Based Rollup的实现方法和结构改进 - Based Rollup系列#2.

免责声明：本文基于首尔国立大学区块链学院 Decipher 关于 Based Rollup 的演讲。本文讨论了 Based Rollup 的实现方法和改进方向。对于理解本文所需的 Based Sequencing 和 Preconfirmation 的概念性解释，请参阅本系列的第一部分（链接待添加）。本报告中的任何内容均不应被解释为投资建议。

Based Rollup 系列：

1. 什么是Based Rollup？
2. Based Rollup 的实现方法和结构改进

作者： Decipher 的 Nananaa, Smstack

首尔国立大学区块链学院 Decipher (@decipher-media)

审阅人 Nari, Decipher 的 Elden, Vlad, Jay

1. Justin Drake 提出的基于排序的实现

1.1. 基于预确认

2023 年 11 月，以太坊基金会的 Justin Drake 首次提出了基于预确认的概念。这个概念包括让 L1 提议者——拥有未来 slot 权限的人——处理 L2 rollup 交易的排序，保证排序后的 L2 区块包含在该未来 slot 中。简而言之，关键术语可以概括如下：

• Based Rollup (Based Rollup)： 一种 rollup 方法，其中 L2 rollup 交易排序的权限委托给拥有区块生产权的 L1 提议者。
• 基于排序 (Based Sequencing)： 为实现Based Rollup 而实施的排序过程。
• 预确认 (Preconfirmation)： 对承诺将被执行的先前保证；专门针对Based Rollup，它是关于 L2 rollup 交易将被包含在 L1 区块中的未来状态的承诺。

Justin Drake 关于基于排序和基于预确认的提案构成了后面描述的其他实现方法的基础结构。他认为，为了使他提出的基于预确认起作用，需要以下链上基础设施：

1. 提议者罚没 (Proposer Slashing)： 一种链上机制，如果持有未来 slot 权限的提议者未能交付承诺的 L2 区块，则罚没其资产。
2. 提议者强制包含 (Proposer Forced Inclusion)： 即使采用 PBS（提议者-构建者分离）结构，也需要诸如包含列表之类的基础设施，以允许提议者强制将他们想要的交易包含在链上。

Justin Drake 提出的结构的简化概述如下：

Justin Drake 提出的预确认的运行流程（来源：Ethresearch）

1. rollup 用户向 L1 提议者——拥有未来 L1 slot 权限的人——支付费用，以获得 rollup 交易的预确认。
2. L1 提议者可以提供预确认，直到他们的 slot 最终确定，而在 rollup 层面，这既可以作为排序的预确认，也可以作为 rollup 区块的预确认。

(*如果 L1 提议者的行为与预确认相反，他们将通过提议者罚没机制受到惩罚，并且可以使用提议者强制包含基础设施来确保他们的承诺得到兑现。)

1.2. Justin Drake 基于排序提案的局限性

Justin Drake 提出的方法具有以下局限性：

1. L1 提议者过载： L1 提议者必须处理额外的 rollup 区块排序任务以及他们的常规职责。
2. 公平交换： L1 提议者可能会延迟签订预确认请求交易的合约，以最大化自己的利润：他们积累多个交易并有选择地组合它们。为了最大化自己的利润，L1 提议者可能会延迟签订预确认请求合约，以积累多个交易并有选择地组合它们。这样做，预确认提供的即时确认的基本承诺可能会被削弱。* Justin Drake 建议，这个问题可以通过确保 L1 提议者在接受新交易之前处理先前的交易来解决（例如，通过实时流式传输）。

有关 Justin Drake 提出的更多考虑因素和详细信息，请参阅以下 Ethresearch 帖子。

2. Espresso 的基于排序的实现

2.1. Espresso：Rollup 的排序市场

简介：Hotshot 和执行票证

在解释 Espresso 之前，让我们简要回顾两个初步概念。

1. Hotshot 共识算法： Hotshot 是一种快速最终性共识算法，源自 Hotstuff 的修改版本。它通过分离共识、执行和数据可用性，在典型场景中实现快速共识。由于所有节点仅与领导者通信，因此它实现了与节点数量成比例的高通信效率。因此，与以太坊的 Gasper 或 Cosmos 的 Tendermint 相比，它可以提供显着更快的速度和更高的吞吐量。Espresso 利用这种机制为 rollup 提供预确认。

2. 执行票证： 执行票证是最近的一项提案，旨在改进以太坊共识层。其目标是通过将执行负载（例如包含在区块中的用户交易）与共识层中信标区块的生产分离，来缓解构建者和提议者之间的勾结。本质上，虽然信标区块保持不变，但区块数据的生产是在执行票证购买者之间随机分配的。Espresso 借用了该结构的随机性方面，以防止拥有大量资金的实体垄断，并确保系统保持去中心化。

Espresso 旨在通过利用这两个概念为 rollup 创建一个排序市场。该市场旨在由多个 rollup 同时使用，通过允许指定的排序器同时为多个 rollup 排序区块来增强它们之间的可组合性。

为实现这一目标，Espresso 引入了一个去中心化的排序器。在 Espresso 系统中，一组提议者负责 rollup 的排序，并且他们使用 Hotshot 共识算法保证排序后的 rollup 区块的最终性。

加入此去中心化排序器网络的提议者群体是通过 Eigenlayer AVS 组装的，这是为了降低提议者的加入成本而采取的措施的一部分。

Espresso 中 rollup 的排序过程包括三个阶段：

• 竞标阶段
• 分配阶段
• 排序阶段

这三个阶段的详细信息解释如下：

1. 竞标阶段

首先，Espresso 定期进行拍卖，以出售将包含在指定的未来 L1 slot 中的 L2 区块。这些未来的 L1 slot 由参与 Hotshot 最终性机制的 L1 提议者之一持有，并且拍卖是在这些提议者之间进行的。

