Warum benötigen Rollups auf Basis von Preconfirmation (Preconfs) Technologie?

Im Oktober 2020 stellte der Mitgründer von Ethereum, Vitalik Buterin, das Konzept des „Ethereum-Roadmaps, das sich auf Rollups konzentriert“, vor. Derzeit leben wir in einem von mehreren Rollups dominierten Ökosystem. Während die Rollup-Roadmap von Ethereum signifikante Vorteile wie die Verbesserung der Benutzererfahrung gebracht hat, hat sie auch eine Reihe neuer Herausforderungen ausgelöst. Zum Beispiel stehen Entwickler oft vor Fragmentierung und Entscheidungsfindungs-Dilemmas, wenn sie mit einem diversifizierten Rollup-Ökosystem umgehen. Darüber hinaus haben zentralisierte Sequenzer zu Problemen wie Transaktionszensur und Ausbeutung des Miner Extractable Value (MEV) geführt, wodurch einige Benutzer ungerechte Kosten oder Betriebserfahrungen haben.

Aktuelle Mainstream-Lösungen umfassen Shared Sequencers und Rollups, um die Probleme der zentralisierten Sequenzer zu lösen. Shared Sequencers bieten vereinheitlichte Sequenzierungsdienste für mehrere Layer 2-Ketten, tragen jedoch als Dritte Vertrauens- und Anreizmechanismusprobleme. Rollups hingegen verlassen sich auf Ethereum L1-Antragsteller für die Sequenzierung, was die Dezentralisierung stärkt. Die Transaktionsbestätigungszeit hängt jedoch von der Blockzeit von Ethereum L1 (ca. 12 Sekunden) ab, was keine schnelle Endgültigkeit erreichen kann.

Der historische Hintergrund der Vorbestätigungen

Vorbestätigungen oder "Preconfs" können als eine Art "zuverlässige Vorschau vor der endgültigen Bestätigung" verstanden werden. Eine einfache Analogie ist, wenn Sie eine Reservierung in einem Restaurant vornehmen: Das Restaurant bestätigt Ihre Reservierung, aber Sie sind noch nicht angekommen. Dies ist eine Form der Vorbestätigung. Sie haben eine vertrauenswürdige Zusage erhalten, die Ihnen einen Platz zu der angegebenen Zeit garantiert, was Ihnen die Zeit erspart, die Sie sonst mit Warten verbringen würden.

Vorbestätigungen sind kein neues Konzept. In den Anfangstagen der Entwicklung von Bitcoin führte die Bitcoin-Community das Konzept von "0conf" ein. Dies bezog sich darauf, eine Transaktion als gültig zu behandeln, bevor das Bitcoin-Netzwerk sie vollständig bestätigte. Dies reduzierte die Wartezeit für die endgültige Transaktionsbestätigung. Im Jahr 2023 erweiterte Uri Klarman diese Idee auf Ethereum durch Einführung das Konzept der "verketteten Vorbestätigungen". Die Kernidee ist, dass zukünftige Vorbejaher nicht nur die aktuelle Transaktion vorbestätigen können, sondern auch die Vorbestätigungen aller vorherigen Vorbestätigungen erben können. Primev dann weiter @muratlite/primev-v01#What-is-Primev">untersuchte dieses Konzept und schlug einen neuartigen Gebotsmechanismus namens "Preconfirm (Pre-conf)" vor, der es einer Block-Builder-Allianz ermöglicht, sich zu verpflichten, eine Transaktion innerhalb eines bestimmten Zeitfensters in zukünftige Blöcke aufzunehmen, so dass Benutzer an Vorab-Bestätigungsgeboten teilnehmen können.

(Primev entwickelt mev-commit, eine dezentrale Plattform, die speziell für die Koordination von MEV-Transaktionen entwickelt wurde. Durch die Verwendung von Echtzeit-Kryptoverpflichtungen und effizienten Bietmechanismen unterstützt sie Benutzer und Anbieter dabei, die Zuverlässigkeit und Geschwindigkeit von Transaktionen sicherzustellen. Sie ist anwendbar auf komplexe Szenarien, die eine schnelle Bestätigung und Ausführung erfordern, wie z.B. Vorbestätigungen und andere High-Frequency-Trading-Strategien.

