前書き

イーサリアムは、すべてのノードがユーザーから提出されたすべてのトランザクションを格納および実行する原則で動作します。全体のネットワークをスケーリングするために、イーサリアムはRollupソリューションを採用しています。要するに、それはほとんどのトランザクション処理をオフチェーン（L2）に移し、それによってイーサリアムのメインネット（L1）上の負荷を減らし、トランザクション手数料を下げます。Rollup = L1上のスマートコントラクトのセット＋L2上のノードのネットワーク、これにはオンチェーンのスマートコントラクトとオフチェーンの集約器が含まれます。決済、コンセンサス、およびデータの可用性についてはイーサリアムに依存し、トランザクションの実行にのみ責任を負います。L2ネットワークノードは複数の部分で構成されており、その中で最も重要なのがシーケンサーです。しかし、現在、Rollupのシーケンサーは中央集権化の問題に直面しています。

ロールアップとシーケンサー

Rollupは、トランザクションをオフチェーンで実行し、ブロックにパッケージ化するEthereum（L1）のスケーリングソリューションです。各ブロックごとに、Rollupはデータアベイラビリティレイヤーへのチェーン状態の再構築に必要なデータを公開し、オフチェーン実行の正当性の証明を決済レイヤーに公開します。Rollupには2つのタイプがあります。ZK-rollupの場合、ゼロ知識証明が各ブロックとともに公開されます。一方、Optimistic rollupの場合、詐欺の証明は紛争が発生した場合にのみ公開されます。EIP-4844以降、データの公開がブロブに切り替わった場合、このレイヤーは「データ公開レイヤー」と呼ばれるかもしれません。L1上のRollupスマートコントラクトは、公開された証明を検証します。各Rollupには、チェーン間のデータ転送、預金、引き出しを可能にする1つ以上のブリッジがあります。

Rollupの実装ロジックにおいて、シーケンサーはL2でトランザクションリクエストを受け取り、実行順序を決定し、トランザクションをバッチにまとめて、最終的にL1のRollupスマートコントラクトに送信する責任を持つ主要なコンポーネントです。これにより、トランザクション処理の効率を改善し、コストを削減することができます。

シーケンサーの機能と動作原理は、4つの部分にまとめることができます。

1. トランザクションの受信：シーケンサーはユーザーやアプリケーションからのトランザクションリクエストを受け取ります。これらのトランザクションは、直接Ethereumメインネットではなく、まずL2で処理されます。

2つの注文トランザクション：シーケンサは、受信したトランザクションを順序付け、実行シーケンスを決定する責任があります。このプロセスは、イーサリアムマイナーがトランザクションをブロックにパッケージングする前に行うものに似ています。

3つのパッケージングトランザクション：シーケンサーは、順序付けられたトランザクションを複数のトランザクションの要約情報を含むバッチにパッケージ化します。

4 L1への提出: 最後に、シーケンサーはパッケージ化されたトランザクションバッチをイーサリアムメインネット(L1)に提出し、決済とデータの保存を行います。これにより、L1はL2からの状態更新を検証して保存することができます。

ロールアップ技術は効果的なスケーリングソリューションを提供していますが、シーケンサーの設計と実装にはまだいくつかの問題があります。その中でも最も重要なのは中央集権化の問題です。ほとんどのロールアッププロジェクトは現在、一つまたは数人のエンティティによって通常制御されている中央集権化されたシーケンサーに依存しており、透明性の欠如や単一障害点の明らかなリスクを引き起こしています。

上記の厳格な説明を置いておいて、YBB Capitalの以前の記事で触れられているL2の非中央集権的なシーケンサーソリューションに関する議論において、MetisのL2ソリューションは、シーケンサープールノードのステーキングを市場に直接開放するものであるか、または独立したプロジェクトであるEspressoであるかに関わらず、その本質はシーケンシングの「利益の分配」と将来の市場の期待感です。そのため、興味と正統性の正確さは避けられない要点です。

Based Rollupの歴史的背景とデザイン

画像のソース: @drakefjustin

Rollupの概念は、最初にイーサリアムの創設者であるビタリック・ブテリンによって提案されました。最初は完全に拘束されない「トータルアナーキー」の状態を実現し、無制限のトランザクションの拡張を可能にすることを想定していました。現在のシーケンサーの問題を考慮して、2023年にイーサリアムの研究者であるジャスティン・ドレイクは、シーケンサーがイーサリアムL1自体によって管理されるBased Rollupsという解決策を提案しました。詳細は以下の通りです（ソース：拡張リンク1を参照）。

