原著者: YBB Capital 研究員 Ac-Core
序文：
イーサリアムの動作原理は、ネットワーク全体を拡張するために、各ノードがユーザーによって送信されたすべてのトランザクションを保存および実行することです。簡単に言えば、トランザクション処理の大部分をオフチェーン (L2) に移動することで、イーサリアムのメイン ネットワーク (L1) の負担を軽減し、トランザクション手数料を削減します。つまり、ロールアップ = L1 のスマート コントラクトのセット + ネットワーク ノードL2、つまり、独自の決済、コンセンサス、データの可用性をイーサリアム自体に依存するオンチェーンのスマート コントラクトとオフチェーンのアグリゲーターは、トランザクションの実行のみを担当します。 L2 ネットワーク ノードは複数の部分で構成されており、その中で最も重要なものはシーケンサーですが、現在、Rollup のシーケンサーは集中化の問題に直面しています。
ロールアップとソーター
Rollup は、トランザクションをオフチェーンで実行し、ブロックにパッケージ化するイーサリアム (L1) のスケーリング ソリューションです。ブロックごとに、ロールアップはチェーン状態を再構築するために必要なデータを (データ可用性のソースとして) データ可用性レイヤーに公開し、オフチェーン実行の正しさの証明を決済レイヤーに公開します (2 つあります)。ロールアップの種類。ZK ロールアップの場合、ゼロ知識証明はブロックごとに発行されます。オプティミスティック ロールアップの場合、不正証明は EIP-4844 以降、データ公開が切り替わったときにのみ発行されます。この層は「データ公開層」と呼ばれる場合があります。このうち、Rollup のスマート コントラクトは、発行されたプルーフを L1 上で検証し、入出金だけでなくチェーン間のデータ送信を実現するためのブリッジを 1 つ以上備えます。
ロールアップの実装ロジックでは、シーケンサーは主に L2 でトランザクション リクエストを受信し、その実行順序を決定し、トランザクションをバッチ (バッチ) にパッケージ化し、最終的に L1 のロールアップ インテリジェンスに送信する役割を果たします。契約は、取引処理の効率を向上させ、コストを削減する上で重要な役割を果たします。
ソーターの機能と動作原理は主に 4 つの部分で構成されます。
1. トランザクションの受信: シーケンサーはユーザーまたはアプリケーションからトランザクション要求を受信します。これらのトランザクションは、イーサリアム メインネットで直接処理されるのではなく、最初に L2 で処理されます。
2 トランザクションのソート: シーケンサーは、受信したトランザクションをソートし、その実行順序を決定します。このプロセスは、イーサリアムマイナーがトランザクションをブロックにパッケージ化する前に行うことと似ています。
3 パックされたトランザクション: ソーターはソートされたトランザクションをバッチにパックします。これらのバッチには複数のトランザクションの概要情報が含まれます。
4 L1 に送信: 最後に、シーケンサーはパッケージ化されたトランザクション バッチをイーサリアム メインネット (L1) に送信し、そこで決済とデータ保存が実行されます。このようにして、L1 は状態の更新を検証して L2 に保存できます。
ロールアップ テクノロジは効果的なスケーリング ソリューションを提供しますが、シーケンサーの設計と実装にはまだいくつかの問題があります。1 つ目は、現在、ほとんどのロールアップ プロジェクトが集中型シーケンサーに依存しており、通常は 1 つまたは少数のエンティティによって管理されています。物理的制御によってもたらされるリスクは、透明性の欠如と単一障害点です。
上記の堅苦しい説明はさておき、YBB Capitalの以前の記事で述べたように、L2分散型ソーターソリューションに関する議論は、それがソーティングプールノードの約束を市場に直接開放するMetisのL2ソリューションなのか、それともゼロから始めるのかということである。独立したプロジェクトEspresso計画の本質は、「利益ケーキ」の分配と将来の市場投機のためのスペース期待を整理することであるため、利益の正当性と正当性は回避するのが難しい鍵です。
Based Rollup の歴史的背景とデザイン
画像ソース: @drakefjustin
ロールアップの概念は、イーサリアムの創設者であるヴィタリック・ブテリンによって最初に提案されました。その元のアイデアは、完全に制約のない「完全な無政府状態」を実現し、誰でも制限なくトランザクションを拡大できるようにすることでした。上記の既存の問題と現在のソーターを組み合わせて、2023 年にイーサリアム研究者: Justin Drake がソーターをイーサリアム L1 自体で管理する Based Rollups と呼ばれるソリューションを提案しました。その内容は次のとおりです (出典は拡張リンク 1 を参照)。 :
意味：
「集約の順序がベース層 (L1) によって制御される場合、私たちはそれを L1 ベースまたは L1 順序集約と呼びます。具体的には、L1 ベースの集約とは、次の L1 プロポーザーが L1 サーチャーと対話できることを意味します。とビルダーは協力して、許可なく次のロールアップ ブロックを次の L1 ブロックに含めます。」
