在過去兩年中，以太坊已全面致力于“Rollup 中心”路線圖。該策略涉及在橋接合約中鎖定 ETH，在鏈外執(zhí)行交易，并使用證明——無論是欺詐證明還是零知識(shí)證明（ZKP）——來驗(yàn)證 Layer2 （L2）的狀態(tài)并處理提款。
然而，存在一個(gè)重大挑戰(zhàn)：以太坊本身不原生驗(yàn)證 EVM 執(zhí)行，迫使 rollup 獨(dú)立在鏈上實(shí)現(xiàn)自己的證明系統(tǒng)以驗(yàn)證狀態(tài)轉(zhuǎn)換。
以太坊頻繁經(jīng)歷硬分叉，這可能會(huì)修改 EVM，這意味著 rollup 團(tuán)隊(duì)必須負(fù)責(zé)維護(hù)和更新他們的自定義實(shí)現(xiàn)。這通常需要成立安全委員會(huì)或采用基于代幣的投票治理系統(tǒng)，以管理對其橋接合約和證明機(jī)制的更新。
在我們的前一系列中，我們探討了Based rollup 和Booster rollup?，F(xiàn)在，我們將轉(zhuǎn)向更深入地探討原生 rollup 的概念。
在Based rollup、Booster rollup 和原生 rollup 的定義之間可能存在很多混淆。在之前的系列中，我們已經(jīng)介紹了Based rollup 和Booster rollup，因此建議你在閱讀本文之前查看那些內(nèi)容。但我們會(huì)快速回顧這三種類型。
Based Rollups 使用 L1 驗(yàn)證者集進(jìn)行交易排序，促進(jìn)去中心化，但由于相對較長的 L1 區(qū)塊時(shí)間（例如 12 秒），可能會(huì)影響吞吐量。然而，正在努力改進(jìn)這一體驗(yàn)，使用預(yù)確認(rèn)技術(shù)，使用戶能夠在社區(qū)持續(xù)創(chuàng)新時(shí)享受更快的交易最終確認(rèn)。
Booster Rollups 通過在 L2 上模擬 L1 處理來擴(kuò)展執(zhí)行和存儲(chǔ)，使應(yīng)用程序在不重新部署的情況下成長。盡管這種方法提供了可擴(kuò)展性，但與傳統(tǒng) rollups 相比，它引入了額外的復(fù)雜性，需要更復(fù)雜的工程努力來開發(fā)和維護(hù)。
原生 Rollups 利用 L1 自己的狀態(tài)轉(zhuǎn)移功能（STF）作為應(yīng)用層狀態(tài)轉(zhuǎn)換的驗(yàn)證器。然而，盡管 Optimism、Arbitrum 和其他 rollups 在 EVM 等價(jià)環(huán)境中運(yùn)行，但它們通常包含無法直接在以太坊上實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜或不切實(shí)際的自定義修改。
原生 rollups 曾被稱為法定 rollups，已在各種寫作中詳細(xì)討論。此外，“規(guī)范 rollup”這一術(shù)語曾被 @apolynya 短暫使用。然而，“法定”的術(shù)語最終被“原生”取代，以表明現(xiàn)有的 EVM 等價(jià) rollups 可能會(huì)升級(jí)到這種模型。“原生”這一術(shù)語是由 @danrobinson 和一位來自 Lido 的匿名貢獻(xiàn)者提出的。
原生 rollup 提案引入了 EXECUTE 預(yù)編譯，旨在作為 rollup 狀態(tài)轉(zhuǎn)換的驗(yàn)證器。此預(yù)編譯將允許 rollup 團(tuán)隊(duì)在他們的驗(yàn)證器合約中使用它，為證明系統(tǒng)提供Based，并使 rollup 繼承以太坊的原生驗(yàn)證。
由于這個(gè)新預(yù)編譯在某種程度上類似于“EVM 中的 EVM”概念，它將通過以太坊的硬分叉過程在其社會(huì)共識(shí)下進(jìn)行更新。這確保了對 EVM 的更改反映在預(yù)編譯中，使 rollup 能夠繼承以太坊的驗(yàn)證，并減輕 rollup 團(tuán)隊(duì)在安全委員會(huì)或多簽名方面的治理責(zé)任，從而使 rollup 對用戶更具本質(zhì)安全性。
EXECUTE 預(yù)編譯作為 EVM 狀態(tài)轉(zhuǎn)換的驗(yàn)證器，允許 rollup 在應(yīng)用層利用以太坊的原生Based設(shè)施。它使用 pre_state_root、post_state_root、trace 和 gas_used 等輸入來驗(yàn)證轉(zhuǎn)換，利用類似 EIP-1559 的 gas 定價(jià)機(jī)制。根據(jù) rollup 的可擴(kuò)展性需求，驗(yàn)證者可以通過重新執(zhí)行或 SNARK 證明來強(qiáng)制執(zhí)行 rollup 狀態(tài)轉(zhuǎn)換的正確性。此外，集成了一個(gè)一個(gè)槽的延遲，以減輕中心化風(fēng)險(xiǎn)，例如基于 MEV 的證明競爭。
