Giải mã thế hệ tiếp theo của Ethereum L2 (III): Native Rollups

Trong hai năm qua, Ethereum đã cam kết hoàn toàn theo lộ trình “Tập trung vào Rollup”. Chiến lược này bao gồm việc khóa ETH trong hợp đồng cầu nối, thực hiện giao dịch ngoài chuỗi và sử dụng bằng chứng — bằng chứng gian lận hoặc bằng chứng không kiến ​​thức (ZKP) — để xác minh trạng thái của Lớp 2 (L2) và xử lý việc rút tiền.

Tuy nhiên, có một thách thức đáng kể: Bản thân Ethereum không xác minh việc thực thi EVM một cách tự nhiên, buộc các rollup phải tự triển khai hệ thống bằng chứng của riêng họ trên chuỗi để xác minh quá trình chuyển đổi trạng thái.

Ethereum thường xuyên trải qua các đợt hard fork, có thể thay đổi EVM, nghĩa là các nhóm triển khai có trách nhiệm duy trì và cập nhật các triển khai tùy chỉnh của họ. Điều này thường đòi hỏi phải thành lập một ủy ban bảo mật hoặc áp dụng hệ thống quản trị bỏ phiếu dựa trên mã thông báo để quản lý các bản cập nhật cho các hợp đồng cầu nối và cơ chế chứng thực.

Trong loạt bài trước, chúng ta đã tìm hiểu về Based rollup và Booster rollup. Bây giờ chúng ta sẽ chuyển sang tìm hiểu sâu hơn về khái niệm cuộn gốc.

Sự khác biệt giữa Based, Booster và Native là gì?

Có thể có nhiều nhầm lẫn giữa các định nghĩa của Based rollup, Booster rollup và native rollup. Trong loạt bài trước, chúng tôi đã giới thiệu về Based rollup và Booster rollup, vì vậy bạn nên tìm hiểu về chúng trước khi đọc bài viết này. Nhưng chúng ta sẽ nhanh chóng xem xét ba loại.

Based Rollup sử dụng bộ xác thực L1 để sắp xếp giao dịch, thúc đẩy tính phi tập trung, nhưng có thể ảnh hưởng đến thông lượng do thời gian khối L1 tương đối dài (ví dụ: 12 giây). Tuy nhiên, chúng tôi đang nỗ lực cải thiện trải nghiệm này bằng cách sử dụng công nghệ xác nhận trước để giúp người dùng hoàn tất giao dịch nhanh hơn khi cộng đồng tiếp tục đổi mới.

Booster Rollups mở rộng quy mô thực thi và lưu trữ bằng cách mô phỏng xử lý L1 trên L2, cho phép các ứng dụng phát triển mà không cần triển khai lại. Mặc dù phương pháp này cung cấp khả năng mở rộng nhưng lại phức tạp hơn so với phương pháp tổng hợp truyền thống và đòi hỏi nhiều nỗ lực kỹ thuật hơn để phát triển và duy trì.

Native Rollup sử dụng hàm chuyển trạng thái (STF) riêng của L1 làm trình xác thực cho các quá trình chuyển đổi trạng thái của lớp ứng dụng. Tuy nhiên, trong khi Optimism, Arbitrum và các bản rollup khác hoạt động trong môi trường tương đương EVM, chúng thường bao gồm các sửa đổi tùy chỉnh phức tạp hoặc không thực tế để triển khai trực tiếp trên Ethereum.

Các bản rollup gốc, trước đây được gọi là bản rollup fiat, đã được thảo luận chi tiết trong nhiều bài viết khác nhau. Ngoài ra, thuật ngữ "tổng hợp chuẩn" cũng được @apolynya sử dụng một cách ngắn gọn. Tuy nhiên, thuật ngữ “fiat” cuối cùng đã được thay thế bằng “native” để chỉ ra rằng các bản tổng hợp tương đương EVM hiện có có khả năng được nâng cấp lên mô hình này. Thuật ngữ "bản địa" được đặt ra bởi @danrobinson và một cộng tác viên ẩn danh từ Lido.

Gói gốc hoạt động như thế nào?

