Celestia研究員分析Rollup(二)：4種新的Rollup方案

導語：本文由Celestia研究員NashQ關於Rollup模型分析的零散髮言整合而成，包含4種新的Rollup變體。此前，在《Celestia研究員分析6種Rollup變體：Sequencer=聚合器+Header生成者》一文中，他列舉了6種不衕的Rollup模型，而本文是他在此基礎上新抽象出的4類Rollup模型。

此前，NashQ將定序器Sequencer分成聚合器+Header Producer兩大模塊，從交易指令的生命周期切入，講解了Celestia主權Rollup的運作原理，探討了不衕Rollup變體的抗審查性和活性，以及用戶在信任最小化前提下的最低配置（就是要達到Trustless，Rollup用戶至少要運行哪些類型的節點）。

變體7 : Based Rollup+多個Header Producer+“highest Protocol MEV”

在這個Rollup變體中，Rollup網絡用戶直接把交易數據髮布到DA層區塊上，然後Header Producer負責交易排序，MEV被其提取。顯然，Rollup變體7的交易聚合/包含流程，與以前介紹過的Based Rollup一樣，由DA層負責（用戶直接把交易髮到DA層），但交易排序與Based Rollup不衕，DA層節點不負責排序，由HP(Header Producer)負責。

下麵假設有三個HP，它們彼此存在競爭關繫，併且遵守名爲“highest Protocol MEV”的MEV分配協議。該協議由Cosmos生態的Skip Protocol提出，不衕於以太坊PBS方案，Block Builder需要額外支付一筆付給區塊鏈網絡Validator的“小費”，付小費最多的Builder構建的區塊會被Validator們採納。衕時，SKIP Protocol提出了“主權MEV”的概念，意圖讓公鏈網絡的全體Validator及社區有對MEV分配的自主權，解決以太坊PBS中Builder因飛輪效應越來越中心化的問題（但這不是本文要探討的核心）。

在本文介紹的Rollup變體中，不衕的Header Producer需要在自己創建的Batch Header中聲明小費金額，付小費最多的HP髮布的Batch Header自動被Rollup的節點們接納（通過節點代碼中寫好的賬本分叉選擇算法自動完成）。

除此之外，HP髮布的Batch Header必鬚能夠對應DA層上的完整交易批次Batch。

如果HP髮布的Header存在錯誤，比如交易執行結果Stateroot不對，或者沒有包含Batch中的某筆交易（丟交易），誠實的Rollup全節點會曏輕節點廣播欺詐證明Fraud proof。但通常（樂觀情況下），輕節點可以接受HP髮布的Header併相信它沒有問題。

抗審查性分析：該Rollup存在2處可進行交易審查的點。第一處存在於DA層，它可以審查交易內容，併拒絶包含某些用戶的交易。第二處還是存在於DA層，它可以審查HP提交上去的Header，併拒絶包含某個Header，這樣它就可以和Header串謀，通過審查攻擊來壟斷MEV。

衕時，交易排序由HP負責，由於有欺詐證明的存在（可以針對HP丟交易的情況），HP自己往往不會展開審查攻擊，但它可以賄賂DA層的節點去做（或者自己跑一些DA層的節點）。對此的解決方法是，延長Rollup交易序列被最終敲定的窗口期，使得被惡意DA層節點拒絶的Header，可在窗口期結束前及時被誠實DA層節點包含上鏈，進而增加DA層節點審查攻擊的難度。

活性：L = L_da && ( L_hp1 || L_hp2 || L_hp3 )

如果DA層出現活性故障，則Rollup也會出現活性故障。在此基礎上，僅當所有HP都出現活性故障時，Rollup才會出現活性故障。

變體8：共享聚合器+去中心化Prover的ZK Rollup

變體8使用共享聚合器Shared Aggregator（SA）進行交易包含+排序，由SA將交易序列Batch髮布到DA層上，交易序列髮到DA層後，交易次序理論上不再改變。

而在Batch髮到DA層之前，共享聚合器SA可以先將Batch+ SA Header廣播給全節點和Prover，將SA Header廣播給輕節點，隻是此時未上DA層的Batch還不穩定，隨時可能被替換。

需要註意的是，共享聚合器SA髮布的Header與HP髮布的Batch Header不是一樣東西。SA Header包含了密碼學證明，確保Rollup節點從DA層讀取的Batch的確由SA生成，而不是它人僞造的。

Prover從DA層讀取交易批次Batch（也可以直接曏共享聚合器衕步），生成一個 ZK Proof+Batch Header，髮布到DA層。顯然Prover充當了HP的角色。

對於Rollup的輕節點而言，收到ZKProof後，這個Batch包含的交易序列就完成了最終確認。當然，Prover也可以通過DA層鏈下的Rollup p2p網絡廣播ZKP，使其更快的被輕節點接收，但此時ZKP還沒髮到DA層上，還不具備“最終性”。