Justin Drake hat dieses Konzept weiterentwickelt, indem er die Idee von „Basierend auf VorbestätigungenDerzeit verwenden viele Layer-2-Systeme zentralisierte Sequenzer, die einen erheblichen Vorteil bei der Bereitstellung von Vorbestätigungen bieten. Diese Bestätigung zeigt an, dass der Sequenzer zugesagt hat, die Transaktion des Benutzers in einem zukünftigen Block aufzunehmen. Diese Bestätigung ist jedoch nicht endgültig; Benutzer können immer noch auf Transaktionsneuanordnung oder -stornierung stoßen. Der von Justin Drake vorgeschlagene Mechanismus "Based Preconfirmation" zielt darauf ab, sofortige Vorbestätigungen bereitzustellen, während sichergestellt wird, dass L1 die dezentrale Sequenzierung abschließt (Based Rollup).

Der Vorschlag und die Optimierung des Mechanismus für basierte Vorbestätigungen

Das Konzept der Based Rollups wurde erstmals von Vitalik Buterin in seinem Artikel von 2021 vorgestellt.“Ein unvollständiger Leitfaden zu Rollups”In diesem Artikel stellte Vitalik die Idee der „Totalen Anarchie“ vor, die eine vollständig dezentralisierte Umgebung beschreibt, in der jeder zu jeder Zeit Transaktionsbatches ohne Einschränkungen einreichen könnte.

Im März 2023 erläuterte Justin Drake das Konzept der Based Rollups in seinem Artikel weiter.“Auf Rollups basierende - Superkräfte aus der L1-Sequenzierung”. Wenn die Reihenfolge eines Rollups durch L1 gesteuert wird, wird es als ein auf L1 basierendes Rollup oder ein L1-sequenziertes Rollup bezeichnet. In dieser Architektur werden die Erzeugung und Sequenzierung von Rollup-Blöcken von Antragstellern auf L1 durchgeführt, die mit Suchenden und Aufbauern zusammenarbeiten können, um Rollup-Blöcke direkt in L1-Blöcke einzuschließen. Beachten Sie, dass L2-Aufbauer standardmäßig Rollup-Blöcke erstellen, sodass auf L1 basierende Rollups die Belastung der L1-Validatoren nicht erhöhen.

Für weitere Einzelheiten zu Rollups können Sie den Artikel überprüfen Was ist Based Rollup, das die Vitalität von Ethereum erbt?

Durch die Übertragung der Verantwortung für die Transaktionssequenzierung an L1 erben Based Rollups die Sicherheit und Lebendigkeit von L1 und optimieren gleichzeitig die Leistung von L2. Dieser Mechanismus bringt mehrere Vorteile mit sich, wie z.B. die Reduzierung von Infrastruktur- und Betriebskosten für L2. Es bleiben jedoch Herausforderungen bestehen, wie z.B. die Tatsache, dass der größte Teil des MEV (Miner Extractable Value), der von Based Rollups generiert wird, nach L1 fließt. Dies ist jedoch kein großes Problem, da zentralisierte Rollups hauptsächlich Einnahmen aus L2-Transaktionsgebühren und MEV-Chancen generieren, wobei erstere die Haupteinnahmequelle und letztere erhebliche Infrastruktur- und Wartungskosten erfordern. Based Rollups erhalten die L2-Transaktionsgebühren als ihre Hauptertragsquelle und lagern die Rolle der Vorschlagssteller an L1-Builder aus, wodurch Infrastruktur- und Betriebskosten reduziert werden. Eine weitere Herausforderung besteht darin, dass Based Rollups keine schnelle Transaktionsfinalität erreichen können. Da die Bestätigungszeiten für Based Rollup-Transaktionen ausschließlich von den Ethereum L1-Blockzeiten abhängen (derzeit etwa 12 Sekunden), steht dies im scharfen Kontrast zu den schnellen Soft-Bestätigungen, die von zentralisierten Sequenzern bereitgestellt werden.