Đề xuất rollup gốc giới thiệu biên dịch trước EXECUTE, nhằm mục đích đóng vai trò là trình xác thực cho các chuyển đổi trạng thái rollup. Bản biên dịch trước này sẽ cho phép các nhóm rollup sử dụng nó trong hợp đồng xác thực của họ, cung cấp Cơ sở cho hệ thống chứng minh và cho phép rollup kế thừa xác thực gốc của Ethereum.

Vì bản biên dịch trước mới này có phần giống với khái niệm "EVM trong EVM" nên nó sẽ được cập nhật thông qua quá trình hard fork của Ethereum theo sự đồng thuận xã hội. Điều này đảm bảo rằng những thay đổi đối với EVM được phản ánh trong bản biên dịch trước, cho phép rollup kế thừa xác thực của Ethereum và giải phóng nhóm rollup khỏi trách nhiệm quản lý về mặt ủy ban bảo mật hoặc đa chữ ký, giúp rollup an toàn hơn cho người dùng.

Tiền biên dịch EXECUTE đóng vai trò là trình xác thực cho các chuyển đổi trạng thái EVM, cho phép rollup tận dụng các tiện ích gốc của Ethereum tại lớp ứng dụng. Nó sử dụng các đầu vào như pre_state_root, post_state_root, trace và gas_used để xác thực quá trình chuyển đổi, tận dụng cơ chế định giá gas tương tự như EIP-1559. Tùy thuộc vào yêu cầu về khả năng mở rộng của bản tổng hợp, trình xác thực có thể thực thi tính chính xác của quá trình chuyển đổi trạng thái tổng hợp thông qua việc thực hiện lại hoặc bằng chứng SNARK. Ngoài ra, độ trễ theo từng khe cắm được tích hợp để giảm thiểu rủi ro tập trung như cạnh tranh bằng chứng cổ phần dựa trên MEV.

Bản biên dịch trước này đơn giản hóa quá trình phát triển rollup bằng cách hỗ trợ "rollup không cần tin cậy" trong hệ thống chứng minh. Nếu kết hợp với thiết kế cuộn lên dựa trên, trong đó cả hệ thống sắp xếp và bằng chứng đều được Ethereum quản lý, cấu trúc này cho phép hoàn toàn không cần tin cậy, thường được gọi là "cuộn lên siêu âm". Nó làm tăng khả năng kết hợp và có tiềm năng giải quyết theo thời gian thực, khuyến khích các thiết kế tổng hợp an toàn và có khả năng kết hợp hơn.

Bản tiền biên dịch được đề xuất hoạt động tương tự như EVM, thực hiện lại các giao dịch tổng hợp để xác minh tính chính xác. Điều này trái ngược với lợi thế cốt lõi của rollup, đó là lợi thế của rollup là thực hiện ngoài chuỗi và chỉ gửi bằng chứng xác thực cho Ethereum. Thay vào đó, biên dịch trước về cơ bản phản ánh những gì Ethereum đã thực hiện và không bổ sung bất kỳ giá trị nào trong việc giảm bớt gánh nặng tính toán từ L1.

Việc lựa chọn trình xác thực giống EVM thay vì trình xác thực zk xuất phát từ sự chưa hoàn thiện hiện tại của công nghệ ZK. ZkVM được sử dụng rộng rãi đã bộc lộ các lỗ hổng và sự phát triển nhanh chóng của ZKP khiến việc mã hóa cứng các trình xác thực zk cụ thể trên chuỗi trở nên rủi ro và kém linh hoạt. Thay vào đó, Ethereum ưu tiên tính đa dạng và trung lập, cho phép thử nghiệm với nhiều máy khách zk khác nhau mà không bị giới hạn trong một trình xác thực duy nhất.

Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là các bản biên dịch trước không đóng góp vào khả năng mở rộng của Ethereum. Trong khi Ethereum đảm bảo tính bảo mật bằng cách giữ các trình xác thực bằng chứng zk ngoài chuỗi, nó tận dụng quá trình biên dịch trước này để xác minh các bằng chứng zk được gửi bởi rollup. Điều này cho phép trình xác thực Ethereum tránh việc mô phỏng toàn bộ các giao dịch tổng hợp từ đầu đến cuối. Thay vào đó, bằng cách dựa vào zk-proof ngoài chuỗi, mạng vẫn duy trì được các đảm bảo về mặt bảo mật trong khi vẫn nỗ lực đạt được khả năng mở rộng về mặt thực hiện.

