- 当前的 Rollup 网络存在排序器中心化的风险，为解决这个问题，正在推出各种排序层项目。
- 以太坊基金会的研究员 Justin Drake 提出了一个名为 Based Rollups 的想法来解决 Rollups 的排序问题。在这个设置中，以太坊网络上的搜索者、建设者和提议者都参与到 Rollup 网络的排序中。
- 虽然 Based Rollups 高度去中心化并直接受益于以太坊的活跃性，但它们可能面临缺乏经济激励和潜在可扩展性限制的问题。
1.介绍
毫无疑问，2022 年至 2023 年，标志着以太坊二层技术的崛起，期间各种 Rollup 网络蓬勃发展。在 Optimistic Rollup 领域，Arbitrum 和 Optimism 已牢固占据总锁定价值（TVL）前十的位置。与此同时，在 zk Rollup 领域，第二波二层技术即将到来，特别是随着 Polygon 的 zkEVM 引入和 zkSync Era 主网的发布。
1.1 Rollup 的各种风险
然而，由于各种以太坊 Layer 2 网络的迅速增长，并不是所有网络都符合适当的 Rollup 标准。上述表格分析了现有 Rollup 网络的风险。每一项都描述了 Rollup 网络所采取的方法，黄色表示轻微风险，红色表示重大风险。
- 状态验证：由于 Rollup 网络在链外执行计算，因此必须向以太坊证明其计算结果的有效性。该类别根据验证的实现方式进行分类。对于 zk-rollups，可以通过零知识证明（zk-SNARKs、zk-STARKs）来完成。对于 Optimistic Rollup，至少应有一个诚实的实体负责欺诈证明，但许多网络尚未建立起欺诈证明系统，即使有系统存在，也还有很长的路要走，因为只有被列入白名单的实体才能提交欺诈证明。
- 数据可用性：根据计算中使用的交易数据的存储位置进行分类。在以太坊上的链上存储是最安全的。对于外部（DAC），交易数据由被称为数据可用性委员会的实体在链外管理；而在 Optimistic （MEMO）情况下，事务数据由分布式存储网络管理，这是 Metis Andromeda 采用的方法。
- 可升级性：Rollup 网络在以太坊网络上有一个智能合约，根据其是否可升级进行分类。不可升级意味着代码是不可变的，这是最安全的方式，并且通常在决定升级后会有几天的延迟，或者在最坏的情况下，一个实体可以在没有任何批准的情况下升级 Rollup 合约。在最后一种情况下，如果实体愿意，它可以窃取所有资金（尽管这种可能性非常小）。
- 排序器故障：排序器负责确定用户在 Rollup 网络上的交易顺序，该此类别分类了如果所有排序器离线或审查时该怎么办。使用 L1 进行交易表示用户可以通过以太坊提交交易并将其添加到 Rollup 网络中，而强制退出到 L1 表示用户可以强制排序器插入提款交易。最糟糕的情况是没有机制，即如果排序器离线或遭到审查，用户将无法追索。
- 验证者故障：验证者负责向以太坊网络提交 Rollup 网络的状态，在 zkRollup 的情况下还包括零知识证明（ZKP），该部分将根据验证者离线时应采取的措施进行分类。提议区块允许任何人在一段时间后成为验证者，而紧急出口（MP）允许用户通过提交 Merkle Proof 安全地提取其资产，这两种方法都非常安全。紧急出口（ZK）要求用户提交 ZKP，这对个人来说是相当困难的任务，而提议区块（ZK）还要求节点执行 ZKP 并生成 ZKP。再次强调，最糟糕的情况是没有机制，这意味着如果验证者失效，所有用户的资产将被冻结。
1.2 排序器的重要性
到目前为止，我们已经讨论了各种风险，但随着许多 Rollup 网络规模越来越大，排序器和验证者的故障成为热门话题。Optimism 网络已经发展成为 TVL 排名第六的最大网络，但如果一个被列入白名单的验证者离线，用户的资金可能会被冻结，在最近发布的 zkSync Era 中，没有办法应对排序器和验证者离线的情况。
之所以出现这种担忧，是因为现有的大多数 Rollup 网络都使用中心化的排序器。让我们看看各个主要 Rollup 网络如何操作它们的排序器：
