Gate 研究院：一文看懂以太坊擴容終局方案 Based Rollup 技術
本文將深入剖析 Based Rollup 其運作機理、獨特優勢及當前面臨的挑戰，同時展望其在區塊鏈領域的廣泛應用前景，彰顯其作為 Rollup 變革推手的深遠意義。核心要點：
- Rollup 是一種將交易排序任務從 L1 遷移到 L2 的技術。通過在 L2 上執行交易並在 L1 上進行結算和驗證，不僅繼承了以太坊 100%的活性與去中心化特性，還顯著優化了 L2 的性能。
- Taiko 是一個 Type-1 zkEVM，提出了 Based Contestable Rollup（BCR）和 Based Booster Rollup（BBR）兩種創新框架，可以很好地擴大 Based Rollup 的技術優勢。BCR 引入多重證明系統和爭議處理機制，提高了網絡安全性；BBR 則通過分片執行交易和存儲，提升了鏈的擴展能力。
- Puffer UniFi 是一個基於 Eigenlayer 的重質押協議，實現了基於 L1 的排序、預確認、Rollup 跨鏈操作、便於開發創建專用鏈等。這些創新解決了傳統 Based Rollup 的一些限制，以確保價值迴流到以太坊的基礎層。
- 雖然 Based Rollup 還在早期探索階段，面臨一些技術限制和共享排序器路線的競爭壓力，但它在安全性、去中心化和簡潔性方面的優勢使其有潛力成為未來 Rollup 技術的重要發展方向，有望以釜底抽薪式的創新引領出一條更加符合去中心化精神的 Rollup 之路。
作為一項將交易排序功能從 L2 整合至 L1 的技術方案，Based Rollup 自 2023 年 3 月由以太坊基金會研究員 Justin Drake 提出以來，已迅速被 Taiko、Puffer Finance 等協議採納並處於持續創新中。本文將深入剖析其運作機理、獨特優勢及當前面臨的挑戰，同時展望其在區塊鏈領域的廣泛應用前景，彰顯其作為 Rollup 變革推手的深遠意義。
Based Rollup 應用背景和原理
背景：L2、Rollup、排序器
過去幾年業內探索以太坊擴容的重要經驗是，在不觸動安全性和去中心化的情況下拓展單片區塊鏈是非常困難的，因此社區和開發者的共識是通過將交易執行由 Layer1 遷移到 Layer2（以下簡稱 L2）上來緩解高規模的吞吐量要求，而 Rollup 技術無疑是目前實現該方案的核心路線。
簡單來講，Rollup 機制由 L1 上的一組智能合約與 L2 的網絡節點共同構成，其中 L2 負責打包並執行交易，而 L1 則負責結算、共識和數據發佈性的驗證，以此確保交易的安全與可靠。由此，Rollup 通過將大量交易處理移至 L2 鏈下，可以極大地減輕 L1 即以太坊主網的負擔，並能顯著降低交易費用，為區塊鏈的廣泛應用鋪平了道路。
Rollup 分為兩大主要類型 ZK Rollup 與 Optimistic Rollup。
ZK Rollup 通過發佈零知識證明來驗證鏈下交易的正確性，確保高度的安全性和隱私性，但部署比較複雜且需要耗費硬件設施。而 Optimistic Rollup 則採用了一種更為樂觀的策略，僅在發生爭議時才提供欺詐證明，這種機制雖在驗證效率上有所提升、更具成本效益，但伴隨的是爭議解決或提款週期的延長。
而在 Rollup 的架構中，排序器（Sequencer）作為 L2 網絡節點的核心組件，承擔著接收交易請求、確定執行順序、打包成批次並傳遞給 L1 智能合約的重任，起到了提高交易處理效率和用戶體驗的重要作用。
以採用 Optimistic Rollup 的 Arbitrum 為例，交易由排序器以 FCFS （First Come First Service，先到先得）方式排序，一旦排序器確認交易有序，它就會將排好序的交易寫入 L1 （即 Ethereum 主網）網絡上的區塊中，排序器就會立即提供「預確認」（或軟確認），讓用戶知道交易在 L1 上完成之前已在 L2 上完成。
但是，如果排序器在此過程完成之前崩潰或報錯，則用戶的交易將保留在 L2 中，而不會在 L1 中完成。由此不難看出，這種使用單個排序器可能面臨交易延遲、崩潰停機等隱患，而這種情形也確實真實發生過。
不難發現，這種中心化排序器會使以太坊主網在結算層維度對 L2 的掌控力顯著減弱，容易出現惡意審查用戶交易、出錯、榨取 MEV、搶跑、流量碎片化甚至強制停機（如 Linea、Blase 因資產被盜就直接停機）等風險，進而影響整個 Rollup 系統的穩定性和安全性。
總之，這種集中化的設計賦予了排序器過大的權力，已成為目前業內擔憂的焦點。
Based Rollup 的技術破局
Rollup 將排序器交給以太坊主網執行的觀點最早可追溯至以太坊創始人 Vitalik Buterin 在 2021 年初的觀點，他認為應實現一個高度靈活和可擴展的區塊鏈解決方案，即「Total Anarchy（無政府）」Rollup，允許任何人無限制地擴展交易。
他還與後來 Based Rollup 的提出者 Justin 在當時指出了實現這一目標的方案，即提議者-構建者分離（Proposer-Builder Separation, PBS）的創新概念。在此框架下，區塊提議者的角色發生根本性轉變，不再自主構造收益最大化的區塊，而是轉向依託一個市場機制，該機制允許多方參與者向提議者推送 Bundles（對於 L2 而言，則為 Rollup 區塊）。提議者隨後從這些候選 Bundles 中選取費用最高者進行提交，這一過程類似於區塊層面的 MemPool 機制，有效限制了區塊提議者的自主權力，避免了全網範圍內無節制地搜索最優交易，轉而從預設的資源池中篩選現成區塊。
此機制的設計靈感，類似於城市交通管理中對出租車運營區域的限制，確保服務提供者（提議者）在特定範圍內（市場）競爭，減少了跨區域無序競爭導致的效率低下，如長途小單被忽視的問題，有助於將區塊構建的決策權從 L2 轉移到主網層面，實現更為集中和有序的區塊生產流程。
而很顯然，目前幾乎所有 Rollup 解決方案都仍處於使用 「輔助輪」（training wheels） 的階段，這意味著現階段的 Rollup 還沒實現去信任或者信任最小化。
結合現有 Rollup 方案在排序、驗證和執行等方面存在效率瓶頸和信任問題，很多人提出了應對方案。
Rollkit sovereign Rollups 較早提出了「pure fork-choice rule」 ，它明確了這種技術需要在執行層解決資源定價或拒絕服務（DOS）向量的問題。例如，如果某個數據包包含了一個無限循環（如 while(true)）並消耗了最大量的 gas，Rollkit 主權彙總會採取一種消耗（burn）或其他類似措施來應對。
甚至 Opside 也較早提出了比較 Native 的方案，指出應採用改進的 ETH 2.0 PoS，允許 IDE 質押成為驗證者，同時驗證者在 Layer 3 擔任排序者及證明者角色，排序者提出區塊，證明者則生成 zk 證明驗證區塊，首個提交有效證明者獲區塊獎勵。
而正式提出基於 L1 主網來進行排序的 Native 想法則要歸功於以太坊基金會的研究員 Justin Drake，他在 2023 年 3 月（實際上，根據材料，他首次提出這一概念的時間可能更早，但此處我們按照「2023 年」這一時間點進行整合）的博文中首次完整提出了 Based Rollup 的雛形。
「當彙總的排序由基礎層（L1）驅動時，我們稱其為基於 L1 或由 L1 排序的 Rollup。具體地說，基於 L1 的 Rollup 是指下一個 L1 提議者可以與 L1 搜索者和構建者合作，無需許可地將下一個 Rollup 區塊包含在下一個 L1 區塊中。」
該思路旨在通過將排序權利外包給以太坊 L1 的驗證者來克服現有 Rollup 的侷限性，因其更加貼合、基於 L1 的密切關係，所以 Justin 將其稱為 Based Rollups 或 L1-sequenced Rollups。
這種設計允許 L1 的提議者與 L2 的搜索者和構建者無需許可地協作，將 Rollup 區塊直接包含在 L1 區塊中。通過這種方式，Based Rollup 實現了排序權利的集中化和信任的最小化，因為所有的排序操作都由以太坊 L1 的驗證者完成，這些驗證者已經經過了嚴格的篩選和信任驗證。
Justin Drake 在提出 Based Rollup 概念時，還提出了一個創新性的想法：重用以太坊的驗證者來驗證 Rollup 的交易。這一想法的出發點是，隨著 Rollup 數量的增加（包括通用型和應用專用型 Rollup），需要一種通用的解決方案來驗證這些交易。通過利用以太坊現有的驗證者池，Based Rollup 能夠顯著降低驗證成本和提高驗證效率。
隨著近期 Taiko、Puffer Finance 等採用 Based Rollup 方案，Vitalik、Justin 等都進一步闡釋了該技術路線的更多遠景，從而引發了一定的市場關注。
當然 Based Rollup 相較於其它擴容方案，仍處於較早期的探索階段，我們將在下文探討其技術細節和應用場景。
