Ursprünglicher Autor: YBB Capital Researcher Ac-Core

Vorwort:

Das Funktionsprinzip von Ethereum besteht darin, dass jeder Knoten jede vom Benutzer übermittelte Transaktion speichert und ausführt. Um das gesamte Netzwerk zu erweitern, übernimmt Ethereum die Rollup-Lösung. Einfach ausgedrückt: Der Großteil der Transaktionsverarbeitung wird außerhalb der Kette (L2) verlagert, wodurch die Belastung des Ethereum-Hauptnetzwerks (L1) verringert und die Transaktionsgebühren gesenkt werden, d. h. Rollup = eine Reihe intelligenter Verträge von L1 + Netzwerkknoten von L2, also On-Chain-Smart-Verträge und Off-Chain-Aggregatoren, die für ihre eigene Abwicklung, ihren Konsens und ihre Datenverfügbarkeit auf Ethereum selbst angewiesen sind, sind nur für die Ausführung von Transaktionen verantwortlich. Der L2-Netzwerkknoten besteht aus mehreren Teilen, von denen der Sequenzer der wichtigste ist, aber derzeit haben die Sequenzer von Rollup Probleme mit der Zentralisierung.

Rollups und Sortierer

Rollup ist eine Skalierungslösung für Ethereum (L1), die Transaktionen außerhalb der Kette ausführt und sie in Blöcke verpackt. Für jeden Block veröffentlicht Rollup die Daten, die zur Rekonstruktion des Kettenstatus (als Quelle der Datenverfügbarkeit) erforderlich sind, auf der Datenverfügbarkeitsschicht und veröffentlicht den Nachweis der Korrektheit der Off-Chain-Ausführung auf der Abrechnungsschicht (es gibt zwei). Arten von Rollups: Beim ZK-Rollup werden Zero-Knowledge-Beweise für jeden Block ausgestellt. Beim Optimistic-Rollup werden Betrugsbeweise nur dann ausgestellt, wenn nach EIP-4844 ein Datenveröffentlichungswechsel auftritt zu Blobs. Diese Ebene könnte als „Datenveröffentlichungsschicht“ bezeichnet werden. Unter anderem überprüft der Smart Contract von Rollup den ausgestellten Beweis auf L1. Jedes Rollup verfügt über eine oder mehrere Brücken, um die Datenübertragung zwischen Ketten sowie Ein- und Auszahlungen zu realisieren.

In der Implementierungslogik von Rollup ist der Sequenzer eine Schlüsselkomponente. Er ist hauptsächlich dafür verantwortlich, Transaktionsanforderungen auf L2 zu empfangen, ihre Ausführungsreihenfolge zu bestimmen, die Transaktionen in Stapel zu packen (Batch) und sie schließlich an die Rollup-Intelligenz auf L1 zu übertragen. Verträge spielen eine wichtige Rolle bei der Verbesserung der Effizienz der Transaktionsabwicklung und der Kostensenkung.

Die Funktion und das Funktionsprinzip des Sortierers bestehen hauptsächlich aus vier Teilen.

1. Empfangen von Transaktionen: Der Sequenzer empfängt Transaktionsanfragen von Benutzern oder Anwendungen. Diese Transaktionen werden zuerst auf L2 verarbeitet und nicht direkt im Ethereum-Mainnet;

2 Transaktionen sortieren: Der Sequenzer ist für die Sortierung der empfangenen Transaktionen und die Festlegung ihrer Ausführungsreihenfolge verantwortlich. Dieser Prozess ähnelt dem, was Ethereum-Miner tun, bevor sie Transaktionen in Blöcke packen;

3 Gepackte Transaktionen: Der Sortierer packt die sortierten Transaktionen in Stapel, und diese Stapel enthalten zusammenfassende Informationen mehrerer Transaktionen.

4 An L1 senden: Schließlich übermittelt der Sequenzer den verpackten Transaktionsstapel an das Ethereum-Mainnet (L1), wo die Abwicklung und Datenspeicherung erfolgt. Auf diese Weise kann L1 Statusaktualisierungen auf L2 validieren und speichern.

