前言

以太坊的运作原理是每个节点存储并执行用户提交的每笔交易。为了扩展整个网络，以太坊采用了 Rollup 解决方案。简单来说，它将大部分交易处理移到链下（L2），从而减轻以太坊主网（L1）的负担并降低交易费用。Rollup = L1 上的一组智能合约 + L2 上的节点网络，包括链上智能合约和链下聚合器。它依赖以太坊进行结算、共识和数据可用性，只负责执行交易。L2 网络的节点由多个部分组成，其中最关键的是排序器。然而，目前 Rollup 的排序器面临着集中化的问题。

Rollup 和排序器

Rollup 是以太坊（L1）的扩展解决方案，将交易在链下执行并打包成区块。对于每个区块，Rollup 将需要用于重构链状态的数据（作为数据可用性的来源）发布到数据可用性层，并将链下执行正确性的证明发布到结算层。Rollup 分为两种类型：在 ZK-rollup 中，每个区块都会发布零知识证明，而在乐观 Rollup 中，只有在发生争议时才会发布欺诈证明。在 EIP-4844 后，当数据发布切换到 blob 时，这一层可能被称为“数据发布层”。L1 上的 Rollup 智能合约验证发布的证明。每个 Rollup 都有一个或多个桥梁，用于在链之间传输数据以及进行存款和提款。

在 Rollup 的实现逻辑中，排序器是一个关键组件，负责接收 L2 上的交易请求，确定它们的执行顺序，并将交易打包成批次最终发送到 L1 上的 Rollup 智能合约。这在提升交易处理效率和降低成本方面发挥着至关重要的作用。

排序器的功能和工作原理可以总结为四个主要部分:

1. 接收交易：排序器接收来自用户或应用程序的交易请求。这些交易首先在 L2 上处理，而不是直接在以太坊主网上处理。
2. 排序交易：排序器负责对接收到的交易进行排序，确定它们的执行顺序。这个过程类似于以太坊矿工在将交易打包成区块之前所做的操作。
3. 打包交易：排序器将排序后的交易打包成批次，每个批次包含多笔交易的摘要信息。
4. 提交至 L1：最后，排序器将打包好的交易批次提交到以太坊主网（L1）进行结算和数据存储。这使得 L1 能够验证并存储来自 L2 的状态更新。

尽管 Rollup 技术提供了有效的扩展解决方案，但在排序器的设计和实施中仍然存在一些问题，其中最主要的是集中化问题。目前大多数 Rollup 项目依赖于中心化的排序器，通常由单一实体或少数几个实体控制，这带来了透明度不足和单点故障的明显风险。

撇开上述严格的解释不谈，根据 YBB Capital 先前的文章中讨论的去中心化排序器解决方案，无论是 Metis 的 L2 解决方案，直接开放排序器池节点的抵押市场，还是独立项目 Espresso，它们的核心是分配排序和未来市场炒作预期的“利润蛋糕”。因此，利益和正统正确性是不可避免的关键点。

Based Rollup 的历史背景和设计

图片来源：@drakefjustin

Rollup 的概念最初由以太坊创始人Vitalik Buterin提出，最初设想实现完全无限制的“全面无政府主义”状态，允许无限的交易扩展。鉴于当前排序器存在的问题，2023年，以太坊研究员Justin Drake提出了一种解决方案，称为Based Rollups，其中排序器由以太坊 L1 自身管理。具体细节如下（来源：参见扩展链接1）：

定义：

“当 Rollup 的排序由基础层（L1）驱动时，我们称之为 L1-based 或 L1-driven Rollup 排序。具体来说，L1-based Rollup 意味着下一个 L1 提议者可以无需权限地与 L1 的搜索者和构建者合作，将下一个 Rollup 区块包含在下一个 L1 区块中。”

优点：

活力性：Based Rollup 享有与 L1 相同的活力保证。请注意，带有应急出口的非 Based Rollup 具有降低的活力性（应急出口是 Rollup 中的安全机制，允许用户在 Rollup 系统出现问题时安全地将资产从 L2 提取回 L1 主链，类似于紧急出口）。

较弱的结算保证：通过应急出口进行的交易必须等待超时期结束后才能保证结算。

来自审查的 MEV：带有应急出口的 Rollup 容易受到在超时期间的短期审查机制导致的不利 MEV 影响。

网络效应风险：由于排序器活力失败引发的大规模退出（例如，去中心化 PoS 排序机制的 51% 攻击）将扰乱 Rollup 的网络效应。请注意，与 L1 不同，Rollup 无法通过社会共识优雅地从排序器活力失败中恢复。在所有已知的非 Based Rollup 设计中，大规模退出都是达摩克利斯之剑。

