Native Rollup：PoS 和 PoW 混合共识 L3 方案

撰文：nanfengpo，Opside 联合创始人

关于 PoS & PoW 的混合共识

Native Rollup 是一个基于 zk 的 Layer 3 扩容解决方案，其中 Layer 2 是一个 EVM-compatible 且 Rollup-friendly 的链，Layer 3 则由系统原生支持的多个 zkRollup（称为 native rollup）组成。Layer 2 为 zkRollup 做了很多系统层面的优化。这个 3 层架构中的 Layer 2 和 Layer 3，共用了一个 PoS 与 PoW 融合的共识机制：

Layer 2：

• PoS：Layer 2 将采用 ETH 2.0 的 PoS 并对其进行必要的改进。因此，Layer 2 的共识层将有超过 10 万个验证者。任何人都可以质押 token 来成为验证者。这些验证者也将根据 EIP-4844 提供一个数据可用性层，从而容纳 Layer 3 的 Rollup 提交的 batch。此外，Layer 2 的 PoS 是可证明的，validator 会定期把 PoS 证明提交到 Layer 1 上。validator 可以获取 PoS 这部分的区块奖励和 Gas 费。

Layer 3：

• PoS（Sequencer）：validator 除了提议 Layer 2 的 block，也提议 Layer 3 的 block（即 data batch），也就是说 validator 同时是 Layer 3 中 native rollup 的 sequencer。Sequencer 可以获取其中的交易 Gas 费。
• PoW（Prover）：只要拥有 zkp 的算力，任意 validator 都可以成为 native rollup 的 prover。Prover 为 Layer 3 的各个 Native rollup 生成 zk proof。对于 sequencer 提交的 Layer 3 的各个区块，prover 依据 PoW 的规则来竞争，最先提交 zk proof 的 prover 将获得 Layer 3 的区块奖励。

关于 Native Rollup 的去中心化共识机制

下面将详细介绍 Layer 3 中的 native rollup 的去中心化共识机制。

Sequencer

• sequencer 这个角色由 Layer 2 的 validator 来承担。每个 Layer 2 的区块中，所有 native rollup 都有且仅有 1 笔交易来提交各自的 rollup block，且这些 rollup block 只能由 Layer 2 区块的 validator 来提交。如果该 Layer 2 区块中没有包含所有的 native rollup 的 block，则该区块无效。
• 即使某个 native rollup 在一段时间内没有交易，sequencer 也必须提交该 rollup 的 block。此时该 rollup 的 block 为空。
• sequencer 的收益是该 sequencer 提交的各个 native rollup 的 block 中的交易手续费。注意，所有 native rollup 中的交易手续费都是由 Layer 2 token（IDE）来支付的。因此，该 sequencer 打包的 rollup 交易越多，收益也越多。
• 当 sequencer 把 rollup block 打包上链后，该 rollup block 就进入了 finalized 状态。因此该区块最终确认所需要的时间与 Layer 2 是相同的。
• 如果某一个 rollup block 没有在一定时间内被 prover 提交的 proof 验证，则该 block 会被跳过，相应的 sequencer 也将被 slash。

Prover

• 与 sequencer 必须是当前 Layer 2 区块的 validator 不同，prover 可以是任意的 Layer 2 的 validator。只要一个 validator 具有 zkp 算力，即可称为任意的 native rollup 的 prover。
• 这些 prover 通过 PoW 的方式来竞争，最先提供某个 rollup block 的有效 proof 的，就能获得相应的 block reward。注意，所有 native rollup 的 block reward，都是由 Layer 2 token（IDE）来支付的。这部分 IDE 就是 Layer 2 的 PoW 部分的奖励，系统会根据 zkp 算力的供需平衡来自动调整 PoW 的奖励额度。
• sequencer 打包的 rollup block 中，已经包含了生成 proof 所需要的所有数据。因此，对于每个 rollup，prover 可以并行生成多个 block 的 proof。同样的道理，这些 block proof 的验证也是并行的。
• 当一个 rollup block 和它的所有父区块都被验证时，该区块就被验证了，即 verified 状态。

总结

通过 PoS & PoW 的混合共识机制，Layer 2 和 Layer 3 具有相同的共识层与验证者集合，确保了整个架构的安全性和去中心化。更为重要的是，Layer 3 的各个 Native Rollup 在底层架构上拥有了一个规范化的去中心化解决方案。Layer 2 定义了一个统一的系统合约，rollup 的开发者只需要实现这些规范化的接口，并注册 rollup slot 成为 native rollup。这样，开发者可以更加关注业务逻辑的实现，而不必关心在底层架构层面 Layer 2 与 Layer 3 如何交互，也不需要维护 rollup 的全节点和 zkp 算力。