提议者可以同时竞标对多个 rollup 进行排序。例如，一个提议者可能仅通过对“rollup A 捆绑包”出价来竞标对 rollup A 进行排序，而另一个提议者可能竞标包含 rollup A、B 和 C 的捆绑包，表明他们打算对所有三个 rollup 进行排序区块。如下图所示。

Espresso 市场中可能的捆绑包（来源：Espresso 市场设计）

竞标的进行方式类似于之前提到的执行票证流程，参与者购买票证。捆绑包的总出价由用于这些票证的累计金额决定，之后从票证持有者中随机选择一名获胜者。然后，获胜者被授予未来 L2 区块的区块生产权。

Espresso 市场 — 竞标阶段（来源：自制）

这里的一个重要之处是，此拍卖发生在实际 rollup 交易提交之前。换句话说，提议者在不知道最终将填充 L2 区块的内容的情况下参与拍卖，并且 Espresso 的设计前提是这些提议者知道 rollup 区块的预期价值。

2. 分配阶段

竞标阶段将产生多个捆绑包。从理论上讲，可能的捆绑包数量可能非常多，具体取决于 rollup 的数量；但是，在实践中，大多数捆绑包组合无法提取足够的经济价值，因此总数受到限制。

在分配阶段，选择收到最高出价的捆绑包——即售出最多票证的捆绑包。该协议不是选择单个捆绑包，而是选择“获胜集”，它是几个不同的捆绑包的组合。由于存在 rollup 不能在获胜集中出现在多个捆绑包中的规则，因此每个选定的捆绑包都涵盖一组独特的 rollup。此外，在此拍卖中未获胜的任何出价都将退还。

接下来，在获胜集中的捆绑包的票证持有者中举行彩票，以选择将执行排序的实际排序器。这不仅仅是选择出价最高者的问题；它的目的是防止拥有大量资金的实体垄断连续 epoch 的排序权，从而确保一定程度的去中心化。此过程称为组合彩票。

Espresso 市场 — 分配阶段（来源：自制）

Espresso 独特地结合了一种允许以太坊提议者进行干预的结构。一旦在分配阶段确定了获胜集，则未来的 L1 区块的提议者将被授予通过审查结果来购买排序权的权利。此机制在 Espresso 中称为优先购买权 (ROFR)。要行使 ROFR，L1 提议者必须支付高于竞标阶段获胜竞标者支付的出价金额。

是什么促使 Espresso 采用这种独特的结构？它旨在激励 L1 提议者更积极地参与，以便 rollup 可以从基于排序中受益。当 L1 提议者同时获得 L1 区块和 L2 区块捆绑包的排序权时，会出现一个显着的优势：L1 和 L2 之间的实时跨链交易成为可能。Espresso 通过优先考虑 L1 提议者来利用这一优势，从而有效地允许他们拦截拍卖结果。

这种方法既有优点也有缺点，并且仍然是一个争论的话题。例如，Arbitrum 的 Ed Felton 指出，此措施可能会降低竞标者的积极性——他认为，在认真竞标有利可图的区块之后，L1 提议者可能会自己抓住 MEV 机会。Espresso 反驳说，从竞标者的角度来看，他们保证会收到超过其出价的金额，这意味着他们没有任何损失，并且总是会胜出。稍后将更详细地讨论此问题。

在执行 ROFR 阶段之后，将最终确定将在下一个期间对 rollup 进行排序的实体的身份，并将其传输到最终性机制。

3. 排序阶段

Espresso 市场 — 排序阶段（来源：自制）

获胜集中每个捆绑包的拍卖获胜者将成为该捆绑包中 rollup 在设定期间内的排序器。此实体为每个分配的 rollup 提议区块，并将其提交给 Hotshot 最终性机制。每个 Hotshot slot 仅提议一个区块，并且每个 slot 在测试网上持续约 2-3 秒。

预确认也在此阶段发生。换句话说，每个 rollup 的区块时间固定为 Hotshot slot 的持续时间（2-3 秒）。

2.2. Espresso 是否使用基于排序 / 预确认？

Espresso 的机制更多地定位为共享排序市场，而不是纯粹的基于排序，更强调 rollup 之间的可组合性。如果从基于排序的角度进行评估，Espresso 的机制可以描述为有条件的基于排序。

原因如下。即使 Espresso 的系统包含 L1 提议者，如果给定 epoch 中的 L1 提议者不执行排序，则该过程只需默认为去中心化排序。只有当负责包含 rollup 批处理的区块的 L1 提议者执行排序时，才能实现基于排序的优势——这种情况仅在 L1 提议者在 Espresso 的结构中行使 ROFR 时才会发生。

3. Espresso 基于排序实现的局限性

Espresso 旨在以去中心化的方式进行 rollup 排序，以增强每个 rollup 的抗审查性，同时还通过使 L1 提议者可以通过 ROFR 对 L2 区块进行排序，从而引入 L1 ↔ L2 和 L2 ↔ L2 之间的同步可组合性。

但是，当前的机制有两个主要缺点：

1. 增加L1提议者的工作量
2. 通过博弈论解释的 MEV 垄断

以下是对这些缺点的详细解释。

3.1. 增加L1提议者的工作量

在 Espresso 的机制通过 ROFR 作为基于排序运行的情况下，提议者必须捕获多个 L2 网络中的 MEV 机会。但是，实时识别 MEV 机会并构建 MEV 提取交易的过程非常复杂——只有高度专业化的实体才能执行的任务，如以太坊的案例所示。换句话说，如果 L1 提议者行使 ROFR，则施加给它们的工作量会大大增加。