Um das Problem der Transaktionsbestätigungsgeschwindigkeit in Based Rollups zu lösen, führte Justin Drake das Konzept von Basierend Vorbestätigungenim November 2023. Es verwendet die Slash-Ausführung, um eine Vorbestätigung für Based Rollups bereitzustellen. In dem ursprünglichen Vorschlag skizzierte Justin Drake zwei wichtige Voraussetzungen: Erstens müssen sich L1-Vorschlagende für zusätzliche Strafbedingungen entscheiden, um zu Vorbestätigenden zu werden (ein erneutes Einsatzmechanismus); zweitens müssen sich L1-Vorschlagende in der Lage sein, die Aufnahme von Transaktionen in die On-Chain (Inklusionslisten) durchzusetzen.

Später Justin Drake optimiertDer Vorschlag ermöglicht es Rollups, Ethereum L1 für gemeinsame Sequenzierung und Vorbestätigung ohne die Notwendigkeit einer harten Gabel zu nutzen. In dem neuen Vorschlag werden einige Validatoren freiwillig zu Sequenzierern, während Validatoren, die keine Transaktionen sequenzieren möchten, zu "Einbeziehern" werden. Einbezieher können Transaktionen einbeziehen, aber nicht sequenzieren. Sequenzierer können Transaktionen von Einbeziehern neu anordnen und sogar zusätzliche Transaktionen einfügen. Benutzer können Transaktionen auf zwei Arten einreichen: erstens, indem sie die Transaktion an einen Backup-Mempool senden und eine kleine Gebühr für Einbezieher zahlen, um sie einzubeziehen; zweitens, indem sie mit dem nächsten Sequenzer kommunizieren, eine höhere Vorbestätigungsgebühr zahlen und um Vorbestätigung bitten. Wenn der Sequenzer es versäumt, die Transaktion innerhalb der festgelegten Slots abzuwickeln, können Einbezieher diese Transaktionen immer noch bearbeiten.

Im Vergleich zum ursprünglichen Vorschlag nutzt die optimierte Lösung direkt die wirtschaftliche Sicherheit von Ethereum L1 aus, was es L1-Anbietern ermöglicht, freiwillig Sequenzer zu werden, ohne zusätzliche Strafmaßnahmen. Dadurch wird die Abhängigkeit von zusätzlicher Infrastruktur verringert.

Von Konzept zur Praxis: Die Anwendung von basierten Vorbestätigungen

Taiko: Der Pionier in der Entwicklung und Förderung von Rollups auf Basis von Rollups

Seit der zweiten Hälfte des Jahres 2023 hat sich Taiko zu einem Based Rollup entwickelt. Als Based Rollup verlässt sich Taiko auf ein dezentrales Vorschlagssystem, bei dem Vorschlagende spezifische Clients (taiko-geth) ausführen und mit dem L2-Mempool synchron bleiben. Wenn ein Vorschlagender eine Charge von Transaktionen entdeckt, die einen profitablen Block bilden können, reicht er den vorab kompilierten Block bei Ethereum L1 ein.

Im Transaktionsverarbeitungsablauf gelangen zunächst die vom Benutzer eingereichten Transaktionen auf Taiko in den L2-Mempool. L2-Sucher suchen nach profitablen Transaktionen innerhalb des Mempools und packen sie in L2-Transaktionschargen. Die L1-Sucher, als L2-Block-Vorschläge, sortieren dann diese L2-Transaktionschargen in L2-Blöcke, die anschließend in ihre L1-Transaktionspakete aufgenommen und in einen L1-Block integriert werden. Schließlich überprüfen L1-Validatoren diese Blöcke und reichen sie an die Ethereum-Hauptkette ein, um die endgültige Transaktion zu gewährleisten.

