Interpretation des Weges von Rollup zur Dezentralisierung: Gemeinsame Sortierung und das Dilemma basierend auf Ethereum

Ursprünglicher Autor: Taiko Labs

Originalzusammenstellung: Shechao TechFlow

Zusammenfassung der wichtigsten Punkte

Die Rollup-zentrierte Roadmap erstellt eine fragmentierte und isolierte Blockchain. Diese Fragmentierung führt zu einem Mangel an Wertübertragung zwischen Rollups. Um dieses Problem zu lösen, wurden gemeinsame Sortiermechanismen wie Espresso, Astria und Radius entwickelt. Diese Lösung erfordert jedoch grundsätzlich neue Vertrauensannahmen, da eine solche Schicht über einen eigenen Sicherheitssatz verfügen muss.

Wenn wir eine gemeinsame Bestellschicht für Rollup aufbauen möchten, ist Ethereum die vertrauenswürdigste neutrale Schicht, die wir erstellen oder verwenden können. Auf Ethereum basierende Rollups (d. h. basierte Rollups) sind grundsätzlich vollständig mit Ethereum und anderen basierten Rollups kombinierbar. Allerdings steht das Based Rollup-System auch vor einigen Herausforderungen. Die größte Herausforderung besteht darin, dass die Blockzeit die gleiche ist wie bei Ethereum, die auf 12 Sekunden begrenzt ist. Die Lösung besteht darin, einen schnellen Bestätigungsmechanismus bereitzustellen, beispielsweise einen zentralisierten Sequenzer, oder die Blockzeiten von Ethereum zu beschleunigen. Im Testnetz ist die auf Vorbestätigung basierende Geschwindigkeit schneller als beim aktuellen zentralisierten Sequenzer.

Kreuzung

Rückblickend auf den Anfang des Artikels ist die Richtung, die Ethereum einschlägt, sehr wichtig. Ethereum hat der Dezentralisierung vom ersten Tag an höchste Priorität eingeräumt. Diese Priorität bringt einige Einschränkungen für die Benutzererfahrung mit sich. Diese Einschränkungen ergeben sich aus den Herausforderungen beim Entwurf dezentraler verteilter Systeme (z. B. Handhabung des globalen Status, sequentielle Ausführung usw.). Das ist es, was Ethereum von anderen L1s unterscheidet. Sie wählten unterschiedliche Wege. Andere L1s entscheiden sich dafür, schnell und günstig zu sein, indem sie auf eine gewisse Dezentralisierung verzichten. Aufgrund ihrer bewährten Geschichte, größeren Blockgrößen und parallelen Verarbeitung sind sie schnell und günstig. Diese Konzepte ermöglichen schnelle und kostengünstige Transaktionen, erhöhen aber auch die Belastung der Validatoren. Aus diesem Grund haben andere L1-Validatoren höhere Hardwareanforderungen als Ethereum.

Bis Ethereum selbst durch Upgrades wie Verlaufsablauf, Staatenlosigkeit, Verkle-Bäume usw. skaliert, überlassen wir die Aufgabe dem Rollup.

Vor vier Jahren hat Ethereum eine Rollup-zentrierte Roadmap eingeführt und die Ausführung ausgelagert, um die Umgebung benutzerfreundlicher zu gestalten, bis Verbesserungen eintreffen. Dadurch haben wir im gesamten Ethereum einen Tagesdurchschnitt von 250 TPS erreicht.

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Wie oben erwähnt, ist es vier Jahre her, dass Ethereum beschlossen hat, eine Rollup-zentrierte Roadmap einzuführen. Während dieser Zeit wurde auf L2 viel darüber experimentiert, was Ethereum selbst sein sollte. AltVM (Fuel, Fluent), zkVM (Aztec, Starknet), zkEVM (Scroll, Linea, zkSync), Parallel EVM (MegaETH) und mehr. Diese liefern Ideen für die Zukunft von Ethereum. Sie schaffen aber auch viele unabhängige Blockchains, die noch nicht einmal eine Verbindung zueinander haben. Aus diesem Grund entstanden gemeinsame Ordnungsschichten, um das Fragmentierungsproblem zu lösen.

Gemeinsame Sortierebene

Derzeit verfügt Rollup über einen zentralisierten Sequenzer. Dies bringt enorme Zensur-, Liveness- und MEV-Extraktionsrisiken mit sich. Wenn Rollup dezentralisiert werden möchte, kann es sich dafür entscheiden, den Besteller zu teilen. Durch die Verwendung eines gemeinsamen Bestellers kann Rollup die Vorteile von Endgültigkeit, Dezentralisierung, schnellen Transaktionen und kettenübergreifender Atomizität nutzen. Wie Vitalik sagte: „Dezentrales Rollup erfordert 90 % des Aufwands für die Entwicklung eines neuen L1.“ Daher wird durch die Wahl eines gemeinsamen Sequenzers ein dezentraler Engineering-Aufwand vermieden.