这与以太坊的路线图背道而驰——以太坊的路线图旨在减轻提议者的负担，并通过诸如 Verkle 树 和 Orbit SSF, Rainbow Staking 之类的机制进一步分散网络。此外，由于所需任务的复杂性增加，只有少数 L1 提议者可能能够选择加入 Espresso 网络，从而使频繁的 ROFR 事件不太可能发生。

3.2. 通过博弈论解释的 MEV 垄断

Espresso 排序市场存在一个重大问题，即它将 MEV 提取委托给单个实体一段较长时间。MEV 受益于高度的竞争；如果授予特定实体过长的“信息优势”，则可能会出现几个问题。

实际上，当前 rollup 也存在此问题——甚至可能在使用中心化排序器的 rollup 中更为严重。只要使用中心化排序器，该问题本质上是无法解决的，并且当前的 rollup 依赖于排序器不提取 MEV 的假设。

但是，假设排序器避免提取 MEV，Arbitrum 之类的系统使用 FCFS（先到先得），而基于 OP Stack 的解决方案则采用优先级 gas 拍卖来刺激套利者之间的竞争，这反过来又可以减少用户因 MEV 而遭受的损失。

尽管如此，Espresso 的结构正式地将排序责任分配给特定的实体，这些实体可以在固定的一段时间内提取 MEV。这里的问题是，通过授予这些实体长时间的“信息优势”或排序优先级，它们可能会在多个区块上提取多区块 MEV。允许一个实体垄断多个区块的排序权会增加他们利用此优势来捕获最大 MEV 的可能性，从而可能导致用户遭受重大损失。考虑以下简单示例：

假设提议者 A 拥有 rollup 中 $N$ 个区块的排序权。他观察到 AMM 池中的价格与中心化交易所 (CEX) 上的价格不同，并且故意不进行回溯，直到他的排序权即将到期。届时，他执行一次大规模的回溯，以最大化 LVR（重新平衡损失），从而最大限度地减少 LP 利润并捕获 MEV。

如果存在其他套利者，他们可能会在提议者 A 回溯之前尝试在 AMM 和 CEX 之间进行套利。提议者 A 可以轻松地通过抢先交易套利者来解决此问题——将他的交易提交在竞争对手的交易之前——因为他拥有 rollup 中所有交易的排序权。

如果使用加密内存池来最大限度地减少提议者 A 的信息优势怎么办？在这种情况下，其他套利者的交易也将以加密状态提交，从而阻止提议者 A 预测它们何时出现，并迫使他尽快发送他的回溯交易。

2024 年 2 月，Espresso 宣布与 Shutter Network 建立合作伙伴关系，以将加密内存池引入 Espresso 排序器网络。目标是最大限度地减少在当前结构下获得排序权的提议者的信息优势，并减少因多区块 MEV 造成的用户损失。

但是，加密内存池是完美的解决方案吗？不完全是。鉴于 MEV 市场的动态，加密内存池无法完全消除提议者的信息优势，即使采取了此类措施，用户也可能因恶意多区块 MEV 而遭受损失。

Arbitrum 在 2024 年 10 月发布的一篇论文 MEV Capture Through Time-Advantaged Arbitrage 中进一步探讨了这个问题。该论文讨论了 Timeboost 如何创建一个类似于加密内存池提供的环境——基于有关排序器的信任假设——并向套利者出售在固定时间内比普通用户更快地包含交易的权利。该提案可能会在投票后在 Arbitrum One 主网上采用，该论文分析了与 Timeboost 相关的 MEV 经济学。

各种排序机制中的 MEV 金额（来源：MEV Capture Through Time-Advantaged Arbitrage）

上图比较了套利者通过在三种机制（FCFS、PGA（优先级 Gas 拍卖）和 Timeboost）中选择最佳策略可以提取的 MEV 金额。它表明，根据套利者的信息优势，Timeboost 通常提取更多的 MEV。换句话说，即使在使用加密内存池时，在固定期限内授予特定套利者优先于他人包含交易的权利通常会导致更高的可提取 MEV，从 LVR（重新平衡损失） 的角度来看，这可能会导致 DEX 用户，尤其是流动性提供者 (LP) 的更大损失。

此外，考虑到 MEV 市场中参与者之间的博弈论，可以识别影响多区块 MEV 的场景。这被称为 “套利者的困境”，其本质类似于 Optimistic Rollup 中的“验证者的困境”。例如：

假设对于 rollup 中的 $N$ 个区块，提议者 A 拥有排序权，并且套利者 B 想要在该期间内进行套利。他们可用的策略如下：

提议者 A

• wait-and-send： 一种策略，提议者等待尽可能长的时间提取多区块 MEV，然后在一开始就发送单个回溯交易。
• instant-send： 一种策略，提议者认真地在每个区块中中发送回溯交易以提取 MEV。

套利者 B

• wait-and-send： 假设提议者 A 采用 wait-and-send 策略，套利者 B 会持续监控回溯机会，并在出现回溯机会时立即发送回溯交易。但是，如果提议者 A 使用 instant-send 策略，则套利者的 wait-and-send 方法可能会导致交易失败和相关损失。
• wait： 假设提议者 A 采用 instant-send 策略，套利者 B 可能会选择在提议者 A 处理排序的整个期间内简单地等待。然而，如果提议者 A 转而选择 wait 策略，他们可能会提取多区块 MEV——从而导致用户遭受重大损失。

基于这些可能的策略，考虑以下场景：

如果提议者 A 选择 wait-and-send 策略——尽可能长时间地等待，然后立即执行一次大规模的回溯——并且套利者 B 也选择 wait-and-send 策略以立即抓住任何机会，那么套利者 B 最终可能会捕获原本会流向提议者 A 的 MEV 利润。在此过程中，提议者 A 在贪婪地提取更多 MEV 时，可能会最终什么也得不到。

