从三个方面看 Rollup 去中心化重要性问题

作者：Shivanshu Madan；编译：火火/白话区块链

最近推特上的很多讨论都围绕着 L2 的去中心化。我们正在构建的 Rollups 是否足够去中心化？或者说他们至少走上了权力下放的道路吗？这还重要吗？

Rollup的想法很简单：我们希望链下参与者能够进行交易，然后可以轻松地在链上进行验证。通过Rollup，基础层允许其“信任”基础被用于发生在其直接范围之外的活动。作为回报，Rollup支付少量费用（租金）来利用这种信任。

那么我们是否需要去中心化 Rollups？

直观的答案是肯定的！这就是我们构建区块链的精神。

然而，我相信这个问题的答案并不是简单的是或否。相反，它有多个方面，必须单独分析。在接下来的章节中，我将从三个角度来分解这个问题：哲学、技术和经济。这三者不一定是详尽的或排他性的，但它们应该给出问题的良好整体视角。

1、哲学角度

让我们首先将对话提升一个层次——为什么我们关心权力下放？

因为我们想要一个促进开放创新的无需许可的未来。我们希望用户能够不受任何限制地构建新事物，并且不需要信任任何单个实体。

在区块链短暂的历史中，我们已经有很多匿名开发者构建了令人惊叹的东西。事实上，比特币本身是由一个匿名实体创建的 - 它可能很快就会成为世界上大多数人用于全球支付的货币！这就是无需许可的创新的力量！

区块链让我们能够与没有任何共同点的人合作，而且我们可以知道他们没有办法打破这种信任关系——Preston Evans

比特币和以太坊等去信任网络的去中心化基础使我们能够构建这样的未来。那么很明显，任何与这些链有信任关系的链，比如 Rollups，也应该是去中心化的！

事实上，它引出了一个有趣且重要的问题：

如果 Rollup 不是去中心化的，这是否意味着以太坊不是去中心化的？

看待这个问题的一种稍微乐观的方式是，在一个无需许可的世界中，应该允许 rollup 构建他们想要的任何东西，包括（但不限于）完全许可的链 - 并且该 rollup 的用户仍然应该能够利用基础层的安全性。只要基础层是去中心化的，并且汇总已经“完全”实现（我们将在技术部分更多地讨论“完全实现”），即使是许可链也应该可以安全使用。

但实际情况是，今天的大多数Rollup尚未达到完全实施的阶段，并且它们没有为用户提供所需的安全性和免信任级别。

那么，汇总的正确实现是什么样的呢？让我们来看看：

2、技术

要真正理解Rollup级别的去中心化和安全性问题，我们需要从首要原则来看待它。没有多少人能比Sreeram Kannan更好地解释区块链的首要原理。

区块链是一种分布式账本，网络中的不同节点遵循定义的协议以获得对账本状态的共识。根据这些节点如何看待网络，它们可以有不同的规则，用于确认自己的账本中网络的正确状态。

例如，在以太坊的Gasper 协议中，有两个不同的确认规则 - 可用规则（基于最重的链）和最终规则（基于小工具确认的块）。

特别是在汇总中，全节点与轻客户端具有不同的确认规则。在传统的智能合约汇总（SCR）中，智能合约（验证桥）有自己的确认规则。如果没有不利事件，这些确认规则最终会在所谓的“一致性区域”中重合。顾名思义，在一致性区域中，所有参与者对网络都有相同的看法（并且其账本中具有相同的历史记录）。