這一預(yù)編譯通過在證明系統(tǒng)中的“無信任 rollup”支持簡化 rollup 開發(fā)。如果與Based rollup 設(shè)計(jì)結(jié)合，其中排序和證明系統(tǒng)均由以太坊管理，這種結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)完全的無信任性，通常被稱為“超聲 rollup”。它提高了可組合性，并具有實(shí)時(shí)結(jié)算的潛力，從而鼓勵(lì)更具可組合性和安全性的 rollup 設(shè)計(jì)。
提議的預(yù)編譯的行為類似于 EVM，重新執(zhí)行 rollup 交易以驗(yàn)證正確性。這與 rollup 的核心優(yōu)勢相悖，因?yàn)?rollup 的優(yōu)勢在于鏈外執(zhí)行，僅向以太坊提交有效性證明。相反，預(yù)編譯本質(zhì)上反映了以太坊已經(jīng)做的事情，并未在減輕來自 L1 的計(jì)算負(fù)擔(dān)方面增加任何價(jià)值。
選擇類似 EVM 的驗(yàn)證器而非 zk 驗(yàn)證器源于 ZK 技術(shù)目前的不成熟。目前廣泛使用的 zkVM 已經(jīng)顯示出脆弱性，而 ZKP 的快速演變使得在鏈上硬編碼特定 zk 驗(yàn)證器存在風(fēng)險(xiǎn)且不靈活。以太坊反而優(yōu)先考慮多樣性和中立性，允許對不同 zk 客戶端進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，而不鎖定到單一驗(yàn)證器上。
然而，這并不意味著預(yù)編譯未能為以太坊的可擴(kuò)展性做出貢獻(xiàn)。盡管以太坊通過將 zk 證明驗(yàn)證器保持在鏈外來確保其安全性，但它利用此預(yù)編譯來驗(yàn)證 rollup 提交的 zk 證明。這使得以太坊驗(yàn)證者能夠避免從頭到尾完全模擬所有 rollup 交易。相反，通過依賴鏈外的 zk 證明，網(wǎng)絡(luò)保持其安全保證，同時(shí)努力在執(zhí)行方面實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展性。
通過原生 rollup，許多復(fù)雜的工作可以由預(yù)編譯處理，使欺詐證明或 SNARK 檢查等變得更簡單。這意味著更少的代碼需要編寫和維護(hù)，無需額外的系統(tǒng)，如證明網(wǎng)絡(luò)或安全委員會(huì)。
鏈上 SNARK 驗(yàn)證成本高昂，因此許多 zk-rollup 為了節(jié)省成本而不頻繁結(jié)算交易。EXECUTE 預(yù)編譯可以幫助通過使用 SNARK 遞歸將多個(gè)證明打包在一起來降低這些成本。這種方法可以使 rollup 更有效地驗(yàn)證交易，從而使鏈外驗(yàn)證更具成本效益。
在傳統(tǒng) rollup 中確保無錯(cuò)誤操作是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，通常需要廣泛的檢查。許多團(tuán)隊(duì)通過采用集中排序來降低風(fēng)險(xiǎn)，以防止惡意區(qū)塊的產(chǎn)生。然而，通過預(yù)編譯的原生執(zhí)行，可能會(huì)實(shí)現(xiàn)更安全和無權(quán)限的排序機(jī)制。這種方法可以使 rollup 不僅繼承 L1 的安全性，還繼承資產(chǎn)的可替代性，因?yàn)榻灰字苯釉谝蕴坏男湃苇h(huán)境中得到驗(yàn)證。
有很多與 EVM 兼容的 rollup，但幾乎沒有與 EVM 等價(jià)的：保持與主區(qū)塊鏈的變化同步通常需要一個(gè)團(tuán)隊(duì)或投票系統(tǒng)來更新 rollup，這可能帶來風(fēng)險(xiǎn)。原生 rollup 可以與主區(qū)塊鏈自動(dòng)更新，保持一切同步，無需額外的規(guī)則或投票者。
對于 zk-rollups，實(shí)現(xiàn)超低延遲的證明時(shí)間，例如 100 毫秒，是一項(xiàng)高度挑戰(zhàn)性的工程任務(wù)。相比之下，原生 rollups 可能允許更加“寬松”的證明時(shí)間表，將其延長至一個(gè)完整的插槽。這種方法減輕了立即生成證明的壓力，可能提高了可靠性并增強(qiáng)了與 L1 的集成。