Obwohl die Rollup-Technologie eine effektive Skalierungslösung bietet, gibt es immer noch einige Probleme beim Entwurf und der Implementierung von Sequenzern. Das erste ist das Zentralisierungsproblem. Die meisten Rollup-Projekte basieren derzeit auf zentralisierten Sequenzern, die normalerweise von einer einzelnen Einheit oder einigen wenigen verwaltet werden Zu den Risiken, die die physische Kontrolle mit sich bringt, zählen mangelnde Transparenz und Single Points of Failure.

Abgesehen von der oben genannten starren Erklärung geht es bei der in früheren Artikeln von YBB Capital erwähnten Diskussion um die L2-Lösung von Metis, die den Sortierpoolknoten direkt dem Markt öffnet oder bei Null anfängt Der Plan des unabhängigen Espresso-Projekts besteht darin, die Verteilung des „Gewinnkuchens“ und die Raumerwartungen für zukünftige Marktspekulationen zu sortieren, sodass die Richtigkeit von Interessen und Legitimität der Schlüssel ist, der schwer zu vermeiden ist.

Historischer Hintergrund und Design von Based Rollup

Bildquelle: @drakefjustin

Das Rollup-Konzept wurde erstmals von Vitalik Buterin, dem Gründer von Ethereum, vorgeschlagen. Seine ursprüngliche Idee bestand darin, einen völlig uneingeschränkten Zustand der „totalen Anarchie“ zu erreichen, der es jedem ermöglicht, Transaktionen ohne Einschränkungen auszuweiten. Durch die Kombination der oben genannten Probleme mit dem aktuellen Sortierer schlug der Ethereum-Forscher Justin Drake im Jahr 2023 eine Lösung namens Based Rollups vor, bei der der Sortierer von Ethereum L1 selbst verwaltet wird. Der Inhalt ist wie folgt (Quelle siehe erweiterter Link 1):

Definition:

„Wenn die Reihenfolge einer Aggregation von der Basisschicht (L1) gesteuert wird, nennen wir sie eine L1-basierte oder eine L1-geordnete Aggregation. Konkret bedeutet eine L1-basierte Aggregation, dass der nächste L1-Antragsteller mit den L1-Suchern interagieren kann.“ und Bauherren kooperieren, um den nächsten Rollup-Block ohne Erlaubnis in den nächsten L1-Block aufzunehmen.“

Vorteil:

  • Liveness: Based Rollup genießt die gleiche Liveness-Garantie wie L1. Bitte beachten Sie, dass die Aktivität von nicht-basiertem Rollup mit Escape Hatches reduziert wird (Escape Hatches ist ein Sicherheitsmechanismus in Rollup, der es Benutzern ermöglicht, Assets sicher von L2 zurück zum L1-Master zu extrahieren, wenn ein Problem mit der Rollup-Systemkette auftritt . Es ähnelt einem Notausgang);

Schwache Abwicklungsgarantie: Escape-Pod-Transaktionen müssen eine Zeitspanne abwarten, bevor die Abwicklung garantiert ist;

Überprüfungsbasiertes MEV: Rollups mit Notluken sind anfällig für nachteilige MEV-Effekte durch kurzfristige Sequenzerüberprüfungen während Zeitüberschreitungen;

Netzwerkeffekte sind gefährdet: Massenexits, die durch Ausfälle bei der Liveness des Bestellers ausgelöst werden (z. B. 51 %-Angriffe auf dezentrale PoS-Bestellmechanismen), zerstören die Netzwerkeffekte von Rollup. Beachten Sie, dass Rollup im Gegensatz zu L1 keinen sozialen Konsens nutzen kann, um sich nach Ausfällen der Sequenzer-Lebensdauer ordnungsgemäß zu erholen. Von allen bekannten nicht-basierten Rollup-Designs ist der Massenausstieg das Damoklesschwert;

Gasstrafe: Transaktionen, die über Notluken abgewickelt werden, ziehen oft Gasstrafen für ihre Benutzer nach sich (z. B. aufgrund einer suboptimalen Datenkomprimierung aufgrund der nicht stapelweisen Verpackung von Transaktionen).