Ưu điểm chính của native rollup là gì?

Với tính năng rollup gốc, nhiều công việc phức tạp có thể được xử lý bằng cách biên dịch trước, giúp các công việc như bằng chứng gian lận hoặc kiểm tra SNARK trở nên đơn giản hơn. Điều này có nghĩa là ít mã phải viết và bảo trì hơn, và không cần các hệ thống bổ sung như mạng chứng nhận hoặc ủy ban an toàn.

Xác minh SNARK trên chuỗi rất tốn kém, do đó nhiều zk-rollup không giải quyết giao dịch thường xuyên để tiết kiệm chi phí. Tiền biên dịch EXECUTE có thể giúp giảm những chi phí này bằng cách đóng gói nhiều bản chứng minh lại với nhau bằng cách sử dụng đệ quy SNARK. Cách tiếp cận này có thể cho phép rollup xác minh giao dịch hiệu quả hơn, giúp việc xác minh ngoài chuỗi tiết kiệm chi phí hơn.

Đảm bảo hoạt động không có lỗi trong các hệ thống cuộn dữ liệu truyền thống là một thách thức và thường đòi hỏi phải kiểm tra toàn diện. Nhiều nhóm giảm thiểu rủi ro này bằng cách áp dụng thứ tự tập trung để ngăn chặn việc tạo ra các khối độc hại. Tuy nhiên, thông qua việc thực thi gốc được biên dịch trước, có thể đạt được cơ chế sắp xếp an toàn hơn và không cần cấp phép. Cách tiếp cận này cho phép rollup không chỉ kế thừa tính bảo mật của L1 mà còn cả tính có thể thay thế của tài sản, vì các giao dịch được xác minh trực tiếp trong môi trường đáng tin cậy của Ethereum.

Có nhiều bản tổng hợp tương thích với EVM, nhưng hầu như không có bản tương đương với EVM: việc đồng bộ với những thay đổi trong blockchain chính thường yêu cầu một nhóm hoặc hệ thống bỏ phiếu để cập nhật bản tổng hợp, điều này có thể gây ra rủi ro. Bản tổng hợp gốc có thể tự động cập nhật với blockchain chính, giúp mọi thứ đồng bộ mà không cần thêm quy tắc hoặc người bỏ phiếu.

Đối với zk-rollup, việc đạt được thời gian kiểm tra độ trễ cực thấp, ví dụ: 100 mili giây, là một nhiệm vụ kỹ thuật cực kỳ khó khăn. Ngược lại, các bản tổng hợp gốc có thể cho phép lịch trình chứng thực “thoải mái” hơn, kéo dài chúng thành một khoảng thời gian đầy đủ. Cách tiếp cận này làm giảm áp lực phải tạo ra bằng chứng ngay lập tức, có khả năng cải thiện độ tin cậy và tăng cường tích hợp với L1.

Liệu tất cả các bản tổng hợp đều là bản gốc không?

Tất cả các ngăn xếp rollup hiện tại, chẳng hạn như OP Stack và Arbitrum Orbit Stack, đều có khả năng được chuyển đổi thành "các ngăn xếp rollup gốc" và kế thừa trực tiếp các tính năng bảo mật của Ethereum. Bản nâng cấp này sẽ khiến người dùng hài lòng hơn vì tính bảo mật được cải thiện và các nhóm triển khai sẽ thoải mái hơn vì họ không còn cần đến ủy ban bảo mật nữa. Đồng thời, các nhóm tổng hợp vẫn có thể tiếp tục cạnh tranh bằng cách cung cấp một lớp phân loại chia sẻ hiệu quả và thu phí phân loại để tối đa hóa MEV.

Tuy nhiên, không phải tất cả các bản tổng hợp đều chuyển sang dạng gốc. Một số tính năng L2 vốn không tương thích với các bản tổng hợp gốc, bao gồm các loại giao dịch duy nhất, các phương pháp kế toán gas khác nhau và các bản biên dịch trước không có trên blockchain L1 chính. Sự đa dạng của các VM giữa các bản tổng hợp L2, mỗi bản chia sẻ một Cơ sở bảo mật chung, là một lợi thế lớn của hệ sinh thái L2 hiện nay, ví dụ:

@EclipseFND là bản tổng hợp SVM,

@movementlabsxyz

là bản tổng hợp MoveVM hoặc @Starknet là bản tổng hợp CairoVM.