Gas 惩罚：通过应急出口结算的交易通常会为用户带来 Gas 惩罚（例如，由于非批量打包交易导致的数据压缩不佳）。

去中心化：Based Rollup 继承了 L1 的去中心化特性，自然地重用了 L1 的搜索者-构建者-提议者基础设施。L1 的搜索者和构建者受到激励，将 Rollup 区块包含在其 L1 区块中，以提取 Rollup 的 MEV。这进而激励 L1 区块提议者在 L1 上打包 Rollup 区块。

简易性：Based Rollup 排序是最简单的，甚至比中心化排序更简单。Based Rollup 不需要验证排序器签名、应急出口或外部 PoS 共识。

历史记录：2021年1月，Vitalik 将 L1-based 排序称为“全面无政府主义”，存在同时提交多个 Rollup 区块的风险，导致 Gas 和工作量的浪费。当前的提议者-构建者分离（PBS）方案可以严格控制 L1 排序，允许每个 L1 区块最多包含一个 Rollup 区块，并且不会浪费 Gas。当 Rollup 的 n+1 区块（或对于 k >= 1，n+k 区块）包含区块 n 的 SNARK 证明时，可以避免 ZK-rollup 证明的浪费。

成本：Based Rollup 的 Gas 开销为零 — 它甚至不需要验证来自去中心化或中心化排序器的签名。Based Rollup 的简易性降低了开发成本，缩短了发布时间，并最小化了代码漏洞的曝光。Based Rollup 排序也是免费的代币，避免了与基于代币的排序器相关的监管负担。

L1 经济对齐：从 Based Rollup 获得的 MEV 自然流向其基础 L1。这种流向增强了 L1 的经济安全性，并且在 MEV 燃烧的情况下，增加了 L1 原生代币的经济稀缺性。与 L1 的紧密经济对齐可以帮助建立 Based Rollup 的合法性。重要的是，尽管牺牲了 MEV 收入，Based Rollup 仍保留了通过 L2 拥塞费用赚取收入的选项（例如，以 EIP-1559 基础费用的形式）。 sovere

缺点：

无 MEV 收入：Based Rollup 放弃了 MEV 收入，将其限制在基础费用上。反直觉地，这可能增加 Based Rollup 的总体收入。原因在于，Rollup 领域似乎是取胜者通吃，成功的 Rollup 可能利用 Based Rollup 的安全性、去中心化、简易性和一致性来实现主导，并最终实现收入最大化。

受限排序：将排序委托给 L1 降低了排序的灵活性。这使得某些排序服务变得更加困难，甚至不可能实现：

预确认：对于中心化排序来说，快速的预确认不是问题，并且可以通过外部 PoS 共识实现。使用 L1 排序进行快速的预确认是一个开放性问题，有许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 上实现类似 Arbitrum 风格的 FCFS 排序。EigenL 可能为基于 L1 排序的 Based Rollup 提供 FCFS 叠加层。

命名：

“Based Rollup” 这个名称源自于它与基础链（Base L1）的紧密联系。这巧合地与 Coinbase 最近关于 Base 链的宣布产生了冲突。有趣的是，Coinbase 在他们的 Base 链公告中分享了两个设计目标：

无代币化： “我们没有计划发行新的网络代币。”

去中心化： “我们计划随着时间逐步去中心化区块链。”

Base 可以通过成为 Based Rollup 来实现无代币化的去中心化。

图片来源：@jchaskin22

总结来说，Based Rollup 允许任何人扩展 Rollup 区块，将排序后的交易状态变化发布到 L1 以从 L2 提取 MEV，所有的排序和安全性由以太坊 L1 提供。这种方法避免了对外部 PoS 共识和特定 Rollup 代币的需求。与其他需要基本“应急出口”功能来保护资产的 Rollup 相比，Based Rollup 的愿景消除了这种需求，确保只要以太坊继续安全运行，Rollup 上的交易能够顺利完成。

基于 Rollup 和 Taiko Labs

图片来源：太鼓官网

Taiko Labs 是主要开发和推广 Based Rollup 的团队，这是以太坊 Layer 2 扩展解决方案。他们的愿景是通过像 Based Rollup 这样的创新技术解决以太坊主网的可扩展性问题。Taiko Labs 主要具有三个特点:

1. 完全等价于以太坊的 Type 1 ZK-EVM：利用提供完全以太坊兼容性的 Type 1 zkEVM，开发者可以在以太坊和 Taiko 之间无缝迁移去中心化应用（dApps），而无需担心智能合约执行失败。
2. 开源：Taiko 的所有源代码都可以在 GitHub 上获取，任何人都可以查看、构建或修改它。这种开源方法确保了区块链技术的发展不受限于一个小团队，而是包括全球开发者社区的贡献。
3. 完全去中心化：除了确保与 EVM 的高度兼容性外，Taiko 致力于实现完全去中心化。Taiko 计划通过去中心化的提议者和验证者提交区块并生成 zkPs，确保协议的去中心化性质。

Taiko 的目标是构建一种 Type 1 完全等价于以太坊的 ZK-EVM，正如 Vitalik Buterin 在“不同类型的 ZK-EVMs”中所提到的（见扩展链接2）。这种追求与以太坊完全无差异的等同性，旨在实现对以太坊区块的完全兼容性（至少是执行层，不包括信标链共识，但包括所有交易、智能合约和账户逻辑，而不替换哈希、状态/交易树和其他共识逻辑）。因此，与其他类型相比，Type 1 是接近本地解决方案最复杂和具有挑战性的解决方案。

图片来源：Vitalik Buterin：“不同类型的 ZK-EVM”

其他核心结构：

Base Competitive Rollup（BCR）

Base Competitive Rollup 是由 Taiko Labs 开发的创新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，允许不同参与者自由竞争提交区块和生成证明，从而增强整个网络的性能和去中心化。

特点:

1. 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集中控制，并增强了网络的去中心化。竞争者受到激励提供更好的服务以赚取奖励和交易费用。
2. 高效扩展：有效提升了区块生成和验证效率。多个竞争者可以并行工作，避免单点故障，增强了交易处理速度和网络可扩展性。
3. 安全性：通过多方竞争机制，提升了系统的抗攻击能力。由多方生成的区块和证明增加了系统的透明度和安全性，使单一实体难以控制或攻击。

优点：

1. EVM 兼容性：BCR 完全兼容以太坊虚拟机（EVM），允许现有的以太坊智能合约和 dApps 轻松迁移到 BCR，无需进行重大修改。
2. 高吞吐量：由于 BCR 可以并行处理交易并生成区块，网络的吞吐量显著提高，能够处理更高的交易量，同时降低交易成本和延迟。
3. 去中心化：去中心化的区块生成和证明机制确保网络的去中心化，减少了被集中实体控制的风险。

缺点：

1. 增加的复杂性：系统的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。智能合约可能需要额外的逻辑来处理竞争结果。
2. 潜在问题：在BCR的竞争机制中，多个竞争者同时计算和提交区块可能会导致费用增加。用户在繁忙或高度竞争的时期，特别是面临更高的交易成本。此外，资源丰富的大型节点可能会主导竞争，导致集中化问题。

BBR（基于增强型 Rollup）

在BBR中，增强器（Booster）是一个特殊的参与者，负责优化交易批次、压缩交易数据，并并行处理多个交易批次。其主要功能是分离执行和存储，确保在L2处理执行时，L1保持去中心化，并且智能合约地址在L1和所有BBR中保持一致。

然而，BBR面临诸如系统复杂性增加、资源消耗增加和潜在的集中化等挑战。未来的发展需要进一步优化和扩展，以满足区块链技术不断演进的需求。

图片来源：Taiko Labs

结论

目前，Based Rollup 在以太坊 Layer 2 扩展方法中代表了一个重大的转变。它将 Rollup 的排序直接委托给 Layer 1 的提议者，利用了提议者-构建者分离的设计。这使得 Layer 1 能够执行 Rollup 的所有排序角色。同时，它扩展了 MEV，使得 L2 的搜索者能够打包交易并将其发送到 L2 的构建者，这些构建者同时也是 L1 的搜索者。这些完整的 L2 区块最终成为 L1 区块的一部分，由 L1 的构建者和以太坊主网进行处理。

虽然 Based Rollup 是否可以被视为 Rollup 的终极解决方案还有待观察，但它无疑代表了以太坊 Layer 2 扩展中的一项重大创新，提供了更安全和去中心化的解决方案。如果我们将同样的思维应用于比特币生态系统，实现一个本地且去中心化的虚拟机，并具有以太坊的可扩展性，无疑会面临挑战。整个行业在解决真正去中心化扩展问题方面仍有很长的路要走。

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