定義：

「Rollupのシーケンシングがベースレイヤー（L1）によって駆動される場合、それをL1ベースまたはL1駆動のRollupシーケンシングと呼びます。具体的には、L1ベースのRollupは、次のL1提案者がL1サーチャーとビルダーと許可なく協力して、次のRollupブロックを次のL1ブロックに含めることができることを意味します。」

利点：

●Liveness: Based Rollupは、L1と同じライブネスの保証を享受します。ただし、非Based Rollupには脱出ハッチを持つものがあり、これらはライブネスが低下しています（脱出ハッチはRollupのセキュリティメカニズムで、Rollupシステムの問題が発生した場合にユーザーがL2からL1メインチェーンに資産を安全に引き出すことを許可します。これは緊急脱出口に類似しています）。

弱い決済保証: エスケープハッチを介した取引は、決済が保証されるまでタイムアウト期間を待たなければなりません。

検閲からのMEV:エスケープハッチを備えたロールアップは、タイムアウト期間中の短期シーケンサー検閲から逆境のMEV効果に対して脆弱です。

ネットワーク効果のリスク:シーケンサの生存性の障害（例：分散型PoSシーケンシングメカニズムへの51％攻撃）によって引き起こされる大規模な退出は、ロールアップのネットワーク効果を妨げます。L1とは異なり、ロールアップは社会的合意を使用してシーケンサの生存性の障害から優雅に回復することはできません。すべての既知のノンベースロールアップデザインでは、大規模な退出がダモクレスの剣となります。

ガスペナルティ：エスケープハッチを介して決済されたトランザクションは通常、ユーザーにガスペナルティが発生します（たとえば、非バッチパックトランザクションからのデータ圧縮の最適化が行われないため）。

●分散化: Based RollupはL1の分散化を継承し、L1の検索ビルダープロポーザーのインフラストラクチャを自然に再利用します。L1の検索ビルダーは、RollupブロックをL1ブロックに含めてRollupのMEVを抽出するためのインセンティブを受けます。これにより、L1ブロックの提案者はL1上でRollupブロックをパッケージ化するためのインセンティブを得ます。

●シンプリシティ:Based Rollupシーケンシングは、中央集権的なシーケンシングよりもさらにシンプルです。Based Rollupにはシーケンサーの署名の検証、脱出口、外部PoSコンセンサスが必要ありません。

歴史的なメモ：2021年1月、VitalikはL1ベースのシーケンシングを「トータルアナーキー」と表現し、複数のRollupブロックが同時に提出されるリスクがあり、ガスとワークロードの無駄につながると述べました。 現在の提案者-ビルダー分離（PBS）スキームは、L1のシーケンスを厳密に制御し、L1ブロックごとに最大1つのRollupブロックを許可し、ガスの無駄をなくします。 Rollupのn+1ブロック（またはk≧1、n+k）にはブロックnのSNARK証明が含まれており、ZK-rollup証明の無駄を避けることができます。

●コスト: Based Rollupのガスオーバーヘッドはゼロであり、分散型または中央集権型のシーケンサの署名の検証さえ必要ありません。Based Rollupのシンプルさにより、開発コストが削減され、リリース時間が短縮され、コードの脆弱性の露出が最小限に抑えられます。Based Rollupのシーケンスはトークンフリーであり、トークンベースのシーケンサに関連する規制上の負担を回避しています。

● L1 経済の整合性：Based Rollupから派生したMEVは、自然にそのベースL1に流れます。この流れにより、L1の経済的セキュリティが強化され、MEVの燃焼の場合、L1ネイティブトークンの経済的希少性が増加します。このL1との緊密な経済的調整は、Based Rollupの正当性構築に役立つ可能性があります。重要なのは、MEV収入を犠牲にしても、Based RollupはL2の混雑手数料（例：EIP-1559ベース手数料の形式で）から収益を得るオプションを保持していることです。

●主権: L1にシーケンスの委任をしているにもかかわらず、Based Rollupは主権を保持しています。Based Rollupはガバナンストークンを持つことができ、ベース料金を請求し、これらのベース料金の収益を適切に利用することができます（例：Optimismは公共財を資金提供しています）。

デメリット:

●MEV収益なし：ベースド・ロールアップは、MEVをL1に譲渡し、基本料金に収益を制限します。直感に反するかもしれませんが、これにより、ベースド・ロールアップの総収益が増加する可能性があります。その理由は、ロールアップの景気が勝者がすべてを独占するというものであり、成功したロールアップは、ベースド・ロールアップのセキュリティ、分散化、シンプルさ、一貫性を活用して支配力を確立し、最終的に収益を最大化することができるためです。