Um die Effizienz zu verbessern, führt Taiko einen Vorbestätigungsmechanismus ein. Vorschlagende können vor der offiziellen Einreichung eines Blocks vorgängige Bestätigungsinformationen an andere Teilnehmer im Netzwerk veröffentlichen. Dadurch werden sie darüber informiert, welche Transaktionen im kommenden Block enthalten sein werden. Darüber hinaus können Vorschlagende regelmäßig kleine Vorbestätigungschargen in Sequenz an Blockersteller veröffentlichen, die dann entscheiden können, diese vorbestätigten Transaktionen in kleineren Chargen an L1 freizugeben, anstatt eines einzelnen großen Datenblocks, was die Kosten für die Datenveröffentlichung reduziert.

Darüber hinaus können in einem dezentralen Vorschlagsystem mehrere Vorschläge gleichzeitig versuchen, Blöcke mit den gleichen Transaktionen einzureichen. In solchen Fällen wird nur ein Block von L1 akzeptiert, während die anderen zurückgesetzt werden und die erfolglosen Vorschläge ihre Blockgebühren verlieren. Um diesen potenziellen Konflikt zu mildern, führt Taiko einen Mechanismus zur Wahl des Leaders ein. Zu jedem Zeitpunkt wird nur ein Vorschlag als Leader gewählt, der exklusive Rechte hat, den Block abzuschließen. Dadurch wird sichergestellt, dass der Block, der vom Leader erstellt wurde, zur Blockchain hinzugefügt wird, während Blöcke, die von anderen Vorschlägen erstellt wurden, verworfen werden, um so mehrere konkurrierende Blöcke zu verhindern und Verluste von Gebühren für fehlgeschlagene Vorschläge zu vermeiden.

Puffer UniFi: Umgestaltung des dezentralen Anwendungsketten-Ökosystems

Puffer Financehat auch eine vorbestätigungs-basierte Lösung eingeführt, Puffer UniFi. Als Based Rollup wird die Transaktionssequenzierung auf UniFi an Ethereum L1 ausgelagert, während der Vorbestätigungsmechanismus in Puffer UniFi über die eigene Puffer-Implementierung umgesetzt wird.Restaking-Validatoren.

In Bezug auf den Prozess werden von den Benutzern eingereichte Transaktionen zunächst von Puffer-Validatoren bearbeitet, die als „Native Restaking“-Knoten auf Ethereum registriert sind. Die Validatoren geben den Benutzern innerhalb von etwa 100 Millisekunden Vorbestätigungsverpflichtungen, die sie schnell darüber informieren, dass ihre Transaktionen empfangen wurden und in zukünftige Blöcke aufgenommen werden. Um sicherzustellen, dass sich die Validatoren an ihre Vorbestätigungsverpflichtungen halten, hat Puffer auch den UniFi AVS-Mechanismus implementiert, der zusätzliche Strafbedingungen für Validatoren festlegt. Nach der Vorbestätigung verpacken die Puffer-Validatoren diese Transaktionen zusammen mit anderen und reichen die Blöcke bei Ethereum L1 ein. Schließlich akzeptiert der Puffer Sequencer-Vertrag, der Teil des Puffer UniFi-Smart Contracts ist, Stapeltransaktionen und stellt sicher, dass der Transaktionszustand bestätigt wurde und nicht rückgängig gemacht werden kann.

Gemäß den neuesten Roadmap, Puffers UniFi-Testnet soll im September 2024 starten, und der UniFi-AVS-Mechanismus soll im 4. Quartal 2024 zusammen mit dem UniFi-Mainnet live gehen.

