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證明（ZKP）——來驗證 Layer2 （L2）的狀態(tài)并處理提款。
然而，存在一個重大挑戰(zhàn)：以太坊本身不原生驗證 EVM 執(zhí)行，迫使 rollup 獨(dú)立在鏈上實現(xiàn)自己的證明系統(tǒng)以驗證狀態(tài)轉(zhuǎn)換。
以太坊頻繁經(jīng)歷硬分叉，這可能會修改 EVM，這意味著 rollup 團(tuán)隊必須負(fù)責(zé)維護(hù)和更新他們的自定義實現(xiàn)。這通常需要成立安全委員會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。現(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。但我們會快速回顧這三種類型。
Based Rollups 使用 L1 驗證者集進(jìn)行交易排序，促進(jìn)去中心化，但由于相對較長的 L1 區(qū)塊時間（例如 12 秒），可能會影響吞吐量。然而，正在努力改進(jìn)這一體驗，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，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)換的驗證器。然而，盡管 Optimism、Arbitrum 和其他 rollups 在 EVM 等價環(huán)境中運(yùn)行，但它們通常包含無法直接在以太坊上實現(xiàn)的復(fù)雜或不切實際的自定義修改。
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 rollups 可能會升級到這種模型。“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)換的驗證器。此預(yù)編譯將允許 rollup 團(tuán)隊在他們的驗證器合約中使用它，為證明系統(tǒng)提供Based，并使 rollup 繼承以太坊的原生驗證。
由于這個新預(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共識下進(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證，并減輕 rollup 團(tuán)隊在安全委員會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 等輸入來驗證轉(zhuǎn)換，利用類似 EIP-1559 的 gas 定價機(jī)制。根據(jù) rollup 的可擴(kuò)展性需求，驗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，集成了一個一個槽的延遲，以減輕中心化風(fēng)險，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，并具有實時結(jié)算的潛力，從而鼓勵更具可組合性和安全性的 rollup 設(shè)計。
提議的預(yù)編譯的行為類似于 EVM，重新執(zhí)行 rollup 交易以驗證正確性。這與 rollup 的核心優(yōu)勢相悖，因為 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 的計算負(fù)擔(dān)方面增加任何價值。
選擇類似 EVM 的驗證器而非 zk 驗證器源于 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 驗證器存在風(fēng)險且不靈活。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)行實驗，而不鎖定到單一驗證器上。
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)編譯來驗證 rollup 提交的 zk 證明。這使得以太坊驗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，同時努力在執(zhí)行方面實現(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。
鏈上 SNARK 驗證成本高昂，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 更有效地驗證交易，從而使鏈外驗證更具成本效益。
在傳統(tǒng) rollup 中確保無錯誤操作是一項挑戰(zhàn)，通常需要廣泛的檢查。許多團(tuán)隊通過采用集中排序來降低風(fēng)險，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，可能會實現(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，因為交易直接在以太坊的信任環(huán)境中得到驗證。
有很多與 EVM 兼容的 rollup，但幾乎沒有與 EVM 等價的：保持與主區(qū)塊鏈的變化同步通常需要一個團(tuán)隊或投票系統(tǒng)來更新 rollup，這可能帶來風(fēng)險。原生 rollup 可以與主區(qū)塊鏈自動更新，保持一切同步，無需額外的規(guī)則或投票者。
對于 zk-rollups，實現(xiàn)超低延遲的證明時間，例如 100 毫秒，是一項高度挑戰(zhàn)性的工程任務(wù)。相比之下，原生 rollups 可能允許更加“寬松”的證明時間表，將其延長至一個完整的插槽。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。這一升級將使用戶感到更滿意，因為安全性得到了增強(qiáng)，而 rollup 團(tuán)隊則因不再需要安全委員會而感到更舒心。同時，rollup 團(tuán)隊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)可用性來實現(xiàn)最佳性能，例如
@megaeth_labs 用 @eigen_da
來實現(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。
原生 rollups 代表了以太坊 rollup 中心路線圖的一項重大進(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 能夠更高效地擴(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，但它們通常對 EVM 有輕微的修改。因此，過渡到原生 rollup 模型可能會給具有定制的 EVM 實現(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)計結(jié)合起來。通過促進(jìn)與 L1 的對齊，它們鼓勵創(chuàng)新，同時減少碎片化，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)計如何推動以太坊的可擴(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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