当从博弈论的角度分析每个参与者的收益和损失时，可以在表中说明结果：

通过博弈论解释的每个主体的收益和损失（来源：自制）

每个当事方采用的最佳策略在很大程度上受到每个策略的潜在利润以及另一方预期行动的影响。虽然不可能推导出完美的策略，但仍然可以通过简化的假设来探索不同的场景及其结果。一个关键的观察结果如下：

• 最初，提议者可能会使用 instant-send 策略来立即利用回溯机会并产生利润。
• 最初旨在确保回溯收益的非提议者套利者将采用 wait-and-send 策略。但是，如果提议者的 instant-send 策略导致套利者交易失败（导致损失 -$M_{txFail}$），这些套利者可能会逐渐转向被动的 wait 策略。
• 在这种情况下，提议者可以切换到 wait-and-send 策略，从而提取大量的多区块 MEV（对于该 epoch 表示为 $M_{multi}$），并给用户带来更大的损失。

这种动态类似于 Optimistic Rollup 中的“验证者的困境”，即使是完美的欺诈证明和挑战机制也可能导致参与者缺乏挑战恶意行为的动力——最终破坏了网络的安全性。然而，一个关键的区别是，虽然验证者的困境涉及一次性的安全威胁，可能会危及整个链的 TVL，但这里描述的 MEV 博弈是一种反复出现的场景，其中损失虽然很大，但不会对系统构成生存风险。

尽管如此，由于提议者保留了胜过套利者的信息优势，因此预计通过混合 instant-send 和 wait-and-send 策略：

• 最初使用 instant-send，并在临近结束时切换到 wait-and-send。
• 随机地将 wait-and-send 应用于多个区块——提议者仍然可以提取有意义水平的多区块 MEV。

总而言之，对于像 Espresso 这样出售固定期限排序权的系统，即使使用加密内存池，也可以从用户那里提取更高金额的 MEV，这可能会对 LP 的利润产生不利影响。

4. 针对 Espresso 问题的拟议结构解决方案

4.1. 采用类似 PBS 的结构

为了解决第一个问题，可以通过在 Espresso 排序网络中采用类似 PBS（提议者-构建者分离）的结构来缓解该问题。在这种情况下，触发 ROFR 的实体将是构建者而不是 L1 提议者。由于构建者已经专门从事提取 MEV，因此如果构建者触发 ROFR 以获得排序权，与 L1 提议者相比，他们将更有能力通过各种策略提取 MEV。

但是，要实现这一点，可能需要类似于 Radius 的结构——构建者与 L1 提议者签订合同协议。如果触发 ROFR 的构建者输掉了 MEV Boost 拍卖，并且随后未能将 rollup 区块提交给 L1，则会导致这些 rollup 的活性失败。因此，在引入 PBS 结构时，构建者首先必须与未来区块的 L1 提议者签订合同，以确保可以将排序后的区块提交给 L1。

4.2. 减少区块时间和排序时间范围

为了解决多区块 MEV 问题，使用加密内存池至关重要。但还有其他解决方案吗？

最简单的方法是减少区块时间。通常，MEV 往往会随着区块时间的缩短而减少。虽然 Espresso 测试网中设置的 2-3 秒区块时间短于以太坊的 12 秒，但它与 OP Stack 使用的 2 秒相当甚至更长——并且远长于 Arbitrum 的 0.25 秒。如果可以进一步改进共识算法以减少区块时间，则可能会增强使用 Espresso 的 rollup 的整体用户体验，同时减少 MEV。

第二种方法是缩短允许每个提议者执行排序的总持续时间，从而限制提取多区块 MEV 的机会。例如，将排序周期从 6 分钟减少到 1 分钟将大大减少可以提取的多区块 MEV 量。

5. Radius 的基于排序的实现方法

5.1. Radius：为 Rollup 创造 MEV 收入的基础设施

简介：Lighthouse 和 SBB

在解释 Radius 基于排序的实现之前，让我们回顾两个初步概念：

1. Lighthouse： Lighthouse 是一种将 rollup 与搜索者匹配的基础设施，以便 rollup 可以不断地从 MEV 产生收入。当搜索者通过在 Lighthouse 上竞标来创建和提交使用 rollup 区块的 MEV 捆绑包时，rollup 将执行出价最高的捆绑包并赚取费用。
2. 安全区块构建 (SBB)： SBB 是一种旨在保护 rollup 用户免受恶意 MEV（例如抢先交易或三明治攻击）的技术，当搜索者在 Lighthouse 上生成和提交 MEV 捆绑包时。它涉及将区块空间划分为区块顶部 (ToB) 和区块底部 (BoB) 段，并使用零知识技术对内存池进行加密等措施。

（有关 SBB 如何防止恶意 MEV 的更详细讨论，请参阅 “5.3. 包括反 MEV 在内的其他策略” 部分。）

Radius 利用这两项技术构建了一个基础设施，使 rollup 能够在不将用户暴露于有害 MEV 攻击的情况下产生 MEV 收入。有关这些解决方案的更多技术细节和深入解释，请参阅 Radius 文档。

Radius 的这些技术和基础设施也可以应用于基于排序的实现。在此设置中，Lighthouse 涉及 L1 提议者、rollup 和 MEV-Boost 构建者。MEV-Boost 构建者的作用类似于 Lighthouse 搜索者，从 L2 区块中提取 MEV，同时通过与 L1 提议者的合同确保 MEV 捆绑包和 L2 区块提交给 L1。Radius 在 衍生品市场 名称下实施此机制。