●制約付きシーケンス:L1へのシーケンシングの委任は、シーケンシングの柔軟性を低下させます。これにより、特定のシーケンシングサービスがより困難になったり、不可能になったりします。

○事前確認:集中型のシーケンシングでは、迅速な事前確認は問題ではありません。外部のPoSコンセンサスを使用してこれを実現できます。迅速な事前確認のためにL1シーケンシングを使用することは、EigenL、Inclusion Lists、Builder Bondsなど、多くの有望な研究方向があるオープンな問題です。

○ ファーストカム、ファーストサーブ（FCFS）：ArbitrumスタイルのFCFSシーケンスがBased Rollupに実装できるかどうかは不確実です。EigenLはL1-シーケンスのBased RollupにFCFSオーバーレイを提供するかもしれません。

ネーミング：

「Based Rollup」という名前は、ベースチェーン（Base L1）に近いことから来ています。これは偶然にもCoinbaseの最近のBaseチェーンの発表と衝突しています。興味深いことに、CoinbaseはBaseの発表で2つの設計目標を共有しました。

●トークンレスネス:「新しいネットワークトークンを発行する予定はありません。」

●分散化：「私たちは時間をかけて徐々にブロックチェーンを分散化する予定です。」

Baseは、Based Rollupになることで、トークンレスの分散化を実現できます。

画像ソース：@jchaskin22

要約すると、Based Rollup によって誰でも Rollup ブロックをスケーリングし、シーケンス化されたトランザクションの状態変更を L1 に公開して L2 から MEV を抽出することができます。すべてのシーケンス化とセキュリティは Ethereum L1 によって提供されます。このアプローチは、外部の PoS コンセンサスや特定の Rollup トークンの必要性を回避します。資産を保護するために必要な「緊急脱出口」関数が必要な他の Rollup に比べて、Based Rollup のビジョンはこの必要性を排除し、Ethereum が安全に実行される限り、Rollup でのトランザクション完了をスムーズに保証します。

ベースド・ロールアップとタイコ・ラボ

ソース：太鼓公式ウェブサイト

Taiko Labsは、Ethereum Layer 2スケーリングソリューションであるBased Rollupを開発・推進する主要チームです。彼らのビジョンは、Based Rollupのような革新的な技術を用いて、Ethereumメインネットのスケーラビリティ問題に取り組むことです。Taiko Labsには3つの主要な特徴があります:

1. 完全なEthereum相当（タイプ1）ZK-EVM：完全なEthereumの互換性を提供するタイプ1 zkEVMを利用することで、開発者はスマートコントラクトの実行に関する心配をすることなく、分散型アプリケーション（dApps）をEthereumとTaikoの間でシームレスに移行することができます。

2.オープンソース：太鼓のすべてのソースコードは、GitHubで利用可能であり、誰でも表示、構築、または変更することができます。このオープンソースのアプローチにより、ブロックチェーン技術の開発は小さなチームに限定されることなく、グローバルな開発者コミュニティからの貢献を含むものとなっています。

3.完全に分散化された:EVMとの高い互換性を確保するだけでなく、Taikoは完全な分散化を実現することにも取り組んでいます。Taikoは分散化された提案者と検証者を通じてブロックを提出し、zkPsを生成する予定であり、プロトコルの分散化を確保します。

Taikoは、Vitalik Buterinの「The different types of ZK-EVMs」で言及されているように、Type 1完全なEthereum相当のZK-EVMを構築することを目指しています（Extension Link 2を参照）。 Ethereumと完全かつ妥協のない同等性を追求するこの取り組みは、Ethereumブロックを検証するための完全な互換性を目指しています（少なくともビーコンチェーンの合意を除く実行レイヤー、ハッシュ、状態/トランザクションツリー、その他の合意ロジックを置き換えることなく、すべてのトランザクション、スマートコントラクト、およびアカウントロジックを含む）。そのため、他のタイプと比較して、Type 1はネイティブソリューションに取り組むための最も複雑で難しい解決策です。

画像ソース：Vitalik Buterin：《The different types of ZK-EVMs》

その他のコア構造:

Base Competitive Rollup (BCR)

Base Competitive Rollupは、Taiko Labsによって開発された革新的なブロックチェーンスケーリングソリューションです。BCRは、競争メカニズムを通じてRollupの効率とセキュリティを向上させることを目指しており、異なる参加者がブロックを提出し、証明を生成するために自由に競争できるようにしています。これにより、ネットワーク全体のパフォーマンスと分散化が向上します。