  • Dezentralisierung: Basierendes Rollup übernimmt die Dezentralisierung von L1 und verwendet natürlich die L1-Sucher-Builder-Proposer-Infrastruktur wieder. L1-Suchende und -Builder erhalten einen Anreiz, Rollup-Blöcke in ihre L1-Blöcke aufzunehmen, um den MEV des Rollups zu extrahieren. Dies wiederum bietet Anbietern von L1-Blöcken einen Anreiz, Rollup-Blöcke auf L1 zu bündeln.

  • Einfachheit: Die basierte Rollup-Sortierung ist am einfachsten, sogar viel einfacher als die zentralisierte Sortierung. Das basierte Rollup erfordert keine Überprüfung der Unterschrift des Bestellers, keine Notausstiege und keinen externen PoS-Konsens.

Historischer Hinweis: Im Januar 2021 bezeichnete Vitalik die auf L1-Sortierung basierende Lösung als „vollständige Anarchie“, die das Risiko birgt, mehrere Rollup-Blöcke gleichzeitig einzureichen, was zu einer Verschwendung von Gas und Arbeitsaufwand führt. Das aktuelle PBS-Schema (Block Proposer-Builder Separation) kann die L1-Reihenfolge streng steuern, mit höchstens einem Rollup-Block pro L1-Block und ohne Gasverschwendung. Dadurch wird vermieden, dass die Beweisarbeit des ZK-Rollups verschwendet wird, wenn der n+1-Block des Rollups (oder n+k für k >= 1) den SNARK-Beweis von Block n enthält.

  • Kosten: Basierend auf dem Rollup fallen keine Gas-Overheads an – es ist nicht einmal erforderlich, die Unterschriften dezentraler oder zentraler Besteller zu überprüfen. Die Einfachheit von Based Rollup reduziert die Entwicklungskosten, verkürzt die Release-Zeit und verringert den Gefährdungsbereich für Code-Schwachstellen. Die basierte Rollup-Sortierung ist außerdem tokenfrei, wodurch der regulatorische Aufwand tokenbasierter Sortierer entfällt.

  • Im Einklang mit der wirtschaftlichen Ausrichtung der L1: MEV, das aus dem Based Rollup stammt, fließt natürlich in die L1, auf der es basiert. Dieser Fluss stärkt die wirtschaftliche Sicherheit von L1 und erhöht im Falle einer MEV-Zerstörung die wirtschaftliche Knappheit der nativen Token von L1. Diese starke wirtschaftliche Integration mit L1 kann dazu beitragen, die Legitimität von Based Rollup zu stärken. Wichtig ist, dass Based Rollup trotz der Einbußen bei MEV-Einnahmen die Möglichkeit behält, Einnahmen aus L2-Überlastungsgebühren zu generieren (z. B. L2-Grundgebühren in Form von EIP-1559).

  • Souveränität: Obwohl die Bestellung an L1 delegiert wird, behält Based Rollup die Souveränität. Based Rollup kann über ein Governance-Token verfügen, Grundgebühren erheben und die Einnahmen aus diesen Grundgebühren können bei Bedarf verwendet werden (z. B. Optimism finanziert öffentliche Güter).

Mangel:

  • Kein MEV-Einkommen: Basierender Rollup übergibt MEV an L1 und beschränkt seine Einnahmen auf Basisausgaben. Entgegen der Intuition kann dies den Gesamtumsatz von Based Rollup erhöhen. Der Grund dafür ist, dass es in der Rollup-Landschaft offenbar nur um Gewinner geht, wobei das siegreiche Rollup wahrscheinlich die Sicherheit, Dezentralisierung, Einfachheit und Konsistenz von Based Rollup nutzt, um die Vorherrschaft zu erlangen und letztendlich den Umsatz zu maximieren.

