Rollups 之间的无信任互操作性：概况、构建和挑战

2024年8月23日 06:07

作者：MarshallVyletelJr.来源：1kx翻译：善欧巴，金色财经介绍

Ethereum上的rollup数量出现了爆发式增长。根据L2Beat的数据，截至撰写本文时，已有91个L2和L3上线，还有82个即将上线。因此，在流动性、用户体验和开发人员工具方面也存在大量碎片化。当前的互操作性解决方案还有待改进，因为它们依赖于第三方桥接器、外部包装资产和意图框架的组合，而每种解决方案都有各自的问题。

流动性桥通常是最大的Crypto黑客攻击的目标（例如价值3.21亿美元的虫洞桥黑客攻击）

外部包装的资产并不受欢迎，数据显示，只要有可能，人们更愿意以原生形式持有资产（例如，根据L2Beat的数据，规范桥接资产价值为220亿美元，而外部包装的资产仅价值30亿美元）

意图框架依赖于第三方，这些第三方需要一些不可忽略的信任，并收取额外费用以促进跨Rollup活动（例如，由于官方桥梁不规范，Degen链用户损失了80%以上的Tokens）。中心化的意图框架也意味着较低的竞争，这可能导致定价和性能不理想

在本文中，我们通过定义和讨论分散的Rollup生态系统之间的六个级别的互操作性解决方案，调查了无信任互操作性前景。

我们从默认情况开始，即异步从源rollup提现到L1并手动桥接至目标rollup，最后以单个交易中跨rollup可组合性的假设架构结束。我们将探讨每个级别的互操作性将如何影响用户体验、开发人员体验、MEV潜力以及rollup本身（具体与基础设施变化有关）。

本文主要讨论Ethereum及其L2，并仅关注无需信任的互操作性。在这种情况下，“无需信任的互操作性”是指协议内通道，不需要第三方在大多数rollup已经需要的必要基础设施之外促进传输。准备工作定义

从根本上讲，无需信任的互操作性需要一些共享资源，任何两个希望互操作的协议都必须能够访问这些资源。在EthereumL1的情况下，所有智能合约都存在于共享Ethereum完整状态的同一环境中，因此它们将始终具有最高级别的互操作性。然而，L2仅通过单独的桥接合约共享结算层，因此互操作性受到很大限制。

能够推动我们在无信任互操作性阶梯上前进的关键共享基础设施组件是共享排序器、超级构建器和共享结算。这些共享层所开放的保证和新功能是相关的，但本质上是正交的。

共享序列器/超级建造者：主要提升速度和用户体验。

共享结算：无需外部包装和协议内消息传递的资产交换。

首先，我们将定义引言中提到的六个无需信任的互操作性级别：

L1异步：

→通过汇总结算的L1进行手动资产转移，实现互操作性。

原子包含：

→保证跨RollupBundle中的所有交易都将包含在该Bundle中涉及的每个Rollup的下一个块中，或者都不包含在内。

共享结算：

→通过相同的桥接合约，多个rollup连接到L1。

原子执行：

→保证跨Rollup捆绑包中的所有交易都将包含在捆绑包中涉及的每个Rollup的下一个区块中并成功执行，否则将不执行任何交易。成功执行是指每笔交易均在不回滚的情况下执行，并反映在捆绑包中每个Rollup的更新状态中。

区块级可组合性：

→跨RollupBundle的下一个区块保证可以包含依赖交易（RollupB上的txB依赖于RollupA上txA的结果）

交易级别可组合性：

→智能合约级别互操作性仅需一笔交易即可同时导致多个rollup之间的状态变化（无捆绑）。在任何rollup上使用任何协议在逻辑上等同于在一条链上使用不同的智能合约。重要的是，这意味着任何调用之前的状态更改都可以在返回时恢复。

为了进一步了解每个级别，我们将介绍以下关键用例，以展示每个级别的功能及其对用户、开发人员、汇总和MEV搜索者的影响。示例：

相同Tokens转移

→发送给自己：在两个Rollup之间将Eth兑换为Eth，或将ERC-20兑换为ERC-20

Tokens购买

→跨Rollup限价订单：使用RollupA中的Eth/ERC-20，从RollupB上的DEX购买不同的ERC-20，并（可选）发送回RollupA含义：

我们还将回答以下问题，以进一步了解对任何汇总生态系统中关键股东的影响。

用户体验

通过实现这种程度的互操作性，用户体验会发生怎样的变化？

开发人员体验

通过实现这种级别的互操作性，开发人员体验会发生怎样的变化？

MEV潜力

如果我们实现了这种程度的互操作性，是否有可能出现新的MEV机会？

Rollup的影响

Rollup是否必须选择加入任何新的基础设施才能实现这一点？Rollup的费用结构有哪些变化？Rollup参与该基础设施可能带来哪些潜在好处？高级概述

为了解决这个问题，我们建立了外部资产包装协议，在汇总中发行外部包装版本的Tokens，这些Tokens象征着网络中其他地方的原生版本。

有了共享结算层，情况就不同了。由于每个连接的rollup的所有流动性都锁定在同一个桥梁合约中，因此人们可以在rollup之间自由移动，因为桥梁合约中的总价值保持不变，并且始终可以提取。

