co-escrito com arixon. inspirado pelo justin. bifurcado de charlie e dan. obrigado a Barnabe, Mike e Justin por lerem rascunhos disto.

No Ethereum L1, todas as aplicações são executadas atomicamente numa máquina de estado partilhado. O roteiro centrado no rollup sacrifica esta propriedade central para escalar o Ethereum.

A atual abordagem de rollup funciona bem enquanto as aplicações permanecem locais para o rollup. No entanto, há um limite para o número de aplicações que cada um destes rollups pode suportar (devido a gargalos sequenciais inerentes), e não foram concebidos para falar uns com os outros.

Hoje, a pressão regulatória e a falta de interoperabilidade nativa estão a conduzir os rollups para blockchains de middleware (ou estruturas de rollup no espírito das superchains/hipercadeias) que permitem sequenciamento partilhado (e, portanto, algum grau de partilha de liquidez e composabilidade atómica entre eles).

Um possível estado final aqui é um mundo em que cada novo L2 precisa de middleware de terceiros — um serviço de sequenciador partilhado — para comunicar eficientemente com os outros.

Uma troca importante — e subestimada — com esta abordagem é que os rollups já não herdam as garantias de vivência subjacentes do L1 (uma grande parte do que torna o Ethereum especial) nem a força total da sua neutralidade credível (uma vez que os rollups dependeriam de um mecanismo de consenso alternativo fora do Ethereum).

Os rollups baseados oferecem uma visão diferente para um futuro resistente à censura: um construído em torno da neutralidade da camada base e da vida como primeiro princípio. Esta visão é inclusiva, não competitiva, em relação aos rollups existentes. O otimismo e outras plataformas poderão basear-se, sem prejudicar o seu modelo de negócio.

O que é um Rollup Baseado?

Para recapitular, os rollups baseados (ou sequenciados L1) são um subconjunto especial de rollups. A sequenciação de tais rollups é maximamente simples e herda a vida e a descentralização L1. Além disso, os rollups baseados estão particularmente alinhados economicamente com a sua base L1.

Diz-se que um rollup é baseado, ou sequenciado L1, quando o seu sequenciamento é conduzido pela base L1. Mais concretamente, um rollup baseado é aquele em que o próximo proponente L1 pode, em colaboração com os investigadores e construtores L1, incluir sem permissão o próximo bloco de rollup como parte do próximo bloco L1.

Os rollups baseados são únicos porque herdam as propriedades de vida da camada base e podem atingir a interoperabilidade sem depender de uma blockchain de middleware (permitindo-lhes aumentar significativamente a sua neutralidade credível sem reduzir a sua eficácia). Estas características são melhor explicadas em contraste com outras arquiteturas de rollup.

Arquiteturas de rollup

A maioria dos rollups hoje usa um sequenciador centralizado. O sequenciador recolhe transações do mempool, junta e as posta no L1. A principal vantagem desta abordagem é que o sequenciador fornece aos utilizadores pré-confirmações rápidas. Também ajuda a mitigar os riscos de rollups em fase inicial sem provas de fraude/validade, e a mitigar o risco de erros no sistema de prova para aqueles que os têm. Se o sequenciador for operado por uma entidade fidedigna (por exemplo, a Optimism Foundation), a probabilidade de ocorrer uma transição de estado inválida é significativamente reduzida.

O principal problema com sequenciadores centralizados (além do potencial para abuso de MEV) é que eles apresentam um único ponto de falha de uma perspectiva de vida e resistência à censura. Embora os rollups atuais forneçam escotilhas de saída e inclusão forçada para salvaguardar contra o tempo de inatividade do sequenciador e a censura, realisticamente, isso não beneficiará uma percentagem significativa de utilizadores L2, que não se pode esperar que gastem uma quantia substancial em transações L1. Outro problema potencial é que, se os utilizadores forem forçados a usar escotilhas de saída, os efeitos de rede desse rollup serão redefinidos. Também é relativamente fácil para um poderoso governo ou regulador impor requisitos de KYC ou sanções à cadeia através do sequenciador.

