ROLL:Rollup最大的信任风险：无法忽视的“人治”问题

作者：林克，《极客Web3》

导语：自Solana逐步衰落和OP发行Token以来，Layer2和Rollup似乎成为了无数Web3从业者新的港湾。随着熊市的持续蔓延和FTX暴雷出局、Multicoin损失惨重，以太坊的竞争对手们陆续淡出了Web3这个大舞台，不断失去了和ETH一较高下的底气。越来越多的人开始将Rollup视为新一轮叙事核心，越来越多的项目如同雨后春笋般在L2上扎堆涌现。

但这一切是否是“虚假的繁荣”，是否是“随时可能被戳破的泡沫”？Rollup和L2真的如同大多数人所鼓吹的那般美好吗？它真的像人们所认知的那样安全吗？且不谈许多OP Rollup没有欺诈证明，Rollup的安全隐患还有哪些？

本文受到L2BEAT近期发布的“Upgradeability of Ethereum L2s”启发，针对Rollup升级背后的多签与委员会信任风险（立即升级Rollup合约，卷走用户资产）及此前关于Rollup的老生常谈，联想到前不久的Multichain，综合聊下L2为何不像许多人所想的那么“美好”。

Rollup运作原理简述：

以太坊Rollup = Layer1上的一组合约 + Layer2网络自己的节点。

Layer2网络节点这个群体可以拆分出几类角色，其中最重要的当属定序器（Sequencer）。它接收Layer2上发生的交易请求，决定它们的执行次序，然后把交易序列打包为批次（Batch），传送给Rollup项目在Layer1上的合约（下文中将统称为Rollup合约）。

Layer2的全节点可以直接从定序器处获取交易序列，也可以读取定序器发到Layer1上的交易批次（Batch），但后者具备比前者更高的最终确定性（不可更改性）。通常，当一批交易被定序器传送到Layer1上后，这批交易的次序便不可变更（只要以太坊不发生区块回滚，Rollup的交易序列就不会变更）。

区块链证书验证平台TheRollNumber完成16.5万美元种子轮融资:金色财经报道，区块链证书验证平台TheRollNumber 宣布完成 16.5 万美元种子轮融资，Inflection Point Ventures 领投，该公司旨在为个人提供基于区块链的证书管理系统，该系统不仅可以实现证书数字化和验证，还可以让用户或个人知道在什么时间、什么人、以及如何使用凭证，继而解决身份和凭证盗窃问题。（financialexpress ）[2023/2/9 11:57:36]

由于交易执行会更改区块链账本的状态，所以除了交易次序外，Layer2全节点还需要和定序器同步账本状态，这样才能保证一致性。

因此，定序器不光要往Layer1的Rollup合约传送交易批次，还要把交易执行后的状态更新结果（Stateroot/State diff）传送至Layer1。

不难看出，L1（以太坊）实际上充当了L2节点们的公告板，它要远比L2自己的网络更去中心化、更Trustless、更安全。对L2的全节点而言，只要获取了L1上的Rollup交易序列 + 最开始的Stateroot，就可以还原出L2的区块链账本，计算得出最新的Stateroot。如果L2全节点自己算出的Stateroot和定序器发布到L1的Stateroot不一致，就说明定序器存在欺诈行为。

最直观的假想案例是：L2的定序器可不可以盗取用户资产。比如，它可不可以伪造一些本不该发生的交易（ps：把某些L2用户的Token转移至定序器运行者的地址，然后再把这些Token转移到L1上）。这类问题可以归结为：定序器发布了错误的交易数据或错误的Stateroot后，该怎么办？

针对定序器的欺诈风险，不同类型的Rollup有不同的应对措施。Optimistic Rollup（乐观Rollup）允许L2全节点提供欺诈证明（Fraud Proof），证明定序器在L1发布的数据存在错误。比如Arbitrum设置了一个节点白名单，允许白名单上的L2节点发布欺诈证明。

Cardano生态项目dcSpark联创：今年将推出ZK-Rollup L2:金色财经报道，Cardano生态项目dcSpark联合创始人兼首席技术官Sebastien Guillemot在社交媒体发布2023年计划，包括推出零知识证明Rollup Layer 2、和Paima Studios合作推出一个Layer2GameFi项目、以及实现EVM侧链Milkomeda的去中心化等。

据此前报道，EVM侧链Milkomeda在今年八月交易量突破了750万笔。dcSpark去年还推出了首版Flint钱包并在Plutus平台上创建并运行了5个智能合约。[2023/1/2 22:20:49]