Based Rollup 技術解析
Based Rollup 的技術要點是把排序後的交易狀態變化發佈到 L1 即可從 L2 中提取 MEV，讓所有的排序和安全性由以太坊 L1 提供。
技術原理
Based Rollups 摒棄了獨立的排序器設計，將排序任務交由 L1（如 Ethereum 主網）的節點執行，包括 L1 的搜索者或其他任何人，都可以將 Based Rollups 的交易信息無需許可地提交給 L1 的區塊出塊者。這些搜索者和構建者（可能由 Based Rollup 或第三方激勵）負責將 Rollup 的交易信息整合進區塊並提交。
通過將排序工作下放給 L1 的出塊者，Based Rollup 的設計將變得簡潔，能夠使 L2 專注於執行效率，同時繼承了 L1 的去中心化特性，並在經濟模型上與 L1 緊密整合，因為交易費用直接支付給 L1 的節點（如以太坊節點）。
換言之，Based Rollup 的共識層、數據發佈層、結算層均基於以太坊，僅執行層構建在 Rollup 網絡之上，專門處理交易執行和狀態更新。
運行流程
Based Rollup 的運行機制是，L2 搜索者收集交易成 bundles（捆綁包）發送給 L2 區塊提議者，後者構建成 L2 區塊，最終由 L1 搜索者將這些 L2 區塊包含進 L1 區塊中完成排序和記錄。
- L2 搜索者收集交易：L2 搜索者將 L2 交易收集成 bundles，併發送給 L2 區塊提議者。
- L2 區塊構建：L2 區塊提議者接收來自 L2 搜索者的 bundles，並據此構建一個 L2 區塊。
- L1 包含 L2 區塊：最後，L1 的搜索者將這些 L2 區塊（或其 bundles）包含在 L1 的區塊中，從而完成排序和記錄過程。
Based Rollup 的優勢與挑戰
Based Rollup 優勢
Based Rollup 的核心優勢在於通過將交易排序責任轉移至 L1，這不僅繼承了以太坊 100%的活性與去中心化特性，還顯著優化了 L2 的性能。該方案無需額外安全機制，簡化了技術複雜性，減少了延遲，並降低了操作成本。
在經濟激勵上，L1 礦工因參與 L2 交易排序獲得額外收益，增強了網絡整體健康與經濟安全性。
具體而言，這些優勢包括：
- 活性（Liveness）：活性是指 Based Rollup 可以避免傳統 Rollup 或貢獻排序器因排序故障或特定審查，導致網絡中斷或故意不支持特定使用者的交易，全程無需逃生艙機制，確保交易快速有效。
- 去中心化：啟用 L1 的搜尋者、構建者與出塊者基礎設施，保持高度去中心化以及開放、透明的 Web3 精神。
- 簡潔性：Based Rollup 繼承了以太坊 L1 的安全性和去中心化，因為它們重用了底層驗證器堆棧和 PBS 基礎架構，無需 L2 自有或中間件共享的排序器簽名驗證、逃生艙或外部 PoS 共識，降低了技術複雜性與安全風險。
- 成本效益：L1 處理排序後，L2 交易批處理與確認更高效，不必像 Optimistic Rollup 和 ZK Rollup 那樣需要維護一套複雜的基礎設施和能源消耗來處理和驗證 L2 交易，尤其在交易量大時成本效益更明顯。
- 經濟激勵一致性：MEV 流向 L1 增強了經濟安全，有助於增強以太坊的經濟安全性，從而增強其作為結算層的價值，同時 L2 可從擁堵費中獲取收入，保持一定程度的經濟自主性。
- 主權性：儘管排序依賴 L1，但 Based Rollup 仍保留治理代幣、收取基本費用及自主使用這些收益的權利，確保其在生態系統中的獨立地位，而 L1 也可以確保價值迴流鞏固其基礎層的主權地位，減少 L2 各自為政造成的生態系統碎片化、無序低效的後果。
Based Rollup 挑戰
內在的機制和技術限制
Based Rollup 在提供顯著優勢的同時，也存在一些不容忽視的機制和技術限制，這反過來阻礙了 Based Rollup 技術的推廣實施：
- 收入限制與 MEV 收益流失：由於排序任務依賴於 L1，大部分 MEV 收益流向 L1 驗證者，由此限制了 Based Rollup 自身的收入來源。這可能導致項目方的可持續性和盈利能力受到質疑，這也是目前大部分 L2、RaaS 項目方在該方向進展不太積極的基於利益考量的背景。
- 排序靈活性與策略受限：將排序職責交給 L1 會降低交易排序的靈活性，影響如 FCFS 等特定排序策略的實現，而如果引入額外的技術支持來彌補該不足，又會增加協議設計的複雜性和實現難度。此外，L1 排序可能更多地基於礦工利益最大化，而非 Based Rollup 用戶的最佳利益。
- 交易確認速度會延遲：理論上講，Based Rollup 交易確認時間直接取決於 L1 區塊時間（目前以太坊的區塊時間是 12 秒），這顯然會影響用戶對即時性的要求。儘管存在通過重新抵押機制實現預確認的解決方案，但該方案還不成熟且不具普遍性，筆者在後文提及 Puffer Finance 用例時會對此做初步探討。而一個有趣的現實悖論是，最初的 Arbitrum implementation 和第一個公共測試網（Ropsten L2）恰好就是這種 Native Rollup 的排序設計，但後來正是因為對於快速交易的需求而替換成了 L2 自有的中心化排序器，所以這種切換會原本的排序方式又會導致無法滿足快速交易，會被視為某種程度上的「開歷史倒車」。
- 去中心化程度的潛在影響：雖然 Based Rollup 繼承了 L1 的去中心化特性，但為捕捉 MEV 收益而設計的出塊權利競標機制可能提高 L1 參與門檻，並引入額外的複雜性。
- 合理安排各角色職能的障礙：很多研究都忽略了 Based Rollup 在推翻原有排序器方案之後，如何合理調度各環節角色的現實障礙。筆者認為，雖然 MEV 流向 L1 為驗證者提供了經濟激勵，但如何將驗證 Rollup 的邏輯內置到以太坊協議本身、如何制定分配搜索者與驗證者的 MEV 利潤分配和激勵措施、如何規避多個搜索者同時批量提交交易造成的擁堵或共識處理等懸而未決。當然，Taiko 等項目也對此做了一些技術破局，筆者會在後文做詳細解釋。
外部的路線競爭壓力
此外，Based Rollup 還面臨著與其它優化排序器方案的路線競爭壓力。目前除了 Based Rollup 這種直接丟棄 L2 自身或有賴於外包排序器的技術方案，還有很多創新易用的方案。
首先是在證明機制或各類驗證方法上進行整合的微小改動，例如 Polygon 的 PoE 共識算法直接在 Rollup 網絡層面實現去中心化排序。
其次是單獨推出去中心化的排序器架構，例如 Metis 通過構建由多個節點組成的排序器池，並採用隨機輪換機制及節點質押、PoS 共識層管理多籤密鑰、驗證者抽樣檢查等策略，實現了去中心化排序器的運行；Espresso 則通過構建模塊化排序器中間件，作為中間層為 L2 統一提供共享的排序「外包」服務；Flashbots SUAVE 推出一條 EVM 兼容鏈，專門用於通過區塊「競標」的方式實現交易排序。
再比如 Eigenlayer 與 AltLayer 合作開發的 SQUAD，它被設計為一個開放給任何 EigenLayer AVS（Actively Validated Services）運營商加入的節點網絡，引入最低要求的 LST 質押，或實施委託質押機制，從 Rollup 中註冊排序需求並將其與排序器進行匹配。
這裡多說一句，筆者目前看到市場有一種 AVS 與 Based Rollup 競爭的論調，其實它們之間的關係並不大。因為 Based Rollup 主要涉及區塊提議的方式，而 AVS 則是為那些不能直接在以太坊上部署的 DAPP 提供 POS 或其它共識的底層網絡安全驗證，這兩者並沒有技術上的直接衝突，反而我們看到最近 Eigenlayer 再質押結合 Espresso 去中心排序器，可以賦予 L1 驗證者參與排序器運行的權力，這在一定意義上是會促進 Based Rollup 的採用率，當然是否選擇使用 L1 驗證者參與排序的選擇器的權利不在於 Eigenlayer 而是 Espresso 這樣的項目方。
總之，把交易排序的執行角色由 L2 轉給 L1，並不能解決所有問題反而又會派生出新的難題。我們也同時看到，很多人提到的 Eigenlayer 再質押協議、零知識證明（ZKPs）等確實可以在部分程度上彎道解決 Based Rollup 的先天缺陷，但目前卻一直沒有完善明確的解決方案，反倒是 Eigenlayer 等正在研發的共享排序器因保留了參與機制靈活性和實施難度，正在被普遍推廣，這確實是目前 Based Rollup 所面臨的較大的外部競爭的壓力現狀，當然這也意味著 Based Rollup 需要作出一定的技術融合來適配其應用場景。
Based Rollup 用例
由於 Based Rollup 的概念提出到現在僅有一年多的時間，屬於老概念翻新，其理論和實現細節還在探索和完善階段，所以正在構建 Based Rollup 的項目很少，我們下面簡要分享三個實際用例。
