主要观点

• 当前的 Rollup 网络存在排序器中心化的风险，为解决这个问题，正在推出各种排序层项目。
• 以太坊基金会的研究员 Justin Drake 提出了一个名为 Based Rollups 的想法来解决 Rollups 的排序问题。在这个设置中，以太坊网络上的搜索者、建设者和提议者都参与到 Rollup 网络的排序中。
• 虽然 Based Rollups 高度去中心化并直接受益于以太坊的活跃性，但它们可能面临缺乏经济激励和潜在可扩展性限制的问题。

1.介绍

毫无疑问，2022 年至 2023 年，标志着以太坊二层技术的崛起，期间各种 Rollup 网络蓬勃发展。在 Optimistic Rollup 领域，Arbitrum 和 Optimism 已牢固占据总锁定价值（TVL）前十的位置。与此同时，在 zk Rollup 领域，第二波二层技术即将到来，特别是随着 Polygon 的 zkEVM 引入和 zkSync Era 主网的发布。

1.1 Rollup 的各种风险

然而，由于各种以太坊 Layer 2 网络的迅速增长，并不是所有网络都符合适当的 Rollup 标准。上述表格分析了现有 Rollup 网络的风险。每一项都描述了 Rollup 网络所采取的方法，黄色表示轻微风险，红色表示重大风险。

1. 状态验证：由于 Rollup 网络在链外执行计算，因此必须向以太坊证明其计算结果的有效性。该类别根据验证的实现方式进行分类。对于 zk-rollups，可以通过零知识证明（zk-SNARKs、zk-STARKs）来完成。对于 Optimistic Rollup，至少应有一个诚实的实体负责欺诈证明，但许多网络尚未建立起欺诈证明系统，即使有系统存在，也还有很长的路要走，因为只有被列入白名单的实体才能提交欺诈证明。
2. 数据可用性：根据计算中使用的交易数据的存储位置进行分类。在以太坊上的链上存储是最安全的。对于外部（DAC），交易数据由被称为数据可用性委员会的实体在链外管理；而在 Optimistic （MEMO）情况下，事务数据由分布式存储网络管理，这是 Metis Andromeda 采用的方法。
3. 可升级性：Rollup 网络在以太坊网络上有一个智能合约，根据其是否可升级进行分类。不可升级意味着代码是不可变的，这是最安全的方式，并且通常在决定升级后会有几天的延迟，或者在最坏的情况下，一个实体可以在没有任何批准的情况下升级 Rollup 合约。在最后一种情况下，如果实体愿意，它可以窃取所有资金（尽管这种可能性非常小）。
4. 排序器故障：排序器负责确定用户在 Rollup 网络上的交易顺序，该此类别分类了如果所有排序器离线或审查时该怎么办。使用 L1 进行交易表示用户可以通过以太坊提交交易并将其添加到 Rollup 网络中，而强制退出到 L1 表示用户可以强制排序器插入提款交易。最糟糕的情况是没有机制，即如果排序器离线或遭到审查，用户将无法追索。
5. 验证者故障：验证者负责向以太坊网络提交 Rollup 网络的状态，在 zkRollup 的情况下还包括零知识证明（ZKP），该部分将根据验证者离线时应采取的措施进行分类。提议区块允许任何人在一段时间后成为验证者，而紧急出口（MP）允许用户通过提交 Merkle Proof 安全地提取其资产，这两种方法都非常安全。紧急出口（ZK）要求用户提交 ZKP，这对个人来说是相当困难的任务，而提议区块（ZK）还要求节点执行 ZKP 并生成 ZKP。再次强调，最糟糕的情况是没有机制，这意味着如果验证者失效，所有用户的资产将被冻结。

1.2 排序器的重要性

到目前为止，我们已经讨论了各种风险，但随着许多 Rollup 网络规模越来越大，排序器和验证者的故障成为热门话题。Optimism 网络已经发展成为 TVL 排名第六的最大网络，但如果一个被列入白名单的验证者离线，用户的资金可能会被冻结，在最近发布的 zkSync Era 中，没有办法应对排序器和验证者离线的情况。

