轉發原文標題：《揭祕下一代以太坊 L2（三）：Native Rollups》

過去兩年，以太坊全力致力於“以 Rollup（彙總）為中心”的路線圖。該策略涉及將 ETH 鎖定在橋接合約中、執行鏈下交易以及使用證明（欺詐證明或零知識證明 (ZKP)）來驗證第 2 層 (L2) 的狀態並處理提款。

然而，存在一個重大挑戰：以太坊本身不驗證 EVM 執行，強制 Rollups 獨立進行 實施自己的證明系統 在鏈上驗證狀態轉換。

以太坊經常經歷可能修改 EVM 的硬分叉，這意味著彙總團隊必須負責維護和更新其自定義實現。這往往需要 組建安全理事會 或者 採用基於代幣的投票治理 系統來管理其橋樑合約和證明機制的更新。

在我們之前的系列中，我們探索了基礎彙總和增強彙總。現在，我們將注意力轉向更深入地研究原生彙總的概念。

Based、Booster、Native……有什麼區別？

基於彙總（Based Rollup）、增強彙總（Booster Rollup）和原生彙總（Native Rollup）的定義之間可能存在很多混淆。在上一個系列中，我們已經瞭解了基礎彙總和增強彙總，因此建議在閱讀本文之前檢查這些內容。但是，我們會很快提醒您這三種類型。

基於彙總 使用L1驗證器集進行交易排序，促進去中心化，但由於L1出塊時間相對較長（例如12秒），可能會影響吞吐量。然而，我們正在努力通過預確認技術來改善這種體驗，隨著社區的不斷創新，用戶可以從更快的交易最終確定中受益。

增強彙總 通過在 L2 上模仿 L1 處理來擴展執行和存儲，使應用程序無需重新部署即可增長。雖然這種方法提供了可擴展性，但與傳統的彙總相比，它引入了額外的複雜性，需要更復雜的工程工作來開發和維護。

原生彙總 在應用層利用L1自己的狀態轉換函數（STF）作為狀態轉換的驗證器。然而，雖然 Optimism、Arbitrum 和其他彙總在 EVM 等效環境中運行，但它們通常包含自定義修改，這些修改可能很複雜，甚至不可行，直接在以太坊上實施。

原生彙總曾經被稱為內置彙總 (Enshrined Rollup)，已在各種文章中詳細討論。此外，術語“規範彙總（Canonical rollup）”曾被 @apolynya 短暫使用過。然而，“Enshrined”最終被“Native”取代，以表明現有的 EVM 等效彙總有可能升級到此模型。 “Native”一詞是由 @丹羅賓森 以及來自 Lido 的匿名貢獻者。

原生彙總如何工作？

原生彙總提案引入了 執行預編譯（precompile），旨在充當彙總狀態轉換的驗證器。這種預編譯將允許 rollup 團隊在其驗證者合約中使用它，為證明系統提供基礎，並使 rollup 能夠繼承以太坊的原生驗證。

由於這一新的預編譯在某種程度上類似於 “EVM in EVM” 概念，它將在以太坊的硬分叉過程中通過社會共識（social consensus）進行更新。這樣可以確保 EVM 規則的變化能夠同步到預編譯，從而使 Rollup 繼承以太坊的驗證能力，並免除 Rollup 團隊在安全委員會（Security Councils）或多重簽名（Multisigs）治理方面的責任，最終使 Rollup 本身對用戶來說更加安全。

EXECUTE 預編譯充當 EVM 狀態轉換的驗證器，使彙總能夠在應用程序層利用以太坊的原生基礎設施。它使用 pre_state_root、post_state_root、trace 和 Gas_used 等輸入來驗證轉換，並利用類似 EIP-1559 的 Gas 定價機制。

驗證者可以通過重新執行或 SNARK 證明來強制 Rollup 狀態轉換的正確性，具體取決於 Rollup 的可擴展性需求。此外，還引入了一個時隙延遲來減輕中心化風險，例如 MEV 驅動的證明競爭。

該預編譯簡化了 Rollup 的開發，使 “無需信任的 Rollup” 在證明系統方面成為可能。如果與 基於以太坊的 Rollup 設計結合，確保排序和證明系統均由以太坊管理，那麼該結構可實現 完全無需信任，通常被稱為 “超聲波 Rollup”。這種設計提高了可組合性，並具有 實時結算 的潛力，從而推動更加可組合和安全的 Rollup 生態系統。

建議的預編譯行為與 EVM 類似，重新執行彙總事務以驗證正確性。這與 Rollups 的核心優勢相矛盾，即鏈下執行，僅將有效性證明提交給以太坊。相反，預編譯本質上反映了以太坊已經做了的事情，在減輕 L1 的計算負擔方面沒有增加任何價值。

選擇類 EVM 驗證器而不是 zk 驗證器源於 ZK 技術目前的不成熟。即使廣泛使用的 zkVM 也顯示出漏洞，而且 ZKP 的快速發展使得鏈上硬編碼特定的 zk 驗證器存在風險且不靈活。相反，以太坊優先考慮多樣性和中立性，允許對各種 zk 客戶端進行實驗，而無需鎖定單個驗證者。