Os sequenciadores partilhados visam resolver muitos dos problemas associados aos sequenciadores centralizados, tais como permitir a interoperabilidade entre ecossistemas de rollup e melhorar a descentralização: Espresso Systems e Astria são equipas a trabalhar nesta abordagem. Um bom aspecto do design do sequenciador partilhado é que quase todos os rollups atuais podem implementar esta arquitetura, não importa se é otimista ou zk. O ponto de vista é que os rollups que adotarem este design terão a capacidade de compor atomicamente uns com os outros, mantendo um nível mais alto de descentralização em comparação com um rollup sequenciado centralmente.

Uma desvantagem do modelo de sequenciador partilhado externo é que os rollups não herdam as propriedades de vida da camada base (um fator subestimado de resistência à censura). Outra desvantagem é que provavelmente exigirá o seu próprio token em algum momento (ou então precisará se envolver em uma forma opinativa de extração de mev para ser lucrativo), o que significa que os rollups que dependem dele serão, com toda a probabilidade, menos alinhados economicamente com a camada base.

Um rollup baseado alavanca diretamente os proponentes L1 como sequenciadores partilhados sem depender do consenso externo de um sistema de sequenciador partilhado como o HotShot for Espresso (e o token intermediário e/ou mev-policy que o acompanha). Como tal, herda mais da neutralidade da camada base.

Interoperabilidade

Ao alavancar os construtores e proponentes da camada base, os rollups baseados são capazes de preservar a interoperabilidade entre rollups, cujos lotes são apresentados no mesmo bloco, sem a necessidade de qualquer middleware adicional.

As pré-confirmações rápidas (da ordem dos 100ms) são triviais com sequenciação centralizada e alcançáveis com um consenso de PoS externo. Pré-confirmações rápidas com sequenciamento L1 podem ser alcançadas aproveitando o EigenLayer, listas de inclusão, SSLE e mev-boost.

Simplicidade

A sequenciação baseada é maximamente simples; significativamente mais simples do que a sequenciação centralizada (embora as pré-confirmações baseadas introduzam alguma complexidade). A sequenciação baseada não requer nenhuma verificação de assinatura do sequenciador, nenhuma saída de escape e nenhum consenso de PoS externo.

O sequenciamento baseado (sem pré-confs) está a funcionar em redes de teste hoje. O primeiro rollup baseado no Taiko, está a preparar-se para a mainnet e espera entrar em funcionamento no primeiro trimestre de 2024.

O discurso de rollup baseado

Um dos superpoderes do Ethereum, e o principal diferencial em comparação com as cadeias Solana ou Cosmos BFT, é a sua capacidade de auto-cura após a paragem (uma consequência direta das suas garantias de vida). Esta ênfase na disponibilidade dinâmica permite que a camada base seja extremamente resiliente e prospere mesmo num ambiente altamente adversário — a resistência da Segunda Guerra Mundial é de facto um objetivo de design explícito.

Embora a sabedoria predominante seja que os designs de inclusão de força permitem que os rollups alavanquem a vida do L1, a realidade é que os rollups não baseados sofrem uma vida degradada (mesmo com escotilhas de escape).

Em comparação com os rollups baseados, os rollups não baseados têm garantias de liquidação mais fracas (as transações têm de esperar um período de tempo limite antes da liquidação garantida), são passíveis de MEV tóxico (da censura do sequenciador de curto prazo durante o período de tempo limite) e muitas vezes exigem que os utilizadores incorram em uma penalização de tempo e gás para sair (devido à compressão de dados de transações sem lotes abaixo do ideal).

Como consequência, correm o risco de os seus efeitos de rede reiniciarem em resposta a uma saída em massa desencadeada por uma falha de vida do sequenciador — por exemplo, um ataque de 51% a um mecanismo de sequenciação PoS descentralizado.

A ideia principal por trás dos rollups baseados é usar a separação L1 proposer-construtor para incluir blobs L2 (incluindo qualquer compressão) nativamente em vez de usar um sequenciador. Deste ponto de vista, herdam tudo o que o L1 tem para oferecer.

A implementação inicial do Arbitrum foi um rollup baseado. O sequenciador só foi introduzido mais tarde devido à procura dos utilizadores por transações mais rápidas. As pré-confirmações baseadas resolvem esta tensão. Assim que o EigenLayer, as listas de inclusão e o SSLE forem lançados (ollups mais longos do proponente), os rollups baseados poderão herdar a vivência do L1 e as propriedades resistentes à censura sem comprometer a experiência do utilizador.

