การอ่าน L2 รุ่นถัดไปของ Ethereum: Rollups ธรรมชาติ

Rollups ซึ่งเป็น ชั้นโปรแกรมประยุกต์ ที่ใช้ STF ของ L1 เองเป็นตัวตรวจสอบการเปลี่ยนสถานะ

เขียนโดย: ชุมชนเชื่อมโยง

ในช่วงสองปีที่ผ่านมา อีเธอเรียมุ่งมั่นในการปฏิบัติตาม 'แผนที่ Rollup Center' แผนการนี้เกี่ยวข้องกับการล็อค ETH ในสัญญาสะพาน ดำเนินธุรกรรมนอกเชื่อมต่อและใช้หลักฐาน - ไม่ว่าจะเป็นหลักฐานการโกงหรือหลักฐานความรู้ศึกษา (ZKP) - เพื่อยืนยันสถานะของ Layer2 (L2) และประมวลผลการถอนเงิน

!

อย่างไรก็ตาม มีความท้าทายใหญ่อยู่ที่นี่: อีเธอเรียมเองไม่มีการตรวจสอบ EVM ที่เกิดขึ้นโดยต้นและบังคับ rollup ที่จะต้องทำระบบพิสูจน์ของตัวเองบนเชือกเพื่อทำการตรวจสอบการเปลี่ยนสถานะของตนเอง

Ethereum ต้องเผชิญกับการ hard fork บ่อยครั้ง ซึ่งอาจทำให้ EVM เปลี่ยนแปลง ซึ่งหมายความว่า ทีม rollup จะต้องรับผิดชอบในการบำรุงรักษาและอัปเดตการปฏิบัติของตนเอง ซึ่งต้องมีคณะกรรมการด้านความปลอดภัยหรือใช้ระบบการปกครองโดยใช้โทเคนเป็นพื้นฐาน เพื่อบริหารจัดการการอัปเดตสัญญาโอเวอร์แบริงและกลไกพิสูจน์ของตน

ในชุดของเราก่อนหน้านี้เราได้สำรวจ Based rollup และ Booster rollup ตอนนี้เราจะเข้าสู่การสำรวจความคิดเกี่ยวกับ rollup ธรรมชาติอย่างละเอียด

Based、Booster และ Native แตกต่างกันอย่างไร?

การกำหนดของ Based rollup、Booster rollup และ rollup ต้นฉบับอาจทำให้สับสนมากมาย ในซีรีย์ก่อนหน้าเราได้แนะนำ Based rollup และ Booster rollup แล้ว ดังนั้น เราขอแนะนำให้คุณตรวจสอบเนื้อหาเหล่านั้นก่อนที่จะอ่านบทความนี้ แต่เราจะทบทวนสามสไตล์เหล่านี้อย่างรวดเร็ว

Based Rollups ใช้ชุดผู้ตรวจสอบ L1 เพื่อเรียงลำดับธุรกรรมเพื่อส่งเสริมการกระจายอำนวย แต่อาจส่งผลต่อประสิทธิภาพเนื่องจากเวลาบล็อก L1 ที่ยาวเช่น 12 วินาที อย่างไรก็ตาม กำลังพยายามปรับปรุงประสบการณ์นี้โดยใช้เทคโนโลยีการยืนยันล่วงหน้า เพื่อให้ผู้ใช้สามารถเพลิดเพลินกับการยืนยันธุรกรรมที่เร็วขึ้นในขณะที่ชุมชนกำลังสร้างสรรค์อย่างต่อเนื่อง

Booster Rollups ผ่านการจำลองการประมวลผลบน L2 เพื่อขยายการดำเนินการและการจัดเก็บข้อมูลจาก L1 ทำให้แอปพลิเคชันเติบโตโดยไม่ต้องติดตั้งใหม่ แม้ว่าวิธีการนี้จะให้ความยืดหยุ่นแต่เมื่อเปรียบเทียบกับ rollups แบบดั้งเดิม มันก็นำเข้าความซับซ้อนเพิ่มเติมซึ่งต้องใช้ความพยายามทางวิศวกรรมที่ซับซ้อนมากกว่าในการพัฒนาและบำรุงรักษา