  • Eingeschränkte Sortierung: Die Delegierung der Sortierung an L1 verringert die Sortierflexibilität. Dadurch werden bestimmte Bestelldienste erschwert, vielleicht sogar unmöglich gemacht:

Vorabbestätigung: Eine schnelle Vorabbestätigung stellt bei zentraler Bestellung kein Problem dar und kann durch einen externen PoS-Konsens erreicht werden. Eine schnelle Prävalidierung mithilfe der L1-Sortierung ist ein offenes Problem bei vielen vielversprechenden Forschungsrichtungen, einschließlich EigenL, Einschlusslisten und Builder Bonds.

„Wer zuerst kommt, mahlt zuerst“ (FCFS): Bei der FCFS-Reihenfolge im Arbitrum-Stil ist nicht sicher, ob sie auf Based Rollup implementiert werden kann. EigenL kann ein Overlay von FCFS für L1-basiertes Rollup bereitstellen.

Name:

Der Name „Based Rollup“ kommt von der Nähe zur Basiskette (Base L1). Dies steht im Widerspruch zur kürzlich angekündigten Base-Chain von Coinbase, was ein wunderbarer Zufall ist. Tatsächlich teilte Coinbase in seiner Base-Ankündigung zwei Designziele mit:

  • Tokenlosigkeit: „Wir haben keine Pläne, neue Netzwerk-Token auszugeben.“

  • Dezentralisierung: „Wir […] planen, die Blockchain im Laufe der Zeit schrittweise zu dezentralisieren.“

Base kann eine tokenlose Dezentralisierung erreichen, indem es zu einem Based Rollup wird.

Quelle: @jchaskin 22

Um die Theorie zusammenzufassen: Based Rollup ermöglicht es jedem, den Rollup-Block zu erweitern und die sortierten Transaktionsstatusänderungen auf L1 zu veröffentlichen, um MEV aus L2 zu extrahieren, sodass die gesamte Sortierung und Sicherheit von Ethereum L1 bereitgestellt werden. Dies kann den externen Proof-of-Stake-Konsens und spezifische Rollup-Token-Anforderungen umgehen. Gleichzeitig können sie im Vergleich zu den „Notfall-Fluchtkabinen“-Funktionen anderer Rollups, die für die Sicherheit von Vermögenswerten unerlässlich sind, in der Vision von Based entfernt werden Rollup, und der Prozess erfordert lediglich, dass Transaktionen im Rollup erfolgreich abgeschlossen werden müssen, während der sichere Betrieb von Ethereum aufrechterhalten bleibt.

Taiko Labs auf basierendem Rollup

Quelle: Offizielle Website von Taiko

Taiko Labs ist das Hauptteam, das Based Rollup entwickelt und fördert, das Projekt von Taiko Labs in der Skalierungslösung der zweiten Schicht von Ethereum. Seine Vision ist es, das Skalierbarkeitsproblem des Ethereum-Hauptnetzwerks durch innovative Technologien wie Based Rollup zu lösen. Es weist drei Hauptmerkmale auf:

1. Völlig äquivalent zum EVM (Typ 1) ZK-EVM von Ethereum: Das verwendete (Typ 1) zkEVM ist vollständig mit Ethereum kompatibel und Entwickler können dezentrale Anwendungen nahtlos zwischen Ethereum und Taiko (dApps) migrieren, ohne sich Gedanken über das Risiko der Ausführung intelligenter Verträge machen zu müssen Versagen;

2. Open Source: Der gesamte Quellcode von Taiko ist auf GitHub öffentlich und jeder kann ihn anzeigen, erstellen oder ändern. Dieses Open-Source-Modell stellt sicher, dass die Entwicklung der Blockchain-Technologie nicht auf die Bemühungen eines kleinen Teams beschränkt ist, sondern auch Communities und Entwickler auf der ganzen Welt umfasst;

3. Vollständige Dezentralisierung: Neben der Gewährleistung einer hohen Kompatibilität mit EVM setzt sich Taiko auch für eine vollständige Dezentralisierung des Protokolls ein. Taiko plant, Blöcke einzureichen und ZkPs über dezentrale Antragsteller und Validatoren zu generieren, um den dezentralen Charakter des Systems sicherzustellen.