然而，這並不意味著預編譯無法為以太坊的可擴展性做出貢獻。雖然以太坊通過將 zk-proof 驗證者保持在鏈外來確保其安全性，但它利用此預編譯來驗證 rollup 提交的 zk-proofs。這使得以太坊驗證器可以避免從開始到結束完全模擬所有彙總交易。相反，通過依賴鏈下 zk 證明，網絡在維持其安全保證的同時，努力實現執行方面的可擴展性。

原生彙總的主要好處是什麼？

通過原生彙總，大部分複雜的工作都可以通過預編譯來處理，從而使欺詐證明或 SNARK 檢查等事情變得更加簡單。這意味著需要編寫和維護的代碼更少，並且不需要額外的系統，例如證明網絡或安全委員會。

鏈上 SNARK 驗證成本高昂，因此許多 zk-rollups 結算交易的頻率較低，以節省成本。 EXECUTE 預編譯可以通過使用 SNARK 遞歸將多個證明捆綁在一起來幫助降低這些成本。這種方法允許彙總更有效地驗證交易，使鏈下驗證更加經濟實惠。

確保傳統彙總中的無錯誤操作具有挑戰性，並且通常需要進行大量檢查。許多團隊通過採用集中排序來防止創建惡意區塊來降低風險。然而，通過預編譯的原生執行可以實現更安全且無需許可的排序機制。這種方法不僅可以讓 Rollups 繼承 L1 的安全性，還可以繼承 L1 的資產可替代性，因為交易直接在以太坊的可信環境中進行驗證。

有很多與 EVM 兼容的 Rollup，但幾乎沒有一個是與 EVM 等效的：跟上主區塊鏈的變化通常需要一個組或投票系統來更新 Rollup，這可能是有風險的。原生彙總可以與主區塊鏈自動更新，使所有內容保持同步，而不需要額外的規則或投票者。

對於 zk-rollups 來說，實現超低延遲的證明時間（例如 100ms）是一項極具挑戰性的工程任務。相比之下，原生彙總可以允許更“寬鬆”的證明時間表，將其擴展到一個完整的插槽。這種方法減輕了立即生成證明的壓力，有可能提高可靠性以及與 L1 的集成。

每個彙總都是原生的嗎？

當前所有的彙總堆棧，如 OP Stack 和 Arbitrum Orbit Stack，都有可能轉變為“原生彙總”，直接繼承以太坊的安全功能。由於增強的安全性，此升級將使用戶更滿意，並且通過消除對安全委員會的需求，彙總團隊將獲得更多內容。與此同時，Rollup 團隊可以通過提供高效的共享測序層繼續競爭，同時仍然獲取測序費用並最大化 MEV。

然而，並不是每個彙總都會轉變為原生。一些 L2 功能本質上與原生彙總不兼容，包括獨特的交易類型、獨特的 Gas hus1方法以及主 L1 區塊鏈上未找到的預編譯。 L2 彙總中虛擬機的多樣性，每個虛擬機都共享一個共同的安全基礎，是當今 L2 生態系統的優勢之一，例如@EclipseFND 採用 SVM（Solana VM） 作為 Rollup，@movementlabsxyz 採用 MoveVM 作為 Rollup，@Starknet 採用 CairoVM 作為 Rollup。

正如 @doganeth_en 指出，未來 Rollup 可能會分為三大類別：企業彙總、注重性能的彙總和“對齊的”原生彙總。

企業將專注於管理、排序和擁有其彙總，非常適合希望對交易順序、執行和應用程序進行類似 web2 控制的企業。

專注於性能的 Rollup。這些 Rollup 仍然使用以太坊進行結算，但依賴 替代數據可用性層以提升性能。例如 @megaeth_labs 採用 @eigen_da 作為數據可用性層。這類 Rollup 去中心化程度較低，但能夠提升 $ETH 的效用，同時犧牲部分以太坊原生特性。

原生彙總將與以太坊的基礎設施完全集成，並提供：以太坊級去中心化、具有直接狀態訪問的共享執行以及更便宜的鏈下 ZK 證明驗證。這些彙總有助於以太坊的網絡效應，有可能分享收入，但可持續性取決於自然的經濟激勵。

結論

原生彙總代表了以太坊以彙總為中心的路線圖的重大進步，提供了與以太坊基礎設施更加一致的方法。通過介紹 執行預編譯，原生彙總簡化了治理，消除了對多重簽名、安全委員會或基於代幣的投票系統的依賴。這種方法不僅增強了安全性，而且還使 Rollup 能夠使用鏈下 zk 證明更有效地擴展，從而確保信任最小化和可擴展性。

儘管該提案前景廣闊，但也並非沒有挑戰。大多數現有的彙總儘管被標記為 EVM 等效項，但通常包含對 EVM 的輕微修改。因此，過渡到原生彙總模型可能會為具有自定義 EVM 實現的彙總帶來額外的開發開銷。

儘管如此，原生彙總提供了一種引人注目的途徑，將以太坊的安全性和靈活性與彙總設計相集成。通過促進與 L1 的協調，他們鼓勵創新，同時減少碎片化，使以太坊的生態系統在未來更具凝聚力和彈性。

如果你還沒有閱讀過，我們建議查看 Rollups 2.0 系列 的第一部分和第二部分，分別介紹了 基於 Rollup 和 增強 Rollup的概念。在下一篇文章中，我們將深入探討 GigaGas Rollups 的概念，並探索這種創新的 Rollup 設計如何突破以太坊的擴展邊界，進一步增強 Rollup 生態系統。

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