gemeinsam mit Arixon geschrieben. inspiriert von Justin. gespalten von Charlie und Dan. Vielen Dank an Barnabe, Mike und Justin für das Lesen der Entwürfe.

Auf Ethereum L1 laufen alle Anwendungen atomar auf einer gemeinsam genutzten Zustandsmaschine. Die Rollup-zentrierte Roadmap opfert diese Kerneigenschaft, um Ethereum zu skalieren.

Der aktuelle Rollup-Ansatz funktioniert gut, solange die Anwendungen lokal im Rollup bleiben. Allerdings ist die Anzahl der Anwendungen, die jedes dieser Rollups unterstützen kann, begrenzt (aufgrund inhärenter sequenzieller Engpässe) und sie sind nicht darauf ausgelegt, miteinander zu kommunizieren.

Heutzutage treiben regulatorischer Druck und der Mangel an nativer Interoperabilität Rollups in Richtung Middleware-Blockchains (oder Rollup-Frameworks im Sinne von Superchains/Hyperchains) voran, die eine gemeinsame Sequenzierung (und damit ein gewisses Maß an Liquiditätsteilung und atomarer Zusammensetzbarkeit zwischen ihnen) ermöglichen.

Ein möglicher Endzustand ist hier eine Welt, in der jeder neue L2 Middleware eines Drittanbieters – einen gemeinsamen Sequenzerdienst – benötigt, um effizient mit den anderen zu kommunizieren.

Ein wichtiger – und unterschätzter – Kompromiss bei diesem Ansatz besteht darin, dass Rollups nicht mehr die zugrunde liegenden Lebendigkeitsgarantien des L1 (ein großer Teil dessen , was Ethereum so besonders macht) und auch nicht die volle Kraft seiner glaubwürdigen Neutralität übernehmen (da Rollups auf einem alternativen Konsens beruhen würden). Mechanismus außerhalb von Ethereum).

Basierende Rollups bieten eine andere Vision für eine zensurresistente Zukunft: eine, die auf Basisneutralität und Lebendigkeit als oberstes Prinzip basiert. Diese Vision ist inklusiv und nicht konkurrenzfähig zu bestehenden Rollups. Optimismus und andere Plattformen können sich etablieren, ohne ihrem Geschäftsmodell zu schaden.

Was ist ein basierter Rollup?

Um es noch einmal zusammenzufassen: Basierende (oder L1-sequenzierte) Rollups sind eine spezielle Teilmenge von Rollups. Die Reihenfolge solcher Rollups ist äußerst einfach und übernimmt die Lebendigkeit und Dezentralisierung von L1. Darüber hinaus sind basierte Rollups besonders wirtschaftlich auf ihre Basis-L1 ausgerichtet.

Ein Rollup wird als basiert oder L1-sequenziert bezeichnet, wenn seine Sequenzierung durch die Basis-L1 gesteuert wird. Konkret handelt es sich bei einem basierten Rollup um einen, bei dem der nächste L1-Vorschlagssteller in Zusammenarbeit mit L1-Suchern und -Buildern den nächsten Rollup-Block ohne Erlaubnis als Teil des nächsten L1-Blocks einschließen kann.

Basierende Rollups sind einzigartig , weil sie die Lebendigkeitseigenschaften der Basisschicht übernehmen und Interoperabilität erreichen können, ohne auf eine Middleware-Blockchain angewiesen zu sein (was ihnen ermöglicht, ihre glaubwürdige Neutralität deutlich zu erhöhen, ohne ihre Wirksamkeit zu verringern). Diese Funktionen lassen sich am besten im Vergleich zu anderen Rollup-Architekturen erklären.

Rollup-Architekturen

Heutzutage verwenden die meisten Rollups einen zentralen Sequenzer. Der Sequenzer sammelt Transaktionen aus dem Mempool, bündelt sie und sendet sie an L1. Der Hauptvorteil dieses Ansatzes besteht darin, dass der Sequenzer den Benutzern schnelle Vorbestätigungen bietet. Es trägt auch dazu bei, die Risiken für Frühphasen-Rollups ohne Betrugs-/Gültigkeitsnachweise zu mindern und das Risiko von Fehlern im Beweissystem für diejenigen zu mindern, die über solche Nachweise verfügen. Wenn der Sequenzer von einer vertrauenswürdigen Instanz (z. B. der Optimism Foundation) betrieben wird, wird die Wahrscheinlichkeit eines ungültigen Zustandsübergangs erheblich verringert.