Taiko ist bestrebt, Typ 1 vollständig Ethereum-äquivalent zu entwickeln

Das ZK-EVM, das Vitalik Buterin in „Die verschiedenen Arten von ZK-EVMs“ (siehe erweiterter Link 2) erwähnte, strebt eine vollständige und kompromisslose Äquivalenz mit Ethereum an. Sein Zweck besteht darin, vollständig mit Ethereum kompatibel zu sein, um Ethereum-Blöcke zu verifizieren (zumindest die überprüfbare Ausführungsschicht, mit Ausnahme des Beacon-Chain-Konsenses, aber einschließlich aller Transaktionen, Smart Contracts und Kontologik und ersetzt nicht Hashes, Zustands-/Transaktionsbäume und andere Konsensformen). Daher ist Typ 1 im Vergleich zu anderen Typen der komplexeste und anspruchsvollste, um einer nativen Lösung nahe zu kommen.

Autor: Vitalik Buterin: „Die verschiedenen Arten von ZK-EVMs“

Weitere Kernstrukturen:

Wettbewerbs-Rollup (BCR – Basis-Wettbewerbs-Rollup)

Es handelt sich um eine innovative Blockchain-Erweiterungslösung, die von Taiko Labs entwickelt wurde. BCR zielt darauf ab, die Effizienz und Sicherheit von Rollup durch einen Wettbewerbsmechanismus zu verbessern, sodass verschiedene Teilnehmer frei gegeneinander antreten können, um Blöcke einzureichen und Beweise zu generieren, wodurch die Leistung und Dezentralisierung des gesamten Netzwerks verbessert wird. Eine umfassende Zusammenfassung lautet wie folgt.

  • Merkmale

Offener Wettbewerb: Dieser offene Mechanismus ermöglicht es jedem qualifizierten Teilnehmer, gegeneinander anzutreten, um Blöcke einzureichen und Beweise zu generieren. Dadurch wird die zentralisierte Kontrolle reduziert und die Dezentralisierung des Netzwerks verbessert. Wettbewerber verdienen Belohnungen und Transaktionsgebühren, indem sie bessere Dienstleistungen anbieten;

Effiziente Erweiterung: Sie kann die Effizienz der Blockgenerierung und -überprüfung effektiv verbessern. Mehrere Wettbewerber können parallel arbeiten, wodurch Engpässe an einzelnen Punkten vermieden und die Geschwindigkeit der Transaktionsverarbeitung sowie die Skalierbarkeit des Netzwerks verbessert werden.

Sicherheit: Durch den Wettbewerbsmechanismus mehrerer Parteien wird die Widerstandsfähigkeit des Systems gegen Angriffe verbessert. Die durch den Mehrparteienwettbewerb erzeugten Blöcke und Zertifikate erhöhen die Transparenz und Sicherheit des Systems und können von einer einzelnen Entität nur schwer kontrolliert oder angegriffen werden.

  • Vorteil

EVM-kompatibel: BCR ist vollständig kompatibel mit der Ethereum Virtual Machine (EVM), sodass bestehende Ethereum-Smart-Contracts und dezentrale Anwendungen (DApps) einfach und ohne größere Änderungen zur Ausführung auf BCR migriert werden können.

Hoher Durchsatz: Da BCR parallel Transaktionen verarbeiten und Blöcke generieren kann, wird der Durchsatz des Netzwerks deutlich verbessert, es kann höhere Transaktionsvolumina bewältigen und Transaktionskosten und Verzögerungen reduzieren;

Dezentralisierung: Der dezentrale Blockgenerierungs- und Zertifizierungsmechanismus stellt den dezentralen Charakter des Netzwerks sicher und verringert das Risiko, von zentralisierten Einheiten kontrolliert zu werden.

