作者：LindaBell 來源：chainfeeds
2020 年10 月，以太坊聯創Vitalik 發布了「以Rollup 為中心的以太坊路線圖」。截止目前，我們已經處於一個多Rollup 生態系統中。雖然以太坊Rollup 路線圖帶來了改善使用者體驗等顯著優勢，但也引發了一系列新挑戰。例如，開發者在面對多樣化Rollup 生態時，常常需要處理碎片化和決策困境。此外，中心化的排序器還帶來了交易審查和MEV 利用等問題，導致部分用戶面臨不公平的成本或操作體驗。
為了解決中心化排序器的問題，目前的主流方案包括共用排序器和Based Rollup。共享排序器雖然能為多個Layer2 提供統一排序服務，但作為第三方，存在信任和激勵機制問題。 Based Rollup 透過依賴以太坊L1 的提案者排序，提升了去中心化程度，但其交易確認時間依賴於以太坊L1 的區塊時間（約12 秒），無法實現快速確認。
預先確認的歷史淵源
預先確認（Preconfirmations，或稱為「Preconfs」）可以理解為「在正式確認前提供可信賴的預告」。舉個簡單的例子，當你打電話預約餐廳時，餐廳確認了你的預約。這其實就是一種預確認行為：你還沒到餐廳，但是你已經得到了一個可信的承諾，確保在指定時間有位置吃飯，從而可以省去排隊的時間去做別的事情。
其實預確認並不是一個新概念。早在比特幣發展初期，為了讓比特幣更容易使用，比特幣社群就提出了「0conf」的概念，指的是比特幣網路完全確認交易之前，該交易就可以被視為有效，從而減少交易最終確認的等待時間。 2023 年，Uri Klarman 將此想法引入以太坊，提出了「鍊式預確認（Chained Preconfirmations）」概念。其核心思想是，未來的預確認者不僅可以預先確認目前的交易，還可以繼承先前所有預確認者已經做出的預先確認。隨後Primev 進一步探索了這個概念，提出了一種新型的競價機制「預先確認（pre-conf）」，讓區塊構建者聯盟承諾在特定時段內包含某筆交易的最有效方式，允許用戶參與預確認競價。
（Primev 正在建立mev-commit。mev-commit 是一個專門用於協調MEV 交易的去中心化平台，透過即時加密承諾和高效的執行出價機制，幫助用戶和提供者確保交易的可靠性和速度，適用於需要快速確認和執行的複雜交易場景，如預先確認和其他高頻交易策略。
Justin Drake 則進一步推動了這個概念的發展，提出了「Based preconfirmations」的理念。目前L2 多採用中心化排序器，其最大的優勢是可以為用戶提供預先確認，這個確認表示排序器已經承諾將用戶交易納入未來區塊。不過，該確認並非是一種最終性確認，用戶仍可能會遇到交易被重新排序或取消的情況。而Justin Drake 提出的「Based preconfirmations」機制，目標是提供即時的預先確認的同時讓L1 完成去中心化排序（Based Rollup）。
Based preconfirmations 機制的提出與最佳化
Based Rollup 概念最早由Vitalik 在2021 年發布的文章「An Incomplete Guide to Rollups」中提出。在這篇文章中，Vitalik 引入了「Total Anarchy」的概念，描述了一個完全去中心化的環境，在這種環境中，任何人都可以隨時提交交易批次（batch），沒有任何限制。
2023 年3 月，Justin Drake 發布了一篇文章「Based rollups—superpowers from L1 sequencing」，進一步明確了Based Rollup 的概念。當Rollup 的排序由L1 驅動時，稱為Based Rollup 或L1 排序的Rollup。在這種架構下，Rollup 區塊的產生和排序是透過L1 上的提議者進行的，L1 的提議者可以與搜尋者和建構者合作，將Rollup 區塊直接包含在L1 區塊中。值得注意的是，預設情況下，Based Rollup 區塊由L2 建構者建構。因此，Based Rollup 並不會增加L1 驗證者的負擔。