Esta visão é inclusiva e não competitiva em relação aos rollups existentes e aos seus modelos de receita. Em particular, os rollups baseados mantêm a opção de receitas provenientes das taxas de congestionamento L2 (ex. Taxas base L2 no estilo de EIP-1559) apesar de potencialmente sacrificar alguns rendimentos MEV.

Os rollups baseados também mantêm a opção de soberania apesar de delegarem sequenciamento ao L1. Um rollup baseado pode ter um token de governação, pode cobrar taxas básicas e pode usar o produto das comissões base conforme achar melhor (por exemplo, para financiar bens públicos no espírito do otimismo).

Vantagens dos Rollups Baseados

1. Custos mais baixos: O sequenciamento baseado goza de zero sobrecarga de gás. Não há necessidade de verificar assinaturas de sequenciadores centralizados ou descentralizados. A simplicidade do sequenciamento baseado reduz os custos de desenvolvimento, diminuindo o tempo de comercialização e colapsando a área de superfície para sequenciamento e escape hatch bugs.
2. Alinhamento económico: Não há necessidade de usar uma solução de middleware com o seu próprio token. Além disso, o MEV proveniente de rollups baseados flui naturalmente para a base L1. Estes fluxos reforçam a segurança económica L1 e, no caso da queima de MEV, melhoram a escassez económica do token nativo L1. Este alinhamento económico apertado com o L1 pode ajudar os rollups baseados a construir legitimidade.
3. Melhor neutralidade e vida: A sequenciação baseada herda a descentralização do L1 e reutiliza naturalmente a infraestrutura L1 searcher-builder-proposer (o que a torna mais credível neutra). O sequenciamento baseado goza das mesmas garantias de vida que o L1 (em contraste com os rollups não baseados que sofrem de vida degradada).
4. Simplicidade: A sequenciação baseada é maximamente simples; significativamente mais simples do que a sequenciação centralizada. O sequenciamento baseado não requer nenhuma verificação de assinatura do sequenciador, nenhuma saída de escape, nenhum token e nenhum consenso de PoS externo.