Rollups ธรรมชาติใช้ L1 ฟังก์ชันการโอนสถานะของตัวเอง (STF) เป็นผู้ตรวจสอบการเปลี่ยนสถานะของชั้นโปรแกรมประยุกต์ อย่างไรก็ตาม แม้ว่า Optimism、Arbitrum และ rollups อื่น ๆ จะทำงานในสภาพแวดล้อมเสมือนกันกับ EVM แต่พวกเขามักจะมีการปรับเปลี่ยนที่ซับซ้อนหรือไม่เป็นไปตามความเป็นจริงที่ไม่สามารถทำได้โดยตรงบนเครือข่ายอีเธอเรียว

rollups ที่เกิดขึ้นธรรมชาติเคยเรียกว่า rollups กฎหมาย ได้รับการอภิปรายโดยละเอียดในการเขียนต่าง ๆ นอกจากนี้ คำว่า "rollup มาตรฐาน" ได้ถูกใช้ชั่วขณะโดย @apolynya อย่างไรก็ตาม คำว่า "กฎหมาย" สุดท้ายก็ถูกแทนที่ด้วยคำว่า "rollups ธรรมชาติ" เพื่อแสดงให้เห็นว่า rollups เทียบเท่ากับ EVM ที่มีอยู่อาจถูกอัพเกรดเป็นแบบนี้ คำว่า "rollups ธรรมชาติ" นี้ถูกเสนอโดย @danrobinson และบรรดาผู้ที่ไม่ระบุชื่อที่มาจาก Lido

rollups ทำงานอย่างไร?

提案 rollup ธรรมชาตินำเสนอ EXECUTE การเตรียมการล่วงหน้าเพื่อใช้เป็นผู้ตรวจสอบการเปลี่ยนสถานะของ rollup การเตรียมการล่วงหน้านี้จะอนุญาตให้ทีม rollup ใช้ในสัญญาตรวจสอบของพวกเขาเพื่อให้ระบบพิสูจน์ได้และทำให้ rollup ได้รับการตรวจสอบจากเอเธอเรียม

เนื่องจากคอมไพเลอร์รุ่นใหม่นี้เหมือนกับคอนเซปต์ "EVM ใน EVM" อย่างไรบางอย่าง มันจะได้รับการอัปเดตผ่านกระบวนการ hard fork ของอีเธอเรียมในตำแหน่งสังคม นี้ ทำให้มั่นใจว่าการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นกับ EVM จะปรากฎในคอมไพเลอร์ ซึ่งทำให้ rollup สามารถรับมรองการตรวจสอบของอีเธอเรียมได้และลดความรับผิดชอบในการปกป้องของทีม rollup ในเรื่องความปลอดภัยหรือการจัดการโดยหน่วยงานหรือหลายหน่วยงาน ทำให้ rollup มีความปลอดภัยต่อผู้ใช้มากขึ้น

EXECUTE เป็นผู้ตรวจสอบความถูกต้องของการเปลี่ยนสถานะของ EVM ในรูปแบบที่ถูกเขียนล่วงหน้า ที่อนุญาตให้ rollup ใช้โครงสร้างพื้นฐานของอีเธอเรียน ซึ่งใช้ pre_state_root、post_state_root、trace และ gas_used เป็นข้อมูลนำเข้าในการตรวจสอบการเปลี่ยนสถานะ โดยใช้กลไกการตั้งราคา gas ที่คล้ายกับ EIP-1559 ตามความต้องการในการขยายของ rollup ผู้ตรวจสอบสามารถบังคับความถูกต้องในการเปลี่ยนสถานะของ rollup ด้วยการสร้างใหม่หรือการพิสูจน์ SNARK นอกจากนี้ยังมีการรวมการล่าช้าของช่องเพื่อลดความเสี่ยงที่เกี่ยวกับการกลายเป็นศูนย์กลาง เช่นการแข่งขันในการพิสูจน์ที่ขึ้นอยู่กับ MEV