除此之外，考虑到大多数交易所和私营跨链桥项目方都会运行L2全节点，可以立即发现错误，大多数Rollup定序器盗币的成功率基本为0（因为它最后要套现，还是要在交易所完成，或者把盗来的币转移至L1后再另谋出路）。

（图中的Aggregator实际就是定序器）

但对于没有欺诈证明的Optimism，定序器可以通过Rollup自己的跨链桥bridge合约来盗币。比如，定序器运行者可以伪造交易指令，将其他人在L2的资产转移至自己的地址，再通过Rollup自带的bridge合约，把盗来的币转移至L1。因为没有欺诈证明，OP的全节点无法对错误交易发起挑战，所以理论上，OP的定序器可以盗取用户在L2的资产（只要它真的想这么做）。

解决这种问题的方法是“社会共识”（靠社区成员和社交媒体等舆论监督），或者靠OP官方的信用背书。

有趣的是，近期某交易所降低了Arbitrum 和 Optimism 用户向所内转币的延时（从100个L2区块降低到1个L2区块），这其实是信任ARB和OP的定序器不会作恶（默认它们是有官方背书的中心化服务器）。

ZKSwap开发负责人 Alex Lee：构建支持通用 EVM 的 rollup 扩容解决方案 ZKSwap在路上:据官方消息，2021年04月12日晚，由Gate.io主办的直播专访节目《酒局币赴》邀请到ZKSwap开发负责人 Alex Lee直播分享近期最新发展。直播期间Alex与Gate.io合伙人酒儿就面对市场竞争格局产生变化后，ZKS将如何把握机遇与挑战进行了探讨与交流。

Alex 表示，目前，Layer2赛道已经是一片繁荣了，技术上不断创新，各种产品也层出不穷。ZKSwap推出的 Zkspeed 扩容方案兼顾了 ZK-Rollup、Validium 和 Optimistic rollup 方案的特点。即实现所有与 Layer1 交互的交易数据全部上链（ZK-Rollup），把单纯 Layer2 的交易数据存放在链下（Validium），交易 hash 数据上链，同时 ZKSpeed 也会提供一个完全上链的版本，这样可以实现更高的安全性，并提供零知识证明保证状态转换的有效性。虽然目前 ZKSwap 的方案还不兼容 EVM，但ZKSwap 团队的愿景正是构建一个支持通用 EVM 的 rollup 扩容解决方案，使得其他应用无需重新编写智能合约就能实现快速迁移，目前 ZKSwap 团队已经投入研究，并取得了一些进展。[2021/4/12 20:12:00]

不同于乐观Rollup，除了依靠L2全节点外，ZK Rollup通过有效性证明Validity Proof（往往与ZK Proof相混淆）解决定序器欺诈问题。ZK Rollup网络里有一种称为Prover的节点，专为定序器发布的交易批次Batch生成有效性证明。同时，L1上有专门验证有效性证明的合约（一般称为Verifier），只要交易批次及Stateroot/State diff对应的证明通过Verifier合约的验证，便被最终确认（Finalized）。ZK Rollup的官方bridge只会给通过有效性证明验证的提款交易放行，显然这要比Optimism可靠太多。

理论上来说，OP Rollup的安全性靠L2全节点来保证（至少要有1个能发布欺诈证明的诚实节点）。ZK Rollup的安全由L1上的Verifier合约保证（由L1节点完成交易最终确认）。表面上看，它们都可以“继承L1的安全性”（借助L1完成交易的最终确认/结算），以太坊最大主义者甚至将其称作“等价于L1的安全性”（与L1的交易结果最终性一致），但实际情况却并非如此，甚至是远非如此。

StarkWare推出ZK Rollup扩容解决方案StarkNet:1月27日消息，零知识证明研发机构StarkWare表示，其二层扩容解决方案ZK Rollup“StarkNet”目前已经完成基础构建（阶段0），即图灵完备框架Cairo、STARK 软件堆栈和二层扩容引擎StarkEx，之后将进行构建阶段一至阶段三，其中，阶段一将支持单一应用Rollup“Single-App Rollup”，将使开发人员能够在StarkNet上构建和部署自己的可扩展性应用程序；阶段二将支持多应用Rollup“Multi-App Rollup”，支持在同一StarkNet实例上运行并访问多个应用程序，这将实现不同应用程序之间的互操作性，以及降低 Gas 成本；阶段三将支持去中心化Rollup“Decentralized Rollup”。

StarkWare预计将在近几个月内部署阶段一，并在2021年底之前顺利进入阶段二和阶段三。StarkWare构建的StarkNet是一种由STARK驱动的去中心化二层ZK Rollup，可支持以太坊的通用计算。[2021/1/27 13:37:48]