如果所有确认规则都是安全的，就不会发生不良事件。正如 Sreeram 在上面的帖子中分享的那样，5 个属性主要定义了这些确认规则的安全性。

账本增长- Rollup 链应该不断增长（活跃度）

抗审查性- 所有用户都应该能够将任何和所有交易包含到基础层

重组阻力- 交易一旦完成就不应恢复

数据可用性- 交易数据应该在某处发布

有效性- 交易和状态转换应该有效

前 2 个属性一起定义系统的“活性”条件，而后 3 个属性定义“安全”条件。

让我们从不同汇总参与者的角度来审视每一个问题，看看在不去中心化的情况下可以缓解哪些问题。

不同的参与者依靠不同的机制来获得安全性和活跃性

全节点：

如果运行全节点，则可以访问已发布的数据并可以直接对其进行验证。然后，您可以使用该数据自行执行事务，并确定事务的有效性以及这些事务后Rollup的最终状态。

因此剩下的安全条件是活性属性和重组阻力。对于后者，全节点依赖于基础链的验证器及其使用的共识协议，而对于活性属性，全节点依赖于定序器和Rollup实现。

轻客户端：

大多数用户使用嵌入轻节点的钱包或使用第三方服务来获取区块链数据与区块链交互。轻节点可以有多种类型：

状态验证器 - 验证状态转换的有效性，

DA 验证者 - 验证数据可用性，

共识验证者 - 验证基础层的共识证明，或者

完整验证者 - 验证以上所有内容

如果运行全验证器轻客户端，可以通过数据可用性采样来验证数据是否可用，可以通过有效性证明或欺诈证明来验证状态转换的有效性，还可以验证状态是否已在基础上最终确定层遵循基础层的共识（在以太坊上，这可以通过遵循同步委员会来完成）。

那么剩下的安全条件就是活性属性，轻客户端依赖于定序器和汇总实现。

内置智能合约（验证桥）：

在传统 SCR 中，智能合约的“确认规则”是强制执行所有 5 个安全属性：

通过排序器替换协议实现账本增长

通过强制包容来抵制审查

仅在先前状态的基础上构建抵抗重组

通过在基础层提交 DA实现数据可用性

通过有效性/欺诈证明来验证有效性

SCR 的完整节点依靠智能合约来强制执行活性属性。它们从基础层“吸收”重组阻力。

轻节点依靠智能合约来增强活性属性并吸收来自基础层的 DA 和重组阻力。他们可以自己或通过智能合约验证有效性证明。

SCR 的共识是遵循智能合约定义的规范链。

主权Rollup怎么样？

主权汇总没有智能合约（验证桥）来强制执行有效性或活跃条件。相反，它们将证明“下滚”到下游的上滚节点。这些节点仍然吸收来自基础层的 DA 和 Reorg 阻力。

就像在 SCR 中一样，在主权汇总中，节点需要某种机制来强制执行活性属性。为了定义规范链，他们选择了独立的机制，例如广播 p2p 证明。

这一切与去中心化有什么关系？

无论是智能合约汇总还是主权汇总，活跃性属性都来自汇总的正确实现。正如我们在上面所看到的，汇总的正确实现必须包括两个重要的组成部分：

1）强制纳入机制，以及

2）序仪更换协议

强制包容有助于增强审查制度的抵抗力。这种机制允许用户将他们的交易直接“强制包含”在基础层中。然后，汇总中的任何用户都可以用他们的资金强制退出回到基础层。因此，即使只有一个中心化的排序器节点进行汇总，只要有成熟的强制纳入机制，它就无法审查用户。

但这就足够了吗？

即使用户可以退出，这也可能意味着如果大多数用户都跑回 L1，企业就没有太多动力继续运行。此外，强制包含机制通常需要很长的等待时间，并且对于普通用户来说执行起来可能相当昂贵。这种机制提供的审查阻力并不完全实用（或实时）。我们可以将这种情况称为“弱审查”。

那么我们就有了最终的活性属性——账本增长

如果中心化排序器变得恶意，它可以通过简单地停止区块生产来阻止汇总链的增长。如果发生这种情况，用户或企业无法采取任何措施使汇总再次“生效”。

为了解决这个问题，我们需要一个定序器替换协议。

定序器替换协议的想法是，如果定序器以恶意方式运行，则汇总治理能够启动定序器。实现这一目标的方法之一是用去中心化定序器协议替换集中式定序器节点。如果排序器是去中心化的并且不垄断汇总的构建块，那么几乎不可能阻止汇总。

因此，尽管用户资金在通过强制包含机制实现的 Rollup 中始终是安全的，但建立强大的排序器替换协议有助于保持 Rollup 的活跃性并提供实用、实时的审查阻力。

这就是全部？

不完全的。从技术角度来看，还有一个方面需要考虑：

如果智能合约本身可以由汇总的中央委员会升级怎么办？假设 rollup 目前已正确实施，但明天委员会达成共识，我们不再需要智能合约，而是将 rollup 状态的证明广播到 p2p 网络。