- Optimism：排序器和验证者都是由基金会集中运行的（排序器地址：0x68…2985，验证者地址：0x47…3A33）。即使中心化排序器离线或遭到审查，用户仍然可以通过 L1 强制将交易发送到 L2 网络，因为上述「使用 L1 进行交易」的方式是可行的。然而，如果验证者离线，用户将无法从 L2 提款到 L1。Optimism 计划在未来将排序器去中心化，引入经济博弈理论和治理机制来解决这个问题。
- Arbitrum：排序器由基金会集中运营（排序器地址：0xC1…47cc），而验证者则由 13 个白名单实体组成。即使中心化排序器离线或遭到审查，用户仍然可以通过 L1 在 L2 网络上强制交易，因为上述「使用 L1 进行交易」的方式是可行的。与 Optimism 不同，Arbitrum 还建立了一个欺诈证明系统，但只有列入白名单的验证者才能访问，如果所有验证者都离线，并且情况持续时间超过 7 天，任何人都可以成为验证者并进行提款。Arbitrum 计划在未来将排序器去中心化。
- zkSync Era：有一个作为排序器和验证者的集中操作员（操作员地址：0x11…2211）。该项目仍处于初级阶段，因此无法修复操作员出现的任何问题。zkSync Era 计划通过创建称为验证者和监护人的角色家族，在未来将操作员去中心化。
- Polygon zkEVM：排序器由基金会以中心化方式运营（排序器地址：0x14…2800），提交 ZKP 的验证者（Polygon zkEVM 中的聚合器）也是中心化的（聚合器地址：0xdA…86eA）。如果排序器失败，用户的资金将被冻结，但如果聚合器失败，任何人仍然可以提交 ZKP 从 L2 提款到 L1。Polygon zkEVM 稍后将使用名为 PoE 的共识算法将排序器和聚合器去中心化。
由于排序器和验证者的中心化，最近出现了一些尝试将 Rollup 网络的排序操作去中心化的项目。其中包括 Astria、Espresso、Radius、OP Stack 和 Suave 等。它们为 Rollup 网络提供自己的排序器网络，以便 Rollup 网络中的节点只需计算，而排序交易并将其传递给 Rollup 网络。相反，以太坊基金会的研究员 Justin Drake 提出了一种不同的方法，称为 Based Rollups。
2.Based Rollups
「Based Rollups 可以实现无代币的去中心化。」— Justin Drake
这是以太坊基金会研究员 Justin Drake 在介绍 Based Rollups 时的最后一句话。这意味着 Coinbase 推出的 Rollup 网络可以利用 Based Rollups 的形式实现无代币的去中心化？（请注意，Based Rollups 和 Coinbase 的 Base 没有关联，除了名字相似）。
2.1 介绍
Based Rollups（或称为 L1 排序的 Rollups）意味着 Rollup 网络的排序发生在其所基于的 L1 上（在大多数情况下是以太坊网络）。更具体地说，在以太坊的情况下，这意味着网络上的搜索者、构建者和提议者都参与到 Rollup 网络的排序中。
2.2 区块构建的参与者
目前，大多数以太坊网络的区块是通过 MEV-Boost 中间件创建的，未来，这个过程将被构建到以太坊协议本身中，采用提议者 – 构建者分离（PBS）的方式。在这种方法中，搜索者首先监听内存池，识别 MEV 机会，将它们捆绑在一起，并提交给构建者。构建者从内存池中获取交易和从搜索者那里收到的捆绑，使用自己的算法创建最大化 MEV 收入的完整区块，然后将其交给提议者并添加到以太坊网络中。
在这个过程中，搜索者和构建者几乎以他们能够产生的 MEV 收入的同等金额进行竞标，以获得他们的捆绑和交易被选中的机会，从而使 MEV 收入从搜索者流向构建者，再从构建者流向提议者。
2.3 Based Rollups 的优势
