能继承以太坊活性的 Based Rollup 是什么？

随着坎昆升级的完成，L2 Gas 费用的降低，市场的焦点再次回到 L2 上。在 Rollup L2 的解决方案，目前主要有两大类：Optimistic Rollup 和 ZK Rollup。Optimistic Rollup 由于其成熟的市场应用，占据着市场大部分的份额。然而，不论是 Optimistic Rollup 还是 ZK Rollup 都存在着一些问题。为了解决这些局限性，并进一步优化效率和去中心化特性，Based Rollup 应运而生。它不仅简化了技术复杂性、减少了交易延迟，而且是唯一完全继承了以太坊活性（liveness）的方案。在所有已知项目中，当前只有 ZK Rollup 团队 Taiko正在开发基于 Based Rollup 的方案。

现有 Rollup 的问题

Optimistic Rollup 在确认交易时需要一个较长的挑战窗口，通常为 7 天，以便纠正潜在的欺诈行为。这种设计导致资金在提取前需要等待较长时间，减缓了整体的交易流程。而且在以太坊网络高峰期间，Optimistic Rollup 在处理欺诈证明时会涉及高昂的 Gas 费用。而 ZK Rollup 虽然能够提供更快的交易确认时间，并且可以减少交易在链上的数据存储从而节省费用，但在生成零知识证明的过程中需要消耗大量的计算资源和时间，导致成本和交易处理速度（TPS）受到影响。

总之，Optimistic Rollup 和 ZK Rollup 的技术复杂性，导致它们都需要维护一套复杂的基础设施和安全机制来处理和验证 L2 交易，这对交易成本和网络效率都产生了负面影响。

Based Rollup 解决方案

以太坊基金会的研究员 Justin Drake于 2023 年 3月提出Based Rollup，可以有效克服这些问题。Based Rollup 也称为 L1-sequenced Rollup，是一种其排序完全由基础 L1 推动的 Rollup。这种设计允许 L1 的提议者与 L2 的搜索者和构建者无需许可地协作，将 Rollup 区块直接包含在 L1 区块中，也就是将排序权利外包给了 L1 验证者。Based Rollup 的共识层、数据可用性层、结算层都是以太坊，只有执行层构建在 Rollup 网络之上，负责处理交易的执行和状态更新。值得注意的是，Based Rollup 从排序的角度出发解决 Rollup 效率问题，和 Optimistic Rollup、ZK Rollup 从验证的角度分类不同。因为维度不同所以与 OP 和 ZK 的分类并不冲突，也就是说如果 Optimistic Rollup 或者 ZK Rollup 将排序权利外包给了 L1 验证者就可以称为 Based Rollup。

Based Rollup 通过将交易排序的责任转移到 L1，继承其安全性和活性，同时优化 L2 的性能。它是唯一一种继承了以太坊 100% 活性的 Rollup 方案。这种设计带来了以下优势：

活性的完全继承：Based Rollup 的安全性和去中心化程度与以太坊保持一致，不需要额外的安全机制或共识算法来保证交易的有效性和顺序。相比有逃生舱机制的 Rollup 更安全、快速便捷。在拥有逃生舱机制的 Rollup 中，如果 Rollup 发生故障或受到攻击，用户可以通过逃生舱将自己的资金安全地退回到 L1，但必须等待一个时期才能保证结算。简化技术复杂性：当 L2 需要自己处理交易排序和数据可用性问题时会引入额外的复杂性和潜在的安全风险。将排序的责任转移给 L1 可以简化 L2 的结构，不需要排序器签名验证，不需要逃生舱口，也不需要外部 PoS 共识。减少延迟：使用 L1 来排序交易，可以快速确认交易的有效性和顺序，从而减少了确认时间，提高了整个网络的响应速度和效率。降低操作成本：由于 L1 已经处理了交易的排序，L2 可以在此基础上更有效地批处理和确认交易，减少了 L2 的验证复杂性和单独为排序而需消耗的资源和费用。这种成本效率在交易量大时更加明显。经济激励一致性：L1 的矿工因为参与到 L2 的交易排序中，可以从中获得额外的费用和激励，这增加了他们维护网络整体健康的动力。这种设计也有助于保持网络中不同层次之间激励的一致性，增强整个生态系统的经济安全性。

Based Rollup 面临的挑战

Based Rollup 虽然可以解决目前 Rollup 方案的一些不足，但这种技术也面临一些挑战：

收入限制：依赖 L1 的排序限制了获取 MEV 的机会，大部分 Based Rollup 的 MEV 会流向 L1 验证者。Based Rollup 自身无法直接从中获益。排序灵活性：排序任务委托给 L1 可能会降低排序的灵活性，影响特定的交易排序策略和快速交易确认的实现。比如，L1 的排序决策可能是矿工选择优先处理某些交易以最大化自己的利益，所以想在 Based Rollup 中实现一个类似 Arbitrum 的 FCFS （First-Come First-Served）排序机制就需要额外的技术支持（如 EigenLayer）。

构建 Based Rollup 的项目

由于 Based Rollup 的概念提出到现在也就一年的时间，是一个比较新的概念，其理论和实现细节还在探索和完善阶段，所以正在构建 Based Rollup 的项目很少，目前最为人所知的项目是 Taiko。Taiko 是一个使用 ZK Rollup 技术的 L2，并开发了 Type-1 zkEVM，提供了与以太坊完全相同的操作码和功能，确保了与现有以太坊生态的高度兼容性。在 Based Rollup 概念提出后不久，Taiko 便开始着手构建 Based Rollup，将交易排序交给以太坊的验证者，并利用以太坊作为结算和数据可用性层和共识机制，来简化 Rollup 的结构。2024 年 1 月 15 日，Taiko 启动 Katla 测试网，实现了 Based Contestable Rollup (BCR) ，一种将争议处理过程（类似欺诈证明系统）纳入了交易验证工作流程的 Based Rollup。

未来展望

虽然 Based Rollup 发展可能需要更多的时间和资源，以及市场和技术的双重验证。但长远来看，Based Rollup 因其增强的安全性、去中心化特性、简化结构和目标一致性，将在市场竞争中获得优势。特别是在 DeFi 领域，Based Rollup 展现出更快的交易确认速度和更低的交易成本，具有显著的潜力优势。相信随着技术的不断完善和市场的逐步认可，Based Rollup 有望在 Rollup L2 解决方案市场占有一席地位。