Taiko：首個深度研究並應用 Based Rollup 的 L2
Taiko 是一個使用 ZK Rollup 技術的 L2，並開發了 Type-1 zkEVM，提供了與以太坊完全相同的操作碼和功能，確保了與現有以太坊生態的高度兼容性。
在 Based Rollup 概念提出後不久，Taiko 便將自己定義為 Based Rollup，強調優先考慮以太坊等效性而非 ZK 證明生成的速度/成本，加之其做了諸多技術創新，所以自稱是高度可配置、完全開源、無需許可、與以太坊相當的 Rollup。
技術架構
Taiko 早在 2022 年的博文中就介紹了其三個主要的部分：ZK-EVM（用於生成證明）、Taiko L2 Rollup Node（用於管理 Rollup 鏈）和 Taiko Protocol（用於將這兩部分連接在一起進行 Rollup 協議驗證）。
1.ZK-EVM：以太坊鏡像
功能：ZK-EVM 是 Taiko 的核心計算引擎，用於生成證明以確保 Rollup 上 EVM（以太坊虛擬機）計算的正確性。它實現了支持每個 EVM 操作碼的 ZK-EVM，並通過有效性證明來驗證 Rollup 鏈上的所有計算。
特點：ZK-EVM 不僅保持了與以太坊 EVM 的完美等效性，還允許開發者無縫遷移和部署現有的以太坊智能合約和 dApp，無需進行任何代碼更改。這意味著所有以太坊和 Solidity 工具都可以與 Taiko 無縫協作，從而保持開發工作流程的連續性和效率。
2.Taiko L2 Rollup Node：高效執行，安全驗證
功能：Taiko L2 Rollup Node 是管理 Rollup 鏈的節點，負責從以太坊獲取交易數據並在 L2 上執行這些交易。它基於以太坊 Geth 的分叉版本，使用與以太坊相同的哈希算法、簽名方案和存儲數據結構，以確保與以太坊的兼容性和互操作性。
特點：這些節點不僅管理 Rollup 鏈的狀態，還確保交易的確定性和最終性。通過並行證明和去中心化的驗證機制，Taiko L2 Rollup Node 能夠提供高效且安全的交易處理服務。
3.Taiko Protocol：無縫橋接
功能：Taiko Protocol 是將 ZK-EVM 和 Taiko L2 Rollup Node 連接在一起的橋樑，用於定義並執行 Rollup 規則和潛在參與者的資格，確保網絡的安全、去中心化和無需許可性。
特點：它是一組部署在以太坊上的智能合約，充當 ZK-SNARK 證明的數據可用性機制和驗證者，而部署在 Taiko L2 上的智能合約則執行某些重要的協議功能。Taiko Protocol 通過嚴格的協議設計，確保所有提議的區塊都是確定性的，並可以並行證明，從而提高了交易處理的速度和效率。
總的來說，Taiko 通過這三個主要部分的協同工作，實現了與以太坊的等效性、兼容性和擴展性。它不僅能夠無縫遷移和部署現有的以太坊智能合約和 dApp，還提供了高效、安全的交易處理服務。
創新要點
Taiko 協議目前非常重要的創新是 BCR 框架（Based Contestable Rollup）和 BBR 框架（Based Booster Rollup，BBR），這兩種創新方式可以很好地擴大 Based Rollup 的技術優勢，我們這裡做重點探討。
BCR（Based Contestable Rollup）：基於可競爭的彙總
BCR 基於 Multi-proofs （多證明者交互式證明）打造，將爭議處理過程（類似欺詐證明系統）納入了交易驗證工作流程，多重競爭確保去中心化生成與驗證，增強網絡安全性。
工作流程
在這一體系中，任何個體均有機會成為提議者，提出區塊構建方案，並附帶零知識證明以確保交易處理的正確性與隱私保護。同時，若驗證者對某一區塊的狀態轉換結果存在質疑，他們可發起安全級別的挑戰證明，嘗試修正第二層（L2）的區塊狀態，從而在可能的正確與錯誤路徑間做出裁決。
很多研究忽略的一點是 BCR 如何應對該過程中出現的惡意或輕率的競爭。事實上，該機制引入了自己的證明（own proving）和冷卻窗口（cooldown windows），以及設定較高層級證明的有效性和爭執保證金明顯高於較低層級的證明。這樣通過急劇攀升的成本，能有效阻止輕率或惡意的爭執。
簡單來講，任何人可成提議者，提交區塊與零知識證明，而驗證者可對結果質疑，提交挑戰證明，由此通過持續的驗證挑戰可顯著增強網絡的安全防護級別，確保每個區塊的公正性和可信度。
特點
Taiko 在設計上重視靈活性和對安全性，同時也考慮了經濟成本的平衡。
- 多重證明系統（Multi-proof system）
Taiko 的多重證明系統允許每個層級使用其證明系統。通過組合多個子證明者來構建更可靠的複合證明者，雖然成本遞增，但安全性顯著提升，既可垂直分層又橫向整合多子驗證者。
- 證明者可用性（Prover availability）
Taiko 實施動態層級分配，隨機分配每個新塊的最低要求層級，區塊被分配更高層級的可能性與層級成反比。當面對資本密集型攻擊，社區節點可通過爭議保證金集體抵禦無效證明，維護系統穩定。
- 動態配置調整（Dynamic configuration adjustments）
Taiko 設計具備高度適應性，允許系統根據高層級證明成本的變化，動態調整塊的證明要求比例。這種靈活性使得系統可以從 OP 證明逐步無縫過渡到 ZK 證明，優化安全性和經濟激勵。
- 成本與安全權衡（Cost vs. security tradeoffs）
ZK-Rollup 雖安全，成本卻對高交易量鏈構成挑戰。Taiko 爭議 Rollup 作為橋樑，讓應用鏈從經濟配置起步，逐步增強安全，無縫對接現有架構。
- 守護者證明者（Guardian provers）
守護者證明者在系統初期作為高層級證明者的安全網，處理證明系統中的錯誤。隨系統成熟，其作用逐漸淡出，為初期階段築起關鍵安全防線，不干預交易排序。
BBR（Based Booster Rollup）：基於助推器的彙總
BBR 是在 BCR 推出後的又一里程碑，這是一種開箱即用的原生 L1 擴展方法，將交易的執行和存儲分片，可以理解為類似於為開發者的筆記本電腦添加額外的 CPU/SSD，便於開發者部署一次 dapp 後，自動快速地擴展到所需的全部 L2 上。
工作流程
下面是關鍵的實施細節
- L1CALL 和 L1DELEGATECALL 預編譯：
- 通過 L1CALL 預編譯，L2 可以直接讀取和寫入 L1 狀態。
- L1DELEGATECALL 允許在 L2 上執行 L1 智能合約，但所有存儲讀寫操作使用 L2 狀態。
- ZK-EVM 協處理器：
- 使用 ZK-EVM（零知識以太坊虛擬機）作為協處理器，將 L1 智能合約的工作卸載到 L2，同時保持所有狀態在 L1。
- 僅需在 L1 上驗證 ZK 證明並應用最終狀態更新。
特點
- 去中心化和以太坊對齊
基於 Rollup 繼承了 L1 的去中心化和簡單性，避免了引入集中或半集中的排序風險。
自動擴展：dapp 只需在 L1 上部署一次，即可自動擴展到所有 L2，無需額外的設置工作。
- 高效的交易執行和存儲分片
Booster Rollup 通過分片執行交易和存儲的雙層結構，提升了鏈的擴展能力。
- ZK-EVM 協處理器
Booster Rollup 可以作為 ZK-EVM 協處理器，將所有 L1 智能合約工作卸載到 L2，同時保持所有狀態在 L1。
- 減少碎片化
通過在所有 L2 之間添加原子跨 Rollup 交易，BBR 解決了當前 Rollup 面臨的碎片化問題。
限制
當然官方對 BBR 框架也不諱言其缺陷限制，我們這裡整合如下。
- 合約部署的侷限：BBR 框架下，合約部署僅限於 L1，L2 無法獨立部署新合約，僅能繼承 L1 智能合約，限制了 L2 的獨立擴展能力。
- 共享數據擴展瓶頸：BBR 高度依賴 L1 的共享數據，限制了數據可用性的擴展，所有處理仍需回溯至 L1，影響整體擴展性。
- 並行化挑戰：並非所有 dApp 都能輕鬆適配 BBR 的並行模型，導致部分智能合約在 L2 的擴展受限。
- 嚴格的節點同步需求：BBR 要求 L1 與 L2 節點緊密同步，低延遲通信成為必需，提高了硬件門檻與運維複雜度。
- 初始化複雜性：L2 合約初始化需特別處理以確保數據一致性，增加了開發成本與潛在安全風險。
- 費用與數據可用性的複雜性：L2 處理費用雖便捷，但鏈上數據需求增加；同時，L2 交易需額外管理賬戶 nonce，提升了系統複雜度。
- 存儲與計算的權衡困境：BBR 模式下，計算可優化至 L2，但狀態更新仍需 L1 參與，存儲密集型操作成本高昂。
2 Puffer UniFi：Restaking 驅動下的創新型 Based Rollup
Puffer Finance 是一個基於以太坊重質押協議 Eigenlayer 構建的流動性質押衍生品 ( LSD ) 協議，目前 TVL 已超過 17 億美元，居該賽道第三位。