透過將交易排序的責任轉移到L1，Based Rollup 繼承了L1 的安全性和活性，同時優化了L2 的效能。這種機制帶來了許多優勢，例如可以減少L2 的基礎設施和維運成本。不過，也存在一些挑戰，例如大部分Based Rollup 的MEV 收益會流向L1。但這實際上並不構成問題，因為中心化Rollup 的主要收入來自L2 交易費用和MEV 機會，前者是主要收入來源，後者則需要大量的基礎設施和高昂的維護成本。 Based Rollup 保留了L2 交易費用這個主要收入來源，同時將提議者的角色外包給L1 建構者，從而減少了基礎設施和維運成本。另一個挑戰是Based Rollup 無法實現交易的快速確認。由於Based Rollup 的交易確認時間完全依賴以太坊L1 的區塊時間（目前約為12 秒），這與中心化排序器提供的快速軟確認形成了鮮明對比。
為了解決Based Rollup 中交易確認速度的問題，Justin Drake 在2023 年11 月提出了“Based preconfirmations”，透過Slash 執行的方式為Based Rollup 提供預先確認。在最初的設想中，Justin Drake 提出了兩個關鍵前提，一個是L1 提議者必須選擇加入額外的懲罰條件才能成為預確認者（重質押機制），另一個是L1 提議者必須能夠強制將交易包含在鏈上（inclusion lists ）。
隨後，Justin Drake 對該設想進行了優化，允許Rollup 使用以太坊L1 進行共享排序和預確認，更簡單而無需硬分叉。在新的提案中，一部分驗證者自願成為排序者，不願進行排序的驗證者則成為了“includers”，他們可以包含交易但不對其排序。而排序者可以重新排序includers 的交易，甚至在其中插入更多的交易。使用者可以選擇兩種方式來提交交易：一是將交易發送至備用內存池，支付少量費用讓includers 包含其交易；二是與下一個排序者溝通，支付更高的預確認費用以請求預確認。如果排序者未能在指定的slots 內結算交易，includers 仍然能夠處理這些交易。
與最初的提案相比，優化方案直接利用以太坊L1 的經濟安全性，允許L1 提議者自願成為排序者，而無需額外的懲罰措施，減少了對額外的基礎設施的依賴。
從概念到實踐：Based preconfirmations 的應用
Taiko：開發及推廣Based Rollup 的先驅
自2023 年下半年以來，Taiko 一直朝著成為Based Rollup 的方向發展。作為Based Rollup，Taiko 依賴一個去中心化的提議者係統，這些提議者運行特定的客戶端（taiko-geth），並與L2 記憶體池保持同步。當提議者發現一批交易可以形成一個有利可圖的區塊時，提議者會將已經打包好的區塊提交至以太坊L1 上。
在交易處理過程中，使用者在Taiko 上發起的交易首先會進入L2 記憶體池。 L2 搜尋者在L2 記憶體池中尋找有利可圖的交易，並打包成為L2 交易包。隨後，L1 的搜尋者作為L2 區塊提議者，將L2 搜尋者打包完成的交易排序組成L2 區塊，然後將該區塊包含在其L1 交易包中並整合成L1 區塊。最終由L1 驗證者進行驗證並提交至以太坊主鏈，確保交易的最終性。
為了提升效率，Taiko 引入了預確認機制。提議者可以在正式提交區塊之前向網路中的其他參與者發布預確認訊息，告知哪些交易將包含在即將生成的區塊中。此外，提議者還可以定期向區塊構建者發布按順序排列的小批次預確認，而構建者可以選擇將這些已經獲得預確認的交易分批次發布至L1，而不是一次性發布一個大的資料塊，從而降低資料發布的成本。
此外，在去中心化提議者係統中，可能會出現多個提議者同時嘗試提交包含相同交易的區塊的情況。如果遇到這種情況，其中只有一個區塊會被L1 接受，而其他區塊會被回滾，而失敗的提議者則會損失區塊費用。為了避免這種潛在的衝突，Taiko 引入了領導者選舉機制。在任何給定時間內，只有一個提議者被推舉為領導者，擁有最終確認區塊的獨佔權。這樣可以確保由領導者創建的區塊被添加到區塊鏈中，而其他提議者的區塊則會被棄用，從而防止多個衝突區塊的出現，並避免失敗的提議者損失提交區塊的費用。