5.2. 衍生品市场 — 远期合约和互换合约

在实现基于排序的三种方法中，最后一种方法是 Radius 使用衍生品市场提出的方法。在此方法中，MEV-Boost 构建者（类似于 Lighthouse 的搜索者）使用衍生品市场同时与 L1 提议者和 rollup 签订合同。这种安排将提供给 L2 rollup 用户的预确认的可靠性提高到与 L1 提议者直接预确认相当的水平。以下是关于衍生品市场的解释。

衍生品市场的结构（来源：自制）

衍生品市场可以概括为一个市场，它安全地中介了下一个 Layer 1 epoch 的 slot 权利的一部分——由 L1 提议者持有——并将其出售给 Layer 2 rollup。

• 卖方： 持有未来 slot 权利的 L1 提议者。
• 买方： 购买部分 slot 权利的 L2 rollup。
• 中介： 构建者，他促进 L1 提议者和 L2 rollup 之间的交易。这样做，构建者可以获得 L1 slot 空间的一部分和 L2 rollup 区块的排序权（即 MEV 收入）的激励。

总结一下角色：

• L1 提议者： 出售下一个 epoch 的 slot 权利。
• L2 Rollup： 购买 L1 提议者 slot 权利的一部分。
• 构建者： 中介 L1 提议者和 L2 rollup 之间的交易，从 L1 slot 空间的一部分和 L2 rollup 区块的排序权中获得激励（从而产生 MEV 收入）。

此过程通过两种类型的合同执行：远期合约和 互换合约。它们的详细信息如下：

1. 远期合约： 这是 MEV-Boost 构建者和 L1 提议者之间的协议。在此合同中，构建者从 L1 提议者处购买构建权（即下一个 epoch 的 slot 权利）。通过此合同，构建者获得在未来 L1 区块上构建的权利，从而获得提供与 L1 提议者直接提供的可靠性相媲美的预确认的能力。

远期合约（来源：自制）

2. 互换合约：这是构建者（已签订远期合约）和 L2 rollup 之间的协议。在互换合约中，构建者将通过远期合约获得的未来 L1 区块（或 blob 空间）的一部分与 L2 rollup 区块的排序权交换，直到构建 L1 区块为止。为了保证 L2 rollup 的交易包含在未来的 L1 区块/blob 空间中，构建者有权从 L2 rollup 中提取 MEV。( *注意：目前，大多数 L2 rollup 不从他们自己的链中提取 MEV。)

互换合约（来源：自制）

5.3. 包含反 MEV 的附加策略

Radius 的 ToB / BoB 区块结构（来源：Ethresearch）

由于 L2 rollup 区块的排序权被转移给了 builder，人们可能会预期可能会发生恶意的 MEV 攻击——例如三明治攻击或抢先交易。Radius 使用其称为 安全区块构建 (SBB) 的专有技术来解决这个问题，该技术将区块分为 Top-of-Block (ToB) 和 Bottom-of-Block (BoB)。以下是每个部分的内容：

1. ToB： 这指的是区块的上半部分，通过 Swap Contract 分配给 builder。这是一个可以通过基于前一个区块状态进行 backrunning 来提取 MEV 的空间。来自 builder 的 bundle 然后被提交到 rollup 的 sequencer，并且 rollup 需要按照 Swap Contract 的规定将其包含在内。
2. BoB： 这是区块的下半部分，其中包含常规的 L2 rollup 用户交易。即使 builder 在同一个区块中被分配了 ToB，在区块生成之前，他们也无法访问 BoB 中的交易。为了确保这一点，Radius 采用了一种加密 mempool。

虽然 builder 负责排序 ToB，但包含 L2 rollup 用户交易的 BoB 的排序仍然由 L2 rollup sequencer 负责。因此，向用户提供预确认的一方实际上仍然是 L2 rollup。在这种情况下，预确认受益于衍生品市场中形成的两个合约提供的强大可靠性，使其能够与来自 L1 proposer 的直接预确认相媲美。通过将预确认提供者限制为 MEV 专门的实体（即 MEV-Boost builder 和 L2 rollup sequencer），并通过 Forward 和 Swap Contract 确保未来的 L1 区块排序权，可以实现更高程度的预确认终局性。

除了 ToB/BoB 策略之外，实施 Based Rollup 的更多细节还包括联合 Rollup 策略（利用共享排序来增强较小 rollup 的竞争力）和旨在防止 builder 垄断的竞争性 Proposer 市场等方法。为了更深入地理解，建议参考 Tariz 的原始 Ethresearch 帖子。

6. Radius 的 Based Sequencing 实施的局限性

6.1. 缺乏每个参与者的参与激励

在 Radius 的 Based Sequencing 实施中，关键参与者是 L2 rollup、MEV‑Boost builder 和 L1 proposer。对于每个参与者来说，要选择基于 Commit‑Boost 的 Based Sequencing 而不是传统的 MEV‑Boost，他们必须赚取超过 MEV‑Boost 的收入。下图说明了两种拍卖机制中每个参与者的收入。在这里，最高出价 指的是 builder 在 MEV‑Boost 中为区块出价的最高金额（即中标价格），而 远期出价 是 builder 在基于 Commit‑Boost 的远期合约中向 L1 proposer 支付的金额。

每个区块拍卖机制中，每个参与者的收入来源（来源：自行制作）

与 MEV‑Boost（实时分析 mempool 以评估区块的价值）不同，Commit‑Boost 中的收入来源都基于对 L1 和 L2 区块未来价值的估计。这种固有的不确定性可能导致较低的收入甚至损失（例如，如果 builder 最终支付的远期出价超过了 L1 和 L2 区块的综合 MEV 收入）。这种风险会显著削弱参与的积极性。