Như @doganeth_en đã chỉ ra, các bản tổng hợp trong tương lai sẽ được chia thành ba loại: bản tổng hợp doanh nghiệp, bản tổng hợp hướng đến hiệu suất và bản tổng hợp gốc "được căn chỉnh".

Các doanh nghiệp sẽ tập trung vào việc quản lý, sắp xếp và sở hữu các bản tổng hợp của mình, lý tưởng cho các doanh nghiệp muốn kiểm soát giống như web2 đối với thứ tự giao dịch, thực hiện và ứng dụng.

Các bản tổng hợp tập trung vào hiệu suất sẽ sử dụng Ethereum để thanh toán, nhưng dựa vào tính khả dụng của dữ liệu thay thế để có hiệu suất tối ưu, chẳng hạn như

@megaeth_labs sử dụng @eigen_da

để có tính khả dụng của dữ liệu. Các đợt rollup này ít phi tập trung hơn nhưng làm tăng tiện ích của

$ETH

với cái giá phải trả là một số tính năng của Ethereum.

Các bản rollup gốc sẽ được tích hợp hoàn toàn với các tiện ích dựa trên Ethereum và cung cấp: tính phi tập trung cấp độ Ethereum, thực thi được chia sẻ với quyền truy cập trực tiếp của trạng thái và xác minh bằng chứng ZK ngoài chuỗi rẻ hơn. Những đợt tăng này góp phần vào hiệu ứng mạng lưới của Ethereum và có thể chia sẻ doanh thu, nhưng tính bền vững của chúng phụ thuộc vào các động lực kinh tế tự nhiên.

Kết luận

Bản rollup gốc là bước tiến đáng kể trong lộ trình trung tâm rollup Ethereum, cung cấp phương pháp tiếp cận phù hợp hơn với các tiện ích dựa trên Ethereum. Bằng cách giới thiệu biên dịch trước EXECUTE, các bản tổng hợp gốc đơn giản hóa việc quản trị, loại bỏ nhu cầu về nhiều chữ ký, ủy ban bảo mật hoặc hệ thống bỏ phiếu dựa trên mã thông báo. Cách tiếp cận này không chỉ tăng cường bảo mật mà còn cho phép rollup mở rộng quy mô hiệu quả hơn, tận dụng zk-proof ngoài chuỗi, do đó đảm bảo giảm thiểu sự tin cậy và khả năng mở rộng.

Mặc dù đề xuất này rất hứa hẹn, nhưng vẫn không phải là không có thách thức. Trong khi hầu hết các bản tổng hợp hiện có đều được dán nhãn tương đương EVM, chúng thường có những sửa đổi nhỏ đối với EVM. Do đó, việc chuyển sang mô hình tổng hợp gốc có thể gây thêm gánh nặng phát triển cho các bản tổng hợp có triển khai EVM tùy chỉnh.

Tuy nhiên, các bản tổng hợp gốc cung cấp một giải pháp hấp dẫn để kết hợp tính bảo mật và tính linh hoạt của Ethereum với thiết kế tổng hợp. Bằng cách tạo điều kiện liên kết với L1, họ khuyến khích sự đổi mới đồng thời giảm sự phân mảnh, giúp hệ sinh thái Ethereum kết nối và phục hồi tốt hơn trong tương lai. Nếu bạn chưa xem, hãy nhớ xem

Phần 1 và Phần 2 của loạt bài Rollups 2.0, tập trung lần lượt vào Based Rollups và Enhanced Rollups. Trong bài đăng tiếp theo, chúng ta sẽ đi sâu hơn vào khái niệm gigagas rollup và khám phá cách thiết kế rollup sáng tạo này có thể thúc đẩy ranh giới khả năng mở rộng của Ethereum và cải thiện hơn nữa hệ sinh thái rollup.

Lời cảm ơn: Bài viết này được viết bởi @paramonoww. Xin chân thành cảm ơn @korayakpinarr vì phản hồi và đánh giá của anh ấy.