之所以出现这种担忧，是因为现有的大多数 Rollup 网络都使用中心化的排序器。让我们看看各个主要 Rollup 网络如何操作它们的排序器：

• Optimism：排序器和验证者都是由基金会集中运行的（排序器地址：0x68…2985，验证者地址：0x47…3A33）。即使中心化排序器离线或遭到审查，用户仍然可以通过 L1 强制将交易发送到 L2 网络，因为上述“使用 L1 进行交易”的方式是可行的。然而，如果验证者离线，用户将无法从 L2 提款到 L1。Optimism 计划在未来将排序器去中心化，引入经济博弈理论和治理机制来解决这个问题。
• Arbitrum：排序器由基金会集中运营（排序器地址：0xC1…47cc），而验证者则由 13 个白名单实体组成。即使中心化排序器离线或遭到审查，用户仍然可以通过 L1 在 L2 网络上强制交易，因为上述“使用 L1 进行交易”的方式是可行的。与 Optimism 不同，Arbitrum 还建立了一个欺诈证明系统，但只有列入白名单的验证者才能访问，如果所有验证者都离线，并且情况持续时间超过 7 天，任何人都可以成为验证者并进行提款。Arbitrum 计划在未来将排序器去中心化。
• zkSync Era：有一个作为排序器和验证者的集中操作员（操作员地址：0x11…2211）。该项目仍处于初级阶段，因此无法修复操作员出现的任何问题。zkSync Era 计划通过创建称为验证者和监护人的角色家族，在未来将操作员去中心化。
• Polygon zkEVM：排序器由基金会以中心化方式运营（排序器地址：0x14…2800），提交 ZKP 的验证者（Polygon zkEVM 中的聚合器）也是中心化的（聚合器地址：0xdA…86eA）。如果排序器失败，用户的资金将被冻结，但如果聚合器失败，任何人仍然可以提交 ZKP 从 L2 提款到 L1。Polygon zkEVM 稍后将使用名为 PoE 的共识算法将排序器和聚合器去中心化。

由于排序器和验证者的中心化，最近出现了一些尝试将 Rollup 网络的排序操作去中心化的项目。其中包括 Astria、Espresso、Radius、OP Stack 和 Suave 等。它们为 Rollup 网络提供自己的排序器网络，以便 Rollup 网络中的节点只需计算，而排序交易并将其传递给 Rollup 网络。相反，以太坊基金会的研究员 Justin Drake 提出了一种不同的方法，称为 Based Rollups。

2.Based Rollups

“Based Rollups 可以实现无代币的去中心化。” — Justin Drake

这是以太坊基金会研究员 Justin Drake 在介绍 Based Rollups 时的最后一句话。这意味着 Coinbase 推出的 Rollup 网络可以利用 Based Rollups 的形式实现无代币的去中心化？（请注意，Based Rollups 和 Coinbase 的 Base 没有关联，除了名字相似）。

2.1 介绍

Based Rollups（或称为 L1 排序的 Rollups）意味着 Rollup 网络的排序发生在其所基于的 L1 上（在大多数情况下是以太坊网络）。更具体地说，在以太坊的情况下，这意味着网络上的搜索者、构建者和提议者都参与到 Rollup 网络的排序中。

2.2 区块构建的参与者

目前，大多数以太坊网络的区块是通过 MEV-Boost 中间件创建的，未来，这个过程将被构建到以太坊协议本身中，采用提议者-构建者分离（PBS）的方式。在这种方法中，搜索者首先监听内存池，识别 MEV 机会，将它们捆绑在一起，并提交给构建者。构建者从内存池中获取交易和从搜索者那里收到的捆绑，使用自己的算法创建最大化 MEV 收入的完整区块，然后将其交给提议者并添加到以太坊网络中。

在这个过程中，搜索者和构建者几乎以他们能够产生的 MEV 收入的同等金额进行竞标，以获得他们的捆绑和交易被选中的机会，从而使 MEV 收入从搜索者流向构建者，再从构建者流向提议者。

