Based Rollup 將交易排序外包給 L1 以減輕自身驗證複雜度，同時享有與 L1 相同的活性保證

作者：0XNATALIE，ChainFeeds Research

封面： Photo by Shubham Dhage on Unsplash

隨著坎昆升級的完成，L2 Gas 費用的降低，市場的焦點再次回到 L2 上。在 Rollup L2 的解決方案，目前主要有兩大類：Optimistic Rollup 和 ZK Rollup。 Optimistic Rollup 由於其成熟的市場應用，佔據著市場大部分的份額。然而，不論是 Optimistic Rollup 還是 ZK Rollup 都存在著一些問題。為了解決這些局限性，並進一步優化效率和去中心化特性，Based Rollup 應運而生。它不僅簡化了技術複雜性、減少了交易延遲，而且是唯一完全繼承了以太坊活性（liveness）的方案。在所有已知專案中，目前只有 ZK Rollup 團隊 Taiko  正在開發基於 Based Rollup 的方案。

現有 Rollup   的問題

Optimistic Rollup 在確認交易時需要一個較長的挑戰窗口，通常為 7 天，以便糾正潛在的詐欺行為。這種設計導致資金在提取前需要等待較長時間，減緩了整體的交易流程。而且在以太坊網路高峰期間，Optimistic Rollup 在處理詐欺證明時會涉及高昂的 Gas 費用。而 ZK Rollup 雖然能夠提供更快的交易確認時間，並且可以減少交易在鏈上的數據存儲從而節省費用，但在生成零知識證明的過程中需要消耗大量的計算資源和時間，導致成本和交易處理速度（TPS）受到影響。

總而言之，Optimistic Rollup 和 ZK Rollup 的技術複雜性，導致它們都需要維護一套複雜的基礎設施和安全機制來處理和驗證 L2 交易，這對交易成本和網路效率都產生了負面影響。

Based Rollup 解決方案

以太坊基金會的研究員 Justin Drake  於 2023 年 3 月提出 Based Rollup，可以有效克服這些問題。 Based Rollup 也稱為 L1-sequenced Rollup，是一種其排序完全由基礎 L1 推動的 Rollup。這種設計允許 L1 的提議者與 L2 的搜尋者和建構者無需許可地協作，將 Rollup 區塊直接包含在 L1 區塊中，也就是將排序權利外包給了 L1 驗證者。 Based Rollup 的共識層、資料可用性層、結算層都是以太坊，只有執行層建構在 Rollup 網路之上，負責處理交易的執行和狀態更新。值得注意的是，Based Rollup 從排序的角度出發解決 Rollup 效率問題，和 Optimistic Rollup、ZK Rollup 從驗證的角度分類不同。因為維度不同所以與 OP 和 ZK 的分類並不衝突，也就是說如果 Optimistic Rollup 或 ZK Rollup 將排序權利外包給了 L1 驗證者就可以稱為 Based Rollup。

Based Rollup 透過將交易排序的責任轉移到 L1，繼承其安全性和活性，同時優化 L2 的效能。它是唯一繼承了以太坊 100% 活性的 Rollup 方案。這種設計帶來了以下優勢：

  • 活性的完全繼承： Based Rollup 的安全性和去中心化程度與以太坊保持一致，不需要額外的安全機製或共識演算法來保證交易的有效性和順序。相比有逃生艙機制的 Rollup 更安全、快速、方便。在擁有逃生艙機制的 Rollup 中，如果 Rollup 發生故障或受到攻擊，用戶可以透過逃生艙將自己的資金安全地退回到 L1，但必須等待一個時期才能保證結算。
  • 簡化技術複雜性：當 L2 需要自行處理交易排序和資料可用性問題時會引入額外的複雜性和潛在的安全風險。將排序的責任轉移給 L1 可以簡化 L2 的結構，不需要排序器簽名驗證，不需要逃生艙口，也不需要外部 PoS 共識。
  • 減少延遲：使用 L1 來排序交易，可以快速確認交易的有效性和順序，從而減少了確認時間，提高了整個網路的回應速度和效率。
  • 降低營運成本：由於 L1 已經處理了交易的排序，L2 可以在此基礎上更有效地批次和確認交易，減少了 L2 的驗證複雜性和單獨為排序而需消耗的資源和費用。這種成本效率在交易量大時更為明顯。
  • 經濟誘因一致性：L1 的礦工因為參與到 L2 的交易排序中，可以從中獲得額外的費用和激勵，這增加了他們維護網路整體健康的動力。這種設計也有助於保持網路中不同層次之間激勵的一致性，增強整個生態系統的經濟安全性。

Based Rollup 面臨的挑戰

Based Rollup 雖然可以解決目前 Rollup 方案的一些不足，但這種技術也面臨一些挑戰：

  • 收入限制：依賴 L1 的排序限制了取得 MEV 的機會，大部分 Based Rollup 的 MEV 會流向 L1 驗證者。 Based Rollup 本身無法直接從中獲益。
  • 排序彈性：排序任務委託給 L1 可能會降低排序的彈性，影響特定的交易排序策略和快速交易確認的實作。例如，L1 的排序決策可能是礦工選擇優先處理某些交易以最大化自己的利益，所以想在 Based Rollup 中實現一個類似 Arbitrum 的 FCFS（First-Come First-Served）排序機制就需要額外的技術支持（如 EigenLayer）。

建構 Based Rollup 的項目

由於 Based Rollup 的概念提出到現在也就一年的時間，是一個比較新的概念，其理論和實現細節還在探索和完善階段，所以正在構建 Based Rollup 的項目很少，目前最為人所知的項目是 Taiko。 Taiko 是一個使用 ZK Rollup 技術的 L2，並開發了 Type-1 zkEVM，提供了與以太坊完全相同的操作碼和功能，確保了與現有以太坊生態的高度相容性。在 Based Rollup 概念提出後不久，Taiko 便開始著手建構 Based Rollup，將交易排序交給以太坊的驗證者，並利用以太坊作為結算和資料可用性層和共識機制，來簡化 Rollup 的結構。 2024 年 1 月 15 日，Taiko 啟動 Katla 測試網，實現了 Based Contestable Rollup (BCR) ，一種將爭議處理過程（類似詐欺證明系統）納入了交易驗證工作流程的 Based Rollup。

未來展望

雖然 Based Rollup 發展可能需要更多的時間和資源，以及市場和技術的雙重驗證。但長遠來看，Based Rollup 因其增強的安全性、去中心化特性、簡化結構和目標一致性，將在市場競爭中獲得優勢。特別是在 DeFi 領域，Based Rollup 展現出更快的交易確認速度和更低的交易成本，具有顯著的潛力優勢。相信隨著技術的不斷完善和市場的逐步認可，Based Rollup 預計將在 Rollup L2 解決方案市場佔有一席地位。

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