Das Hauptproblem bei zentralisierten Sequenzern (abgesehen von der Möglichkeit eines MEV-Missbrauchs) besteht darin, dass sie aus Sicht der Lebendigkeit und der Zensurresistenz einen einzigen Fehlerpunkt darstellen. Während aktuelle Rollups Ausgangsluken und erzwungene Einbeziehungen zum Schutz vor Ausfallzeiten und Zensur des Sequenzers bieten, wird dies realistischerweise einem erheblichen Prozentsatz der L2-Benutzer nicht zugute kommen, von denen nicht erwartet werden kann, dass sie einen erheblichen Betrag für L1-Transaktionen ausgeben. Ein weiteres potenzielles Problem besteht darin, dass die Netzwerkeffekte dieses Rollups zurückgesetzt werden, wenn Benutzer gezwungen werden, Ausgangsluken zu verwenden. Außerdem ist es für eine mächtige Regierung oder Regulierungsbehörde relativ einfach, der Kette über den Sequenzer KYC- oder Sanktionsanforderungen aufzuerlegen.

Gemeinsam genutzte Sequenzer zielen darauf ab, viele der mit zentralisierten Sequenzern verbundenen Probleme zu lösen, beispielsweise die Ermöglichung der Interoperabilität zwischen Rollup-Ökosystemen und die Verbesserung der Dezentralisierung: Espresso Systems und Astria sind Teams, die an diesem Ansatz arbeiten. Ein schöner Aspekt des Shared-Sequencer-Designs ist, dass fast alle aktuellen Rollups diese Architektur implementieren können, egal ob optimistisch oder zk. Der Grundgedanke ist, dass Rollups, die dieses Design übernehmen, die Fähigkeit besitzen, atomar miteinander zu komponieren und gleichzeitig einen höheren Grad an Dezentralisierung aufrechtzuerhalten als ein zentral sequenziertes Rollup.

Ein Nachteil des externen Shared-Sequencer-Modells besteht darin, dass Rollups die Lebendigkeitseigenschaften des Basis-Layers nicht erben (ein unterschätzter Faktor der Zensurresistenz). Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass es wahrscheinlich irgendwann einen eigenen Token benötigen wird (oder andernfalls eine eigenwillige Form der Mev-Extraktion durchführen muss, um profitabel zu sein), was bedeutet, dass die darauf basierenden Rollups aller Wahrscheinlichkeit nach geringer sein werden wirtschaftlich auf die Grundschicht ausgerichtet .

Ein basiertes Rollup nutzt L1-Proposer direkt als gemeinsam genutzte Sequenzer, ohne vom externen Konsens eines gemeinsam genutzten Sequenzierungssystems wie HotShot für Espresso (und dem damit verbundenen Zwischentoken und/oder der Mev-Richtlinie) abhängig zu sein . Dadurch erhält es einen größeren Teil der Neutralität der Basisschicht.

Interoperabilität

Durch die Nutzung der Builder und Proposer der Basisschicht können basierte Rollups die Interoperabilität zwischen Rollups aufrechterhalten, deren Batches im selben Block übermittelt werden, ohne dass zusätzliche Middleware erforderlich ist.

Schnelle Vorbestätigungen (in der Größenordnung von 100 ms) sind bei zentraler Sequenzierung trivial und mit einem externen PoS-Konsens erreichbar. Schnelle Vorbestätigungen mit L1-Sequenzierung können durch die Nutzung von EigenLayer, Einschlusslisten, SSLE und mev-boost erreicht werden.

Einfachheit

Die basierte Sequenzierung ist äußerst einfach; deutlich einfacher als selbst eine zentralisierte Sequenzierung (obwohl basierte Vorbestätigungen eine gewisse Komplexität mit sich bringen). Die basierte Sequenzierung erfordert keine Überprüfung der Sequenzersignatur, keine Notausstiegsmöglichkeit und keinen externen PoS-Konsens.

Die basierte Sequenzierung (ohne Voreinstellungen) funktioniert heute in Testnetzen. Das erste basierte Rollup Taiko bereitet sich auf das Mainnet vor und wird voraussichtlich im ersten Quartal 2024 live gehen.