Die gemeinsame Bestellebene ist im Grunde eine Ebene, die die am Rollup beteiligten Bestellrechte mit einem einzigen Bestellernetzwerk verbindet. Auf dieser Ebene wird ein Konsensprotokoll wie BFT ausgeführt, an dem jeder teilnehmen kann (innerhalb der Designbeschränkungen des Konsensprotokolls). Daher verfügen mehrere Rollups über einen gemeinsamen Mechanismus zur Bestimmung der Reihenfolge der Transaktionen. Dieser Mechanismus sorgt auch für eine schnelle L2-Finalität und Zusammensetzbarkeit zwischen allen teilnehmenden Rollups.

Die gemeinsame Sortierschicht ist ein Marktplatz von Sortierern. Auf diesem Markt kann Rollup seinen Blockplatz (und seine Angebotsrechte) auf Slot-für-Slot-Basis an höhere Bieter verkaufen. Dadurch wird auch eine Ebene erstellt, die MEV unter allen teilnehmenden Rollups neu verteilt.

Fokus

Die gemeinsame Ordnungsschicht verfügt über Netzwerkeffekte, die eine atomare Zusammensetzbarkeit und einen gemeinsamen MEV zwischen allen teilnehmenden Rollups schaffen. Rollups treten dem Netzwerk bei, um den Wert seiner Blöcke zu steigern (und gleichzeitig seine Besteller zu dezentralisieren).

Abhängig vom Systemdesign des Shared Sequencers sollten jedoch möglichst viele Rollups beteiligt sein. Wenn teilnehmendes Rollup X die Kette verlässt, wird diese MEV-Verteilung unterbrochen, was sich direkt auf den Netzwerkeffekt auswirkt. Shared Sorting ist daher ein endloses Spiel, bei dem die Teilnehmer jederzeit im Spiel bleiben müssen. Wie Rushi sagte, handelt es sich hierbei um ein reines B2B-Modell.

Die Shared-Ordering-Schicht führt ein Protokoll wie BFT neben einem Shared-Orderer-Markt aus, um eine schnelle L2-Endgültigkeit zu erreichen, und führt eine Ehrlichkeitsannahme ein. Es wird davon ausgegangen, dass die Hälfte der Validatoren ehrlich ist. Wenn aus irgendeinem Grund die Hälfte der Validatoren offline geht oder unehrlich ist, kann die Kette ihre Aktivität verlieren (sie können ein auf Blockchain basierendes Fallback-Schema verwenden). Wenn das BFT-Protokoll seine Aktivität verliert, können teilnehmende Rollups die Vorteile der schnellen Endgültigkeit nicht nutzen, da sie eine Endgültigkeitszertifizierung durch das BFT-Protokoll erhalten müssen. Auszahlungen aus dieser Stufe werden ebenfalls ausgesetzt. Aber selbst wenn das BFT-Protokoll abstürzt, wird die MEV-Neuzuweisung fortgesetzt, da in Espresso beispielsweise die MEV-Neuzuweisung vom BFT-Protokoll getrennt ist. Im Vergleich dazu war Ethereum in Bezug auf kryptoökonomische Sicherheit und Lebendigkeit schon immer das stärkste BFT-Protokoll.

Darüber hinaus besteht bei starker Besicherung auch das Risiko einer starken Besicherung. Wenn die Hardwareanforderungen des Validators hoch sind, führt dies zu einem Monopol. Es könnte auch zu massiven Kürzungen kommen, wenn der Re-Stake-Service fehlschlägt; weitere Informationen finden Sie in den Risiko-FAQ von Eigenlayer. Sehen Sie sich die gemeinsame Forschung von Nethermind und Fourpillar für einen Re-Stake-Ansatz in gemeinsam genutzten Sequenzern an.

Es ist wichtig zu beachten, dass dieser Prozess aufgrund der Tatsache, dass der gemeinsam genutzte Sequenzer eine Vorbestätigung verwendet, auf L1 (d. h. basierend auf einer Vorbestätigung) durchgeführt werden kann, wodurch die Notwendigkeit einer neuen Ebene entfällt. Beachten Sie außerdem, dass der gemeinsam genutzte Sequenzer weiterhin über die L1-Pipeline laufen muss. Eine „schnelle Endgültigkeit“ macht hier also keinen Sinn.

