Based Rollup：L1驱动排序的Rollup方案探索

从理论到实践：Based Rollup能否实现 L1 排序驱动的 Rollup 方案

作者：YBB Capital Researcher Ac-Core

前言：

以太坊的运作方式是每个节点都得处理每笔交易，这对网络扩展是个大挑战。为了解决这个问题，以太坊引入了Rollup方案。简单来说，Rollup就是把大部分交易处理移到链下（L2），减轻以太坊主网（L1）的负担，降低交易费用。Rollup由L1上的智能合约和L2上的网络节点组成，依赖以太坊来处理结算、共识和数据可用性，L2节点中最关键的部分是排序器，但目前的Rollup排序器都面临着中心化的问题。

Rollup和排序器

Rollup是以太坊（L1）的一种扩容方案，它在链下执行交易，并将这些交易打包成区块。对于每个区块，Rollup会将重建链状态所需的数据发布到数据可用层，并将链下执行正确性的证明发布到结算层（ZK-rollup发布零知识证明，Optimistic rollup在有争议时发布欺诈证明）。在EIP-4844后，数据发布可能会切换到blobs层。Rollup的智能合约在L1上验证这些证明，每个Rollup都有桥来实现链间数据传输以及存款和取款。

在Rollup的实现中，排序器（Sequencer）是个关键角色，它负责接收L2上的交易请求，决定它们的执行顺序，并将交易打包成批次（Batch）提交给L1上的Rollup智能合约，提高了交易处理效率和降低了成本。

排序器的工作原理主要有四部分：

1. 接收交易：排序器接收来自用户或应用的交易请求，这些交易首先在L2上处理，而不是直接在以太坊主网上进行；

2. 排序交易：排序器对接收到的交易进行排序，决定它们的执行顺序，这类似于以太坊矿工在打包交易成区块前的工作；

3. 打包交易：排序器将已排序的交易打包成批次，这些批次包含了多笔交易的汇总信息；

4. 提交到L1：最终，排序器将打包的交易批次提交到以太坊主网（L1），在主网上进行结算和数据存储，这样L1就可以验证和存储L2上的状态更新。

尽管Rollup技术提供了有效的扩展方案，但在排序器的设计和实施上仍然存在一些问题，最明显的是中心化问题，多数Rollup项目目前依赖中心化的排序器，通常由单一实体或少数实体控制，这带来了缺乏透明性和单点故障的风险。

抛开这些刻板的解释，关于L2去中心化排序器解决方案的讨论，在YBB Capital往期文章中提到的无论是Metis直接面向市场放开的排序池节点质押的L2方案，还是另起炉灶的独立项目Espresso方案，其本质都是排序“利润蛋糕”的分配和未来对市场炒作的空间预期，所以利益和正统性才是难以避忌的关键。

Based Rollup的历史背景与设计

图源：@drakefjustin

Rollup概念最早由以太坊创始人Vitalik Buterin提出，其最初设想是实现一个完全无约束的“Total Anarchy（无政府）”状态，以允许任何人无限制的交易扩展。结合上述当前排序器存在的问题，在2023年Ethereum Researcher Justin Drake提出了将排序器由以太坊L1自身管理的解决方案Based Rollups，其内容如下（出处见扩展链接1）：

定义：

“当汇总的排序由基础层（L1）驱动时，我们称其为基于L1或由L1排序的汇总。具体地说，基于L1的汇总是指下一个L1提议者可以与L1搜索者和构建者合作，无需许可地将下一个Rollup区块包含在下一个L1区块中。”

优点：

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：

从整体来看，Based Rollup可以说是以太坊二层扩展方式的一次巨大转变，它将Rollup的排序直接委托给一层提议者，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，后者也是L1的搜索者，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，去中心化的解决方案。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