如果作为汇总用户，您不同意此类升级，则您应该能够在实施升级之前退出汇总（尽管同样，这不是一个好的用户体验，并且可能对企业不利）。这可以通过“滞后的治理更新”来实现。这就像一个“通知期”，之后将实施升级。不同意更新的用户可以在通知期内退出。

去中心化的极端是拥有完全不可变的智能合约的选择。这些合约不由任何多重签名钱包或其他委员会管理，并且一旦部署就永远无法升级。

当然，这也有其自身的问题。如果代码中存在任何错误，或者某些重大事件需要更新智能合约，则汇总节点唯一的选择就是分叉到新的智能合约 - 让用户资金滞留在旧合约中。

当前状态

不幸的是，Rollup的当前状态远未达到我们上面讨论的完整实现。大多数汇总仍处于“训练轮”阶段，正在努力正确实施。

根据L2BEAT 的说法，Fuel v1 和 DeGate 是仅有的两个已经成熟、可以实现所有活性和安全条件的汇总。

3、经济

让我们从用户和 Rollup 运营商的角度来看看 Rollup 经济学：

1）用户体验 - 用户应该获得便宜的价格，并且不必等待太长时间进行交易

2）Rollup 利润 - 排序者和Token持有者操作 Rollup 应该是有利可图的

当用户获得快速且廉价的交易时，用户体验就会得到优化。

交易最终确定的速度取决于基础层区块最终确定的速度。每当 L1 上的数据最终确定时，交易就可以被视为最终交易。然而，运行全节点的用户也可以通过简单地执行交易并确定最终状态来获得即时最终结果。

但对于每个人来说都运行全节点并不实际。因此，集中式排序器很有用，因为它可以向用户提供“软确认”，表明他们的交易已包含在区块中并将最终完成。这对于大多数用例来说已经足够了。然而，它涉及对可以采取不利行动的中央政党的依赖。

虽然一些定序器替代协议解决方案（例如基于 Rollups）放弃了此属性，这对用户不利，但其他解决方案（例如外部 POS 共识（例如Espresso））可以提供类似的预确认保证，而无需承担以下风险：集中式测序仪。

用户的成本又如何呢？

Rollup交易的显式价格通常为：

L2 Gas 成本 = L1 Gas 成本 + 排序器费用

理性行事的中央排序器总是希望最大化自己的利润，即使这意味着将更高的成本转嫁给用户。然而，值得注意的是，这也不一定可以通过去中心化排序器机制来解决。即使是去中心化排序器中的 POS 节点也希望最大化自己的利润。

事实上，这会产生错位问题，即汇总可能不想将利润交给外部排序器。

Rollup 利润- 除了排序器费用外，Rollup 还可以通过从批量用户交易中提取 MEV 来赚取利润。此 MEV 通常很难归因，因为很难找到排序器是否在批次中包含一些自己的抢先交易。

如果 Rollup 被外部 POS 共识取代，他们就会将此 MEV 交给外部运营商。

值得注意的是，Rollup 将收入交给外部机制的这两个问题都可以通过 Rollup 和外部机制之间的“贸易协议”来解决，其中内部和交叉 Rollup 交易产生的费用和 MEV 可以被解决。重定向回汇总。

然而，正如Jon Charbonneau在模块化峰会期间的演讲以及随后的帖子中所解释的那样，更好的想法可能是让汇总治理将排序委托给一组经过许可的节点。这些节点可以战略性地选择在地理上分散，并且治理可以简单地将不良行为者踢出。

这可能是一种二鸟一石的解决方案，因为它允许汇总将利润保留在内部，同时还减轻了集中排序器的不利影响。

但与此相反的是，在排序器轮换有限的情况下，排序器可以具有非短视行为，这可能导致垄断定价/价格欺诈，而牺牲汇总用户的利益。

无论哪种方式，很明显，为了使汇总对用户来说经济高效，一些定序器替换协议是必要的。无论是治理证明、外部共识机制还是其他什么，都是另一篇文章的讨论。

4、结论

希望现在很明显，无论Rollup采取什么路径，至关重要的是，目标应该是一个完整的实现，具有成熟的排序器替换、强制包含和滞后治理更新机制。即使只是强制包含和滞后更新，无论排序器是否集中，用户资金在全面实施Rollup时都是安全的。

然而，强大的定序器替换协议可以提高活性保证，并可能提高Rollup用户的经济效益。