确实需要在L1合约层面进行更新，以了解流动性在哪里，以允许用户从任何地方提款，但这很简单，因为所有连接的汇总都可以读取/写入共享合约。

使用共享结算层，对于简单的发送给自己的情况下，流程可能看起来像下面这样。

发送给自己：

用户创建初始交易：

→Tx1：在rollupA上提取Eth（并在rollupB上铸造）

→交易被分批并提交给L1合约

→它被聚合到交易根中，该交易根将所有共享结算rollup分组

RollupB导入此交易根

中继器将交易提交给铸币厂，并将Merkle证明提交给rollupB

RollupB使用MerkleProof和交易根来验证销毁交易

用户在RollupB上铸造了Eth

RollupB向L1提交证明

我们可以将此流程扩展到在共享结算生态系统中所有汇总中都有合约的任何ERC-20。

我们可以将共享桥合约视为所有连接汇总之间的协议内消息传递层，因此理论上这种流程实际上可以扩展到任何任意消息传递标准。

这让我们更接近可组合性，但由于只有在L1上反映状态变化后才需要聚合证明和传递消息，因此延迟较高（尽管明显低于L1异步情况）。此外，任何复杂的跨Rollup活动（例如在RollupB上使用DEX从RollupA上的资产开始进行跨Rollup限价订单）对于用户来说仍然是一个繁琐的过程，因为他们仍然必须向自己发送并在目标Rollup上手动交换资产。在这种情况下，无法创建原子跨Rollup捆绑包。

共享结算的另一个重要好处是，对于在多个环境中执行订单的流动性提供者或解决者来说，摩擦更小。由于他们跨所有连接的Rollup的流动性都反映在同一个过桥合约中，因此他们不必等待完整的提款窗口来管理跨Rollup流动性。对利益相关者的影响：

用户：

现在可以以原生形式转移资产，无需L1提款期

开发人员：

变更仅限于Tokens发行者，他们现在可以使用协议内消息传递在所有连接的Rollup上发行ERC-20的原生版本

MEV搜索者：

由于这种情况发生在每个rollup的多个区块上，因此不存在新的MEV潜力

Rollups：

Rollups必须选择使用共享桥合约，并可能添加预编译来处理跨Rollup消息

重要提示：共享结算允许在共享桥接合约和证明聚合层的所有汇总中进行非外部包装的资产转移和任意消息传递，但仍然会有不可忽略的延迟（尽管比L1Async短得多）并且无法创建跨汇总原子束。4.原子执行所需基础设施：

共享排序器//超级建造者

原子执行使我们能够保证跨卷捆绑包的成功执行，但正如我们将看到的，没有依赖事务的跨卷捆绑包的用例数量比最初预期的要少。

如果一组依赖交易中的任何单笔交易被撤销，那么所有其他交易都将变得无效，并且也必须被撤销，就像跨rollup销毁和铸造Tokens的情况一样。在目标rollup上铸造Tokens取决于它们是否已在源rollup上被销毁或锁定，因此我们可以说一组销毁和铸造交易是一组依赖交易。

如果没有能够创建目标交易的中间方（例如超级建造者），就不可能创建此捆绑包。

考虑一下，在没有用户以外的其他方参与的情况下，跨Rollup交换捆绑包的构建必须满足哪些条件。必须创建一个捆绑包来锁定/刻录源Rollup上的资产，并在目标Rollup上铸造资产，但我们遇到了问题：

源rollup上的合约只能在锁定/销毁原始源资产时发出消息，它们无法在目标rollup上调用和创建交易。

→这就是消息协议和中继网络存在的原因。

→消息可用于构造目标上的调用应该是什么，但它实际上不能创建交易本身。

在目标rollup上创建第二笔交易以进行铸造：

→用户自己无法创建此tx，因为他们没有rollupB上Tokens的铸造权

→即）目标链需要证明Tokens已在源链上被烧毁/锁定，但此证明直到初始交易执行后才可用，这会破坏我们对原子性的要求。→理论上，任何其他能够

创建具有铸造权的第二笔交易的一方都可以在任何时候在目标链上创建“铸造”交易，而无需首先在源链上创建“烧毁”或锁定，这是一个巨大的漏洞。

我们可以看到，即使我们可以保证跨汇总捆绑包的执行，但我们在如何首先构建它们以转移有价值的资产方面遇到了困难。

但是，仍然有一些不需要依赖cross-rollupbundles的原子执行用例。其中之一就是cross-rollup套利：

生态系统地图结束语

关于本文所列出的框架中的技术细节，仍然存在一些悬而未决的问题。例如，在区块级可组合生态系统中为跨汇总限价订单构建捆绑包可能需要更详细的设计来处理部分履行和市场订单的滑点容忍度的情况。我们在这里提供了一种潜在的解决方案，如果订单未完全完成，则可以恢复跨汇总限价订单捆绑包，但设计空间是开放的。

此外，值得一提的是，这与目前应用链领域日益增长的思想共享有关。应用链是长尾L2，要么是通用的，要么是经过许可的，目的是将特定的相关协议孤立在一个L2上。当我们达到块级可组合性时，我们很可能也会开始看到应用链环境因所有连接网络之间具有本机可组合性而获得显著的吸引力。

目前，为这些应用链引入流动性仍然很困难，但一旦更大的链作为可互操作环境的入口连接起来，我们很可能会看到围绕共享基础设施的围墙花园生态系统。

另一个重要的悬而未决的问题是超级建造者周围的设计空间将如何解决。这方面的发展仍处于起步阶段，目前尚不清楚如何以最有效的方式创建一个可以创建跨汇总包的复杂建造者网络。这些跨汇总包将以最佳方式包含在区块中，以及对汇总收入的影响是一个悬而未决的问题，许多团队正在探索不同的策略。

最终，未来可能会涉及协议内和协议外桥接解决方案的组合，它们将协同工作，为每个人提供更好的互操作性流程。我们相信，本文中定义的进展可以作为开发人员和构建者的指南，他们专注于为最终用户提供更无缝的跨Rollup互操作性。

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