Puffer Finance 在今年 6 月底宣佈與以太坊基金會合作共同開發 Based Rollup，並在 7 月初推出對應的產品 Puffer UniFi 測試版。
技術架構
根據白皮書，當用戶提交 Rollup 交易給 Puffer 驗證器後，驗證器就會通過預置確保交易將上鍊，並附加條件以維護可靠性，最終向以太坊 L1 提交包含已確認 Rollup 交易的區塊。Puffer Sequencer 推進 Rollup 狀態，同時 pufETH Vault 收集交易費用回饋給 UniFi 用戶。
- 用戶提交他們的 Rollup 交易，然後由 Puffer 處理驗證器。這些驗證器提供預置，確保用戶知道他們的交易將包含在以太坊 L1 狀態中。
- Puffer 驗證器重新質押並附加削減條件，以確保可靠性、接收來自用戶的 Rollup 交易併發布預置。這些驗證器已準備好將交易納入 L1 區塊中。
- Preconf Slasher AVS 對驗證者強制執行額外的削減條件，以阻止違背預先確認的承諾。
- Puffer 驗證者向以太坊 L1 提交區塊。這些區塊包括已預先確認的有序 Rollup 批次。
- Puffer Sequencer Contract 接受分批交易。
- pufETH Vault 收集彙總交易產⽣的擁堵費和競爭費。這些費用為 pufETH 持有者帶來收益，並通過原生收益回饋給 UniFi 用戶。
創新要點
根據其最新介紹，UniFi 借鑑了 Justin Drake 的研究見解，具體創新要點如下：
- 原生排序（Based Sequencing）
UniFi 直接利用以太坊在 L1 上的去中心化驗證器，允許以可信中立的方式對交易進行排序，而無需依賴於中心化排序器。這意味著 L1 上的驗證器負責 UniFi Rollup 內交易的排序。
- 預確認 (Preconfs)
UniFi 集成了一個預確認系統，該系統在用戶的交易最終確定到 L1 之前，為用戶提供快速、可靠的交易確認（約 100 毫秒）。這些預確認由 Puffer 的重新質押驗證者發佈，這些驗證者受到激勵以正確行事，否則將面臨懲罰，例如削減。
筆者在這裡補充一點，由於 Puffer 是少數支持 Native Restaking 的質押平臺，所以可以指定其中一部分 L1 驗證者承諾將基於 Rollup 的區塊包含在他們將來提議的 L1 區塊中，因為驗證者至少提前知道 32 個區塊，所以誰被指定為哪個區塊的提議者，由此保證 L2 Rollup 塊在主網中被包含，進而受主網保護，這樣就可以解決確認上文提到的 L2 交易受 L1 出塊時間慢的延遲問題。
- 去中心化排序器
該架構旨在從單箇中心化排序器擴展到數以萬計的去中心化排序器。這是通過利用 Puffer 的驗證器集實現的，這意味著隨著驗證器數量的增加，網絡變得更加去中心化。
- 同步可組合性
UniFi 中的交易可以直接與其他基於 Rollup 的交互，實現無縫交互而無需橋樑，消除了使⽤橋接器帶來的延遲、額外成本、技術難度和安全風險，克服以太坊生態系統中碎片化和低效等關鍵挑戰。
從上面不難看出，UniFi 憑藉 Restaking 的質押機制，實現了基於 L1 的排序、預確認、Rollup 跨鏈操作、便於開發創建專用鏈等，並能有效彌補原有 Based Rollup 的諸多不足和限制，確保價值迴流到以太坊的基礎層。
RISE Chain：主打高性能的 L2
RISE Chain 建立在基於 Rust 的 Reth 節點基礎設施之上，引入了新穎的狀態訪問架構、並行 EVM、連續塊執行和分層 MPT。通過對 RISE DB 和互操作性的持續研究，RISE 致力於構建更具包容性和可擴展性的區塊鏈生態系統。
根據 Justin 的整理，該協議同樣採用 Based Rollup 技術路線，但目前尚處於白皮書階段，暫無更多信息，這裡僅做簡單補充。
此外，筆者在梳理相關信息時還發現還有多個項目正在探索 Based Rollup 的應用，但均屬於初步探索階段，此處不再贅述。
結論
Based Rollup 作為一種返璞歸真的以太坊 Rollup 擴展解決方案，通過將排序器的角色移交給 L1 自身管理，更加有效且政治正確，代表了以太坊 L2 擴展方式的巨大轉變。
這種設計並非微小的技術改動，而是讓 Rollup 專注於執行，安全要件迴歸 L1。其共識層、數據發佈層、結算層都是以太坊，只有執行層構建在 Rollup 網絡之上，負責處理交易的執行和狀態更新。
在現實應用中，Based Rollup 踐行者們正在憑藉該方案的增強的安全性、去中心化特性及簡化的系統開拓創新，至於其是否會成為 Rollup 的終極方案暫不可知，但在諸多中心化或半中心化排序器佔 Rollup 主要份額的當下，Based Rollup 對多樣化 Rollup 網絡的創新的重要性不言而喻。
雖然 Based Rollup 發展面臨市場和技術的雙重驗證，以及原有利益格局的牴觸和諸多共享排序器方案的競爭，但隨著 Taiko、Puffer Finance 等的不斷開拓和創新，Based Rollup 將越來越具備顯著的市場優勢。
展望未來，Based Rollup 作為 Rollup 領域的革新路線，其創新的原生排序機制不僅攻克了透明性與單點故障的傳統難題，更在 Rollup L2 解決方案市場中展現出強勁潛力，有望佔據重要地位。我們期待通過更多開發者在收入模型、排序靈活性、用戶體驗、協議設計以及生態合作等方面的深入探索與優化，Based Rollup 將克服現有挑戰，實現更廣泛的應用場景與深遠的發展，為以太坊生態系統帶來更多的創新和發展機遇。
部分參考資料：
https://vitalik.ca/general/2021/01/05/Rollup.html
https://www.nervos.org/knowledge-base/zk_Rollup_vs_optimistic_Rollup
https://docs.arbitrum.io/how-arbitrum-works/sequencer
https://x.com/drakefjustin/status/1798734295332274408
https://abmedia.io/taiko-and-puffers-based-Rollups-will-change-the-landscape-of-ethereum
https://taiko.mirror.xyz/7dfMydX1FqEx9_sOvhRt3V8hJksKSIWjzhCVu7FyMZU
https://taiko.mirror.xyz/VjNjFws6OOVez5YCDMwjy4BUiDqZBHYDvcW4-JZGDkc
https://x.com/jason_chen998/status/1799692331635048697
https://ethresear.ch/t/based-Rollups-superpowers-from-l1-sequencing/15016
https://vitalik.eth.limo/general/2022/08/04/zkevm.html
https://substack.chainfeeds.xyz/p/based-Rollup
https://medium.com/search?q=based+Rollup
https://taiko.mirror.xyz/oRy3ZZ_4-6IEQcuLCMMlxvdH6E-T3_H7UwYVzGDsgf4
https://blog.altlayer.io/introducing-restaked-Rollups-ac6a1e89b646
https://www.panewslab.com/zh/articledetails/pylr0ff1.html
https://vitalik.eth.limo/general/2024/06/30/epochslot.html
https://docs.altlayer.io/altlayer-documentation/restaked-Rollups/squad-for-decentralised-sequencing
https://defillama.com/protocol/puffer-finance
https://github.com/risechain/whitepaper/blob/main/RISE%20White%20Paper%20-%20Draft%20v0.5.pdf
https://www.panewslab.com/zh/articledetails/84vh6558.html
本文基於作者的獨立研究和分析判斷，僅供參考，不構成任何投資建議。本文中提到的任何信息都不應該被視為對任何特定項目或策略的推薦或認可。市場有風險，投資需謹慎。對於讀者使用本文以及由此產生的任何後果，Gate.io 不承擔任何責任。
Articles connexes
Gate 研究院：一文看懂以太坊擴容終局方案 Based Rollup 技術
核心要點：
