撰寫：100y

編譯：深潮 TechFlow

主要觀點

• 當前的 Rollup 網絡存在排序器中心化的風險，為解決這個問題，正在推出各種排序層項目。

• 以太坊基金會的研究員 Justin Drake 提出了一個名為 Based Rollups 的想法來解決 Rollups 的排序問題。在這個設置中，以太坊網絡上的搜索者、建設者和提議者都參與到 Rollup 網絡的排序中。

• 雖然 Based Rollups 高度去中心化並直接受益於以太坊的活躍性，但它們可能面臨缺乏經濟激勵和潛在可擴展性限制的問題。

1.介紹

毫無疑問，2022 年至 2023 年，標誌著以太坊二層技術的崛起，期間各種 Rollup 網絡蓬勃發展。在 Optimistic Rollup 領域，Arbitrum 和 Optimism 已牢固佔據總鎖定價值（TVL）前十的位置。與此同時，在 zk Rollup 領域，第二波二層技術即將到來，特別是隨著 Polygon 的 zkEVM 引入和 zkSync Era 主網的發佈。

1.1 Rollup 的各種風險

然而，由於各種以太坊 Layer 2 網絡的迅速增長，並不是所有網絡都符合適當的 Rollup 標準。上述表格分析了現有 Rollup 網絡的風險。每一項都描述了 Rollup 網絡所採取的方法，黃色表示輕微風險，紅色表示重大風險。

1. 狀態驗證：由於 Rollup 網絡在鏈外執行計算，因此必須向以太坊證明其計算結果的有效性。該類別根據驗證的實現方式進行分類。對於 zk-rollups，可以通過零知識證明（zk-SNARKs、zk-STARKs）來完成。對於 Optimistic Rollup，至少應有一個誠實的實體負責欺詐證明，但許多網絡尚未建立起欺詐證明系統，即使有系統存在，也還有很長的路要走，因為只有被列入白名單的實體才能提交欺詐證明。

2. 數據可用性：根據計算中使用的交易數據的存儲位置進行分類。在以太坊上的鏈上存儲是最安全的。對於外部（DAC），交易數據由被稱為數據可用性委員會的實體在鏈外管理；而在 Optimistic （MEMO）情況下，事務數據由分佈式存儲網絡管理，這是 Metis Andromeda 採用的方法。

3. 可升級性：Rollup 網絡在以太坊網絡上有一個智能合約，根據其是否可升級進行分類。不可升級意味著代碼是不可變的，這是最安全的方式，並且通常在決定升級後會有幾天的延遲，或者在最壞的情況下，一個實體可以在沒有任何批准的情況下升級 Rollup 合約。在最後一種情況下，如果實體願意，它可以竊取所有資金（儘管這種可能性非常小）。

4. 排序器故障：排序器負責確定用戶在 Rollup 網絡上的交易順序，該此類別分類瞭如果所有排序器離線或審查時該怎麼辦。使用 L1 進行交易表示用戶可以通過以太坊提交交易並將其添加到 Rollup 網絡中，而強制退出到 L1 表示用戶可以強制排序器插入提款交易。最糟糕的情況是沒有機制，即如果排序器離線或遭到審查，用戶將無法追索。

5. 驗證者故障：驗證者負責向以太坊網絡提交 Rollup 網絡的狀態，在 zkRollup 的情況下還包括零知識證明（ZKP），該部分將根據驗證者離線時應採取的措施進行分類。提議區塊允許任何人在一段時間後成為驗證者，而緊急出口（MP）允許用戶通過提交 Merkle Proof 安全地提取其資產，這兩種方法都非常安全。緊急出口（ZK）要求用戶提交 ZKP，這對個人來說是相當困難的任務，而提議區塊（ZK）還要求節點執行 ZKP 並生成 ZKP。再次強調，最糟糕的情況是沒有機制，這意味著如果驗證者失效，所有用戶的資產將被凍結。

1.2 排序器的重要性

到目前為止，我們已經討論了各種風險，但隨著許多 Rollup 網絡規模越來越大，排序器和驗證者的故障成為熱門話題。Optimism 網絡已經發展成為 TVL 排名第六的最大網絡，但如果一個被列入白名單的驗證者離線，用戶的資金可能會被凍結，在最近發佈的 zkSync Era 中，沒有辦法應對排序器和驗證者離線的情況。