Die Vision von Puffer UniFi ist es, die derzeitige Fragmentierung der Liquidität über verschiedene Chains hinweg zu adressieren. In Zukunft werden Anwendungen, die auf Puffer UniFi aufgebaut sind, als unabhängige Anwendungschains betrachtet. Diese Anwendungschains verlassen sich auf die L1-Sequenzierungs- und Vorbestätigungsmechanismen, die von UniFi bereitgestellt werden, und die die Entwicklungskosten reduzieren und eine nahtlose Interoperabilität mit anderen L1-sequenzierten Rollups oder Anwendungschains ermöglichen. Betrachten wir beispielsweise Benutzer Alice, der Tokens von Rollup A als Sicherheit verwenden möchte, um Vermögenswerte auf Rollup B zu leihen. Da sowohl Rollup A als auch Rollup B auf denselben Ethereum L1-Validatoren für die Transaktionssequenzierung angewiesen sind, kann der Validator die Transaktionen von Alice auf beiden Rollups innerhalb desselben Ethereum-Blocks verarbeiten. Dies ermöglicht es Alice, über verschiedene Rollups hinweg tätig zu werden, ohne komplexe Cross-Chain-Brücken zu benötigen.

Was ist sonst noch sehenswert?

Neben den beiden oben genannten Projekten gibt es mehrere weitere bemerkenswerte Entwicklungen im Zusammenhang mit Vorbestätigungen. Zum Beispiel hat Primev die Plattform mev-commit gestartet, die Vorbestätigungsdienste für jede Based Rollup bereitstellen kann. Primev hat auch eine Lösung vorgeschlagen, die mev-commit und Inklusionslisten (IL) für Vorbestätigungen von Blobs kombiniert. In der Zwischenzeit hat Espresso@EspressoSystems/bft-and-proposer-promised-preconfirmations">vorgestellt das Modell der vom Vorschlagenden versprochenen Vorbestätigungen, das es jedem Rollup ermöglicht, die Reihenfolge und die Strafbedingungen der vom Vorschlagenden versprochenen Vorbestätigungen anzupassen. Spire hat gestartetdas Vorbestätigungsregister, ein System, in dem Antragsteller (wie große Betreiber und unabhängige Staker) Sicherheiten in ETH hinterlegen können. Chainbound hat auch enthülltBolt, ein Protokoll, das es Ethereum-Proposers ermöglicht, Verpflichtungen hinsichtlich des Inhalts ihrer Blöcke zu treffen.

Zusätzlich werden zur Vereinfachung der Benutzererfahrung und zur besseren Koordination von Vorbestätigungsanfragen Forscher die Einführung von Vorbestätigungsgateways untersuchen, um die Komplexität der Vorbestätigungen von Benutzern abstrahieren zu können. Durch Gateways können Vorschlagende ihre Vorbestätigungsrechte delegieren, und das Gateway übernimmt komplexere Aufgaben wie die Kommunikation mit Benutzern und die Aufrechterhaltung der Betriebszeit von vollständigen Knoten. Zu den bemerkenswerten Vorbestätigungsgateway-Projekten gehören Aestus, Titan und Ultraschall.

Angesichts der aktuellen Liquiditätsfragmentierung im Rollup-Ökosystem werden Based Rollups weithin als potenzielle Lösung angesehen. Adam Cochran, Partner bei Cinneamhain Ventures, twitterte beispielsweise, dass Based Rollups die wirtschaftlichen Herausforderungen von Ethereum Layer 2 angehen könnten. Die Vorbestätigung spielt eine wichtige Rolle bei der Verbesserung der Benutzererfahrung von Based Rollups. Da mehrere große Protokolle weiterhin positive Fortschritte machen, werden wir die neuesten Entwicklungen in diesem Bereich weiterhin beobachten.

Haftungsausschluss:

1. Dieser Artikel wurde nachgedruckt von [ChainFeeds Forschung], Alle Urheberrechte gehören dem Originalautor [Linda Bell]. Falls es Einwände gegen diesen Nachdruck gibt, kontaktieren Sie bitte das Gate LearnTeam, und sie werden es umgehend bearbeiten.
2. Haftungsausschluss: Die in diesem Artikel geäußerten Ansichten und Meinungen sind ausschließlich die des Autors und stellen keine Anlageberatung dar.
3. Übersetzungen des Artikels in andere Sprachen werden vom Gate Learn-Team durchgeführt. Sofern nicht anders angegeben, ist das Kopieren, Verteilen oder Plagiieren der übersetzten Artikel untersagt.