  • Nachteile

Erhöhte Komplexität: Die Systemkomplexität erfordert komplexe Algorithmen und Protokolle, um die Blockgenerierung und -überprüfung zwischen mehreren Wettbewerbern zu koordinieren. Die Komplexität intelligenter Verträge bedeutet, dass intelligente Verträge möglicherweise zusätzliche Logik erfordern, um Wettbewerbsergebnisse zu verarbeiten.

Potenzielle Probleme: Wenn mehrere Wettbewerber gleichzeitig Blöcke berechnen und einreichen, können bei der Nutzung von BCR für Transaktionen höhere Transaktionsgebühren anfallen, insbesondere wenn das Netzwerk ausgelastet ist oder ein intensiver Wettbewerb herrscht . Gleichzeitig können große Knoten mit reichhaltigen Ressourcen einen Wettbewerbsvorteil haben, was zu einer Zentralisierung führt.

Booster-basierter Rollup (BBR-basierter Booster-Rollup)

Booster ist ein besonderer Teilnehmer an BBR. Er ist für die Optimierung von Transaktionsstapeln, die Komprimierung von Transaktionsdaten und die parallele Verarbeitung mehrerer Transaktionsstapel verantwortlich. Seine eigentliche Funktion besteht darin, Ausführung und Speicherung zu trennen und aufrechtzuerhalten. Während L2 ausgeführt wird, bleibt L1 dezentralisiert Smart Contracts auf L1 und allen BBRs sind konsistent.

Gleichzeitig steht es auch vor Herausforderungen wie erhöhter Systemkomplexität, Ressourcenverbrauch und möglicher Zentralisierung. Zukünftig muss BBR noch weiter optimiert und erweitert werden, um den Anforderungen der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Blockchain-Technologie gerecht zu werden.

Bildquelle: Taiko Labs

Abschluss

Aus der aktuellen Gesamtbeobachtung kann Based Rollup als große Änderung in der zweiten Schichterweiterungsmethode von Ethereum angesehen werden. Die Sortierung von Rollup wird direkt dem Antragsteller der ersten Schicht anvertraut, und das Trennungsdesign des Antragstellers und des Erbauers ist es Wird verwendet, um die erste Ebene alle Aufgaben für die Rollup-Rolle ausführen zu lassen. Es ermöglicht auch die Erweiterung von MEV, sodass L2-Sucher Transaktionsbündel an L2-Builder senden können, die auch L1-Sucher sind, und diese vollständigen L2-Blöcke werden dann Teil von L1-Blöcken, die letztendlich von L1-Buildern und der Ethereum-Mainnet-Verarbeitung erstellt werden.

Ob Based Rollup als endgültige Lösung von Rollup angenommen werden kann, muss noch überprüft werden, aber es ist unbestreitbar, dass es sich in dieser Phase um eine wichtige Innovation in der Second-Layer-Erweiterung von Ethereum handelt und eine sicherere und dezentralere Lösung für die Erweiterung bietet. Wenn das gleiche Denken in das Bitcoin-Ökosystem eingebracht wird, ist die Implementierungsschwierigkeit im Vergleich zur starken Skalierbarkeit von Ethereum verständlich. Daher ist die gesamte Branche derzeit damit beschäftigt, das Problem einer wirklich dezentralen Expansion zu lösen noch ein langer Weg.

Erweiterungslink:

【 1 】 Basierende Rollups – Superkräfte durch L1-Sequenzierung https://ethresear.ch/t/based-rollups-superpowers-from-l1-sequencing/15016/1 

【 2 】Die verschiedenen Arten von ZK-EVMs  https://vitalik.eth.limo/general/2022/08/04/zkevm.html

Referenzartikel: [ 1 ] Das Spiel des Kredits: Rollups manipuliert durch Multi-Signing und Komitees https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=Mzk0OTYwMDM1Mg==mid=2247486544idx=1sn=7a0ee8eb1d32e6ef0bd08354986c0a1fsource=41#wechat_redirect

【2】Taiko-Forschungsbericht: Ethereum Layer 2-Lösung, die eine nahtlose Erweiterung und vollständige Kompatibilität erreicht https://www.panewslab.com/zh/articledetails/id09jfto.html