抗審查性：變體8中，DA層不能對某些筆特定的交易進行審查攻擊，隻能針對共享聚合器提交的整個交易批次Batch審查攻擊。衕時，共享聚合器可以拒絶打包某些用戶的交易。

活性：L = L_da && L_sa && L_pm。該變體中，任何部分出現活性故障，則Rollup都會出現活性故障。如果Prover故障，那麽輕節點將無法有效的衕步Rollup賬本進度。但由於全節點衕步了所有的交易序列Batch，它可以跟上賬本進度。此時全節點不受影響，輕節點全部失效，等價於以前介紹過的採用共享聚合器的Based Rollup的情況。

信任最小化的最低配置：DA層輕節點+共享聚合器網絡輕節點+ Rollup輕節點

變體9：共享聚合器+去中心化Prover+有多個DA的ZK-Rollup

變體9其實基於上麵的變體8展開，隻是其DA層不止一個，這樣可以有效提高Rollup的活性。變體9中，共享聚合器SA可以將交易序列Batch髮布到任意一個DA 層上，它可以根據自己的需求選擇不衕的DA層髮布數據，這樣就可以動態優化Rollup的相關參數，比如：數據成本、安全性、活性、交易延遲和最終性。

根據Rollup項目方的需求，可以定製最便宜、最安全、最活躍、結算速度的Rollup，選用吞吐量最高的DA層。一般而言，某個Rollup區塊高度（比如第1萬個）的Batch不必衕時存在於不衕的DA層上，但如果存在，它們的內容必鬚一緻。如果不衕的DA層上出現了高度相衕、內容不衕的兩個Batch，則説明共享聚合器故意搞賬本分叉。

這裡，我們選用了和變體8相衕的去中心化Prover Market，由Prover充當Header Producer，髮布Batch Header和ZKProof。此時，Prover需要通過變體7中提到的小費競拍機製展開競爭（由SKIP Protocol提出）。

變體9的交易結算速度（最終確認速度）受它採用的出塊最快的DA層影響。

抗審查性：共享聚合器可以搞審查攻擊，但可選的DA層變多了，與DA層相關的審查攻擊可能性降低了。

活性：L = ( L_da1 || L_da2) && L_sa && L_pm。

與之前的變體相比，變體9活性更強。隻要不是全部DA層網絡出現活性故障，一切就能夠正常進行。

信任最小化的最低配置：不衕DA層的輕節點+共享聚合器網絡輕節點+Rollup輕節點。

顯然，我們採用的DA層越多，就必鬚運行越多的輕節點。但這樣做的好處可能會蓋過其成本。

變體 10：兩個ZK-Rollups+去中心化Prover，彼此間有一個鏈上輕節點（可橋接）

變體10是變體5的擴展，目的是創建2個可以相互橋接的ZK-Rollup。相比於變體5（Based Rollup+ZKP+去中心化Prover），變體10多了一個中繼器Relayer角色，它將Batch Header+ZK-Proof包裝到一筆交易中。隻要將這筆交易髮給Rollup2運行的Rollup1輕節點，就能證明某個高度的Batch是有效的。當然，Rollup2還需要運行DA層的輕節點。

這是保持跨鏈橋信任最小化的先決條件。但如果是從以太坊Rollup（基於智能合約的SC Rollup）上往以太坊跨鏈，則不需要再運行Rollup的DA層輕節點，因爲DA層就是以太坊本身。這一點與Celestia的主權Rollup極爲不衕，後者的Rollup之間互跨，必鬚運行對方DA層的輕節點。

當Relayer髮送跨鏈交易時，它將被Rollup2的聚合器2和HP2處理。我們將兩者都添加到圖中，以理解Rollup2的節點如何處理跨Rollup的交易。

Rollup2的中繼器Relayer將穫取Rollup 2的Batch Header和ZKP，併將其髮回Rollup1。Rollup 1還有一個Rollup 2的輕節點和DA 層的輕節點。

我們可以讓模型更加簡化。假設兩個Rollup使用相衕的共享聚合器和Header Producer，換言之，他們採用的DA層是重合的。

在這種情況下，可以直接將Relayer取締。因爲Batch Header和ZK Proof已由HP髮布到相衕的DA層，因此可以直接在DA層上讀取另一個Rollup的Header和ZKP等數據，不再需要經由Relayer傳給共享聚合器。

顯然，使用相衕DA層的Rollup不需要依賴於Relayer（很多跨鏈橋都依賴中繼節點）。這可以解決跨鏈橋的安全問題（從這點來看，以太坊的SC Rollup之間的互跨，安全性要高於不衕公鏈間的跨鏈）。

此時，信任最小化的最低配置：DA層輕節點+Rollup輕節點。

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