缺乏每个参与者的参与激励（来源：自行制作）

6.2. 估计未来区块价值的风险

让我们更仔细地看看与估计未来区块价值相关的风险，如第 2.1 节所述。每个 L1 区块的价值都反映在 MEV‑Boost 的中标价格中（之前称为最高出价）。为了进行分析，使用了来自大约 210 万个 L1 区块的数据——从 2023 年 10 月 10 日（区块号 18320075）到 2024 年 7 月 31 日（区块号 20389999）。这些数据可以通过此 链接 获取。

从 2023 年 10 月 10 日（区块 18320075）到 2024 年 7 月 31 日（区块 20389999）的区块中标价格的分布比率和统计数据（来源：自行制作）

在上图中，x 轴（以对数尺度表示）代表每个区块中标价格所在的范围，y 轴显示每个范围内区块的绝对百分比。蓝色条表示每个范围内中标价格的比例，而红色条表示每个范围的归一化加权总和（中标价格乘以比率）。统计分析得出中标价格的以下结果：

• 平均值： 0.109 ETH
• 中位数： 0.05 ETH
• 标准差： 1.47 ETH
• 变异系数 (CV)： 13.5

通常，CV 小于 1 被认为是相对稳定的。但是，CV 为 13.5 表明数据分布极其不均匀。

这些统计数据表明，异常值——其价值与平均值显着偏离的区块——非常频繁地出现，并且当这些异常值出现时，实际区块价值可能远大于平均值或中位数。此外，以下图表进一步证明了这些异常值的不可预测性：

中标价格高于第三四分位数的区块，其中标价格相对于前一个区块的百分比变化（来源：自行制作）

此图显示了中标价格高于第三四分位数（0.088 ETH）的区块，其中标价格与前一个区块相比的百分比变化。x 轴列出了每个中标价格高于第三四分位数的区块（以不连续的方式），y 轴显示了相对于前一个区块的变化率。即使不将分析仅限于异常值，高于第三四分位数的区块也显示出与前一个区块相比，平均竞标价格变化超过 400%。此外，如果我们将分析限制为中标价格为 1 ETH 或更高的区块，平均变化率达到 5953%，表明波动非常剧烈。考虑到在一次飙升之后，中标价格往往会在一段时间内保持相似，这些异常值事件可能会导致远超计算平均值的价格变动。

更大的问题是，此类异常值大多由不可预测的因素触发——例如，币价突然暴跌或对特定协议的黑客攻击。L1 proposer 和 builder 不会为每次拍卖都被选中；他们仅偶尔参与。因此，如果这些罕见拍卖中频繁出现不可预测的异常区块，则参与者中的一方可能会遭受重大损失。

7. 三种 Based Sequencing 实施方法的比较

根据提供预确认的实体，Based Sequencing 的实施方法可以大致分为三类。简要总结如下：

Based Sequencing 实施方法的优点、缺点和局限性（来源：自行制作）

1. L1 Proposer 的直接预确认： L1 proposer——拥有未来 L1 区块的排序权——直接对用户的交易进行排序并提供预确认。
2. 第三方的预确认（彩票中奖者）： 已从 L1 proposer（拥有未来 L1 区块的权利）收到排序权的第三方（彩票中奖者）对用户的交易进行排序并提供预确认。
3. 通过衍生品市场进行 L2 Rollup 的预确认： L2 rollup 通过衍生品市场收到未来 L1 区块的排序权，直接向用户提供预确认。

对于方法 1 和 2，在介绍每种方法时，都提到了简单的解决方案。解决方法 3（使用衍生品市场）问题的结构性解决方案将在以下部分中详细讨论。

8. 解决 Radius 问题的拟议结构性解决方案

8.1. Blob 预确认

在解释 Blob 预确认之前，让我们回顾两个初步概念：blob 和 包含列表。

1. Blob： 通过 EIP-4844 引入，blob 是专门为 L2 rollup 创建的新存储空间。Blob 在一定时间后会从网络中删除，有自己的 gas 费计算方法，目前大多数 rollup 都使用 blob 来提交他们的批次。有关更多详细信息，请参阅 Medium 文章 Proto-Danksharding 톺아보기。
2. 包含列表： 在 2023 年底提出的一个想法（EIP-7547），旨在克服当前 MEV-Boost 结构中的局限性，即 L1 proposer 没有强制包含特定交易的方法。在当前系统中，builder 高度集中且拥有巨大的权力，这构成了恶意审查某些交易的风险。包含列表使 L1 proposer 能够要求 builder 在其区块中包含指定的交易，从而确保抗审查性。

包含列表的结构（来源：HackMD）

使用这些概念，我们现在可以研究一个解决现有问题的方案。使用衍生品市场进行预确认的最简单的解决方案是 Blob 预确认。虽然未来价值错误定价的风险来自从中提取 MEV 的区块以及其中包含的交易，但大多数 rollup 都使用 blob 而不是完整的 L1 区块来提交他们的批次。因此，可以考虑将衍生品市场限制为仅交易 blob 空间，而不是整个 slot。在这种方法中，L1 proposer 仅在衍生品市场中出售 slot 的一部分（即 blob 空间），而其余部分则使用诸如 MEV-Boost 之类的机制来填充。但是，由于现有的拍卖（例如 MEV-Boost）也出售对整个 slot 的权利，因此需要强制包含通过衍生品市场出售的 blob——这反过来又需要像包含列表这样的结构。

使用包含列表的 Blob 衍生品市场（来源：自行制作）

该过程的简单概要如下：

1. L1 proposer 仅在衍生品市场中出售 Blob 空间（通过远期合约）。
2. 衍生品市场产生的 blob 在其 slot 开始前几秒钟传递给 L1 proposer。
3. L1 proposer 将 blob 分组到包含列表中，然后通过诸如 MEV-Boost 之类的拍卖拍卖他们的 slot。