首先，ZK Rollup的有效性证明生成速度极为缓慢，定序器可以在1秒内执行几千笔交易，但为这几千笔交易生成Proof最多可能要几小时。但这个问题也容易解决，主流的ZKR基本都会通过切分Proof生成任务、交由不同的Prover节点并行处理的方式，大幅提高Proof生成速度。

其次，要考虑L2节点在L1发布数据的延迟。因为定序器或Prover每次往L1发送数据，都会有一个固定成本（就好比每次运货都要消耗一个集装箱）。频繁在L1上发布数据是不划算甚至亏本的，所以定序器和Prover会尽量减少在L1上发布数据的频率，等一次性凑够了大量的数据再打包发布。

换言之，当用户数量不足、发起的交易笔数不够多时，定序器会延迟向L1发布数据。比如在去年用户较少时，Optimism半小时才向L1发送一次交易批次。现在，因为用户多了起来，这个问题得到了有效解决。与OP不同的是，Starknet采用了减少State diff发布频率的方式降低数据成本，这使得Starknet的交易最终确认延时被拉长到了7~8小时。

V神：ERC20项目应积极研究ZK-Rollup L2扩容解决方案:金色财经报道，Education Ecosystem今日发推称，过去几周，以太坊gas价格高昂，每笔交易价格为0.40至0.88美元，这使得ERC20项目无法在以太坊上进行任何微交易支付，这挫败了使用以太坊网络进行支付的想法。对此，以太坊创始人V神表示，ERC20项目应该积极研究ZK-Rollup L2扩容解决方案，这些解决方案目前已在主网上运行。[2020/7/10]

除此之外，多数ZK Rollup为了进一步降低成本，往往会“聚合许多个Proof，再一次性发到L1上”。也就是说，Prover不会在生成一个Proof后就立刻发到L1，而是等多个Proof都生成完，聚合在一起，再发给L1的Verifier合约。（其实聚合Proof的过程，就是用一个Proof来包含掉验证多个Proof产生的计算步骤）

这样做的后果是，Proof的发布频率进一步降低了，交易从发起到最终确认的延时进一步拉长了。

根据区块浏览器显示，Polygon ZKEVM的交易确认延时大概是30~50分钟，Starknet和Zksync Era在7小时以上。显然这只是“部分继承L1的安全性”，与以太坊支持者们所说的“等价于L1的安全性”有很遥远的距离。

当然，以上问题都可以靠技术进步来解决，在不久的未来实现。比如很多项目方在研发高性能硬件，降低有效性证明的生成时间；Optimism也承诺将很快发布欺诈证明系统；以太坊的Danksharding方案将把Rollup的数据成本降低几十倍甚至更高，这可以有效解决上面罗列的问题。

与Defi等应用类项目一样，Rollup网络的运转需要依靠L1上的相关合约，而这些合约是“可升级”的，也就是说部分代码可以更换（大多数Rollup都用了代理合约），并且可以在多签或安全委员会的授权下立刻进行。先说结论：Rollup可以通过少数人控制的多签或安全委员会，快速更改L1上的合约代码，然后盗取用户资产。

首先“Rollup合约为什么需要升级”和“它是怎么升级的”。以太坊上的合约代码在部署后，是不可更改的，但Rollup在开发过程中难免存在各种各样的bug，可能导致错误的结果；同时Rollup也在频繁的进行产品迭代，需要频繁增加新的功能；更极端的情况下，还可能有黑客攻击Rollup合约，所以Rollup合约需要有可升级性，这往往通过代理合约来实现。

代理合约其实是以太坊合约开发中常用的一种方法，就是将合约的数据和业务逻辑分开，分别保存在不同的合约中。数据（状态变量）存储在代理合约中，业务逻辑（函数）保存在逻辑合约中。代理合约（Proxy）通过delegatecall，将函数的执行过程全权委托给逻辑合约（Implementation），再把最终的结果返回给调用者（Caller）。

代理模式下的合约升级，只需要将代理合约指向新的逻辑合约（改写代理合约里存储的逻辑合约的地址）。大多数Rollup项目都采用了这种给合约升级的方法，可谓简单粗暴。

不难想到，Rollup的合约可升级其实是巨大的雷：如果升级后的合约里包含恶意的代码，比如把Rollup自带的Bridge合约的提款放行条件加以修改，或者把Verifier合约判定有效性证明正确性的条件加以更改，定序器就可以盗币（原理在前面讲了）。