アドバンテージ：
Liveness: Based Rollup は L1 と同じ Liveness 保証を享受します。エスケープ ハッチを使用した非ベース ロールアップのアクティビティは減少することに注意してください (エスケープ ハッチは、ロールアップ システムに問題がある場合に、ユーザーがアセットを L2 から L1 マスターに安全に抽出できるようにするロールアップの安全メカニズムです。チェーン)。非常口に似ています）。
弱い決済保証: エスケープ ポッド トランザクションは、決済が保証されるまでタイムアウト期間待機する必要があります。
レビューベースの MEV: エスケープ ハッチのあるロールアップは、タイムアウト中の短期間のシーケンサー レビューによる MEV の悪影響を受けやすくなります。
ネットワーク効果が危険にさらされている: 注文者の活性化障害 (分散型 PoS 注文メカニズムに対する 51% 攻撃など) によって引き起こされる大量の離脱は、ロールアップのネットワーク効果を破壊します。 L1 とは異なり、Rollup は社会的合意を利用してシーケンサーの活性障害から正常に回復できないことに注意してください。既知の非ベース ロールアップ デザインの中で、大量終了はダモクレスの剣です。
ガスペナルティ: エスケープハッチ経由で決済されたトランザクションは、多くの場合、ユーザーにガスペナルティを課します (トランザクションの非バッチパッケージ化による最適ではないデータ圧縮が原因など)。
分散化: ベースのロールアップは、L1 の分散化を継承し、L1 の検索者、構築者、提案者のインフラストラクチャを自然に再利用します。 L1 シーカーとビルダーは、ロールアップの MEV を抽出するために、L1 ブロックにロールアップ ブロックを含めるように奨励されます。これにより、L1 ブロックの提案者がロールアップ ブロックを L1 にパッケージ化する動機になります。
シンプルさ: ベースのロールアップ並べ替えは最も単純で、集中並べ替えよりもさらに簡単です。ベースロールアップでは、注文者の署名検証、エスケープハッチ、外部の PoS コンセンサスは必要ありません。
歴史的メモ: 2021 年 1 月、Vitalik は L1 ソートに基づくソリューションを「完全なアナーキー」と呼びました。これには複数のロールアップ ブロックを同時に送信するリスクがあり、ガスとワークロードの無駄が発生します。現在のブロック提案者と構築者の分離 (PBS) スキームは、L1 ブロックごとに最大 1 つのロールアップ ブロックを使用して、L1 の順序を厳密に制御でき、ガスの無駄がありません。これにより、ロールアップの n+1 ブロック (k >= 1 の場合は n+k) にブロック n の SNARK 証明が含まれている場合に、ZK ロールアップの証明作業が無駄になることが回避されます。
コスト: ベースのロールアップにはガスのオーバーヘッドがありません。分散型または集中型の注文者からの署名を検証する必要さえありません。 Based Rollup のシンプルさにより、開発コストが削減され、リリース時間が短縮され、コードの脆弱性が露出する領域が減少します。ベースのロールアップ ソートもトークンを使用せず、トークンベースのソーターによる規制の負担を回避します。
L1 経済的調整との一貫性: ベース ロールアップから発生した MEV は、ベースとなる L1 に自然に流れます。このフローにより、L1 の経済的安全性が強化され、MEV が破壊された場合には、L1 のネイティブ トークンの経済的希少性が高まります。 L1 とのこの強力な経済的統合は、Based Rollup の正当性を構築するのに役立つ可能性があります。重要なのは、MEV の収益を犠牲にするにもかかわらず、Based Rollup は L2 輻輳料金 (EIP-1559 形式の L2 基本料金など) から収益を生み出すオプションを保持していることです。
主権: 注文は L1 に委任されますが、Based Rollup は主権を保持します。 Based Rollup はガバナンス トークンを持ち、基本料金を請求することができ、これらの基本料金からの収益は適切な場合に使用できます (例: Optimism は公共財に資金を提供します)。
欠点:
MEV 収入なし: Based Rollup は MEV を L1 に渡し、その収入を基本経費に制限します。直観に反して、これにより、Based Rollup の総収益が増加する可能性があります。その理由は、ロールアップの状況が勝者総取りであるように見え、勝利したロールアップがベースド ロールアップのセキュリティ、分散化、シンプルさ、一貫性を活用して優位性を達成し、最終的に収益を最大化する可能性が高いためです。
制限された並べ替え: 並べ替えを L1 に委任すると、並べ替えの柔軟性が低下します。これにより、特定の注文サービスがより困難になり、おそらく不可能になります。
事前確認: 迅速な事前確認は集中注文では問題なく、外部の PoS コンセンサスを通じて実現できます。 L1 ソートを使用した高速事前検証は、EigenL、Inclusion List、Builder Bonds など、多くの有望な研究方向性を伴う未解決の問題です。