这种方法可以很容易地解决问题；但是，它需要使用包含列表。换句话说，这种方法需要修改以太坊协议。根据以太坊的路线图，预计最早在 2026 年的 Verkle 更新期间才会引入包含列表，这意味着在此之前需要一种替代解决方案。

8.2. 确认每个参与实体的需求

在考虑替代解决方案之前，让我们总结一下衍生品市场中每个参与实体的需求：

衍生品市场（Commit-Boost）中参与实体的需求（来源：自行制作）

对于先前参与 MEV-Boost 的实体，为了利用基于 Commit-Boost 的衍生品市场，必须满足以下条件：

1. L1 Proposer： 通过远期合约收到的远期出价应高于他们将来在 MEV-Boost 中收到的中标价格（最高出价）。
2. Builder： 提取的 L2 MEV 收入与远期出价之间的差额应大于最高出价。
3. L2 Rollup： rollup 应保证从 builder 提取的 L2 MEV 中获得一定数量的收入（这可以作为 Swap 合约中的一个条件规定）。

实际上，基于 Commit-Boost 的衍生品市场在 MEV-Boost 中创建了一个新的收入来源——L2 MEV，这意味着总体市场收入必然会增加。但是，尽管总体收入在增加，但每个参与者感知的风险可以概括如下：

1. 市场参与者无法参与市场的每个方面；他们只能参与特定的区块。
2. 由于区块价值分布不均以及过早的预测时机，每次实例都可能发生错误定价，从而可能导致重大损失。

8.3. 设计保险结构并验证其维护条件

如果提供基于 Commit-Boost 的衍生品市场的协议可以承担上述与所有市场流程中的不确定性相关的风险，那么个体市场参与者承担的风险就会消失，从而解决问题。如果基于 Commit-Boost 的衍生品市场持续创造比现有市场更多的价值，那么由产生利润的协议来承担风险而不是由个人来承担风险更为合理。为了实现这一点，可以考虑由协议为市场参与者提供的保险结构。以下是这种保险结构的概述：

协议的保险结构以及每个参与实体的利润保证（来源：自行制作）

对于此结构，该协议被分配以下角色：

1. 保险提供： 该协议使用其自身的 token 或其他资产来提供保险，以弥补参与者与他们可以通过 MEV-Boost 获得的收益相比遭受的损失。
2. 费用收取： 作为提供保险的补偿，该协议从 builder 提取的 L2 MEV 收入中收取一部分作为费用。
3. 提供远期出价： 该协议直接提供远期出价，作为 L1 区块价格的指标，这是损失评估和发放保险赔付所必需的。

通过这种结构，该协议可以在 L2 MEV 的新市场中持续产生收入，而 L1 proposer 和 builder 可以获得比现有 MEV-Boost 市场更高、更稳定的利润——而无需承担与预测未来区块价格相关的风险。

根据协议预测的远期出价，需要支付保险金的情况如下：

1. 对于 L1 Proposer： 如果预测的远期出价低于实际区块价值（中标价格），即（中标价格 - 远期出价）> 0。
2. 对于 Builder： 如果预测的远期出价高于实际价值，并且差额无法通过 L2 MEV 收入来弥补，即远期出价 - （中标价格 + L2 MEV）> 0。

使用来自大约 210 万个 L1 区块中标价格的数据——从 2023 年 10 月 10 日到 2024 年 7 月 31 日（区块号 18320075–20389999）——对平均保险金进行了检查。下图显示了当预测基于目标区块之前一个 epoch 的 $k$ 个区块的平均价格（$1 \leq k \leq 33$）时，实际中标价格与预测中标价格之间的平均差额。

使用目标区块之前一个 Epoch 的 $k$ 个区块的平均值（$1\leq k\leq 33$）预测的中标价格（来源：自行制作）

据观察，使用目标区块之前一个 epoch 的一个区块的平均值（即 $k = 1$）可以最准确地预测未来区块的价值。因此，在随后的分析中，未来区块的中标价格是根据早一个 epoch 的一个区块的价格（$k = 1$）预测的。尽管数据高度不平衡，变异系数 (CV) 较大，导致错误率很高，但很明显，基于最新数据进行预测是有意义的。虽然较高的 CV 可能会限制准确性和趋势清晰度，但采用时间序列回归模型（如 LSTM）可以实现更深入的分析。

下图说明了基于提取的平均 L2 MEV 所需的总保险金，以及协议为维持保险结构必须从 builder 收取的最低 L2 MEV 百分比。这可以被视为协议利润维护的盈亏平衡点。

基于提取的平均 L2 MEV 的平均保险金（左）和协议可持续性的最低费用收取比率（右）（来源：自行制作）

不出所料，随着从 L2 MEV 中提取的收入增加，所需的平均保险金减少，并且维持保险结构所需的最低费用比率也降低。

从右侧的图表中可以推断出，为了设计一个不会遇到赔付问题的保险结构，对于每个签约的 L1 区块，必须在约一个 epoch 的过程中至少提取 0.09 ETH 的 MEV。右侧图表中最左边的点表示收集 builder 提取的 L2 MEV 的 100% 的情况。此外，由于该图反映了仅从 builder 收取费用时的最低费用比率，因此如果也在有利条件下从 L1 proposer 收取同等费用，则可以预期最低 L2 MEV 截止值大约低 50%。此外，由于保险结构的核心是对特定区块的中标价格的估计——目前是使用早一个 epoch 的单个区块的中标价格进行预测的——采用回归模型（如 LSTM）可能会实现更低的 L2 MEV 截止值。

显然，基于 Commit-Boost 的衍生品市场的本质是来自 L2 MEV 的新收入来源，它是对 MEV-Boost 的补充。在发生保险金支付的情况下，即使收集 100% 的 L2 MEV，MEV-Boost 的利润仍然可以得到保证，从而减轻 builder 和 L1 proposer 的负担。此外，由于未来区块价值的准确估计与保险金支付直接相关，因此再次强调了在基于 Commit-Boost 的市场中精确预测未来区块价值的重要性。