การคอมไพล์นี้ช่วยในการลดความซับซ้อนของการพัฒนา rollup ด้วยการรองรับ 'rollup โดยไม่มีความไว้วางใจ' ในระบบพิสูจน์ หากนำมาผสมผสานกับการออกแบบ Based rollup ที่มีการจัดลำดับและระบบพิสูจน์โดยทั้งฝ่ายจัดการที่เป็น Ethereum โครงสร้างนี้สามารถทำให้มีความไว้วางใจได้สมบูรณ์ ซึ่งเรียกว่า 'rollup ที่ล้ำสมัย' มันเพิ่มความสามารถในการรวมกันและมีศักยภาพในการตัดบัญชีแบบ real-time ซึ่งส่งเสริมการออกแบบ rollup ที่มีความสามารถในการรวมกันและปลอดภัยมากขึ้น

! image-20240930222847819.png

การพึงพิจารณาที่มีการเขียนล่วงหน้ามีความคล้ายกับ EVM การทำงานใหม่อีกรอบ เพื่อตรวจสอบความถูกต้องของธุรกรรม rollup นี้ขัดแย้งกับข้อได้เปรียบหลักของ rollup เนื่องจากข้อได้เปรียบหลักของ rollup อยู่ที่การทำงานนอกลูกโซ่ และเพียงเพียงส่งพิสูจน์ความถูกต้องไปยังอีเธอเรียมเท่านั้น อย่างขั้นตอนที่เขียนล่วงหน้ามีความเป็นธรรมชาติที่ตอบสนองกับสิ่งที่อีเธอเรียมได้ทำไว้และไม่เพิ่มค่าใด ๆ ในการลดภาระการคำนวณจาก L1

การเลือกใช้ผู้ตรวจสอบที่คล้ายกับ EVM แทนที่จะใช้ zk มาจากความไม่สมบูรณ์ของเทคโนโลยี ZK ณ ขณะนี้ ปัจจุบัน zkVM ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายได้แสดงให้เห็นถึงจุดอ่อน ในขณะที่การเปลี่ยนแปลงของ ZKP ทำให้มีความเสี่ยงและไม่ยืดหยุ่นในการเขียนโค้ดผู้ตรวจสอบ zk ที่เฉพาะเจาะจงไว้บนเชื่อมต่อ เอธีเรียมกลับมองไปที่ความหลากหลายและความเป็นกลางโดยอนุญาตให้ทดลองกับไคลเอ็นต์ zk ที่แตกต่างกันโดยไม่ล็อคไปที่ผู้ตรวจสอบเดียว

อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้ไม่ได้หมายความว่าการเตรียมการล่วงหน้าไม่มีส่วนช่วยในเรื่องของความขยายขวางของเอเธอเรียน แม้ว่าเอเธอเรียนจะรักษาความปลอดภัยโดยการเช็ค zk พิสูจน์ภายนอกเชื่อมั่น แต่ก็ใช้การเตรียมการล่วงหน้านี้เพื่อตรวจสอบ zk พิสูจน์ที่ถูกส่งมอบโดย rollup ซึ่งทำให้ผู้ตรวจสอบเอเธอเรียนสามารถหลีกเลี่ยงการจำลองธุรกรรม rollup ทั้งหมดจากเริ่มจนจบ ในทางกลับกัน โดยการพึ่งพาที่ zk พิสูจน์ภายนอกเชื่อมั่น ระบบยังคงมั่นคงประกันความปลอดภัยของมัน ในขณะเดียวกันพยายามที่จะเพิ่มความสามารถในเรื่องของการดำเนินการ

ข้อดีหลักของ rollup ธรรมชาติคืออะไรบ้าง？

ผ่าน rollups แบบเดิม งานที่ซับซ้อนมากมายสามารถถูกจัดการล่วงหน้า ทำให้การตรวจสอบโปรฯ หรือการตรวจสอบ SNARK เป็นเรื่องที่ง่ายขึ้น นั่นหมายความว่าจำเป็นต้องเขียนโค้ดและรักษาไว้น้อยลง ไม่ต้องมีระบบเสริมเช่น เครือข่ายพิสูจน์หรือคณะกรรมาธิการความปลอดภัย

การยืนยัน SNARK บนเชื่อมโยงมีค่าใช้จ่ายสูง จึงทำให้ zk-rollup หลายๆ รายการไม่ยืนยันธุรกรรมบ่อยๆ เพื่อประหยัดค่าใช้จ่าย การเรียกใช้ EXECUTE precompile สามารถช่วยลดค่าใช้จ่ายด้วยการใช้ SNARK อย่างเชื่องโยงเพื่อรวมพร้อมกันหลายหลักฐาน วิธีการนี้สามารถทำให้ rollup ยืนยันธุรกรรมได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ซึ่งทำให้การยืนยันนอกเชื่อมมีความคุ้มค่ามากขึ้น

