減法理論出發探討 Based Rollup

在兩年前各種 L2 和 zk 風頭正盛的時候，我們就預言了 L1 必將回歸。

作者：闞嘉，西交利物浦大學密碼學博士，經濟的工作量證明發現者，存儲公鏈創業，連續創業者

在兩年前各種 L2 和 zk 風頭正盛的時候，我們就預言了 L1 必將回歸。我們最早提出周天子和諸侯們的說法，也親眼目睹了一些 L2 們試圖擺脫 ETH 作為 gas fee。當然，這都是江湖式的八卦。

本來近期對於 ETH 並沒有太大的關注了，但是最近的 based rollup 的概念又讓我們感受到在區塊鏈技術發展方向的新共識。看到很多研究員在討論什麼是 based rollup？這是不又是一種新式的 L2？我們則非常肯定的拋出了我們的理解：based rollup 是對 L2 的一種委婉的否定。我們很高興看到，L1 的時代即將回歸。這是主流思想在區塊鏈技術發展上達成的一次新共識。

首先，我們來梳理時間線：

古早區塊鏈時代，除了染色幣技術，還有一項名為 counterparty 的技術，可以基於比特幣主網發行其他虛擬幣。

23 年，當紅的是銘文，大家可能還記得由 ETHS 演變出來的 Facet 項目。

同樣是 23 年，Monad 靠並行 EVM 成為賽道龍頭。但是在他們文檔裡，同時還提出了 Delayed Execution 的概念。

24 年的第 1 天，我們對於銘文技術的理解有了 180 度的轉彎. 從之前的看空，改為銘文技術是區塊鏈技術的未來，並在當月推出減法理論，從共識層面來解釋這一技術的內在優勢。
24 年 3 月，based rollup 在以太坊 research 論壇提出。

在我們看來，based rollup 是對 L2 的否定，而並非一種新的 L2 技術。這項提議甚至是對以太坊 10 年來的技術方向的一次反思。在深入理解之前，我們來看看現在以太坊是怎麼做的？

以太坊作為一條區塊鏈，創新的將編程語言與區塊鏈結合，眾所周知，這是以太坊和比特幣的本質不同。比特幣技術有一個交易內存池，礦工負責把高手續費的交易從池子裡拿出，可以按照自己的規則排序並計算根哈希，最後運行 PoW 共識算法，相當於一次投票，無論多少礦工參加挖礦，僅有一個礦工的工作是有效的，並得到出塊權。

以太坊原理類似，區別在於比特幣的交易內容是轉賬，以太坊的交易內容實際上是對代碼的調用。所以除了對所有的交易內容進行定序和共識以外，以太坊需要在短暫的十多秒出塊時間之內，除了計算出交易的默克爾根之外，還要多完成一項重要計算，就是交易執行完成之後，全局狀態的根。這兩個關鍵的默克爾根數據（實際上還有回執樹）送進共識算法，產生新區塊。

這裡就有一個問題，交易的默克爾樹本身計算工作量就不大，當交易量超大的時候，甚至可以多 CPU 或者集群計算。但是傳統的 EVM 只能由單核 CPU 一個一個交易的順序執行（為了加速執行，並行 EVM 被提出），所以智能合約的區塊鏈，制約 TPS/容量的主要因素不是區塊大小，而是 EVM 執行的效率。

L2 是什麼？很多人都已經有一些概念了，它用起來就像 L1，但是沒有 L1 那麼貴。這裡我們需要再深入一點，L2 沒有運行共識算法。大家知道共識算法是非常昂貴的，在 PoW 區塊裡，共識的成本約等於單個出塊時間內所有礦工耗費的電力（說細了還有硬件成本）。

是不是 PoS 就沒有成本了呢？不，資本是要生息的，做 staking 的 ETH 至少要付出和銀行差不多的利息，這樣資金才會選擇留在 ETH 做 staking。那麼，誰來支付這部分成本呢？用戶使用鏈的 gas 就是稅收。

聊的有點遠，L2 沒有自己的共識算法，就要靠 L1 保障自己的安全性，否則，它不配稱為公鏈，只能叫私有鏈。L2 沒有運行共識算法，但是還是會對交易排序的，這就是中心化定序器，採用中心化定序器給交易做順序和內容上的共識非常便宜，選出一個老闆，讓他簽字就可以了。

唯一的問題是，定序器不能宕機，機房不能停電。為了讓 L2 變成公鏈，定序後的交易和 L2 的全局狀態信息，是要存 L1 上的，這就是 DA 的概念，主要指的是原始交易信息（這部分不需要太嚴謹，理解即可）。所以馬仔 L2 給老大 L1 交了一部分保護費，各管一片區域，不久就會成長為諸侯，威脅到天子了，因為 L1 的稅比 L2 貴太多，所以用戶都去 L2 了。