Zusammenfassend glauben wir, dass gemeinsam genutzte Sequenzerschichten Single Points of Failure darstellen, wenn sie nicht dezentralisiert und robust sind. Sie sind das schwächste Glied bei jedem Opt-in-Rollup.

Neutrale Zusammensetzbarkeit ist kein Scherz mehr: Sie muss basiert sein

Wie bereits erwähnt, ist Ethereum die vertrauenswürdigste neutrale Schicht für die Erstellung verschiedener Anwendungen. Rollup erreicht dies, indem es seine Batches und Proofs an Ethereum sendet und es als Datenverfügbarkeitsschicht nutzt. Derzeit werden die meisten Rollups von einem zentralen Sequenzer verwaltet, wobei alle Transaktionen vom Rollup-Team sortiert werden. Einige dieser Teams arbeiten immer noch daran, Möglichkeiten zur Dezentralisierung ihrer Netzwerke zu entwickeln, wie beispielsweise das Fernet von Aztec. Es gibt eine andere Möglichkeit, das Netzwerk zu dezentralisieren, ohne große technische Ressourcen aufzuwenden: einen auf Rankings basierenden Ansatz.

Taiko ist das erste basierte Rollup, das Ethereum als Sortierebene verwendet. Der Blockaufbau basiert vollständig auf Ethereum. Jeder kann einen Block vorschlagen, und der Prozess ist völlig erlaubnisfrei. Jedes Rollup kann zusammensetzbar sein, indem es auf Ethereum basiert, anstatt eine neue Ebene hinzuzufügen. Da sich die Slots von Ethereum und Based Rollup synchron bewegen, sind sie vollständig miteinander kompatibel. Dies bedeutet, dass es möglich ist, Flash-Kredite auf L1 zu tätigen und im selben Slot einige Aktivitäten im Bereich Based Rollup durchzuführen (dank unseres BBR-Designs, Details hier). Allerdings ist der auf Ethereum basierende Ansatz auch mit einigen Kosten verbunden.

Quelle: L2 Beat

Wir haben dieses Thema im Artikel „Überlegungen zum Rollup-Center basierend auf der Vorbestätigung“ angesprochen, aber fassen wir es kurz zusammen. Wie bereits erwähnt, ist die Blockzeit von Based Rollup dieselbe wie die von Ethereum und beträgt 12 Sekunden. Das bedeutet, dass Based Rollup seine Daten alle 12 Sekunden über Blobs (oder Calldata) an L1 senden muss. Wenn Sie den Blob nicht mit genügend L2-Transaktionen füllen können, um die L1-Gebühr zu decken, müssen Sie mit Verlusten rechnen. Um dies nicht auf unsere Nutzer abzuwälzen, haben wir die Kosten zunächst selbst getragen und einen erheblichen Betrag ausgegeben. Heutzutage haben Antragsteller Blockzeiten von mehr als 12 Sekunden (~20 Sekunden), um profitabel zu sein.

Dies sind Beispiele für die Schwierigkeiten, die beim Based Rollup am Beispiel von Taiko aufgetreten sind. Zusammenfassend besteht das Hauptproblem darin, dass die Blockzeit und die Einnahmen auf die Grundgebühren und nicht auf zentralisierte Besteller beschränkt sind. Sie opfern Einnahmen, weil die Sortierung völlig erlaubnisfrei ist, Ihr MEV vollständig an Ethereum fließt und kein Wert aus der Transaktion erfasst werden kann (Spire Labs entwickelt ein Framework zur Verbesserung des Umsatzmodells basierend auf Based Rollup).

Um Benutzererfahrungs- und Blockzeitprobleme zu lösen, haben wir zwei Möglichkeiten:

• Basierend auf Vorbestätigung

• Schnellere Blockzeiten auf L1

Basierend auf Vorbestätigungen

Verwenden Sie einfach einige L1-Validatoren, um L2-Benutzern eine Vorbestätigung basierend auf der Vorbestätigung bereitzustellen. Derzeit erfolgreich im Helder-Testnetz ausgeführt, sind jetzt blitzschnelle Transaktionen auf Taiko möglich (20 ms in Gattacas Demo und ~260 ms in Arbitrum), basierend auf Vorbestätigungen, die erfolgreich im Helder-Testnetz ausgeführt werden.