Der basierte Rollup-Pitch

Eine der Superkräfte von Ethereum und ein wesentliches Unterscheidungsmerkmal im Vergleich zu Solana- oder Cosmos-BFT-Ketten ist seine Fähigkeit zur Selbstheilung nach einem Stillstand (eine direkte Folge seiner Lebendigkeitsgarantien). Diese Betonung der dynamischen Verfügbarkeit ermöglicht es der Basisschicht, extrem widerstandsfähig zu sein und selbst in einer äußerst widrigen Umgebung zu gedeihen – die Widerstandsfähigkeit gegen den Dritten Weltkrieg ist tatsächlich ein explizites Designziel.

Während die vorherrschende Meinung besagt, dass Force-Inclusion-Designs es Rollups ermöglichen, die Lebendigkeit des L1 zu nutzen, ist die Realität so, dass nicht-basierte Rollups unter einer verminderten Lebendigkeit leiden (selbst mit Notluken).

Im Vergleich zu basierten Rollups verfügen nicht basierte Rollups über schwächere Abwicklungsgarantien (Transaktionen müssen eine Zeitüberschreitungsperiode warten, bevor die garantierte Abwicklung erfolgt), sind anfällig für toxische MEV (durch kurzfristige Sequenzer-Zensur während der Zeitüberschreitungsperiode) und erfordern häufig Kosten für Benutzer ein Zeit- und Gasnachteil zum Beenden (aufgrund der suboptimalen Komprimierung nicht gestapelter Transaktionsdaten).

Infolgedessen besteht das Risiko, dass ihre Netzwerkeffekte als Reaktion auf einen Massenausstieg zurückgesetzt werden, der durch einen Ausfall der Sequenzer-Aktivität ausgelöst wird – beispielsweise einen 51-prozentigen Angriff auf einen dezentralen PoS-Sequenzierungsmechanismus.

Die Hauptidee hinter basierten Rollups besteht darin, die L1-Proposer-Builder-Trennung zu nutzen, um L2-Blobs (einschließlich jeglicher Komprimierung) nativ einzubinden, anstatt einen Sequenzer zu verwenden. Aus dieser Perspektive erben sie alles, was der L1 zu bieten hat.

Die anfängliche Arbitrum-Implementierung war ein basiertes Rollup. Der Sequencer wurde erst später eingeführt, da die Benutzer nach schnelleren Transaktionen verlangten. Basierende Vorbestätigungen lösen dieses Spannungsverhältnis. Sobald EigenLayer, Einschlusslisten und SSLE live gehen (längere Vorschlags-Lookaheads), können basierte Rollups die Lebendigkeit und zensurresistenten Eigenschaften des L1 erben, ohne die Benutzererfahrung zu beeinträchtigen.

Diese Vision ist umfassend und nicht konkurrenzfähig zu bestehenden Rollups und ihren Umsatzmodellen. Insbesondere behalten basierte Rollups die Möglichkeit, Einnahmen aus L2-Überlastungsgebühren zu erzielen (z. B L2-Grundgebühren im Stil von EIP-1559), obwohl möglicherweise einige MEV-Einnahmen geopfert werden.

Basierende Rollups behalten auch die Option auf Souveränität, obwohl die Sequenzierung an L1 delegiert wird. Ein basierter Rollup kann über ein Governance-Token verfügen, Grundgebühren erheben und die Erlöse aus solchen Grundgebühren nach eigenem Ermessen verwenden (z. B. zur Finanzierung öffentlicher Güter im Geiste des Optimismus).

Vorteile von basierten Rollups

1. Geringere Kosten: Bei der basierten Sequenzierung kommt es zu keinem Gas-Overhead. Es ist nicht einmal erforderlich, Signaturen von zentralen oder dezentralen Sequenzern zu überprüfen. Durch die Einfachheit der basierten Sequenzierung werden die Entwicklungskosten gesenkt, die Zeit bis zur Markteinführung verkürzt und die Oberfläche für Sequenzierungs- und Escape-Luke-Bugs reduziert.
2. Wirtschaftliche Ausrichtung: Es ist nicht erforderlich, eine Middleware-Lösung mit eigenem Token zu verwenden. Darüber hinaus fließt MEV, das aus basierten Rollups stammt, natürlich zum Basis-L1. Diese Ströme stärken die wirtschaftliche Sicherheit von L1 und verbessern im Falle von MEV-Burn die wirtschaftliche Knappheit des nativen L1-Tokens. Diese enge wirtschaftliche Angleichung an die L1 kann dazu beitragen, dass basierte Rollups Legitimität aufbauen.
3. Bessere Neutralität und Lebendigkeit: Die basierte Sequenzierung übernimmt die Dezentralisierung der L1 und verwendet natürlich die L1-Sucher-Builder-Vorschlags-Infrastruktur wieder (was sie glaubwürdiger neutral macht). Die basierte Sequenzierung genießt die gleichen Lebendigkeitsgarantien wie L1 (im Gegensatz zu nicht-basierten Rollups, bei denen die Lebendigkeit beeinträchtigt ist).
4. Einfachheit: Die basierte Sequenzierung ist maximal einfach; wesentlich einfacher als selbst eine zentralisierte Sequenzierung. Die basierte Sequenzierung erfordert keine Überprüfung der Sequenzersignatur, keine Notluke, kein Token und keinen externen PoS-Konsens.