ใน rollup แบบดั้งเดิม การตรวจสอบความถูกต้องของการดำเนินการเป็นที่ท้าทาย ซึ่งต้องมีการตรวจสอบอย่างแพร่หลาย ทีมหลายทีมได้ลดความเสี่ยงโดยการใช้การจัดเรียงแบบกลาง เพื่อป้องกันบล็อกที่ไม่เป็นมั่นคง อย่างไรก็ตาม โดยการดำเนินการที่ถูกคอมไพล์ไว้ล่วงหน้า อาจทำให้มีกลไกการจัดเรียงที่ปลอดภัยและไร้สิทธิ์ วิธีการนี้ทำให้ rollup ไม่เพียงแต่สืบทอดความปลอดภัยจาก L1 เท่านั้น แต่ยังสืบทอดความสามารถในการแทนที่ของสินทรัพย์ เนื่องจากธุรกรรมได้รับการตรวจสอบโดยตรงในสภาพแวดล้อมที่น่าเชื่อถือของอีเธอเรียม

มี rollup ที่เข้ากันได้กับ EVM มากมาย แต่มีน้อยมากที่เทียบเท่ากับ EVM: การทำให้ rollup อัพเดตตามการเปลี่ยนแปลงในบล็อกเชนหลักต้องใช้ทีมหรือระบบโหวตซึ่งอาจมีความเสี่ยง ในขณะที่ rollup ธรรมดาสามารถอัพเดตโดยอัตโนมัติกับบล็อกเชนหลัก รักษาความสอดคล้องกันทั้งหมดโดยไม่ต้องมีกฎหรือผู้โหวตเพิ่มเติม

สําหรับ zk-rollups การบรรลุเวลาพิสูจน์เวลาแฝงที่ต่ํามากเช่น 100 มิลลิวินาทีเป็นงานวิศวกรรมที่ท้าทายอย่างมาก ในทางตรงกันข้าม rollups ดั้งเดิมอาจอนุญาตให้มีตารางการพิสูจน์ที่ "ผ่อนปรน" มากขึ้นโดยขยายไปยังช่องเต็ม วิธีการนี้ช่วยลดแรงกดดันในการสร้างการรับรองทันทีซึ่งอาจปรับปรุงความน่าเชื่อถือและเพิ่มการผสานรวมกับ L1

rollups ทุกตัวจะเป็นธรรมชาติหรือไม่?

ในปัจจุบันทุกๆ อัน rollup stack เช่น OP Stack และ Arbitrum Orbit Stack มีศักยภาพที่จะกลายเป็น "rollups" แบบเฉพาะเจาะจง ที่รับสืบคุณสมบัติด้านความปลอดภัยของอีเธอเรียแบบตรงๆ การอัพเกรดนี้จะทำให้ผู้ใช้รู้สึกพึงพอใจมากขึ้น เนื่องจากมีการเสริมความปลอดภัย และทีม rollup จะรู้สึกสบายใจมากขึ้นเพราะไม่ต้องใช้คณะกรรมการด้านความปลอดภัยอีกต่อไป ในเวลาเดียวกัน ทีม rollup ยังคงสามารถแข่งขันต่อไปด้วยการให้บริการชั้นการเรียงลำดับที่มีประสิทธิภาพ และรับค่าธรรมเนียมการเรียงลำดับเพื่อสูงสุด MEV

อย่างไรก็ตามไม่ใช่ rollup ทั้งหมดจะเข้าสู่รูปแบบของต้นฉบับ บางคุณลักษณะ L2 ไม่สามารถใที่จะใช้ร่วมกับ rollups ต้นฉบับ เช่น ประเภทธุรกรรมที่ไม่เหมือนกัน วิธีการบัญชี gas ที่แตกต่าง และการเตรียมการที่ไม่สามารถหาได้บนบล็อกเชน L1 หลัก L2 rollups ระหว่าง VM มีความหลากหลาย แต่มีความปลอดภัยร่วมกัน ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบของระบบนิวเมติก L2 ในปัจจุบัน เช่น