Vorabbestätigungsdemo basierend auf Titan

Bei der Vorbestätigung erben Sie nicht die gesamte Lebendigkeit und Sicherheit von Ethereum. Sie vertrauen nur einer Teilmenge des Ethereum-Validatorsatzes. Erwähnenswert ist hier jedoch, dass wir von aktuellen Ethereum-Antragstellern glaubwürdige Zusagen erhalten. Jeder kann ein vorab bestätigter Anbieter werden, indem er einen bestimmten Betrag an ETH auf einen registrierten Vertrag setzt. Die Einzelheiten der Vorbestätigung haben wir in einem früheren Blogbeitrag erläutert, den Sie hier finden.

Der auf Vorbestätigungen basierende Raum befindet sich noch in einem frühen und sich entwickelnden Stadium. Es gibt einige Bedrohungen, wie die Zentralisierung der Ethereum-Blockkonstruktion, aber mit neuen Methoden und Forschung wird eine rationalere Architektur entworfen. Wir werden unsere vorab bestätigten Designs in Kürze veröffentlichen.

Schnellere Blöcke?

Niemand kann widerstehen, Ethereum benutzerfreundlicher zu machen. Eine schnellere endgültige Bestätigung, schnellere Blockierungszeiten und eine schnellere Transaktionsverarbeitung sind die vorteilhaftesten Szenarien für Based Rollup. Wie bereits erwähnt, ist die Blockzeit von L1 das einzige Hindernis auf dem Weg zum Based Rollup. Schnellere L1-Blöcke bedeuten schnellere Based Rollup-Blöcke.

Die Hauptidee hinter einem schnelleren L1 besteht darin, einen Konsensmechanismus einzusetzen, der die Slot-Zeit wesentlich verkürzt. Single Slot Finality (SSF) ist ein Konsensmechanismus, der derzeit in Betracht gezogen wird, insbesondere Orbit SSF, bei dem jeder Slot in Sekundenschnelle finalisiert werden kann. Im aktuellen Gasper-Protokoll beträgt die endgültige Bestätigungszeit 2 Zyklen oder 13 Minuten. Der Nachteil von SSF besteht jedoch darin, dass es zu 33 % inaktivem Leckagerisiko ausgesetzt ist.

Die Hauptfrage hier ist, warum, wenn ein schnellerer L1 schon immer notwendig war, vier Jahre an Entwicklungsaufwand für Rollup nicht dazu verwendet wurden, den L1 selbst zu beschleunigen. Wir haben viel Forschungs- und Entwicklungsaufwand in Rollup gesteckt und viele verschiedene Ansätze erreicht. Selbst wenn heute kürzere Blockzeiten erreicht würden, würde die Entwicklung bis zu 2-3 Jahre dauern.

Ethereum hat einen sehr klaren Weg gewählt. Dieser Weg bedeutet, dass bei der Dezentralisierung keine Kompromisse eingegangen werden und keine „einzelnen Heimverpfänder“ berührt werden. Offensichtlich würden schnellere Blöcke Änderungen am Konsens von Ethereum erfordern, und solche Änderungen würden dazu führen, dass weniger Validatoren verteilt werden als heute. Dies ist eine wichtige Entscheidung, die die Ethereum-Community treffen muss.

abschließend

Da Rollup immer beliebter wird, werden Fragmentierung und Isolation zu ernsthaften Problemen. Daher ist es ein wichtiger Unterschied, zu einem basierten Rollup zu werden und eine gemeinsame Sortierebene hinzuzufügen. Gemeinsam genutzte Ordnungsschichten können für eine schnelle endgültige Bestätigung und kettenübergreifende Zusammensetzbarkeit verwendet werden, erfordern jedoch neue Vertrauensannahmen und können fehlschlagen und Netzwerkeffekte verlieren. Based Rollup nutzt die bestehende Infrastruktur von Ethereum für den Blockaufbau, steht jedoch vor Herausforderungen bei den Blockzeit- und Umsatzmodellen. Dennoch bietet es durch seine Funktionen eine Lösung für die Liquiditätsfragmentierung und ist vollständig mit L1 kombinierbar.

Der Weg nach vorne könnte in neuen Lösungen wie Vorbestätigung und schnelleren L1-Blockzeiten liegen, um die Mängel des Based Rollup zu überwinden. Diese Ziele bestehen darin, die Benutzererfahrung zu verbessern, ohne die Ausrichtung von Ethereum zu beeinträchtigen. Unser Ziel ist es, ein skalierbares, dezentrales und benutzerfreundliches Ökosystem zu schaffen, das der Vision von Ethereum treu bleibt.

Die Entscheidung, ob auf Ethereum basiert werden soll, ist nicht nur eine technische Entscheidung, es geht um die Richtung des dezentralen Rollup-„Frameworks“.