先着順 (FCFS): Arbitrum スタイルの FCFS 順序付けは、Based Rollup で実装できるかどうかは不明です。 EigenL は、L1 ソートベース ロールアップ用の FCFS のオーバーレイを提供する場合があります。
名前：
「Based Rollup」という名前は、ベース チェーン (Base L1) に近いことに由来しています。これは、Coinbase が最近発表した Base チェーンと矛盾しますが、これは素晴らしい偶然です。実際、Coinbase は Base の発表で 2 つの設計目標を共有しました。
トークンレス: 「新しいネットワーク トークンを発行する予定はありません。」
分散化: 「私たちは […] 時間をかけてブロックチェーンを徐々に分散化することを計画しています。」
Base は、Based Rollup になることで、トークンレスの分散化を実現できます。
画像出典：@jchaskin 22
理論を要約すると、Based Rollup を使用すると、誰でも Rollup ブロックに拡張し、ソートされたトランザクション ステータスの変更を L1 に公開して L2 から MEV を抽出できるため、すべてのソートとセキュリティがイーサリアム L1 によって提供されます。これにより、外部のプルーフ・オブ・ステークのコンセンサスと特定のロールアップ・トークンの要件を回避できると同時に、資産を安全に保つために他のロールアップに不可欠な「緊急脱出キャビン」機能と比較して、それを削除することができます。ベースのロールアップ、およびプロセスに必要なのはロールアップのトランザクションのみであり、イーサリアムの安全な動作を維持しながら正常に完了する必要があります。
Taiko Labs ベースのロールアップ
出典：太鼓公式サイト
Taiko Labs は、イーサリアムの第 2 層スケーリング ソリューションにおける Taiko Labs のプロジェクトである Based Rollup を開発および推進する主要チームです。そのビジョンは、Based Rollup などの革新的なテクノロジーを通じて、イーサリアムのメイン ネットワークのスケーラビリティの問題を解決することです。これには 3 つの主な特徴があります。
1. イーサリアムの EVM (タイプ 1) ZK-EVM と完全に同等: 使用される (タイプ 1) zkEVM はイーサリアムとの完全な互換性を備えており、開発者はスマート コントラクト実行のリスクを心配することなく、イーサリアムと Taiko (dApps) の間で分散型アプリケーションをシームレスに移行できます。失敗;
2. オープンソース: Taiko のすべてのソース コードは GitHub で公開されており、誰でも閲覧、構築、変更できます。このオープンソース モデルにより、ブロックチェーン テクノロジーの開発が小規模なチームの取り組みに限定されるのではなく、世界中のコミュニティと開発者も確実に対象となります。
3. 完全な分散化: EVM との高い互換性を確保することに加えて、Taiko はプロトコルの完全な分散化の達成にも取り組んでいます。 Taiko は、システムの分散性を確保するために、分散型プロポーザーとバリデーターを通じてブロックを送信し、zkP を生成することを計画しています。
Taiko は、完全にイーサリアムと同等のタイプ 1 の構築に取り組んでいます
Vitalik Buterin が「さまざまなタイプの ZK-EVM」(拡張リンク 2 を参照) で言及した ZK-EVM は、イーサリアムとの完全かつ妥協のない同等性を追求しています。その目的は、イーサリアムブロック（少なくとも検証可能な実行層、ビーコンチェーンコンセンサスを除くが、すべてのトランザクション、スマートコントラクト、アカウントロジックを含み、ハッシュ、状態/トランザクションツリー、その他のコンセンサスを置き換えるものではありません）を検証するためにイーサリアムと完全に互換性があることです。ロジック)、そのため、他のタイプと比較して、タイプ 1 は最も複雑で、ネイティブ ソリューションに近づけるのが困難なタイプです。
画像元：Vitalik Buterin：《ZK-EVM のさまざまなタイプ》
その他のコア構造:
競合ロールアップ (BCR - 基本競合ロールアップ)
Taiko Labs が開発した革新的なブロックチェーン拡張ソリューションです。 BCR は、競争メカニズムを通じてロールアップの効率とセキュリティを向上させ、さまざまな参加者が自由にブロックの送信と証明の生成を競うことができ、それによってネットワーク全体のパフォーマンスと分散化を向上させることを目的としています。 包括的な概要は次のとおりです。
特徴
オープンな競争: 資格のある参加者がブロックの提出と証明の生成を競うことを可能にするこのオープンなメカニズムにより、集中管理が軽減され、ネットワークの分散化が改善されます。競合他社は、より良いサービスを提供することで報酬と取引手数料を獲得します。