Puffer UniFi：致力於重塑去中心化應用鏈生態
Puffer Finance 也推出了基於預先確認機制的Puffer UniFi 解決方案。作為Based Rollup，UniFi 上的交易排序外包給了以太坊L1 ，而Puffer UniFi 的預先確認機制則是透過Puffer 的原生重質押驗證者來實現的。
在具體流程上，用戶提交的交易首先由Puffer 驗證者處理，而這些驗證者已經在以太坊上註冊為「Native Restaking」節點。驗證者會在約100 毫秒內向用戶提供預先確認承諾，讓用戶快速知道其交易已經被接收並將包含在未來區塊內。而為了確保驗證者會遵守其預先確認承諾，Puffer 也正在部署UniFi AVS 機制，以對驗證者施加額外的懲罰條件。提供預先確認後，Puffer 驗證者驗證者會將這些交易與其他交易一起打包，並向以太坊L1 提交區塊。最後，Puffer UniFi 智能合約Puffer Sequencer Contract 接受大量交易，確保交易狀態已被確認且無法回滾。
根據最新的路線圖，Puffer 的UniFi 測試網將在 2024 年9 月 啟動，而UniFi AVS 機制預計在 2024 年第四季與UniFi 主網路一起上線。
Puffer UniFi 的願景是為了解決目前鏈間流動性割裂的問題。未來，基於Puffer UniFi 建構的應用將被視為獨立的應用鏈，這些應用鏈依賴UniFi 提供的L1 排序和預確認機制，既能降低開發成本，又能與其他基於L1 排序的Rollup 或應用鏈實現無縫互通。例如，用戶Alice 想把她在Rollup A 上的代幣用作抵押來借貸Rollup B 上的資產，由於Rollup A 和Rollup B 都依賴於同一個以太坊L1 驗證者來進行交易排序，這個驗證者可以在同一個以太坊區塊中同時處理Alice 在兩個Rollup 上的交易。這樣，Alice 無需透過跨鏈橋進行複雜的資產轉移，即可在不同的Rollup 之間進行操作。
還有什麼值得關注？
除了上述的兩個項目之外，還有一些預先確認相關的內容值得關注。例如，Primev 推出了mev-commit 平台。 Primev 可以透過mev-commit 為任何Based Rollup 提供預先確認服務，並提出了一個結合mev-commit 和包含清單（IL）的blob 預先確認解決方案；Espresso 則提出了Proposer-promised 預確認方案，每個Rollup 可以自訂Proposer-promised 預先確認的排序順序和罰沒條件；Spire 推出了Preconfirmation Registry，這是一個供提議者（如大型運營商和獨立質押者）以ETH 發布抵押品的系統；Chainbound 則宣布了Bolt，這是一種協議，允許以太坊提案者就其區塊內容做出承諾。
此外，為了簡化使用者體驗，及更好的協調預確認請求，研究人員也正在探索引入預確認網關，以將預先確認的複雜性從使用者中抽象化。透過網關，提議者可以將他們的預先確認權利委託給網關。網關負責執行更複雜的任務，如與使用者通訊、維持完整節點的正常運作時間等。值得關注的預先確認Gateway 項目包括 Aestus、Titan 和 Ultra Sound。
面對目前Rollup 生態中的流動性割裂問題，Based Rollup 被廣泛視為有效的潛在解決方案。例如，Cinneamhain Ventures 合夥人Adam Cochran 就曾發布推特稱，Based Rollups 是解決以太坊Layer 2 經濟問題的潛在方案。而預確認則在提升Based Rollup 的使用者體驗方面起著至關重要的作用。隨著一些主要協議逐步取得積極進展，我們也將持續關注這一領域的最新進展。