• @EclipseFND เป็นค่าสะสม SVM
• @movementlabsxyzMoveVM Rollup
• @Starknet เป็น CairoVM rollup

เช่นที่ @doganeth_en ได้ชี้แจง rollups ในอนาคตจะแบ่งเป็น 3 ประเภท: การรวมกิจการ, rollups ที่ใช้ทำให้ประสิทธิภาพดีขึ้น, และ rollups ธรรมชาติ "จัดเรียง"

บริษัทจะเน้นการจัดการ การเรียงลำดับ และการเป็นเจ้าของ rollups ของพวกเขา ที่เหมาะอย่างยิ่งสำหรับ บริษัทที่ต้องการควบคุมในรูปแบบที่คล้ายกับ web2 เมื่อมีการทำธุรกรรม การดำเนินการและแอปพลิเคชัน

rollups ที่ให้ความสำคัญกับประสิทธิภาพจะใช้การชำระเงินของอีเธอเรีย แต่จะขึ้นอยู่กับความพร้อมใช้ของข้อมูลทดแทน เช่น @megaeth_labs ใช้ @eigen_da เพื่อให้ข้อมูลทดแทน การกระทำเหล่านี้ทำให้ความเป็นจุดศูนย์ของ rollups ลดลง แต่เพิ่มประสิทธิภาพของ ETH แต่สละบางคุณสมบัติของอีเธอเรีย

rollups สำหรับชั้นโปรแกรมประยุกต์ที่เชื่อมต่อกับพื้นฐานของ Ethereum และมีประโยชน์ดังนี้: การดำเนินการที่ไม่มีส่วนกลางระดับ Ethereum, การดำเนินการร่วมกันที่สามารถเข้าถึงสถานะโดยตรง, การยืนยัน ZK นอกเชือกที่ถูกต้องมีราคาถูกกว่า นอกจากนี้ rollups เหล่านี้ยังช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของเครือข่าย Ethereum และอาจแบ่งปันรายได้ แต่ความยั่งยืนของมันขึ้นอยู่กับกระตุ้นเศรษฐกิจที่เป็นธรรมชาติ

ผลสรุป

rollups ที่เกิดขึ้นภายในนั้นแทนที่จะเป็นส่วนสำคัญของ Ethereum rollup roadmap ซึ่งเสนอวิธีที่สอดคล้องกับโครงสร้างพื้นฐานของ Ethereum Based โดยการนำเข้า EXECUTE precompile ทำให้ rollups ที่เกิดขึ้นภายในมีการบริหารง่ายขึ้น ลดการพึ่งพาใน multi-signature, security committee หรือระบบโหวตที่พิงพิงตั้งอยู่บน token วิธีการนี้ไม่เพียงทำให้ความปลอดภัยเพิ่มมากขึ้น แต่ยังทำให้ rollups ขยายขอบเขตได้มากขึ้น โดยใช้ zk-proofs นอก chain ซึ่งทำให้มั่นใจในการลดอย่างยิ่งที่สุดและความสามารถในการขยายตัว

แม้ว่าข้อเสนอนี้จะมีแนวโน้ม แต่ก็ไม่ได้ปราศจากความท้าทาย แม้ว่าค่าสะสมที่มีอยู่ส่วนใหญ่จะระบุว่าเทียบเท่ากับ EVM แต่มักจะมีการปรับเปลี่ยน EVM เล็กน้อย ด้วยเหตุนี้ การเปลี่ยนไปใช้โมเดล Rollup แบบเนทีฟสามารถสร้างภาระการพัฒนาเพิ่มเติมให้กับค่าสะสมด้วยการใช้งาน EVM แบบกําหนดเอง

แม้ว่านั้น rollups ต้นฉบับ ยังให้เส้นทางที่น่าสนใจ ในการรวมความปลอดภัยและความยืดหยุ่นของอีเธอเรียในการออกแบบ rollup ร่วมกัน โดยส่งเสริมการปรับตัวกับ L1 พวกเขาส่งเสริมนวัตกรรมพร้อมทั้งลดความกระจาย ทำให้ระบบนิเวศของอีเธอเรียมีความสัมพันธ์และความต้านทานมากยิ่งขึ้นในอนาคต