●特徴

オープンコンペティション：対象者はブロックを提出し、証明を生成する競争に参加することができます。この公開メカニズムにより、中央集権的な制御が減少し、ネットワークの非中央集権化が促進されます。競技者は報酬と取引手数料を稼ぐためにより良いサービスを提供することを促されます。

効率的なスケーリング：ブロック生成と検証の効率を効果的に向上させます。複数の競合者が並列で作業でき、単一障害点を回避し、トランザクション処理速度とネットワークのスケーラビリティを向上させます。

セキュリティ：複数当事者による競争メカニズムを通じて、システムの攻撃耐性が向上します。複数の当事者によって生成されたブロックと証明はシステムの透明性とセキュリティを高め、単一のエンティティが制御や攻撃することが困難になります。

● 利点

EVM互換性: BCRはEthereum Virtual Machine（EVM）と完全に互換性があり、既存のEthereumスマートコントラクトとdAppsを大幅な変更なしで簡単にBCRに移行することができます。

高いスループット:BCRはトランザクションを処理し、ブロックを並列に生成できるため、ネットワークのスループットが大幅に向上し、トランザクションのコストとレイテンシーが低減され、より高いトランザクション量を処理できるようになりました。

分散化:分散化されたブロック生成と証明メカニズムにより、ネットワークの分散化が保証され、中央集権的なエンティティによるコントロールのリスクが低減されます。

●デメリット

複雑性の増加:システムの複雑さは、複数の競合者間でブロックの生成と検証を調整するために洗練されたアルゴリズムとプロトコルを必要とします。スマートコントラクトは競争結果を処理するために追加のロジックが必要な場合があります。

潜在的な問題：BCRの競争メカニズムでは、複数の競合他者が同時にブロックを計算および提出することが増加した手数料をもたらす可能性があります。ユーザーは、特に忙しいまたは非常に競争が激しい期間中には、より高い取引コストに直面するかもしれません。さらに、リソース豊富な大規模ノードが競争を支配することで、中央集権化が進む可能性があります。

BBR（Based Booster Rollup）

BBRでは、ブースターはトランザクションバッチを最適化し、トランザクションデータを圧縮し、複数のトランザクションバッチを並列で処理する特別な参加者です。その主な機能は実行とストレージを分離し、L2が実行を処理する一方で、L1が分散化され、スマートコントラクトアドレスがL1とすべてのBBRで一貫していることを確認することです。

しかし、BBRはシステムの複雑さ、リソース消費の増加、および潜在的な中央集権化などの課題に直面しています。将来の開発では、ブロックチェーン技術の進化する要求に対応するためにさらなる最適化と拡張が必要とされるでしょう。

画像の出典：Taiko Labs

結論

現在、ベースのロールアップは、イーサリアムレイヤー2のスケーリング方法において重要な変革を表しています。これにより、ロールアップのシーケンシングをレイヤー1の提案者に直接委任し、提案者とビルダーの分離設計を利用しています。これにより、レイヤー1はロールアップのすべてのシーケンシング役割を実行することができます。同時に、MEVを拡張し、L2のサーチャーがトランザクションをバンドルしてL2のビルダーに送信し、これらはまたL1のサーチャーでもあります。これらの完全なL2ブロックは、最終的にL1のブロックの一部となり、最終的にL1のビルダーやイーサリアムメインネットによって処理されます。

Based RollupがRollupsの究極の解決策と見なされるかどうかはまだわかりませんが、それは間違いなくEthereumのLayer 2スケーリングにおける重要なイノベーションを表しており、より安全で分散化された解決策を提供しています。同じ考え方をBitcoinエコシステムに適用する場合、Ethereumの拡張性を持ちながらネイティブかつ分散化されたVMを実現することは間違いなく困難です。業界全体としては、真に分散化されたスケーリングの問題を解決するためにはまだまだ道のりがあります。

拡張リンク：

【1】L1シーケンシングからのスーパーパワー：ベースロールアップ

【2】異なる種類のZK-EVM

参考記事

【1】クレジットのゲーム：マルチサインと委員会によって操作されたロールアップ

【2】Taiko Research Report: シームレスなスケーリングと完全な互換性を実現するEthereum Layer 2ソリューション

ステートメント：

1. この記事は[から転載されていますtechflowdeep tide], オリジナルタイトル「理論から実践へ：Can Based RollupがL1 sort-driven Rollupスキームを実装できるか？」、著作権はオリジナルの著者[YBB Capital Researcher Ac-Core]に帰属します。転載に異議がある場合は、お問い合わせください。ゲートラーンチームチームは関連手順に従ってできるだけ早く対処します。

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