背景：L2、Rollup、排序器
Based Rollup 的技術破局
技術原理
運行流程
Taiko：首個深度研究並應用 Based Rollup 的 L2
BBR（Based Booster Rollup）：基於助推器的彙總
2 Puffer UniFi：Restaking 驅動下的創新型 Based Rollup
RISE Chain：主打高性能的 L2
核心要點：
- Rollup 是一種將交易排序任務從 L1 遷移到 L2 的技術。通過在 L2 上執行交易並在 L1 上進行結算和驗證，不僅繼承了以太坊 100%的活性與去中心化特性，還顯著優化了 L2 的性能。
- Taiko 是一個 Type-1 zkEVM，提出了 Based Contestable Rollup（BCR）和 Based Booster Rollup（BBR）兩種創新框架，可以很好地擴大 Based Rollup 的技術優勢。BCR 引入多重證明系統和爭議處理機制，提高了網絡安全性；BBR 則通過分片執行交易和存儲，提升了鏈的擴展能力。
- Puffer UniFi 是一個基於 Eigenlayer 的重質押協議，實現了基於 L1 的排序、預確認、Rollup 跨鏈操作、便於開發創建專用鏈等。這些創新解決了傳統 Based Rollup 的一些限制，以確保價值迴流到以太坊的基礎層。
- 雖然 Based Rollup 還在早期探索階段，面臨一些技術限制和共享排序器路線的競爭壓力，但它在安全性、去中心化和簡潔性方面的優勢使其有潛力成為未來 Rollup 技術的重要發展方向，有望以釜底抽薪式的創新引領出一條更加符合去中心化精神的 Rollup 之路。
作為一項將交易排序功能從 L2 整合至 L1 的技術方案，Based Rollup 自 2023 年 3 月由以太坊基金會研究員 Justin Drake 提出以來，已迅速被 Taiko、Puffer Finance 等協議採納並處於持續創新中。本文將深入剖析其運作機理、獨特優勢及當前面臨的挑戰，同時展望其在區塊鏈領域的廣泛應用前景，彰顯其作為 Rollup 變革推手的深遠意義。
Based Rollup 應用背景和原理
背景：L2、Rollup、排序器
過去幾年業內探索以太坊擴容的重要經驗是，在不觸動安全性和去中心化的情況下拓展單片區塊鏈是非常困難的，因此社區和開發者的共識是通過將交易執行由 Layer1 遷移到 Layer2（以下簡稱 L2）上來緩解高規模的吞吐量要求，而 Rollup 技術無疑是目前實現該方案的核心路線。
簡單來講，Rollup 機制由 L1 上的一組智能合約與 L2 的網絡節點共同構成，其中 L2 負責打包並執行交易，而 L1 則負責結算、共識和數據發佈性的驗證，以此確保交易的安全與可靠。由此，Rollup 通過將大量交易處理移至 L2 鏈下，可以極大地減輕 L1 即以太坊主網的負擔，並能顯著降低交易費用，為區塊鏈的廣泛應用鋪平了道路。
Rollup 分為兩大主要類型 ZK Rollup 與 Optimistic Rollup。
ZK Rollup 通過發佈零知識證明來驗證鏈下交易的正確性，確保高度的安全性和隱私性，但部署比較複雜且需要耗費硬件設施。而 Optimistic Rollup 則採用了一種更為樂觀的策略，僅在發生爭議時才提供欺詐證明，這種機制雖在驗證效率上有所提升、更具成本效益，但伴隨的是爭議解決或提款週期的延長。
而在 Rollup 的架構中，排序器（Sequencer）作為 L2 網絡節點的核心組件，承擔著接收交易請求、確定執行順序、打包成批次並傳遞給 L1 智能合約的重任，起到了提高交易處理效率和用戶體驗的重要作用。
以採用 Optimistic Rollup 的 Arbitrum 為例，交易由排序器以 FCFS （First Come First Service，先到先得）方式排序，一旦排序器確認交易有序，它就會將排好序的交易寫入 L1 （即 Ethereum 主網）網絡上的區塊中，排序器就會立即提供「預確認」（或軟確認），讓用戶知道交易在 L1 上完成之前已在 L2 上完成。
但是，如果排序器在此過程完成之前崩潰或報錯，則用戶的交易將保留在 L2 中，而不會在 L1 中完成。由此不難看出，這種使用單個排序器可能面臨交易延遲、崩潰停機等隱患，而這種情形也確實真實發生過。
不難發現，這種中心化排序器會使以太坊主網在結算層維度對 L2 的掌控力顯著減弱，容易出現惡意審查用戶交易、出錯、榨取 MEV、搶跑、流量碎片化甚至強制停機（如 Linea、Blase 因資產被盜就直接停機）等風險，進而影響整個 Rollup 系統的穩定性和安全性。
總之，這種集中化的設計賦予了排序器過大的權力，已成為目前業內擔憂的焦點。
Based Rollup 的技術破局
Rollup 將排序器交給以太坊主網執行的觀點最早可追溯至以太坊創始人 Vitalik Buterin 在 2021 年初的觀點，他認為應實現一個高度靈活和可擴展的區塊鏈解決方案，即「Total Anarchy（無政府）」Rollup，允許任何人無限制地擴展交易。
他還與後來 Based Rollup 的提出者 Justin 在當時指出了實現這一目標的方案，即提議者-構建者分離（Proposer-Builder Separation, PBS）的創新概念。在此框架下，區塊提議者的角色發生根本性轉變，不再自主構造收益最大化的區塊，而是轉向依託一個市場機制，該機制允許多方參與者向提議者推送 Bundles（對於 L2 而言，則為 Rollup 區塊）。提議者隨後從這些候選 Bundles 中選取費用最高者進行提交，這一過程類似於區塊層面的 MemPool 機制，有效限制了區塊提議者的自主權力，避免了全網範圍內無節制地搜索最優交易，轉而從預設的資源池中篩選現成區塊。
此機制的設計靈感，類似於城市交通管理中對出租車運營區域的限制，確保服務提供者（提議者）在特定範圍內（市場）競爭，減少了跨區域無序競爭導致的效率低下，如長途小單被忽視的問題，有助於將區塊構建的決策權從 L2 轉移到主網層面，實現更為集中和有序的區塊生產流程。
而很顯然，目前幾乎所有 Rollup 解決方案都仍處於使用 「輔助輪」（training wheels） 的階段，這意味著現階段的 Rollup 還沒實現去信任或者信任最小化。
結合現有 Rollup 方案在排序、驗證和執行等方面存在效率瓶頸和信任問題，很多人提出了應對方案。
Rollkit sovereign Rollups 較早提出了「pure fork-choice rule」 ，它明確了這種技術需要在執行層解決資源定價或拒絕服務（DOS）向量的問題。例如，如果某個數據包包含了一個無限循環（如 while(true)）並消耗了最大量的 gas，Rollkit 主權彙總會採取一種消耗（burn）或其他類似措施來應對。
甚至 Opside 也較早提出了比較 Native 的方案，指出應採用改進的 ETH 2.0 PoS，允許 IDE 質押成為驗證者，同時驗證者在 Layer 3 擔任排序者及證明者角色，排序者提出區塊，證明者則生成 zk 證明驗證區塊，首個提交有效證明者獲區塊獎勵。
而正式提出基於 L1 主網來進行排序的 Native 想法則要歸功於以太坊基金會的研究員 Justin Drake，他在 2023 年 3 月（實際上，根據材料，他首次提出這一概念的時間可能更早，但此處我們按照「2023 年」這一時間點進行整合）的博文中首次完整提出了 Based Rollup 的雛形。
「當彙總的排序由基礎層（L1）驅動時，我們稱其為基於 L1 或由 L1 排序的 Rollup。具體地說，基於 L1 的 Rollup 是指下一個 L1 提議者可以與 L1 搜索者和構建者合作，無需許可地將下一個 Rollup 區塊包含在下一個 L1 區塊中。」
該思路旨在通過將排序權利外包給以太坊 L1 的驗證者來克服現有 Rollup 的侷限性，因其更加貼合、基於 L1 的密切關係，所以 Justin 將其稱為 Based Rollups 或 L1-sequenced Rollups。
這種設計允許 L1 的提議者與 L2 的搜索者和構建者無需許可地協作，將 Rollup 區塊直接包含在 L1 區塊中。通過這種方式，Based Rollup 實現了排序權利的集中化和信任的最小化，因為所有的排序操作都由以太坊 L1 的驗證者完成，這些驗證者已經經過了嚴格的篩選和信任驗證。
Justin Drake 在提出 Based Rollup 概念時，還提出了一個創新性的想法：重用以太坊的驗證者來驗證 Rollup 的交易。這一想法的出發點是，隨著 Rollup 數量的增加（包括通用型和應用專用型 Rollup），需要一種通用的解決方案來驗證這些交易。通過利用以太坊現有的驗證者池，Based Rollup 能夠顯著降低驗證成本和提高驗證效率。
隨著近期 Taiko、Puffer Finance 等採用 Based Rollup 方案，Vitalik、Justin 等都進一步闡釋了該技術路線的更多遠景，從而引發了一定的市場關注。