相比于自行处理排序的传统 Rollup 网络，Based Rollups 具有许多优势。首先，它们依赖于以太坊来进行交易排序，因此可以从以太坊的活跃度中受益。当我们在上面讨论不同 Rollup 的风险时，我们发现如果排序器或验证者出现故障，很多问题可能会出现，但是对于 Based Rollups 来说，除非以太坊网络发生问题，否则不存在这种风险。
第二个优势是去中心化。Based Rollups 仍然可以利用在以太坊网络上创建区块的多样化参与者，任何人都可以在 Based Rollups 的内存池中看到 MEV 机会时无需权限即可加入排序。
第三个优势是与以太坊的经济一致性。如果在 Based Rollups 中发现了一个 MEV 机会，以太坊网络上的搜索者和构建者将提交相应的竞标来进行排序，因此 Based Rollups 的 MEV 收入的价值将自然流向以太坊 L1。
第四个优势是简单。以 Based Rollups 的形式构建的 Rollup 网络也比具有中心化排序器的网络更简单。Based Rollups 不需要验证排序器的签名，构建紧急出口（一种允许用户在验证者离线时安全提取资金的系统），或者以后引入用于去中心化排序器的新算法。
第五个优势，是不需要代币。传统的 Rollup 网络需要存在代币，以便以后去中心化排序器。然而，由于 Based Rollups 的排序是在以太坊网络上进行的，因此不需要代币。
2.4 Based Rollups 的缺点
Based Rollups 也有一些缺点。首先，Rollup 网络自身的 MEV 收入流向以太坊 L1，而不在 L2 上累积价值。然而，除了 MEV 收入外，提交交易的基础费用可以在 L2 端累积。
第二个缺点是排序的限制。由于 Based Rollups 完全依赖以太坊网络进行排序，很难引入自己的排序过程。此外，依赖以太坊进行排序的缺点是它遵循以太坊的最终性，这可能对用户体验不友好，但目前许多研究人员正在研究通过 EigenLayer、包含列表、构建者保证金等方式提前实施最终性的方法。
3.例子
虽然尚不确定是否会应用 Based Rollups 技术，但 Ethresearch 上有一篇由知名的 Layer 2 zkEVM 项目之一 Taiko 发布的研究文章。
如果 L2 应用了 Based Rollups 技术，MEV 的流程如下：
- L2 搜索者将 L2 交易捆绑并发送给 L2 的区块构建者。
- L2 区块构建者创建 L2 区块，然后将其发送给 L1 搜索者，并可作为 L1 捆绑的一部分使用。
- 需要注意的是，当 L2 区块发送给 L1 时，必须在私有订单流中发送，否则 MEV 可能会被窃取。
综上所述，如果 L1 搜索者同时监视 L2 和 L1 的内存池，他们可以通过 Based Rollups 提取以太坊和 L2 之间的跨链 MEV，并且 L2 的 MEV 价值可以在以太坊中累积。
4.总结
随着各种 Rollup 网络的发展，对于排序器的中心化存在越来越多的担忧。虽然有许多项目来解决这个问题，但 Justin Drake 的 Based Rollups 的方法是一个令人耳目一新的想法。
我已经在上面提到了一些缺点，但在我看来，Based Rollups 的最大弱点是盈利能力和缓慢的最终确定性。以太坊网络的区块生产者参与 Based Rollups 的排序的唯一动机是 MEV 收入，这可能并没有多大利润。如果目前存在中心化问题的排序器也由以太坊处理，那么可以说它更接近真正的 Rollup，但在 Based Rollups 广泛使用之前，需要进一步研究激励机制和预先授予完整性的方法。
美国最大的加密货币交易所 Coinbase 推出了自己的 Rollup 网络——Base，其有两个设计目标：1）无代币和 2）去中心化。Base 通过利用 Optimism 的 OP Stack 实现这一目标的路线图，但这两个目标都可以通过采用类似名称的 Based Rollups 方法轻松实现。如果您是正在构建区块链网络的企业，并且正在寻找高可扩展性和去中心化，并且不想铸造代币，那么 Based Rollups 可能是一个不错的选择。
（声明：请读者严格遵守所在地法律法规，本文不代表任何投资建议）
