从L2BEAT风险评级指标重新认识Layer2与Rollup

提到L2BEAT这个名字，大多数人可能有所耳闻，但对其所作所为并不太了解。在2023年前相当漫长的时间里，人们对L2BEAT的印象往往只是“以太坊Layer2的数据可视化平台”，除了L2赛道的TVL数据展示与技术方案分类以外，大家对L2beat的功能似乎不甚了解。但随着今年6月上线的Layer2风险评级指标逐渐兴起，L2BEAT这个堪比“以太坊L2评级机构”的小众组织得以被越来越多的人所知晓。

当提到“评级机构”四个字时，《世界是平的》一书中曾有极为生动的比喻：“我们生活在两个超级大国的世界里，一个是美国，一个是评级机构。美国可以用炸弹摧毁一个国家，评级机构可以用债券降级毁灭一个国家；有时候，两者的力量说不上谁更大。”从97年亚洲金融风暴到07年次贷危机，华尔街评级机构都扮演了举足轻重的角色，甚至成为了这些恶性事件的重要推手。而在Web3这个表面讲究“去信任化”实际依靠“社会共识”的圈子里，“风险评级”是始终绕不开的重要一环。无论是合约代码审计还是链上异动分析，它们的价值丝毫不逊于零知识证明与共识算法，甚至有过之无不及。对模块化区块链这个新领域而言，一套客观、全面，且能够把不同Layer2区分开的风险评估指标尤为重要，尤其是在L2体系已承载近百亿美元资产的当下，如何更好的发现L2潜在风险、更好的警示大众，已经是一个不可逃避的现实问题。

在2022年的一篇论坛博客中，Vitalik提到，目前几乎所有的Rollup都不算成熟，大多采用了被称为Training Wheels（辅助轮）的辅助手段，来保障Rollup的正常运转。“辅助轮”反映了Rollup项目在多大程度上依赖于“人工干预”和“社会共识”，越少依赖辅助轮的L2越“去信任化”，风险越低；反之则风险越高。

比如，包括Optimism在内的乐观Rollup，大多没有上线欺诈证明系统，这极大抬高了风险级别；还有不少L2如Immutable X把DA（数据可用性）放在ETH链下实现，亦或是像Starknet一样缺乏可随时调用的强制提款/强制交易功能。对于Layer2而言，上述条件是保证其“等同于ETH安全性”的必要条件。当然除了这些之外，目前几乎所有的L2项目方都给自己留了“后门”，靠一组多签来管理L2在以太坊上的合约代码，并可随时更改状态哈希，这也是巨大的隐患所在。

为了更好的区分和定义Rollup，Vitalik等人根据一个Rollup项目对辅助轮/人工干预的依赖程度，把Rollup划分为3个等级，即Stage 0、Stage 1、Stage 2。后来L2beat通过社区征集意见的方式对这套分类方案进行了修正，大致可以归纳如下：Stage0——完全依赖辅助轮，一个Rollup应满足的最低标准：·该项目自称是Rollup。·Rollup处理的交易应该“on-chain”（涉及L2状态转换过程的数据都要披露至L1，同时还要披露L2状态的哈希Stateroot；）·应该设置一批权限开放且代码开源的Rollup全节点，可以帮助用户获知L2上全体账户的状态（包含余额、交易次数等）。

满足上述全部条件的L2项目才会被L2beat标记为Stage 0，也即满足一个Rollup的最低标准，否则将不被视作一个Rollup（比如Arbitrum Nova）。

而Stage1——部分依赖于辅助轮的Rollup，有以下特征：·必须上线欺诈证明/有效性证明系统，保证L2状态转换的有效性；·如果是乐观Rollup，至少要有5个非官方控制的L2节点可发布欺诈证明（挑战者白名单里至少包含5个Rollup官方之外的实体）。For Example，截至2022年11月，Arbitrum One的挑战者白名单成员包括9个实体：Consensys、以太坊基金会、L2BEAT、Mycelium、Offchain Labs、P2P、Quicknode、DLRC、Unit410。

·任何时候，用户都可以绕开排序器Sequencer（Operator），把在L2的资产强制提款到L1，以保证不会被冻结资产；如果排序器发动审查攻击，拒绝处理某些交易，用户可以强行把交易提交进L1上的Rollup交易序列。除了发布错误的Stateroot外，排序器找不到其他作恶方式。·Rollup可以设置安全委员会，由一组多签管理，有在紧急情况下强制升级Rollup合约的权力，或者干预合约上记录的L2状态哈希。但委员会多签私钥必须足够分散，且阈值够高。Vitalik本人认为，这个数值至少应是6/8，即多签被超过8个人管理，生效阈值是75%。

·并非由委员会多签授权的Rollup合约升级，至少受到7天的时间锁延时限制。这样一来，如果Rollup遭遇治理攻击等恶意的更新提案（参考Tornado Cash治理攻击事件），可以给用户至少7天的时间来安全提款。