當然 Based Rollup 相較於其它擴容方案，仍處於較早期的探索階段，我們將在下文探討其技術細節和應用場景。
Based Rollup 技術解析
Based Rollup 的技術要點是把排序後的交易狀態變化發佈到 L1 即可從 L2 中提取 MEV，讓所有的排序和安全性由以太坊 L1 提供。
技術原理
Based Rollups 摒棄了獨立的排序器設計，將排序任務交由 L1（如 Ethereum 主網）的節點執行，包括 L1 的搜索者或其他任何人，都可以將 Based Rollups 的交易信息無需許可地提交給 L1 的區塊出塊者。這些搜索者和構建者（可能由 Based Rollup 或第三方激勵）負責將 Rollup 的交易信息整合進區塊並提交。
通過將排序工作下放給 L1 的出塊者，Based Rollup 的設計將變得簡潔，能夠使 L2 專注於執行效率，同時繼承了 L1 的去中心化特性，並在經濟模型上與 L1 緊密整合，因為交易費用直接支付給 L1 的節點（如以太坊節點）。
換言之，Based Rollup 的共識層、數據發佈層、結算層均基於以太坊，僅執行層構建在 Rollup 網絡之上，專門處理交易執行和狀態更新。
運行流程
Based Rollup 的運行機制是，L2 搜索者收集交易成 bundles（捆綁包）發送給 L2 區塊提議者，後者構建成 L2 區塊，最終由 L1 搜索者將這些 L2 區塊包含進 L1 區塊中完成排序和記錄。
- L2 搜索者收集交易：L2 搜索者將 L2 交易收集成 bundles，併發送給 L2 區塊提議者。
- L2 區塊構建：L2 區塊提議者接收來自 L2 搜索者的 bundles，並據此構建一個 L2 區塊。
- L1 包含 L2 區塊：最後，L1 的搜索者將這些 L2 區塊（或其 bundles）包含在 L1 的區塊中，從而完成排序和記錄過程。
Based Rollup 的優勢與挑戰
Based Rollup 優勢
Based Rollup 的核心優勢在於通過將交易排序責任轉移至 L1，這不僅繼承了以太坊 100%的活性與去中心化特性，還顯著優化了 L2 的性能。該方案無需額外安全機制，簡化了技術複雜性，減少了延遲，並降低了操作成本。
在經濟激勵上，L1 礦工因參與 L2 交易排序獲得額外收益，增強了網絡整體健康與經濟安全性。
具體而言，這些優勢包括：
- 活性（Liveness）：活性是指 Based Rollup 可以避免傳統 Rollup 或貢獻排序器因排序故障或特定審查，導致網絡中斷或故意不支持特定使用者的交易，全程無需逃生艙機制，確保交易快速有效。
- 去中心化：啟用 L1 的搜尋者、構建者與出塊者基礎設施，保持高度去中心化以及開放、透明的 Web3 精神。
- 簡潔性：Based Rollup 繼承了以太坊 L1 的安全性和去中心化，因為它們重用了底層驗證器堆棧和 PBS 基礎架構，無需 L2 自有或中間件共享的排序器簽名驗證、逃生艙或外部 PoS 共識，降低了技術複雜性與安全風險。
- 成本效益：L1 處理排序後，L2 交易批處理與確認更高效，不必像 Optimistic Rollup 和 ZK Rollup 那樣需要維護一套複雜的基礎設施和能源消耗來處理和驗證 L2 交易，尤其在交易量大時成本效益更明顯。
- 經濟激勵一致性：MEV 流向 L1 增強了經濟安全，有助於增強以太坊的經濟安全性，從而增強其作為結算層的價值，同時 L2 可從擁堵費中獲取收入，保持一定程度的經濟自主性。
- 主權性：儘管排序依賴 L1，但 Based Rollup 仍保留治理代幣、收取基本費用及自主使用這些收益的權利，確保其在生態系統中的獨立地位，而 L1 也可以確保價值迴流鞏固其基礎層的主權地位，減少 L2 各自為政造成的生態系統碎片化、無序低效的後果。
Based Rollup 挑戰
內在的機制和技術限制
Based Rollup 在提供顯著優勢的同時，也存在一些不容忽視的機制和技術限制，這反過來阻礙了 Based Rollup 技術的推廣實施：
- 收入限制與 MEV 收益流失：由於排序任務依賴於 L1，大部分 MEV 收益流向 L1 驗證者，由此限制了 Based Rollup 自身的收入來源。這可能導致項目方的可持續性和盈利能力受到質疑，這也是目前大部分 L2、RaaS 項目方在該方向進展不太積極的基於利益考量的背景。
- 排序靈活性與策略受限：將排序職責交給 L1 會降低交易排序的靈活性，影響如 FCFS 等特定排序策略的實現，而如果引入額外的技術支持來彌補該不足，又會增加協議設計的複雜性和實現難度。此外，L1 排序可能更多地基於礦工利益最大化，而非 Based Rollup 用戶的最佳利益。
- 交易確認速度會延遲：理論上講，Based Rollup 交易確認時間直接取決於 L1 區塊時間（目前以太坊的區塊時間是 12 秒），這顯然會影響用戶對即時性的要求。儘管存在通過重新抵押機制實現預確認的解決方案，但該方案還不成熟且不具普遍性，筆者在後文提及 Puffer Finance 用例時會對此做初步探討。而一個有趣的現實悖論是，最初的 Arbitrum implementation 和第一個公共測試網（Ropsten L2）恰好就是這種 Native Rollup 的排序設計，但後來正是因為對於快速交易的需求而替換成了 L2 自有的中心化排序器，所以這種切換會原本的排序方式又會導致無法滿足快速交易，會被視為某種程度上的「開歷史倒車」。
- 去中心化程度的潛在影響：雖然 Based Rollup 繼承了 L1 的去中心化特性，但為捕捉 MEV 收益而設計的出塊權利競標機制可能提高 L1 參與門檻，並引入額外的複雜性。
- 合理安排各角色職能的障礙：很多研究都忽略了 Based Rollup 在推翻原有排序器方案之後，如何合理調度各環節角色的現實障礙。筆者認為，雖然 MEV 流向 L1 為驗證者提供了經濟激勵，但如何將驗證 Rollup 的邏輯內置到以太坊協議本身、如何制定分配搜索者與驗證者的 MEV 利潤分配和激勵措施、如何規避多個搜索者同時批量提交交易造成的擁堵或共識處理等懸而未決。當然，Taiko 等項目也對此做了一些技術破局，筆者會在後文做詳細解釋。
外部的路線競爭壓力
此外，Based Rollup 還面臨著與其它優化排序器方案的路線競爭壓力。目前除了 Based Rollup 這種直接丟棄 L2 自身或有賴於外包排序器的技術方案，還有很多創新易用的方案。
首先是在證明機制或各類驗證方法上進行整合的微小改動，例如 Polygon 的 PoE 共識算法直接在 Rollup 網絡層面實現去中心化排序。
其次是單獨推出去中心化的排序器架構，例如 Metis 通過構建由多個節點組成的排序器池，並採用隨機輪換機制及節點質押、PoS 共識層管理多籤密鑰、驗證者抽樣檢查等策略，實現了去中心化排序器的運行；Espresso 則通過構建模塊化排序器中間件，作為中間層為 L2 統一提供共享的排序「外包」服務；Flashbots SUAVE 推出一條 EVM 兼容鏈，專門用於通過區塊「競標」的方式實現交易排序。
再比如 Eigenlayer 與 AltLayer 合作開發的 SQUAD，它被設計為一個開放給任何 EigenLayer AVS（Actively Validated Services）運營商加入的節點網絡，引入最低要求的 LST 質押，或實施委託質押機制，從 Rollup 中註冊排序需求並將其與排序器進行匹配。
這裡多說一句，筆者目前看到市場有一種 AVS 與 Based Rollup 競爭的論調，其實它們之間的關係並不大。因為 Based Rollup 主要涉及區塊提議的方式，而 AVS 則是為那些不能直接在以太坊上部署的 DAPP 提供 POS 或其它共識的底層網絡安全驗證，這兩者並沒有技術上的直接衝突，反而我們看到最近 Eigenlayer 再質押結合 Espresso 去中心排序器，可以賦予 L1 驗證者參與排序器運行的權力，這在一定意義上是會促進 Based Rollup 的採用率，當然是否選擇使用 L1 驗證者參與排序的選擇器的權利不在於 Eigenlayer 而是 Espresso 這樣的項目方。
總之，把交易排序的執行角色由 L2 轉給 L1，並不能解決所有問題反而又會派生出新的難題。我們也同時看到，很多人提到的 Eigenlayer 再質押協議、零知識證明（ZKPs）等確實可以在部分程度上彎道解決 Based Rollup 的先天缺陷，但目前卻一直沒有完善明確的解決方案，反倒是 Eigenlayer 等正在研發的共享排序器因保留了參與機制靈活性和實施難度，正在被普遍推廣，這確實是目前 Based Rollup 所面臨的較大的外部競爭的壓力現狀，當然這也意味著 Based Rollup 需要作出一定的技術融合來適配其應用場景。
Based Rollup 用例