Nachteile von basierten Rollups

1. Verlust von MEV-Einnahmen: Basierende Rollups verzichten auf MEV an L1 und beschränken ihre Einnahmen auf die Grundgebühren.
   • Gegenargument 1: MEV macht heute im Vergleich zu Überlastungsgebühren nur einen kleinen Teil der Rollup-Einnahmen aus. Man kann davon ausgehen, dass dies auch in Zukunft so bleibt (da Apps immer mehr MeV-fähig werden und Schadensbegrenzungstechniken wie die Schwellenwertverschlüsselung weiter verbreitet werden). Aus den gleichen Gründen ist es auch möglich, dass die MEV-Umsätze in Zukunft sinken.
   • Gegenargument 2: Insgesamt kann die Gründung tatsächlich zu einer Steigerung des Gesamteinkommens für Rollups führen. Die Rollup-Landschaft wird wahrscheinlich von den Gewinnern ausgewählt (aufgrund der starken Netzwerkeffekte der synchronen Zusammensetzbarkeit), und das siegreiche Rollup kann die verbesserte Sicherheit, Dezentralisierung, Einfachheit und Ausrichtung basierter Rollups nutzen, um eine Dominanz zu erreichen und letztendlich den Umsatz zu maximieren.
2. Schwieriger ist es, die Kosten zwischen Rollups aufzuteilen: Durch die externe gemeinsame Sequenzierung haben Sie „kostenlos“ die Möglichkeit, die Kosten für die Veröffentlichung von Daten zu teilen , z. B. indem Sie einen einzelnen Blob kaufen, um die Daten aus zwei Rollups unterzubringen, was die Kosten im Vergleich zum Kauf zweier separater Blobs senkt.
   • Gegenargument: Es ist möglich, dass der L1-Antragsteller die Kosten zwischen allen basierten Rollups teilen könnte, für die er Sequenzen erstellt. Um noch einen Schritt weiter zu gehen, ist es für den L1-Antragsteller auch möglich, die Kosten mit anderen Diensten, einschließlich gemeinsam genutzter Sequenzer, zu teilen.
3. Durchsatz immer noch durch L1 begrenzt: Alle Rollups teilen sich einen einzigen und durchsatzbegrenzten Ethereum L1. Da sich die Daten in der Kette befinden, können nicht alle ihre TPS gleichzeitig erreichen.
   • Gegenargument 1: Das gilt für alle Rollups. Wenn basierte Rollups deutlich an Bedeutung gewinnen, wird sich L1 bis zu einem gewissen Grad weiterentwickeln, um den Anforderungen basierter Rollups gerecht zu werden.
   • Gegenargument 2: 4844 (erwartet im ersten Quartal 2024) wird die DA-Preisgestaltung vom Wettbewerb auf der Ausführungsebene entkoppeln. Ethereum mit Danksharding kann seinen DA-Durchsatz so hoch skalieren, wie es die Internetbandbreite zulässt.
4. Gemeinsam genutzte Zustandsmaschine noch besser für Atomizität: Sie erhalten immer noch nicht ganz die gleichen Atomizitätsgarantien wie bei Transaktionen auf einer gemeinsam genutzten Zustandsmaschine (z. B. vollständig auf Ethereum L1), da der Antragsteller nicht derjenige ist, der die Transaktionen ausführt.
   • Gegenargument 1: Die atomare asynchrone Zusammensetzbarkeit wird überbewertet.
   • Gegenargument 2: Wenn sich Atomizität in einem asynchronen Kontext als wünschenswert erweist, dann <a href="https://hackmd.io/@EspressoSystems/SharedSequencing#Cryptographically-guaranteed-cross-rollup-atomic-bundles">atomare Bundles + <a href="https://hackmd.io/ @EspressoSystems/SharedSequencing#Cryptoeconomically-assured-cross-rollup-atomicity">kryptoökonomische Zusicherungen sind wahrscheinlich für die meisten Anwendungsfälle gut genug.