目前所有的 rollup 堆棧，如 OP Stack 和 Arbitrum Orbit Stack，都有潛力轉(zhuǎn)變?yōu)椤霸?rollups”，直接繼承以太坊的安全特性。這一升級(jí)將使用戶感到更滿意，因?yàn)榘踩缘玫搅嗽鰪?qiáng)，而 rollup 團(tuán)隊(duì)則因不再需要安全委員會(huì)而感到更舒心。同時(shí)，rollup 團(tuán)隊(duì)仍然可以通過提供高效的共享排序?qū)觼砝^續(xù)競爭，并捕獲排序費(fèi)用，最大化 MEV。
然而，并不是所有的 rollup 都會(huì)過渡到原生形式。一些 L2 特性與原生 rollups 天生不兼容，包括獨(dú)特的交易類型、不同的 gas 記賬方法以及在主 L1 區(qū)塊鏈上找不到的預(yù)編譯。L2 rollups 之間 VM 的多樣性，各自共享一個(gè)共同的安全Based，是今天 L2 生態(tài)系統(tǒng)的一大優(yōu)勢，例如
@EclipseFND 是 SVM rollup，
@movementlabsxyz
是 MoveVM rollup，或 @Starknet 是 CairoVM rollup。
正如 @doganeth_en 所指出的，未來的 rollups 將分為三個(gè)類別：企業(yè) rollups、性能導(dǎo)向的 rollups，以及“對齊”的原生 rollups。
企業(yè)將專注于管理、排序和擁有他們的 rollups，非常適合希望在交易順序、執(zhí)行和應(yīng)用程序上享有類似 web2 控制權(quán)的企業(yè)。
專注于性能的 rollups 將使用以太坊的結(jié)算，但依賴替代數(shù)據(jù)可用性來實(shí)現(xiàn)最佳性能，例如
@megaeth_labs 用 @eigen_da
來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可用性。這些 rollups 的去中心化程度較低，但提高了
$ETH
的效用，但犧牲了某些以太坊特性。
原生 rollups 將與以太坊的Based設(shè)施全面集成，并提供：以太坊級(jí)別的去中心化、與直接狀態(tài)訪問的共享執(zhí)行，以及更便宜的鏈外 ZK 證明驗(yàn)證。這些 rollups 有助于以太坊的網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)，可能共享收入，但其可持續(xù)性依賴于自然的經(jīng)濟(jì)激勵(lì)。
原生 rollups 代表了以太坊 rollup 中心路線圖的一項(xiàng)重大進(jìn)展，提供了一種與以太坊Based設(shè)施更對齊的方法。通過引入 EXECUTE 預(yù)編譯，原生 rollups 簡化了治理，消除了對多重簽名、保安委員會(huì)或基于代幣的投票系統(tǒng)的依賴。這種方法不僅增強(qiáng)了安全性，而且使 rollups 能夠更高效地?cái)U(kuò)展，利用鏈外 zk 證明，從而確保了信任最小化和可擴(kuò)展性。
盡管這一提案前景廣闊，但并非沒有挑戰(zhàn)。盡管大多數(shù)現(xiàn)有的 rollup 被標(biāo)稱為 EVM 等價(jià)，但它們通常對 EVM 有輕微的修改。因此，過渡到原生 rollup 模型可能會(huì)給具有定制的 EVM 實(shí)現(xiàn)的 rollups 帶來額外的開發(fā)負(fù)擔(dān)。
盡管如此，原生 rollups 提供了一條引人注目的路徑，將以太坊的安全性和靈活性與 rollup 設(shè)計(jì)結(jié)合起來。通過促進(jìn)與 L1 的對齊，它們鼓勵(lì)創(chuàng)新，同時(shí)減少碎片化，使以太坊的生態(tài)系統(tǒng)在未來更加緊密和韌性。如果你還沒有查看過，請務(wù)必查看
第一部分 和 第二部分 的 Rollups 2.0 系列，分別關(guān)注Based Rollups 和增強(qiáng)型 rollups。在我們的下一篇文章中，我們將深入探討 gigagas rollups 的概念，并探索這種創(chuàng)新的 rollup 設(shè)計(jì)如何推動(dòng)以太坊的可擴(kuò)展性邊界，并進(jìn)一步增強(qiáng) rollup 生態(tài)系統(tǒng)。
致謝：本篇文章由 @paramonoww 撰寫。特別感謝 @korayakpinarr?的反饋和審閱。
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