在过去两年中，以太坊完全致力于 “Rollup-centric” 路线图。该策略涉及在桥接合约中锁定 ETH，离线执行交易，并使用证明——无论是欺诈证明还是零知识证明（ZKP）——来验证第二层（L2）的状态并处理提款。
然而，存在一个重大挑战：以太坊本身并不原生验证 EVM 执行，迫使 rollup 独立在链上实现自己的证明系统以验证状态转换。
以太坊经常进行硬分叉，这可能会修改 EVM，这意味着 rollup 团队必须负责维护和更新他们的自定义实现。这通常需要成立一个安全委员会或采用基于代币的投票治理系统来管理他们的桥接合约和证明机制的更新。
在我们之前的系列中，我们探讨了基于 rollup 和助推器 rollup。现在，我们将深入研究原生 rollup 的概念。
<h2>基于 rollup、助推器 rollup 和原生 rollup 之间有什么区别？</h2>
基于 rollup、助推器 rollup 和原生 rollup 的定义之间可能存在很多混淆。在之前的系列中，我们已经介绍了基于 rollup 和助推器 rollup，因此建议您在阅读本文之前先查看这些内容。但我们将快速回顾这三种类型。
基于 rollup 使用 L1 验证者集进行交易排序，促进去中心化，但由于相对较长的 L1 区块时间（例如 12 秒），可能会影响吞吐量。然而，正在努力改善这种体验，使用预确认技术使用户能够享受更快的交易最终确认，因为社区持续创新。
助推器 rollup 通过在 L2 上模拟 L1 处理来扩展执行和存储，允许应用程序在不重新部署的情况下增长。虽然这种方法提供了可扩展性，但它引入了额外的复杂性，并需要比传统 rollup 更复杂的工程努力来开发和维护。
原生 rollup 利用 L1 自身的状态转移功能（STF）作为应用层状态转换的验证者。然而，尽管 Optimism、Arbitrum 和其他 rollup 在 EVM 等效环境中运行，它们通常包含复杂或不切实际的自定义修改，无法直接在以太坊上实现。
原生 rollup，曾被称为法币 rollup，已在各种著作中详细讨论。此外，@apolynya 曾简要使用 “规范 rollup” 一词。然而，“法币” 一词最终被 “原生” 取代，以表明现有的 EVM 等效 rollup 可能会升级到此模型。“原生” 一词由 @danrobinson 和 Lido 的一位匿名贡献者创造。原生 rollup 是如何工作的？原生 rollup 提案引入了 EXECUTE 预编译，旨在作为 rollup 状态转换的验证者。该预编译将允许 rollup 团队在其验证者合约中使用它，为证明系统提供基础，并使 rollup 继承以太坊的原生验证。由于这个新的预编译在某种程度上类似于 “EVM 中的 EVM” 概念，它将通过以太坊的硬分叉过程在其社会共识下进行更新。这确保了对 EVM 的更改反映在预编译中，使 rollup 能够继承以太坊的验证，并减轻 rollup 团队在安全委员会或多重签名方面的治理责任，使 rollup 对用户更具内在安全性。
EXECUTE 预编译作为 EVM 状态转换的验证者，允许 rollup 在应用层利用以太坊的原生基础设施。它使用预状态根、后状态根、跟踪和使用的 gas 等输入来验证转换，利用类似于 EIP-1559 的 gas 定价机制。根据 rollup 的可扩展性需求，验证者可以通过重新执行或 SNARK 证明来强制执行 rollup 状态转换的正确性。此外，集成了一个单槽延迟，以减轻中心化风险，例如基于 MEV 的证明竞争。
该预编译通过在证明系统中支持 “无信任 rollup” 简化了 rollup 开发。如果与基于 rollup 设计相结合，其中排序和证明系统均由以太坊管理，这种结构实现了完全的无信任，通常被称为 “超声波 rollup”。它改善了可组合性，并具有实时结算的潜力，鼓励更具可组合性和安全性的 rollup 设计。
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所提议的预编译行为类似于 EVM，重新执行 rollup 交易以验证正确性。这违背了 rollup 的核心优势，即离线执行并仅向以太坊提交有效性证明。相反，该预编译基本上反映了以太坊已经做的事情，并没有在减轻 L1 的计算负担方面增加任何价值。
选择 EVM 类验证者而不是 zk 验证者源于 ZK 技术的当前不成熟。目前广泛使用的 zkVM 显示出脆弱性，ZKP 的快速演变使得在链上硬编码特定 zk 验证者风险高且不灵活。以太坊则优先考虑多样性和中立性，允许对不同的 zk 客户端进行实验，而不锁定到单一验证者。
然而，这并不意味着预编译未能为以太坊的可扩展性做出贡献。尽管以太坊通过将 zk 证明验证者保持在链外来确保其安全性，但它利用该预编译来验证 rollup 提交的 zk 证明。这使得以太坊验证者避免完全模拟所有 rollup 交易的开始到结束。相反，通过依赖链外的 zk 证明，网络在努力实现执行可扩展性的同时保持其安全保证。
<h2>原生 Rollups 的主要好处是什么？</h2>
通过原生 Rollups，许多复杂的工作可以由预编译处理，使得欺诈证明或 SNARK 检查等变得更简单。这意味着需要编写和维护的代码更少，并且不需要像证明网络或安全委员会这样的额外系统。