8.4. 保险结构的附加设计

防止 Builder 滥用并鼓励 MEV 提取的竞争性拍卖

在上述设计的保险结构中，关键因素是提取的 L2 MEV 的数量。但是，会出现另一个问题：由于 builder 可以通过保险获得相当于 MEV-Boost 的收入，而无需做任何事情，因此他们可能会被激励通过完全不采取行动来进行故意破坏。

为了防止此类 builder 滥用，也可以允许未选择的 builder——那些未在 Swap 合约中选择的 builder——构建 L2 rollup 区块。这些未选择的 builder 将在其协议的链上/链下系统中持续发布其区块构建记录。然后，如果一个滥用的 builder 试图通过保险索取协议 token，则可以使用公开发布的 L2 区块构建记录来发起挑战。如果挑战成功，则对滥用的 builder 处以惩罚，并将一部分保险金奖励给挑战者，从而减轻滥用。

防止 Builder 滥用的挑战系统（来源：自行制作）

该过程的简要概要如下：

1. L2 rollup 与涉嫌滥用的 builder A 签订 Swap 合约。
2. Builder A 通过不提取任何 L2 MEV 来进行滥用，而其他未选择的 builder 则持续发布记录，显示 L2 MEV 提取成功。
3. 通过远期合约签订的 L1 区块在链上发布，builder A 试图索取保险金。
4. 其他正常构建区块的 builder 在 builder A 试图索取赔付时发起挑战。
5. 如果挑战成功，则对 builder A 处以惩罚，并将一部分保险金奖励给挑战者。

关于在哪里发布 L2 MEV 的潜力（无论是在链上还是链下）、惩罚滥用 builder 的方法以及挑战机制，有几种选择。无论如何，都可以采用现有 Optimistic Rollup 中使用的挑战机制。

L2 MEV 收入的提取结构使得不仅 builder 还可以获得一部分 L2 MEV，rollup 也可以获得一部分 L2 MEV，以换取 Swap 合约。因此，即使 builder 未被选中参与 Swap 合约，如果他们持续构建并发布提取的 MEV 的证据，这将有助于他们在未来的 Swap 合约中获得优势。此外，由于持续构建每个区块类似于现有的 MEV-Boost 结构，因此 builder 可以选择仅参与他们打算处理的区块构建，而不会浪费大量资源。

用于分担协议区块价值预测风险的用户质押池 / 用于估计中标价格以确定远期出价的模型

为了分散协议承担的风险并实现更准确的中标价格预测，可以考虑以下结构：

1. 用户质押池

如果协议无法独自承担所有保险风险，则可以通过基于其自身 token 的质押池与用户分担风险。通过在池参与者之间分配用作保险抵押品的 L2 MEV 收入，风险被分散，协议 token 的效用增加。

2. 远期出价估计模型

协议在保险结构中的核心作用是预测未来区块的价值以确定远期出价。当远期出价与中标价格对齐时，所有参与者都有望获得比 MEV-Boost 更多的收益，从而最大化协议的利润。但是，如果远期出价设置得过高或过低，则 builder 和 L1 proposer 所需的保险金可能会增加，从而导致损失。

为了确定最佳远期出价，可以参考诸如 Allora 之类的示例——这是一个使用网络数据部署模型来预测未来以太坊价格的 AI 项目。该协议可以与这些 AI 项目合作或部署其自己的模型来预测远期出价。或者，它甚至可以建立一个基于实际未来中标价格的多空投注或期货市场，类似于 PancakeSwap 在 30 秒后预测比特币价格。

未来区块价格估计的可扩展区域（来源：自行制作）

9. 结论

在本系列中，我们分析了 Based Rollup 和预确认的概念、实施方法、局限性和潜在解决方案。在第一部分中，我们探讨了 Based Rollup 作为解决 rollup 中固有的抗审查性和中心化问题的解决方案，以及旨在改善 Based Rollup 用户体验局限性的预确认结构。我们还研究了 Taiko 当前采用的基于 sequencing 的方法，其中 L1 proposer 直接处理 sequencing。

第二部分侧重于两个已实施基于 sequencing 架构的协议：Espresso 和 Radius。我们探讨了 Espresso 的基于第三方的 sequencing 机制和 Radius 的基于衍生品市场的 rollup 机制，讨论了它们各自的局限性，并提出了结构性解决方案来克服这些挑战。

目前，以太坊正在推行以 rollup 为中心的路线图，并且仍然存在各种未解决的问题。建立在预确认基础上的 Based Rollup 具有分散负责构建 rollup 区块的 builder 的潜力，并大大增强用户对其交易将在 L1 上发布的信任。此外，它可能有助于从用户的角度缓解诸如资本碎片化和 rollup 结构中缺乏互操作性等关键问题。尽管这个概念仍然相对较新且有些模糊，但即使是 Vitalik 也提到过它，这突显了它在以太坊路线图中的关键重要性。

参考

• https://ethresear.ch/t/based-preconfirmations/17353
• https://ethresear.ch/t/no-free-lunch-a-new-inclusion-list-design/16389
• https://hackmd.io/@EspressoSystems/market-design
• https://arxiv.org/pdf/2410.10797
• https://cow.fi/learn/what-is-loss-versus-rebalancing-lvr
• https://ethresear.ch/t/derivatives-market-for-implementing-based-sequencing/19593
• https://github.com/dataalways/mevboost-data

• 原文链接： medium.com/decipher-medi...
• 登链社区 AI 助手，为大家转译优秀英文文章，如有翻译不通的地方，还请包涵～