2.3 Based Rollups 的优势

相比于自行处理排序的传统 Rollup 网络，Based Rollups 具有许多优势。首先，它们依赖于以太坊来进行交易排序，因此可以从以太坊的活跃度中受益。当我们在上面讨论不同 Rollup 的风险时，我们发现如果排序器或验证者出现故障，很多问题可能会出现，但是对于 Based Rollups 来说，除非以太坊网络发生问题，否则不存在这种风险。

第二个优势是去中心化。Based Rollups 仍然可以利用在以太坊网络上创建区块的多样化参与者，任何人都可以在 Based Rollups 的内存池中看到 MEV 机会时无需权限即可加入排序。

第三个优势是与以太坊的经济一致性。如果在 Based Rollups 中发现了一个 MEV 机会，以太坊网络上的搜索者和构建者将提交相应的竞标来进行排序，因此 Based Rollups 的 MEV 收入的价值将自然流向以太坊 L1。

第四个优势是简单。以 Based Rollups 的形式构建的 Rollup 网络也比具有中心化排序器的网络更简单。Based Rollups 不需要验证排序器的签名，构建紧急出口（一种允许用户在验证者离线时安全提取资金的系统），或者以后引入用于去中心化排序器的新算法。

第五个优势，是不需要代币。传统的 Rollup 网络需要存在代币，以便以后去中心化排序器。然而，由于 Based Rollups 的排序是在以太坊网络上进行的，因此不需要代币。

2.4 Based Rollups 的缺点

Based Rollups 也有一些缺点。首先，Rollup 网络自身的 MEV 收入流向以太坊 L1，而不在 L2 上累积价值。然而，除了 MEV 收入外，提交交易的基础费用可以在 L2 端累积。

第二个缺点是排序的限制。由于 Based Rollups 完全依赖以太坊网络进行排序，很难引入自己的排序过程。此外，依赖以太坊进行排序的缺点是它遵循以太坊的最终性，这可能对用户体验不友好，但目前许多研究人员正在研究通过 EigenLayer、包含列表、构建者保证金等方式提前实施最终性的方法。

3.例子

虽然尚不确定是否会应用 Based Rollups 技术，但 Ethresearch 上有一篇由知名的 Layer 2 zkEVM 项目之一 Taiko 发布的研究文章。

如果 L2 应用了 Based Rollups 技术，MEV 的流程如下：

• L2 搜索者将 L2 交易捆绑并发送给 L2 的区块构建者。
• L2 区块构建者创建 L2 区块，然后将其发送给 L1 搜索者，并可作为 L1 捆绑的一部分使用。
• 需要注意的是，当 L2 区块发送给 L1 时，必须在私有订单流中发送，否则 MEV 可能会被窃取。

综上所述，如果 L1 搜索者同时监视 L2 和 L1 的内存池，他们可以通过 Based Rollups 提取以太坊和 L2 之间的跨链 MEV，并且 L2 的 MEV 价值可以在以太坊中累积。

4.总结

随着各种 Rollup 网络的发展，对于排序器的中心化存在越来越多的担忧。虽然有许多项目来解决这个问题，但 Justin Drake 的 Based Rollups 的方法是一个令人耳目一新的想法。

我已经在上面提到了一些缺点，但在我看来，Based Rollups 的最大弱点是盈利能力和缓慢的最终确定性。以太坊网络的区块生产者参与 Based Rollups 的排序的唯一动机是 MEV 收入，这可能并没有多大利润。如果目前存在中心化问题的排序器也由以太坊处理，那么可以说它更接近真正的 Rollup，但在 Based Rollups 广泛使用之前，需要进一步研究激励机制和预先授予完整性的方法。

美国最大的加密货币交易所 Coinbase 推出了自己的 Rollup 网络——Base，其有两个设计目标：1）无代币和 2）去中心化。Base 通过利用 Optimism 的 OP Stack 实现这一目标的路线图，但这两个目标都可以通过采用类似名称的 Based Rollups 方法轻松实现。如果您是正在构建区块链网络的企业，并且正在寻找高可扩展性和去中心化，并且不想铸造代币，那么 Based Rollups 可能是一个不错的选择。