効率的な拡張: ブロックの生成と検証の効率を効果的に向上させることができます。複数の競合他社が並行して作業できるため、単一点のボトルネックが回避され、トランザクション処理速度とネットワークのスケーラビリティが向上します。
セキュリティ: 複数の当事者が関与する競争メカニズムを通じて、攻撃に抵抗するシステムの能力が向上します。複数の当事者間での競争によって生成されたブロックと証明書により、システムの透明性とセキュリティが向上し、単一のエンティティによる制御や攻撃が困難になります。
アドバンテージ
EVM 互換: BCR はイーサリアム仮想マシン (EVM) と完全な互換性があり、既存のイーサリアム スマート コントラクトと分散型アプリケーション (DApps) を大きな変更を加えることなく BCR 上で実行するように簡単に移行できます。
高スループット: BCR はトランザクションの処理とブロックの生成を並行して行うことができるため、ネットワークのスループットが大幅に向上し、より多くのトランザクション量を処理できるようになり、トランザクションのコストと遅延が削減されます。
分散化: 分散化されたブロック生成および認証メカニズムにより、ネットワークの分散化された性質が確保され、集中化されたエンティティによって制御されるリスクが軽減されます。
短所
複雑さの増加: システムが複雑になると、複数の競合他社間でブロックの生成と検証を調整するための複雑なアルゴリズムとプロトコルが必要になります。スマート コントラクトの複雑さは、スマート コントラクトが競争結果を処理するために追加のロジックを必要とする可能性があることを意味します。
潜在的な問題: BCR の競争メカニズムでは、複数の競合他社が同時にブロックを計算して送信すると、特にネットワークが混雑している場合や競争が激しい場合、ユーザーはトランザクション手数料の増加に直面する可能性があります。 。同時に、豊富なリソースを持つ大規模なノードが競争で有利になる可能性があり、結果として集中化が生じます。
ブースターベースのロールアップ (BBR ベースのブースター ロールアップ)
Booster は BBR の特別な参加者であり、トランザクション バッチの最適化、トランザクション データの圧縮、および複数のトランザクション バッチの並列処理を担当します。その実際の機能は、L2 が実行されている間、L1 は分散されたままであり、そのアドレスを維持することです。 L1 とすべての BBR 上のスマート コントラクトは一貫性を保ちます。
同時に、システムの複雑さの増加、リソースの消費、集中化の可能性などの課題にも直面しています。将来的にも、ブロックチェーン技術の継続的な発展のニーズを満たすために、BBR はさらに最適化および拡張される必要があります。
画像出典：Taiko Labs
結論
現在の全体的な観察から、Based Rollup はイーサリアムの第 2 層の拡張方法の大きな変更とみなすことができます。Rollup のソートは第 1 層の提案者に直接委ねられ、提案者と構築者の分離設計が行われます。最初のレイヤーにロールアップの役割のすべてのタスクを実行させるために使用されます。また、MEV を拡張することで、L2 サーチャーが同じく L1 サーチャーである L2 ビルダーにトランザクションのバンドルを送信できるようになり、これらの完全な L2 ブロックが L1 ブロックの一部となり、最終的には L1 ビルダーとイーサリアム メインネット処理によって構築されます。
Based Rollup が Rollup の最終ソリューションであると想定できるかどうかはまだ検証されていませんが、現段階でのイーサリアムの第 2 層拡張における主要な革新であり、拡張のためのより安全で分散型のソリューションを提供することは否定できません。同じ考えがビットコインのエコシステムに持ち込まれた場合、ネイティブで分散型の VM を実装するためのイーサリアムの強力な拡張性と比較すると、その実装の難しさは理解できるため、現在業界全体が真の分散型拡張の問題を解決しています。まだまだ先は長い。
拡張リンク:
【 1 】 ベースロールアップ - L1 シーケンシングからのスーパーパワー https://ethresear.ch/t/based-rollups-superpowers-from-l1-sequencing/15016/1
【 2 】ZK-EVM の種類 https://vitalik.eth.limo/general/2022/08/04/zkevm.html
参考記事: [ 1 ] The game of Credit: Rollups inspired by multi-signing and Committees https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=Mzk0OTYwMDM1Mg==mid=2247486544idx=1sn=7a0ee8eb1d32e6ef0bd08354986c0a1fsource=41#wechat_redirect
【2】太閤リサーチレポート：シームレスな拡張と完全な互換性を実現するイーサリアムレイヤー2ソリューション https://www.panewslab.com/zh/articledetails/id09jfto.html