由於 Based Rollup 的概念提出到現在僅有一年多的時間，屬於老概念翻新，其理論和實現細節還在探索和完善階段，所以正在構建 Based Rollup 的項目很少，我們下面簡要分享三個實際用例。
Taiko：首個深度研究並應用 Based Rollup 的 L2
Taiko 是一個使用 ZK Rollup 技術的 L2，並開發了 Type-1 zkEVM，提供了與以太坊完全相同的操作碼和功能，確保了與現有以太坊生態的高度兼容性。
在 Based Rollup 概念提出後不久，Taiko 便將自己定義為 Based Rollup，強調優先考慮以太坊等效性而非 ZK 證明生成的速度/成本，加之其做了諸多技術創新，所以自稱是高度可配置、完全開源、無需許可、與以太坊相當的 Rollup。
技術架構
Taiko 早在 2022 年的博文中就介紹了其三個主要的部分：ZK-EVM（用於生成證明）、Taiko L2 Rollup Node（用於管理 Rollup 鏈）和 Taiko Protocol（用於將這兩部分連接在一起進行 Rollup 協議驗證）。
1.ZK-EVM：以太坊鏡像
功能：ZK-EVM 是 Taiko 的核心計算引擎，用於生成證明以確保 Rollup 上 EVM（以太坊虛擬機）計算的正確性。它實現了支持每個 EVM 操作碼的 ZK-EVM，並通過有效性證明來驗證 Rollup 鏈上的所有計算。
特點：ZK-EVM 不僅保持了與以太坊 EVM 的完美等效性，還允許開發者無縫遷移和部署現有的以太坊智能合約和 dApp，無需進行任何代碼更改。這意味著所有以太坊和 Solidity 工具都可以與 Taiko 無縫協作，從而保持開發工作流程的連續性和效率。
2.Taiko L2 Rollup Node：高效執行，安全驗證
功能：Taiko L2 Rollup Node 是管理 Rollup 鏈的節點，負責從以太坊獲取交易數據並在 L2 上執行這些交易。它基於以太坊 Geth 的分叉版本，使用與以太坊相同的哈希算法、簽名方案和存儲數據結構，以確保與以太坊的兼容性和互操作性。
特點：這些節點不僅管理 Rollup 鏈的狀態，還確保交易的確定性和最終性。通過並行證明和去中心化的驗證機制，Taiko L2 Rollup Node 能夠提供高效且安全的交易處理服務。
3.Taiko Protocol：無縫橋接
功能：Taiko Protocol 是將 ZK-EVM 和 Taiko L2 Rollup Node 連接在一起的橋樑，用於定義並執行 Rollup 規則和潛在參與者的資格，確保網絡的安全、去中心化和無需許可性。
特點：它是一組部署在以太坊上的智能合約，充當 ZK-SNARK 證明的數據可用性機制和驗證者，而部署在 Taiko L2 上的智能合約則執行某些重要的協議功能。Taiko Protocol 通過嚴格的協議設計，確保所有提議的區塊都是確定性的，並可以並行證明，從而提高了交易處理的速度和效率。
總的來說，Taiko 通過這三個主要部分的協同工作，實現了與以太坊的等效性、兼容性和擴展性。它不僅能夠無縫遷移和部署現有的以太坊智能合約和 dApp，還提供了高效、安全的交易處理服務。
創新要點
Taiko 協議目前非常重要的創新是 BCR 框架（Based Contestable Rollup）和 BBR 框架（Based Booster Rollup，BBR），這兩種創新方式可以很好地擴大 Based Rollup 的技術優勢，我們這裡做重點探討。
BCR（Based Contestable Rollup）：基於可競爭的彙總
BCR 基於 Multi-proofs （多證明者交互式證明）打造，將爭議處理過程（類似欺詐證明系統）納入了交易驗證工作流程，多重競爭確保去中心化生成與驗證，增強網絡安全性。
工作流程
在這一體系中，任何個體均有機會成為提議者，提出區塊構建方案，並附帶零知識證明以確保交易處理的正確性與隱私保護。同時，若驗證者對某一區塊的狀態轉換結果存在質疑，他們可發起安全級別的挑戰證明，嘗試修正第二層（L2）的區塊狀態，從而在可能的正確與錯誤路徑間做出裁決。
很多研究忽略的一點是 BCR 如何應對該過程中出現的惡意或輕率的競爭。事實上，該機制引入了自己的證明（own proving）和冷卻窗口（cooldown windows），以及設定較高層級證明的有效性和爭執保證金明顯高於較低層級的證明。這樣通過急劇攀升的成本，能有效阻止輕率或惡意的爭執。
簡單來講，任何人可成提議者，提交區塊與零知識證明，而驗證者可對結果質疑，提交挑戰證明，由此通過持續的驗證挑戰可顯著增強網絡的安全防護級別，確保每個區塊的公正性和可信度。
特點
Taiko 在設計上重視靈活性和對安全性，同時也考慮了經濟成本的平衡。
- 多重證明系統（Multi-proof system）
Taiko 的多重證明系統允許每個層級使用其證明系統。通過組合多個子證明者來構建更可靠的複合證明者，雖然成本遞增，但安全性顯著提升，既可垂直分層又橫向整合多子驗證者。
- 證明者可用性（Prover availability）
Taiko 實施動態層級分配，隨機分配每個新塊的最低要求層級，區塊被分配更高層級的可能性與層級成反比。當面對資本密集型攻擊，社區節點可通過爭議保證金集體抵禦無效證明，維護系統穩定。
- 動態配置調整（Dynamic configuration adjustments）
Taiko 設計具備高度適應性，允許系統根據高層級證明成本的變化，動態調整塊的證明要求比例。這種靈活性使得系統可以從 OP 證明逐步無縫過渡到 ZK 證明，優化安全性和經濟激勵。
- 成本與安全權衡（Cost vs. security tradeoffs）
ZK-Rollup 雖安全，成本卻對高交易量鏈構成挑戰。Taiko 爭議 Rollup 作為橋樑，讓應用鏈從經濟配置起步，逐步增強安全，無縫對接現有架構。
- 守護者證明者（Guardian provers）
守護者證明者在系統初期作為高層級證明者的安全網，處理證明系統中的錯誤。隨系統成熟，其作用逐漸淡出，為初期階段築起關鍵安全防線，不干預交易排序。
BBR（Based Booster Rollup）：基於助推器的彙總
BBR 是在 BCR 推出後的又一里程碑，這是一種開箱即用的原生 L1 擴展方法，將交易的執行和存儲分片，可以理解為類似於為開發者的筆記本電腦添加額外的 CPU/SSD，便於開發者部署一次 dapp 後，自動快速地擴展到所需的全部 L2 上。
工作流程
下面是關鍵的實施細節
- L1CALL 和 L1DELEGATECALL 預編譯：
- 通過 L1CALL 預編譯，L2 可以直接讀取和寫入 L1 狀態。
- L1DELEGATECALL 允許在 L2 上執行 L1 智能合約，但所有存儲讀寫操作使用 L2 狀態。
- ZK-EVM 協處理器：
- 使用 ZK-EVM（零知識以太坊虛擬機）作為協處理器，將 L1 智能合約的工作卸載到 L2，同時保持所有狀態在 L1。
- 僅需在 L1 上驗證 ZK 證明並應用最終狀態更新。
特點
- 去中心化和以太坊對齊
基於 Rollup 繼承了 L1 的去中心化和簡單性，避免了引入集中或半集中的排序風險。
自動擴展：dapp 只需在 L1 上部署一次，即可自動擴展到所有 L2，無需額外的設置工作。
- 高效的交易執行和存儲分片
Booster Rollup 通過分片執行交易和存儲的雙層結構，提升了鏈的擴展能力。
- ZK-EVM 協處理器
Booster Rollup 可以作為 ZK-EVM 協處理器，將所有 L1 智能合約工作卸載到 L2，同時保持所有狀態在 L1。
- 減少碎片化
通過在所有 L2 之間添加原子跨 Rollup 交易，BBR 解決了當前 Rollup 面臨的碎片化問題。
限制
當然官方對 BBR 框架也不諱言其缺陷限制，我們這裡整合如下。
- 合約部署的侷限：BBR 框架下，合約部署僅限於 L1，L2 無法獨立部署新合約，僅能繼承 L1 智能合約，限制了 L2 的獨立擴展能力。
- 共享數據擴展瓶頸：BBR 高度依賴 L1 的共享數據，限制了數據可用性的擴展，所有處理仍需回溯至 L1，影響整體擴展性。
- 並行化挑戰：並非所有 dApp 都能輕鬆適配 BBR 的並行模型，導致部分智能合約在 L2 的擴展受限。
- 嚴格的節點同步需求：BBR 要求 L1 與 L2 節點緊密同步，低延遲通信成為必需，提高了硬件門檻與運維複雜度。
- 初始化複雜性：L2 合約初始化需特別處理以確保數據一致性，增加了開發成本與潛在安全風險。
- 費用與數據可用性的複雜性：L2 處理費用雖便捷，但鏈上數據需求增加；同時，L2 交易需額外管理賬戶 nonce，提升了系統複雜度。
- 存儲與計算的權衡困境：BBR 模式下，計算可優化至 L2，但狀態更新仍需 L1 參與，存儲密集型操作成本高昂。
2 Puffer UniFi：Restaking 驅動下的創新型 Based Rollup
Puffer Finance 是一個基於以太坊重質押協議 Eigenlayer 構建的流動性質押衍生品 ( LSD ) 協議，目前 TVL 已超過 17 億美元，居該賽道第三位。
