分析Rollup快速最終性及其適用的應用場景

Celestia 的主要目標之一是通過提供最大數據吞吐量來擴展 rollups。在擴展數據吞吐量時，輕量級節點的要求可能會因更快的出塊時間而變得臃腫。由於區塊時間和輕節點開銷之間存在權衡，因此需要找到一個合適的媒介。對於 Celestia，尋求這種合適的媒介導致了當前 15 秒的阻滯時間。

出塊時間稍慢的結果是 rollups 繼承了它的最終性（Finality）。但是一些應用程序可能需要更快的最終性來實現其功能或性能。Rollups 只能和 Celestia 的出塊時間一樣慢，對嗎？不完全是。

單一排序器（Sequencer）

首先，rollup 交易有兩種最終性（Finality）的概念。

Soft Finality：一個或一組排序器確認用戶的交易將被包含在 Celestia 的一個區塊中。

Firm finality：Celestia 確認用戶的交易被包含在一個最終的區塊中。

Soft Finality 可以為用戶提供的保證是，排序器承諾將你的交易包含在 Celestia 上的一個區塊中。如果他們不包括用戶的交易，那麼他們將以某種方式受到懲罰。

現在，帶有單個排序器的 rollups 可以輕鬆地提供軟確認（Soft Confirmations）——它們是唯一的區塊生產者。但是，如果沒有問責機制讓排序器在不誠實行為時受到懲罰，那麼軟確認只能提供一種弱形式的 Soft Finality。由於幾乎沒有 rollups 有 staked sequencer，因此如果他們對交易進行軟確認並且不將其包含在下一個區塊中，他們就不會受到懲罰。

但是，單一的排序器只是一個中間步驟。在去中心化 rollup 的背景下，用於更快最終性的軟確認更有意義（也更有趣）。

去中心化排序器

對於排序器的去中心化，有一個廣泛的設計空間。現在，我將研究兩種去中心化的排序器機制的軟確認。

PoS 領導者選舉機制

快速了解背景，顧名思義，PoS 領導者選舉機制的工作方式是，每個節點都會抵押一些 Token 以參與排序器集。排序者提前就領導者時間表達成共識。當輪到排序器生產區塊時，它將按照時間表構建它的區塊並將其提交給 Celestia。一旦構建了新區塊，驗證者之間就沒有 BFT 共識。我們在 Rollmint 的去中心化排序器的第一個版本中實現了類似的東西。

在這種情況下，一旦用戶的交易構建了一個區塊，排序器就可以為用戶提供軟確認。軟確認就像是他們將把它包含在 Celestia 區塊中的承諾。由於排序者現在已被質押，如果他們提供軟確認並且最終沒有將用戶的交易包含在下一個區塊中，他們可以被追究責任。

軟確認的一種工作方式是，排序器構建一個區塊，並通過 rollup 的 p2p 網路傳播它。在某些時候，排序器也會將該區塊發布到 Celestia。節點可以驗證他們在 p2p 網路上驗證的區塊和被發布到 Celestia 的區塊之間是否不匹配。不匹配證明了排序器簽署了兩個區塊，所以他們可以通過削減被懲罰。

目前，應用程序可以在其軟確認背後獲得經濟保證，從而使它們能夠在快速最終性（Fast Finality）下運行。

BFT 共識機制

去中心化排序器的另一種機制是使用現有的拜占庭容錯共識機制（BFT 共識），例如 Tendermint。如果 Tendermint 被用來為 rollup 提供堅定的 Firm finality，它的安全性將與依賴於誠實多數共識的 L1 沒有什麼不同。rollup 應該使用修改後的 Tendermint 版本，這樣它就只負責軟確認。通過這樣做，rollup 仍然依賴於欺詐 / 有效性證明和 Celestia 來確保安全。

在這種情況下，一個排序器構建一個區塊並將其提交給其餘的排序器。排序器對該區塊進行多輪投票。如果用戶收到了對其交易的軟確認並且它沒有被包含在 Celestia 區塊中，那麼投票就是雙重簽名的證據。由於它們也被質押，因此排序器可能會被削減。

使用 PoS 領導者選舉和 BFT 共識之間的權衡主要包括排序器的開銷與執行時間。PoS 領導者選舉機制比 BFT 共識更精簡，對排序器的開銷也更少。但是通過現有的共識機制去中心化排序器可以比定製的領導者選舉機制更快地實現。

哪些應用程序可能需要快速最終性？

可能存在幾種類型的應用程序需要快速最終性。我想到了兩個：

1.DEX 是最明顯的，因為最終性對整個交易動態都有影響。更快的最終性讓交易更快清算，搜尋者可以更頻繁地進行套利，從而為用戶帶來更好的執行價格和更準確的資產價格。

2. 借貸協議可能也希望有更快的最終性，以便清算能夠更快地處理。更快的清算減少了資產價格變動的時間，這意味著借貸協議產生壞帳的可能性更小。完成清算所需的時間越長，資產價格下跌的可能性就越大，這可能會使協議出現壞帳。

2 秒到 15 秒之間的最終性差異可能不會影響大多數應用程序。只有一小部分應用程序可能需要快速最終性，並且其中大多數應用程序應該適合 rollup 可以提供的快速最終性概念。

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