之所以出現這種擔憂，是因為現有的大多數 Rollup 網絡都使用中心化的排序器。讓我們看看各個主要 Rollup 網絡如何操作它們的排序器：

• Optimism：排序器和驗證者都是由基金會集中運行的（排序器地址：0x68...2985，驗證者地址：0x47...3A33）。即使中心化排序器離線或遭到審查，用戶仍然可以通過 L1 強制將交易發送到 L2 網絡，因為上述“使用 L1 進行交易”的方式是可行的。然而，如果驗證者離線，用戶將無法從 L2 提款到 L1。Optimism 計劃在未來將排序器去中心化，引入經濟博弈理論和治理機制來解決這個問題。

• Arbitrum：排序器由基金會集中運營（排序器地址：0xC1...47cc），而驗證者則由 13 個白名單實體組成。即使中心化排序器離線或遭到審查，用戶仍然可以通過 L1 在 L2 網絡上強制交易，因為上述“使用 L1 進行交易”的方式是可行的。與 Optimism 不同，Arbitrum 還建立了一個欺詐證明系統，但只有列入白名單的驗證者才能訪問，如果所有驗證者都離線，並且情況持續時間超過 7 天，任何人都可以成為驗證者並進行提款。Arbitrum 計劃在未來將排序器去中心化。

• zkSync Era：有一個作為排序器和驗證者的集中操作員（操作員地址：0x11...2211）。該項目仍處於初級階段，因此無法修復操作員出現的任何問題。zkSync Era 計劃通過創建稱為驗證者和監護人的角色家族，在未來將操作員去中心化。

• Polygon zkEVM：排序器由基金會以中心化方式運營（排序器地址：0x14...2800），提交 ZKP 的驗證者（Polygon zkEVM 中的聚合器）也是中心化的（聚合器地址：0xdA...86eA）。如果排序器失敗，用戶的資金將被凍結，但如果聚合器失敗，任何人仍然可以提交 ZKP 從 L2 提款到 L1。Polygon zkEVM 稍後將使用名為 PoE 的共識算法將排序器和聚合器去中心化。

由於排序器和驗證者的中心化，最近出現了一些嘗試將 Rollup 網絡的排序操作去中心化的項目。其中包括 Astria、Espresso、Radius、OP Stack 和 Suave 等。它們為 Rollup 網絡提供自己的排序器網絡，以便 Rollup 網絡中的節點只需計算，而排序交易並將其傳遞給 Rollup 網絡。相反，以太坊基金會的研究員 Justin Drake 提出了一種不同的方法，稱為 Based Rollups。

2.Based Rollups

“Based Rollups 可以實現無代幣的去中心化。” — Justin Drake

這是以太坊基金會研究員 Justin Drake 在介紹 Based Rollups 時的最後一句話。這意味著 Coinbase 推出的 Rollup 網絡可以利用 Based Rollups 的形式實現無代幣的去中心化？（請注意，Based Rollups 和 Coinbase 的 Base 沒有關聯，除了名字相似）。

2.1 介紹

Based Rollups（或稱為 L1 排序的 Rollups）意味著 Rollup 網絡的排序發生在其所基於的 L1 上（在大多數情況下是以太坊網絡）。更具體地說，在以太坊的情況下，這意味著網絡上的搜索者、構建者和提議者都參與到 Rollup 網絡的排序中。

2.2 區塊構建的參與者

目前，大多數以太坊網絡的區塊是通過 MEV-Boost 中間件創建的，未來，這個過程將被構建到以太坊協議本身中，採用提議者-構建者分離（PBS）的方式。在這種方法中，搜索者首先監聽內存池，識別 MEV 機會，將它們捆綁在一起，並提交給構建者。構建者從內存池中獲取交易和從搜索者那裡收到的捆綁，使用自己的算法創建最大化 MEV 收入的完整區塊，然後將其交給提議者並添加到以太坊網絡中。

在這個過程中，搜索者和構建者幾乎以他們能夠產生的 MEV 收入的同等金額進行競標，以獲得他們的捆綁和交易被選中的機會，從而使 MEV 收入從搜索者流向構建者，再從構建者流向提議者。