Puffer Finance 在今年 6 月底宣佈與以太坊基金會合作共同開發 Based Rollup，並在 7 月初推出對應的產品 Puffer UniFi 測試版。
技術架構
根據白皮書，當用戶提交 Rollup 交易給 Puffer 驗證器後，驗證器就會通過預置確保交易將上鍊，並附加條件以維護可靠性，最終向以太坊 L1 提交包含已確認 Rollup 交易的區塊。Puffer Sequencer 推進 Rollup 狀態，同時 pufETH Vault 收集交易費用回饋給 UniFi 用戶。
- 用戶提交他們的 Rollup 交易，然後由 Puffer 處理驗證器。這些驗證器提供預置，確保用戶知道他們的交易將包含在以太坊 L1 狀態中。
- Puffer 驗證器重新質押並附加削減條件，以確保可靠性、接收來自用戶的 Rollup 交易併發布預置。這些驗證器已準備好將交易納入 L1 區塊中。
- Preconf Slasher AVS 對驗證者強制執行額外的削減條件，以阻止違背預先確認的承諾。
- Puffer 驗證者向以太坊 L1 提交區塊。這些區塊包括已預先確認的有序 Rollup 批次。
- Puffer Sequencer Contract 接受分批交易。
- pufETH Vault 收集彙總交易產⽣的擁堵費和競爭費。這些費用為 pufETH 持有者帶來收益，並通過原生收益回饋給 UniFi 用戶。
創新要點
根據其最新介紹，UniFi 借鑑了 Justin Drake 的研究見解，具體創新要點如下：
- 原生排序（Based Sequencing）
UniFi 直接利用以太坊在 L1 上的去中心化驗證器，允許以可信中立的方式對交易進行排序，而無需依賴於中心化排序器。這意味著 L1 上的驗證器負責 UniFi Rollup 內交易的排序。
- 預確認 (Preconfs)
UniFi 集成了一個預確認系統，該系統在用戶的交易最終確定到 L1 之前，為用戶提供快速、可靠的交易確認（約 100 毫秒）。這些預確認由 Puffer 的重新質押驗證者發佈，這些驗證者受到激勵以正確行事，否則將面臨懲罰，例如削減。
筆者在這裡補充一點，由於 Puffer 是少數支持 Native Restaking 的質押平臺，所以可以指定其中一部分 L1 驗證者承諾將基於 Rollup 的區塊包含在他們將來提議的 L1 區塊中，因為驗證者至少提前知道 32 個區塊，所以誰被指定為哪個區塊的提議者，由此保證 L2 Rollup 塊在主網中被包含，進而受主網保護，這樣就可以解決確認上文提到的 L2 交易受 L1 出塊時間慢的延遲問題。
- 去中心化排序器
該架構旨在從單箇中心化排序器擴展到數以萬計的去中心化排序器。這是通過利用 Puffer 的驗證器集實現的，這意味著隨著驗證器數量的增加，網絡變得更加去中心化。
- 同步可組合性
UniFi 中的交易可以直接與其他基於 Rollup 的交互，實現無縫交互而無需橋樑，消除了使⽤橋接器帶來的延遲、額外成本、技術難度和安全風險，克服以太坊生態系統中碎片化和低效等關鍵挑戰。
從上面不難看出，UniFi 憑藉 Restaking 的質押機制，實現了基於 L1 的排序、預確認、Rollup 跨鏈操作、便於開發創建專用鏈等，並能有效彌補原有 Based Rollup 的諸多不足和限制，確保價值迴流到以太坊的基礎層。
RISE Chain：主打高性能的 L2
RISE Chain 建立在基於 Rust 的 Reth 節點基礎設施之上，引入了新穎的狀態訪問架構、並行 EVM、連續塊執行和分層 MPT。通過對 RISE DB 和互操作性的持續研究，RISE 致力於構建更具包容性和可擴展性的區塊鏈生態系統。
根據 Justin 的整理，該協議同樣採用 Based Rollup 技術路線，但目前尚處於白皮書階段，暫無更多信息，這裡僅做簡單補充。
此外，筆者在梳理相關信息時還發現還有多個項目正在探索 Based Rollup 的應用，但均屬於初步探索階段，此處不再贅述。
結論
Based Rollup 作為一種返璞歸真的以太坊 Rollup 擴展解決方案，通過將排序器的角色移交給 L1 自身管理，更加有效且政治正確，代表了以太坊 L2 擴展方式的巨大轉變。
這種設計並非微小的技術改動，而是讓 Rollup 專注於執行，安全要件迴歸 L1。其共識層、數據發佈層、結算層都是以太坊，只有執行層構建在 Rollup 網絡之上，負責處理交易的執行和狀態更新。
在現實應用中，Based Rollup 踐行者們正在憑藉該方案的增強的安全性、去中心化特性及簡化的系統開拓創新，至於其是否會成為 Rollup 的終極方案暫不可知，但在諸多中心化或半中心化排序器佔 Rollup 主要份額的當下，Based Rollup 對多樣化 Rollup 網絡的創新的重要性不言而喻。
雖然 Based Rollup 發展面臨市場和技術的雙重驗證，以及原有利益格局的牴觸和諸多共享排序器方案的競爭，但隨著 Taiko、Puffer Finance 等的不斷開拓和創新，Based Rollup 將越來越具備顯著的市場優勢。
展望未來，Based Rollup 作為 Rollup 領域的革新路線，其創新的原生排序機制不僅攻克了透明性與單點故障的傳統難題，更在 Rollup L2 解決方案市場中展現出強勁潛力，有望佔據重要地位。我們期待通過更多開發者在收入模型、排序靈活性、用戶體驗、協議設計以及生態合作等方面的深入探索與優化，Based Rollup 將克服現有挑戰，實現更廣泛的應用場景與深遠的發展，為以太坊生態系統帶來更多的創新和發展機遇。
部分參考資料：
https://vitalik.ca/general/2021/01/05/Rollup.html
https://www.nervos.org/knowledge-base/zk_Rollup_vs_optimistic_Rollup
https://docs.arbitrum.io/how-arbitrum-works/sequencer
https://x.com/drakefjustin/status/1798734295332274408
https://abmedia.io/taiko-and-puffers-based-Rollups-will-change-the-landscape-of-ethereum
https://taiko.mirror.xyz/7dfMydX1FqEx9_sOvhRt3V8hJksKSIWjzhCVu7FyMZU
https://taiko.mirror.xyz/VjNjFws6OOVez5YCDMwjy4BUiDqZBHYDvcW4-JZGDkc
https://x.com/jason_chen998/status/1799692331635048697
https://ethresear.ch/t/based-Rollups-superpowers-from-l1-sequencing/15016
https://vitalik.eth.limo/general/2022/08/04/zkevm.html
https://substack.chainfeeds.xyz/p/based-Rollup
https://medium.com/search?q=based+Rollup
https://taiko.mirror.xyz/oRy3ZZ_4-6IEQcuLCMMlxvdH6E-T3_H7UwYVzGDsgf4
https://blog.altlayer.io/introducing-restaked-Rollups-ac6a1e89b646
https://www.panewslab.com/zh/articledetails/pylr0ff1.html
https://vitalik.eth.limo/general/2024/06/30/epochslot.html
https://docs.altlayer.io/altlayer-documentation/restaked-Rollups/squad-for-decentralised-sequencing
https://defillama.com/protocol/puffer-finance
https://github.com/risechain/whitepaper/blob/main/RISE%20White%20Paper%20-%20Draft%20v0.5.pdf
https://www.panewslab.com/zh/articledetails/84vh6558.html
本文基於作者的獨立研究和分析判斷，僅供參考，不構成任何投資建議。本文中提到的任何信息都不應該被視為對任何特定項目或策略的推薦或認可。市場有風險，投資需謹慎。對於讀者使用本文以及由此產生的任何後果，Gate.io 不承擔任何責任。
Articles connexes