链上 SNARK 验证成本高昂，因此许多 zk-rollups 为了节省成本而不频繁结算交易。EXECUTE 预编译可以通过使用 SNARK 递归将多个证明打包在一起，从而帮助降低这些成本。这种方法可以使 Rollups 在验证交易时更高效，使得链下验证更具成本效益。
在传统 Rollups 中确保无错误操作是具有挑战性的，通常需要进行广泛的检查。许多团队通过采用集中排序来降低风险，以防止生成恶意区块。然而，通过原生执行预编译，可以实现更安全和无权限的排序机制。这种方法可以使 Rollups 不仅继承 L1 的安全性，还能继承资产的可替代性，因为交易是在以太坊的可信环境中直接验证的。
目前有许多与 EVM 兼容的 Rollups，但很少有与 EVM 等效的：与主区块链的变化保持同步通常需要一个团队或投票系统来更新 Rollup，这可能存在风险。原生 Rollups 可以自动与主区块链更新，保持一切同步，而无需额外的规则或投票者。
对于 zk-rollups，实现超低延迟的证明时间，例如 100 毫秒，是一项极具挑战性的工程任务。相比之下，原生 Rollups 可能允许更 “宽松” 的证明时间表，将其延长到一个完整的时隙。这种方法减少了立即生成证明的压力，可能提高可靠性并增强与 L1 的集成。
<h2>所有 Rollups 都会是原生的吗？</h2>
所有当前的 Rollup 堆栈，如 OP Stack 和 Arbitrum Orbit Stack，都有潜力转变为 “原生 Rollups”，直接继承以太坊的安全特性。这一升级将使用户感到更满意，因为安全性得到了增强，而 Rollup 团队也会感到更安心，因为他们不再需要安全委员会。同时，Rollup 团队仍然可以通过提供高效的共享排序层来竞争，并获取排序费用以最大化 MEV。
然而，并非所有 Rollups 都会转变为原生形式。一些 L2 特性与原生 Rollups 天生不兼容，包括独特的交易类型、不同的燃气计费方法，以及在主 L1 区块链上找不到的预编译。L2 生态系统中各个 Rollups 之间的虚拟机多样性是其主要优势之一，
@EclipseFND 是一个 SVM Rollup，
@movementlabsxyz
是一个 MoveVM Rollup，或者 @Starknet 是一个 CairoVM Rollup。
正如 @doganeth_en 指出的，未来的 Rollups 将分为三类：企业 Rollups、以性能为中心的 Rollups 和 “对齐” 的原生 Rollups。
企业将专注于管理、排序和拥有他们的 Rollups，适合希望对交易顺序、执行和应用程序拥有类似 web2 控制的企业。
以性能为中心的 Rollups 将使用以太坊的结算，但依赖于替代的数据可用性以实现最佳性能，例如
@megaeth_labs&#34;&gt;@megaeth_labs 使用 @eigen_da
来提供数据可用性。这些 Rollups 的去中心化程度较低，但在牺牲某些以太坊特性的情况下提高了 $ETH 的效用。原生 Rollups 将与以太坊的基础设施完全集成，提供：以太坊级别的去中心化、与直接状态访问的共享执行，以及更便宜的链下 ZK 证明验证。这些 Rollups 有助于以太坊的网络效应，并可能分享收入，但其可持续性依赖于自然经济激励。结论 原生 Rollups 代表了以太坊 Rollup 中心路线图的一项重大进展，提供了一种与以太坊基础设施更为一致的方法。通过引入 EXECUTE 预编译，原生 Rollups 简化了治理，消除了多重签名、安全委员会或基于代币的投票系统的需要。这种方法不仅增强了安全性，还使 Rollups 能够更高效地扩展，利用链下 zk 证明，从而确保信任最小化和可扩展性。
尽管这一提议充满希望，但并非没有挑战。虽然大多数现有的 Rollups 被标记为 EVM 等效，但它们通常对 EVM 进行了轻微修改。因此，转向原生 Rollup 模型可能会给具有自定义 EVM 实现的 Rollups 带来额外的开发负担。
尽管如此，原生 Rollups 提供了一条引人注目的路径，将以太坊的安全性和灵活性与 Rollup 设计结合起来。通过促进与 L1 的对齐，它们鼓励创新，同时减少碎片化，使以太坊的生态系统在未来更加凝聚和韧性。如果你还没有查看，请务必查看
我们 Rollups 2.0 系列的第一部分和第二部分，分别关注基础 Rollups 和增强 Rollups。在我们的下一篇文章中，我们将深入探讨 gigagas Rollups 的概念，并探索这种创新的 Rollup 设计如何推动以太坊的可扩展性边界，并进一步增强 Rollup 生态系统。
致谢：本文由 @paramonoww 撰写。特别感谢 @korayakpinarr 的反馈和审阅。

ETHE

这篇文章讨论了以太坊的 “以 Rollup 为中心” 的路线图，重点关注原生 Rollup 所面临的挑战和创新。文章解释了基于 Rollup、增强 Rollup 和原生 Rollup 之间的区别，强调了 Rollup 团队所面临的复杂性和治理问题。EXECUTE 预编译的引入旨在通过允许 Rollup 利用以太坊的原生验证来增强安全性并简化 Rollup 开发。尽管这一预编译可能导致更安全和可组合的 Rollup 设计，但也引发了关于链下执行与链上验证之间平衡的问题

解码下一代以太坊 L2（III）：原生汇总