2.3 Based Rollups 的優勢

相比於自行處理排序的傳統 Rollup 網絡，Based Rollups 具有許多優勢。首先，它們依賴於以太坊來進行交易排序，因此可以從以太坊的活躍度中受益。當我們在上面討論不同 Rollup 的風險時，我們發現如果排序器或驗證者出現故障，很多問題可能會出現，但是對於 Based Rollups 來說，除非以太坊網絡發生問題，否則不存在這種風險。

第二個優勢是去中心化。Based Rollups 仍然可以利用在以太坊網絡上創建區塊的多樣化參與者，任何人都可以在 Based Rollups 的內存池中看到 MEV 機會時無需權限即可加入排序。

第三個優勢是與以太坊的經濟一致性。如果在 Based Rollups 中發現了一個 MEV 機會，以太坊網絡上的搜索者和構建者將提交相應的競標來進行排序，因此 Based Rollups 的 MEV 收入的價值將自然流向以太坊 L1。

第四個優勢是簡單。以 Based Rollups 的形式構建的 Rollup 網絡也比具有中心化排序器的網絡更簡單。Based Rollups 不需要驗證排序器的簽名，構建緊急出口（一種允許用戶在驗證者離線時安全提取資金的系統），或者以後引入用於去中心化排序器的新算法。

第五個優勢，是不需要代幣。傳統的 Rollup 網絡需要存在代幣，以便以後去中心化排序器。然而，由於 Based Rollups 的排序是在以太坊網絡上進行的，因此不需要代幣。

2.4 Based Rollups 的缺點

Based Rollups 也有一些缺點。首先，Rollup 網絡自身的 MEV 收入流向以太坊 L1，而不在 L2 上累積價值。然而，除了 MEV 收入外，提交交易的基礎費用可以在 L2 端累積。

第二個缺點是排序的限制。由於 Based Rollups 完全依賴以太坊網絡進行排序，很難引入自己的排序過程。此外，依賴以太坊進行排序的缺點是它遵循以太坊的最終性，這可能對用戶體驗不友好，但目前許多研究人員正在研究通過 EigenLayer、包含列表、構建者保證金等方式提前實施最終性的方法。

3.例子

雖然尚不確定是否會應用 Based Rollups 技術，但 Ethresearch 上有一篇由知名的 Layer 2 zkEVM 項目之一 Taiko 發佈的研究文章。

如果 L2 應用了 Based Rollups 技術，MEV 的流程如下：

• L2 搜索者將 L2 交易捆綁併發送給 L2 的區塊構建者。

• L2 區塊構建者創建 L2 區塊，然後將其發送給 L1 搜索者，並可作為 L1 捆綁的一部分使用。

• 需要注意的是，當 L2 區塊發送給 L1 時，必須在私有訂單流中發送，否則 MEV 可能會被竊取。

綜上所述，如果 L1 搜索者同時監視 L2 和 L1 的內存池，他們可以通過 Based Rollups 提取以太坊和 L2 之間的跨鏈 MEV，並且 L2 的 MEV 價值可以在以太坊中累積。

4.總結

隨著各種 Rollup 網絡的發展，對於排序器的中心化存在越來越多的擔憂。雖然有許多項目來解決這個問題，但 Justin Drake 的 Based Rollups 的方法是一個令人耳目一新的想法。

我已經在上面提到了一些缺點，但在我看來，Based Rollups 的最大弱點是盈利能力和緩慢的最終確定性。以太坊網絡的區塊生產者參與 Based Rollups 的排序的唯一動機是 MEV 收入，這可能並沒有多大利潤。如果目前存在中心化問題的排序器也由以太坊處理，那麼可以說它更接近真正的 Rollup，但在 Based Rollups 廣泛使用之前，需要進一步研究激勵機制和預先授予完整性的方法。

美國最大的加密貨幣交易所 Coinbase 推出了自己的 Rollup 網絡——Base，其有兩個設計目標：1）無代幣和 2）去中心化。Base 通過利用 Optimism 的 OP Stack 實現這一目標的路線圖，但這兩個目標都可以通過採用類似名稱的 Based Rollups 方法輕鬆實現。如果您是正在構建區塊鏈網絡的企業，並且正在尋找高可擴展性和去中心化，並且不想鑄造代幣，那麼 Based Rollups 可能是一個不錯的選擇。