Based rollup 思路是什麼？很多人說是一種新的 L2，我們卻直接說 based rollup 直接否定了 L2。讓我們來看看以太坊這十年內，一個顯而易見的問題：它把 EVM 做到了區塊鏈節點裡。

前面提到，區塊裡需要在區塊間隔時間內，對交易（用戶發出的帶簽名的消息）進行定序，並且運行共識算法。以太坊擴展了這一步，加上了一個無比昂貴的操作，執行虛擬機。當然在以太坊只有 7 TPS 的時候，我們還看不出來虛擬機操作的昂貴之處，但是當我們需要 700，7000，甚至 visa 和支付寶級別的 7W TPS 的時候，可以想象一臺普通 PC 機能夠在一秒鐘之內順序的完成 7 萬條 EVM 程序的運行嗎？

當區塊裡 TPS 越高，我們就可以認識到，這樣的設計在擴展性上，根本不可能有未來。以太坊把虛擬機塞入區塊鏈這一行為是偉大的，但又是方向上錯誤的。

Based rollup 提出的定序由 L1 完成，對於其他部分並沒有講的特別具體，但是如果定序由 L1 完成，對交易的執行也還由 L1 完成的話，那麼 based rollup 就等於啥也沒說，和現有以太坊一摸一樣。所以 Based rollup 委婉的把定序以外的工作交給了其他人，不管它是叫 L2，還是叫 indexer，都是一個獨立於 L1 之外的區塊鏈執行層！簡單說，這就是把 EVM 踢出了 L1。我們非常高興看到了以太坊思路的重大轉變，接下來，我們用更加深刻的減法理論，來解釋一下為什麼這麼做是對的。

減法理論的思路是什麼？在去年銘文火爆的時候，大家都認為銘文僅僅是給 BTC 礦工增加收入的一種手段。當銘文的火爆蔓延到自帶虛擬機的鏈，比如 ETH 上的時候，我們嘲笑這是一種自宮行為，然後割掉再帶上假 XX。但是隨後，我們就從共識角度理解這樣做的優越性。2024 年的第 1 天，我們開始認為銘文歪打正著的，把我們帶回到了區塊鏈技術的正確方向。

前面提到，區塊鏈共識，首先需要按照 gas 從內存池中自由選擇一些交易，給交易定好順序。如果是 EVM，還需要按照順序執行這些交易，來驗證所有執行 gas 沒有超過區塊限額，確認交易中沒有廢交易，最後完成出塊。

從 BTC 到 ETH，區塊鏈的設計者在做加法，從 ETH 到 CFX，再到 Monad，依然在做加法。那麼，是不是存在 BTC 還要簡單的瘦區塊鏈呢？有沒有可能靠做減法，less is more 的思路，做出一種更加優化的區塊鏈呢？我們的減法理論提出，應當把 EVM 執行，驗證區塊鏈交易這部分，從共識的步驟中刪除。

把區塊鏈簡化成一種對輸入交易進行共識的機器，簡單粗暴，把 EVM 或者任何計算量巨大的組件從區塊鏈節點中移除，只要用戶願意支付 gas fee，區塊鏈節點本身不會更多的驗證工作，只需要直接把交易送進區塊。

那麼，減法理論這麼做，是不是閹割了區塊鏈的智能合約功能呢？不。減法理論僅僅是把虛擬機從區塊鏈節點中移除了，但是所有虛擬機計算會外包到另外一個叫 indexer 的節點中去（銘文就有 indexer 的概念），這樣 indexer 就可以有彈性並且充分的時間，去執行交易，而不是被要求在兩個出塊間隔的短短几秒鐘之內，完成成千上萬的交易執行。這樣的 indexer 可以運行在單機，也可以跑在一個集群上，可以有並行的算法優化。而且，就算 indexer 執行崩潰也不會影響區塊鏈節點的穩定性。

減法理論這麼做安全嗎？安全。因為我們對於區塊鏈的建模，是基於經典的數據結構狀態機來建模的。數學告訴我們，只要按照順序重新回放交易，總能得到唯一的狀態（就算硬件損壞等計算錯誤，也可以用其他手段鑑別出來）。

從梳理近期項目的技術發展趨勢，我們發現很多行業的先行者，優秀的研究員，開始在區塊鏈未來的優化路徑上，慢慢達成了共識。我們希望藉此，區塊鏈技術可以得到突破，早日達到互聯網技術的量級。

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