅地從排序器活力失敗中恢復。在所有已知的非 Based Rollup 設計中，大規模退出都是達摩克利斯之劍。

Gas 懲罰：通過應急出口結算的交易通常會爲用戶帶來 Gas 懲罰（例如，由於非批量打包交易導致的數據壓縮不佳）。

去中心化：Based Rollup 繼承了 L1 的去中心化特性，自然地重用了 L1 的搜索者-構建者-提議者基礎設施。L1 的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。這進而激勵 L1 區塊提議者在 L1 上打包 Rollup 區塊。

簡易性：Based Rollup 排序是最簡單的，甚至比中心化排序更簡單。Based Rollup 不需要驗證排序器籤名、應急出口或外部 PoS 共識。

歷史記錄：2021年1月，Vitalik 將 L1-based 排序稱爲“全面無政府主義”，存在同時提交多個 Rollup 區塊的風險，導致 Gas 和工作量的浪費。當前的提議者-構建者分離（PBS）方案可以嚴格控制 L1 排序，允許每個 L1 區塊最多包含一個 Rollup 區塊，並且不會浪費 Gas。當 Rollup 的 n+1 區塊（或對於 k >= 1，n+k 區塊）包含區塊 n 的 SNARK 證明時，可以避免 ZK-rollup 證明的浪費。

成本：Based Rollup 的 Gas 開銷爲零 — 它甚至不需要驗證來自去中心化或中心化排序器的籤名。Based Rollup 的簡易性降低了開發成本，縮短了發布時間，並最小化了代碼漏洞的曝光。Based Rollup 排序也是免費的代幣，避免了與基於代幣的排序器相關的監管負擔。

L1 經濟對齊：從 Based Rollup 獲得的 MEV 自然流向其基礎 L1。這種流向增強了 L1 的經濟安全性，並且在 MEV 燃燒的情況下，增加了 L1 原生代幣的經濟稀缺性。與 L1 的緊密經濟對齊可以幫助建立 Based Rollup 的合法性。重要的是，盡管犧牲了 MEV 收入，Based Rollup 仍保留了通過 L2 擁塞費用賺取收入的選項（例如，以 EIP-1559 基礎費用的形式）。 sovere

缺點：

無 MEV 收入：Based Rollup 放棄了 MEV 收入，將其限制在基礎費用上。反直覺地，這可能增加 Based Rollup 的總體收入。原因在於，Rollup 領域似乎是取勝者通喫，成功的 Rollup 可能利用 Based Rollup 的安全性、去中心化、簡易性和一致性來實現主導，並最終實現收入最大化。

受限排序：將排序委托給 L1 降低了排序的靈活性。這使得某些排序服務變得更加困難，甚至不可能實現：

預確認：對於中心化排序來說，快速的預確認不是問題，並且可以通過外部 PoS 共識實現。使用 L1 排序進行快速的預確認是一個開放性問題，有許多有前途的研究方向，包括 EigenL、Inclusion Lists 和 Builder Bonds。

先到先得（FCFS）：尚不清楚是否可以在 Based Rollup 上實現類似 Arbitrum 風格的 FCFS 排序。EigenL 可能爲基於 L1 排序的 Based Rollup 提供 FCFS 疊加層。

命名：

“Based Rollup” 這個名稱源自於它與基礎鏈（Base L1）的緊密聯系。這巧合地與 Coinbase 最近關於 Base 鏈的宣布產生了衝突。有趣的是，Coinbase 在他們的 Base 鏈公告中分享了兩個設計目標：

無代幣化： “我們沒有計劃發行新的網路代幣。”

去中心化： “我們計劃隨着時間逐步去中心化區塊鏈。”

Base 可以通過成爲 Based Rollup 來實現無代幣化的去中心化。

圖片來源：@jchaskin22

總結來說，Based Rollup 允許任何人擴展 Rollup 區塊，將排序後的交易狀態變化發布到 L1 以從 L2 提取 MEV，所有的排序和安全性由以太坊 L1 提供。這種方法避免了對外部 PoS 共識和特定 Rollup 代幣的需求。與其他需要基本“應急出口”功能來保護資產的 Rollup 相比，Based Rollup 的願景消除了這種需求，確保只要以太坊繼續安全運行，Rollup 上的交易能夠順利完成。

基於 Rollup 和 Taiko Labs

圖片來源：太鼓官網

Taiko Labs 是主要開發和推廣 Based Rollup 的團隊，這是以太坊 Layer 擴展解決方案。他們的願景是通過像 Based Rollup 這樣的創新技術解決以太坊主網的可擴展性問題。Taiko Labs 主要具有三個特點:

1. 完全等價於以太坊的 Type 1 ZK-EVM：利用提供完全以太坊兼容性的 Type 1 zkEVM，開發者可以在以太坊和 Taiko 之間無縫遷移去中心化應用（dApps），而無需擔心智能合約執行失敗。
2. 開源：Taiko 的所有原始碼都可以在 GitHub 上獲取，任何人都可以查看、構建或修改它。這種開源方法確保了區塊鏈技術的發展不受限於一個小團隊，而是包括全球開發者社區的貢獻。
3. 完全去中心化：除了確保與 EVM 的高度兼容性外，Taiko 致力於實現完全去中心化。Taiko 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 的目標是構建一種 Type 1 完全等價於以太坊的 ZK-EVM，正如 Vitalik Buterin 在“不同類型的 ZK-EVMs”中所提到的（見擴展連結2）。這種追求與以太坊完全無差異的等同性，旨在實現對以太坊區塊的完全兼容性（至少是執行層，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，Type 1 是接近本地解決方案最復雜和具有挑戰性的解決方案。

圖片來源：Vitalik Buterin：“不同類型的 ZK-EVM”

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，從而增強整個網路的性能和去中心化。

特點:

1. 開放競爭：允許任何符合條件的參與者競爭提交區塊和生成證明。這種開放機制減少了集中控制，並增強了網路的去中心化。競爭者受到激勵提供更好的服務以賺取獎勵和交易費用。
2. 高效擴展：有效提升了區塊生成和驗證效率。多個競爭者可以並行工作，避免單點故障，增強了交易處理速度和網路可擴展性。
3. 安全性：通過多方競爭機制，提升了系統的抗攻擊能力。由多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：

1. EVM 兼容性：BCR 完全兼容以太坊虛擬機（EVM），允許現有的以太坊智能合約和 dApps 輕鬆遷移到 BCR，無需進行重大修改。
2. 高吞吐量：由於 BCR 可以並行處理交易並生成區塊，網路的吞吐量顯著提高，能夠處理更高的交易量，同時降低交易成本和延遲。
3. 去中心化：去中心化的區塊生成和證明機制確保網路的去中心化，減少了被集中實體控制的風險。

缺點：

1. 增加的復雜性：系統的復雜性需要復雜的算法和協議來協調多個競爭者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。
2. 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會導致費用增加。用戶在繁忙或高度競爭的時期，特別是面臨更高的交易成本。此外，資源豐富的大型節點可能會主導競爭，導致集中化問題。

BBR（基於增強型 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，並並行處理多個交易批次。其主要功能是分離執行和存儲，確保在L2處理執行時，L1保持去中心化，並且智能合約地址在L1和所有BBR中保持一致。

然而，BBR面臨諸如系統復雜性增加、資源消耗增加和潛在的集中化等挑戰。未來的發展需要進一步優化和擴展，以滿足區塊鏈技術不斷演進的需求。

圖片來源：Taiko Labs

結論

目前，Based Rollup 在以太坊 Layer 擴展方法中代表了一個重大的轉變。它將 Rollup 的排序直接委托給 Layer 1 的提議者，利用了提議者-構建者分離的設計。這使得 Layer 1 能夠執行 Rollup 的所有排序角色。同時，它擴展了 MEV，使得 L2 的搜索者能夠打包交易並將其發送到 L2 的構建者，這些構建者同時也是 L1 的搜索者。這些完整的 L2 區塊最終成爲 L1 區塊的一部分，由 L1 的構建者和以太坊主網進行處理。

雖然 Based Rollup 是否可以被視爲 Rollup 的終極解決方案還有待觀察，但它無疑代表了以太坊 Layer 擴展中的一項重大創新，提供了更安全和去中心化的解決方案。如果我們將同樣的思維應用於比特幣生態系統，實現一個本地且去中心化的虛擬機，並具有以太坊的可擴展性，無疑會面臨挑戰。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。

聲明：

1. 本文轉載自[YBB Capital]，著作權歸屬原作者[Ac-Core]，如對轉載有異議，請聯系Gate Learn團隊，團隊會根據相關流程盡速處理。
2. 免責聲明：本文所表達的觀點和意見僅代表作者個人觀點，不構成任何投資建議。
3. 文章其他語言版本由Gate Learn團隊翻譯， 在未提及Gate.io的情況下不得復制、傳播或抄襲經翻譯文章。