Desvantagens dos Rollups Baseados

1. Perda de receitas MEV: Os rollups baseados renunciam ao MEV para o L1, limitando as suas receitas às comissões base.
   • Contra-argumento 1: O MEV é uma pequena fração das receitas acumuladas hoje em comparação com as taxas de congestionamento. É razoável imaginar que isso continue a ser verdade daqui para frente (à medida que as aplicações se tornam mais sensíveis ao mev e as técnicas de mitigação como a encriptação de limiares se tornam mais difundidas). Pelas mesmas razões, também é possível que as receitas do MEV diminuam daqui para frente.
   • Contra-argumento 2: No geral, tornar-se baseado pode, de facto, aumentar o rendimento geral dos rollups. O cenário de rollup é plausivelmente o vencedor fica mais (devido aos fortes efeitos de rede da composição síncrona) e o rollup vencedor pode alavancar a segurança melhorada, descentralização, simplicidade e alinhamento dos rollups baseados para alcançar o domínio e, finalmente, maximizar a receita.
2. Mais difícil partilhar custos entre rollups: O sequenciamento partilhado externo dá-lhe “de graça” a capacidade de partilhar os custos da publicação de dados, por exemplo, comprar um único blob para alojar os dados de dois rollups, o que reduz os custos versus a compra de dois blobs separados.
   • Contra-argumento: É possível que o proponente L1 possa partilhar custos entre todos os rollups baseados para os quais sequencia. Levando isto um passo adiante, também é possível para o proponente L1 partilhar os custos com outros serviços, incluindo sequenciadores partilhados.
3. O rendimento ainda é limitado pelo L1: Todos os rollups partilham um único Ethereum L1 e o rendimento é limitado. Nem todos conseguem atingir os seus topos simultaneamente, uma vez que os dados estão na cadeia.
   • Contra-argumento 1: Isto é verdade para todos os rollups. Se os rollups baseados ganharem tração significativa, o L1 evoluirá, até certo ponto, para corresponder aos requisitos dos rollups baseados.
   • O contra-argumento 2: 4844 (esperado para o primeiro trimestre de 2024) irá dissociar os preços DA da concorrência na camada de execução. O Ethereum com o Danksharding pode escalar a sua taxa de transferência da DA tão alto quanto a largura de banda da Internet permitir.
4. Máquina de estado partilhado ainda melhor para atomicidade: Ainda não obtém as mesmas garantias de atomicidade que transacionar numa máquina de estado partilhado (por exemplo, inteiramente no Ethereum L1) uma vez que o proponente não é aquele que executa as transações.
   • Contra-argumento 1: A capacidade de composição atómica assíncrona é sobrevalorizada.
   • Contra-argumento 2: Se a atomicidade se revelar desejável num contexto assíncrono então < a href= " https://hackmd.io/@EspressoSystems/SharedSequencing #Cryptographically -guaranteed-cross-rollup-atomic-bundles " > pacotes atómicos + < a href= " https://hackmd.io/@EspressoSystems/SharedSequencing #Cryptoeconomically -assured-cross-rollup-atomicity " > as garantias criptoeconómicas são provavelmente boas o suficiente para a maioria dos casos de utilização.
5. As pré-confs baseadas trazem suposições de confiança adicionais: Uma vez que as transações não preconf (de dentro do rollup) ficam na fila até que o próximo slot de pré-conf seja confirmado, a menos que 100% dos validadores também estejam envolvidos como pré-confirmadores, as garantias de vida de um rollup baseado com pré-confs baseadas são estritamente piores do que o de um rollup baseado que não usa preconfs (e, portanto, estritamente pior que o camada base).
   • Contra-argumento 1: A diferença deve, na prática, ser negligenciável. As pré-confs baseadas só começam a funcionar se tiver 20-30% do conjunto de validadores ativado como pré-confirmadores, uma vez que validadores L1 suficientes devem ser pré-conferers para ter pelo menos um pré-conferer no lookahead com alta probabilidade. Hoje, a cadeia de faróis tem pelo menos 32 proponentes no lookahead. Isto significa que se 20% dos validadores forem pré-conferentes haverá uma pré-conferência com probabilidade de pelo menos 1 - (1 - 20%) ^32 ≈ 99,92%. Se 30% dos validadores são pré-conferentes então isso aumenta para 1 - (1 - 30%) ^32 ≈ 99,999%. Se está preocupado com reordenações ou pré-confers que ficam offline aleatoriamente, pode fazer as contas se existirem pelo menos 2 ou 3 (ou n) pré-conferers no lookahead para qualquer determinado% de validadores envolvidos como pré-conferers. Há uma%, muito inferior a 100, para a qual a diferença nas garantias de vivência é insignificante (embora esse número preciso possa diferir dependendo de com quem fala). Isto é um mundo à parte de depender de um consenso externo para a vitalidade.
   • Contra-argumento 2: SSLE (Single Secret Leader Eleições) permitirá aumentar drasticamente o lookahead (por exemplo, para 1024 vagas), o que efetivamente remove essa preocupação. Note que, no âmbito do SSLE, os pré-conferencistas podem anunciar (fora da cadeia e na cadeia) provas de conhecimento zero que são pré-conferentes nos respetivos slots sem revelar mais informações sobre o seu validador pubkey.
   • Contra-argumento 3: Enquanto o SSLE corrige isso, nem precisamos esperar pelo SSLE, uma vez que podemos realmente aumentar as olaheads do proponente independentemente. E é muito mais fácil fazê-lo.

Em resumo

O design do protocolo de rollup é nebuloso. Não existe um nível “correto” de descentralização ou segurança. Qualidades como a resistência à censura não podem ser exaustivamente definidas.

Hoje, os rollups são empurrados para a adoção de middleware blockchain com consenso externo, a fim de descentralizar o seu sequenciamento e melhorar a interoperabilidade entre domínios. Os rollups baseados oferecem uma alternativa mais simples, mais neutra e economicamente mais alinhada.

Os rollups baseados com pré-confirmações rápidas testam a hipótese de que os desenvolvedores de aplicações (e os seus utilizadores) se preocupam em alavancar totalmente as superpotências de vida e neutralidade credíveis do Ethereum se o puderem fazer de uma forma que não exija que sacrifiquem a eficácia (neste caso a velocidade de confirmação).

Com pré-confs baseadas, as compensações da experiência do utilizador dissolvem-se.

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