但问题在于，又不能不允许Rollup合约可升级，理由在前面说的很清楚。权衡之下，绝大多数Rollup会通过DAO治理、安全委员会或多签授权，用人治的方式来决定要不要升级Rollup的合约。除此之外，还会通过时间锁Timelock，来为合约升级设置延时窗口期。

考虑到大多数的DAO提案都有自动化的执行流程（通过链上合约来实现），即便要升级合约，也要先获取足够多的投票，然后再经过时间锁Timelock规定的延时（往往要经过很多天），升级合约的操作才会执行。如果有人想搞恶意的合约升级，需要通过治理攻击的方式度过DAO治理这关（比如发生在Tornado Cash上的治理攻击），但这样做的成本很高，要先获取足够多的Token才行，正常情况下不会成功。即便治理攻击成功了，由于有时间锁的限制，用户会有足够多的时间把资产从L2撤出，Rollup官方也会有足够多的时间采取紧急措施。

看起来时间锁是解决恶意的合约升级的法宝。但问题在于，所谓的“Rollup官方可采取的紧急措施”，其实就是绕开DAO治理和时间锁，通过多签或者安全委员会授权，立即升级Rollup合约。考虑到目前主流的Rollup托管了动辄几十亿美元的用户资产，由多签和安全委员会来授权的“合约可立即升级”，是终极的应急措施，但也是悬在所有用户头顶上的达摩克利斯之剑。

显然这是信任最大化问题：你需要信任Rollup官方不会有盗取你的资产的念头。如果从Trustless的角度来考虑（尼克萨博的视角），所有由多签和安全委员会控制的Rollup都是不安全的。Avalanche创始人Emin Gun Sirer和Solana创始人Anatoly、著名黑子Justin Bons都曾强调过这类问题。

根据知名L2研究机构L2 BEAT发布的报告“Upgradeability of Ethereum L2s”，及L2BEAT数据可视化网站显示，Arbitrum、Optimism、Loopring（路印）、ZKSync Lite、ZkSync Era、Starknet、Polygon ZKEVM等主流Rollup都存在多签或委员会授权的可升级合约，并且可以绕开时间锁限制。

dYdX虽然有一个EOA地址可以绕开DAO治理升级合约，但受到时间锁限制（至少有2天的延时）。Immutable X则存在14天的合约升级延时，所以，按照L2BEAT的说法，dYdX和Immutable X要比其他已上线主网的主流Rollup更Trustless。

那么该怎么降低多签和安全委员会带来的信任风险？答案其实和Multichain事件类似：可以归结为反女巫问题。必须要保证，多签/委员会由多个不同的、无高度利益重合的、串谋风险低的实体来控制。目前看来，除了加大DAO去中心化治理的成熟度、邀请有名望有信誉的名人或机构来参与多签/委员会以外，似乎没有什么太好的办法。而以上场景似乎早已在现实世界的民主中屡见不鲜。

当然，也可以通过时间锁给多签/委员会管理的合约升级行为加以限制，但这需要针对许多因素进行权衡，因为多签/委员会的存在目的就是为了快速处理一些紧急情况；同时，如果Rollup项目方在去信任化问题上没有什么坚定的决心，这个问题也不可能被解决。

所以，尽管不同的Rollup项目通过精妙的机制设计，可以在绝大多数时候保障用户资产的安全，但由于存在多签和委员会，Rollup发生黑天鹅事件的概率并不为0。即便多签和委员会成员串谋的概率只有万分之一，考虑到L2托管的资产价值（假设为100亿美元），L2用户资产每天的风险仍高达100万美元。联想到Multichain事件，着实令人毛骨悚然。

所以我个人认为，就像Polynya此前所说的那样，以太坊生态内的大多数资金仍然会倾向于在L1流通和锁仓，而非L2，Rollup生态长期内都无法捕获以太坊生态内的大部分价值。对于大户和鲸鱼，以太坊主网显然是一个比L2更合适、更可靠的资金去处。所以，很多人此前考虑的“L2的崛起会不会导致L1的冷清”，其实早已有了答案。

正如东野圭吾在其著作中所说，人心要远比数学公式更难捉摸，更难理解，更为复杂，也更难改变。许多事情无法靠单纯的技术手段来解决，但凡涉及到“人性”的因素，永远都是这个世上最不可控、最难预测、也最需要严肃对待的问题。在此，请让我们牢记康德墓碑上的那句传世经典：

“有两样事物始终围绕着我的心灵，我越是加深对他们的思考，心中唤起的惊奇和敬畏越是日渐加深：这便是 内心的道德律和头顶灿烂的星空。

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