5. Basierende Preconfs bringen zusätzliche Vertrauensannahmen mit sich: Da Nicht-Preconf-Transaktionen (aus dem Rollup heraus) in die Warteschlange gestellt werden, bis der nächste Preconf-Slot festgeschrieben wird, sind die Lebendigkeitsgarantien eines basierten Rollups mit basierten Preconfs strikt, es sei denn, 100 % der Validatoren sind auch als Preconfirmer eingesetzt schlechter als die eines basierten Rollups, das keine Preconfs verwendet (und daher streng genommen schlechter als die Basisschicht).
   • Gegenargument 1: Der Unterschied dürfte in der Praxis vernachlässigbar sein. Basierende Preconfs beginnen erst dann zu funktionieren, wenn Sie 20–30 % des Validatorsatzes als Preconfirmer engagiert haben, da genügend L1-Validatoren Preconfers sein müssen, um mit hoher Wahrscheinlichkeit mindestens einen Preconfer im Lookahead zu haben. Heute hat die Beacon-Kette mindestens 32 Antragsteller im Voraus. Das heißt, wenn 20 % der Validatoren Vorkonferenzen sind, wird es eine Vorkonferenz mit einer Wahrscheinlichkeit von mindestens 1 – (1 – 20 %)^32 ≈ 99,92 % geben. Wenn 30 % der Validatoren Vorkonferenten sind, erhöht sich dieser Wert auf 1 – (1 – 30 %)^32 ≈ 99,999 %. Wenn Sie befürchten, dass Neuorganisationen oder Vorkonferenzen zufällig offline fallen, können Sie rechnen, dass für einen bestimmten Prozentsatz der Validatoren, die sich als Vorkonferenzen engagieren, mindestens 2 oder 3 (oder n) Vorkonferenzen im Look-Ahead vorhanden sind. Es gibt einen Prozentsatz, der deutlich unter 100 liegt, bei dem der Unterschied in den Lebendigkeitsgarantien vernachlässigbar ist (obwohl die genaue Zahl je nach Gesprächspartner unterschiedlich sein kann). Dies ist eine Welt, in der es nicht darum geht, sich für die Lebendigkeit auf einen externen Konsens zu verlassen.
   • Gegenargument 2: SSLE (Single Secret Leader Elections) ermöglicht eine drastische Erhöhung des Look-Ahead (z. B. auf 1024 Slots), wodurch diese Bedenken effektiv beseitigt werden. Beachten Sie, dass Preconfers unter SSLE an ihren jeweiligen Slots wissensfreie Beweise (offchain und onchain) ankündigen können, dass sie Preconfers sind, ohne weitere Informationen über ihren Validator-Pubkey preiszugeben.
   • Gegenargument 3: Während SSLE dieses Problem behebt, müssen wir nicht einmal auf SSLE warten, da wir die Vorschlagsvorausschauen tatsächlich unabhängig erhöhen können. Und es ist viel einfacher, dies zu tun.

In Summe

Das Design des Rollup-Protokolls ist unklar. Es gibt kein „richtiges“ Maß an Dezentralisierung oder Sicherheit. Eigenschaften wie Zensurresistenz können nicht abschließend definiert werden.

Heutzutage werden Rollups dazu gedrängt, Blockchain-Middleware mit externem Konsens einzuführen, um ihre Sequenzierung zu dezentralisieren und die Interoperabilität zwischen Domänen zu verbessern. Basierende Rollups bieten eine einfachere, neutralere und wirtschaftlicher ausgerichtete Alternative.

Basierende Rollups mit schnellen Vorbestätigungen testen die Hypothese, dass Anwendungsentwickler (und ihre Benutzer) daran interessiert sind, die Lebendigkeit und glaubwürdigen Neutralitäts-Superkräfte von Ethereum voll auszuschöpfen, wenn sie dies auf eine Weise tun können, die keine Einbußen bei der Wirksamkeit (in diesem Fall Bestätigungsgeschwindigkeit) erfordert. .

Mit based preconfs lösen sich die Kompromisse in Bezug auf die Benutzererfahrung auf.

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