目前的主流Rollup仅有Arbitrum One、dYdX、zkSync Lite达到了Stage1的要求，其他主流Rollup均停留在Stage0阶段。Stage2——完全抛弃辅助轮，成为一个彻底的Rollup：·乐观Rollup网络里可发布欺诈证明的L2节点应当Permissonless，取消白名单设定（对此，Arbitrum One近期推出了名为BOLD的协议）；·所有的Rollup合约升级行为至少受到30天以上的时间锁延时限制，或者干脆无法升级合约。这意味着Rollup发生恶意的升级时，L2用户有至少30天的时间安全提款。为了更好的理解L2BEAT罗列出的风险评级指标，我们可以挑选三个不同安全级别的Rollup实例进行解析。Stage0-Base,Stage1-Arbitrum One,Stage2-Fuel：Base是乐观Rollup赛道的头部项目之一，它靠L1上的合约来记录L2状态哈希Stateroot、处理进出L2的资金，并且借助以太坊实现数据可用性（DA），与L1有桥接关系。

Base排序器需要把L2的交易数据披露至L1，具体而言，排序器大概每隔几分钟，就向以太坊上的指定地址发起一笔Transaction，在Transcation的可自定义的附加数据Calldata中，记录一批压缩后的交易数据。由于L2全节点会自动同步L1区块，它们可以监测到排序器发出的这笔交易，在其Calldata里解析出L2的交易数据，进而获知L2排序器的最新状态，并计算出正确的状态哈希Stateroot，与L1上排序器提交的Stateroot进行比较。

目前Base没有上线欺诈证明系统，无法保障L1合约中记录的L2 Stateroot是正确的，但有能力运行L2全节点的用户可以及时发现错误所在；此外，Base没有强制提款等抗审查攻击的方案，如果排序器长时间宕机或者故意拒绝用户请求，L2用户将无法安全提款至L1，所以它存在巨大的安全隐患。显然，这样的Rollup在机制设计层面是不安全的，但用户和L2社区成员可在必要时刻通过社交媒体发出警告，让以太坊基金会乃至SEC等监管机构意识到危险发生，这就是所谓的“社会共识”，即通过高度的数据透明和社区成员自发监督，以“舆论发酵”和“人工干预”及后续“法律追责”的方式来制约L2项目方的作恶行为，属于最低级别的安全保障，因为它无法在事前就制止作恶，而只能在作恶行为发生后追责。但事实上，“社会共识”也是保障区块链安全的基础条件（如果有人尝试恶意分叉以太坊，以太坊社区也会通过社会共识确定哪个分叉链是应该追随的），并且恶意行为者顾及到自己所作所为被曝光的后果，大多数时候不敢挺而走险（当然FTX和ZT、门头沟等交易所除外）。

当我们把考察对象换为Arbitrum One时，可以立刻看到它与Base的不同。比如它上线了可用的欺诈证明系统，设立挑战者白名单，其中包含以太坊基金会和L2beat在内的9个不同实体运行的节点，只要排序器往L1发布了错误的状态哈希Stateroot，挑战者节点就会发布欺诈证明，这样可以确保Rollup合约里记录的L2 Stateroot是正确的；同时，Arbitrum One有应对排序器审查攻击的强制交易机制，允许用户调用L1上的Sequencer Inbox合约的force Inclusion函数，将交易指令直接提交至L1；如果在24小时内，排序器没有处理这笔需要“强制包含”的交易/提款，该交易/提款指令会被直接包含进Rollup交易序列中，这就为用户创造了一个可以从L2强制提款的“安全出口”。这里需要强调，在Stage1级别的Rollup项目中，用户只要可以获知L2的全体账户状态，构造对应自己账户余额的Merkle Proof，就可以通过Rollup合约里的指定函数来强制提款（这个功能一般称为逃生舱Escape Hetch）。至于如何获知L2上账户的状态，要看Rollup网络内是否有对外开放数据的全节点（几乎所有的L2都有这类节点）。此外，Arbitrum One的合约升级行为受到多种因素限制，比如：正常的合约升级提案，要先通过链上治理的投票决策，投票阈值通过后，又会受到时间锁限制（有12天的延时），之后才会被自动执行。如果该合约升级提案包含恶意的代码逻辑，可以被安全委员会否决（通过多签来执行）。

但Arbitrum One安全委员会本身可以越过时间锁的限制，比如只要9/12多签通过，安委会就可以立刻upgrade合约代码，或者是强行更改Rollup合约里记录的L2 Stateroot。至于安全委员会凭什么有这么大的权力，Vitalik曾如此解释：“有些Rollup可能采用了多个独立的状态转换函数，比如有两个持不同观点的的欺诈证明发布者，或者有多个Prover节点提交了不同的有效性证明，或是排序器尝试在L1上分叉L2账本，亦或是有效性证明在7天内都没有被提交上链，都可能导致L2系统彻底崩溃。安全委员会可以在这种危险局面下做出裁决，用人工干预的方式引导系统采用正确的结果。”当然，Vitalik只是列举了几种简单的“危险情况”，考虑到Rollup合约可能遭遇黑客攻击，排序器也随时可能被黑（或者出内鬼），紧急的应对措施显然是必要的。

按照Vitalik的看法，如果是完善的Rollup，合约可以升级，但必须有大于30天的时间锁延时，给用户和社区成员足够长的反应时间。

显然，由于Arbitrum的安全委员会可以在多签通过后立刻升级合约，如果新版本代码里包含恶意的业务逻辑，理论上可以卷走用户在L2的资产。所以Arbitrum One并不符合Vitalik对完善的Rollup的定义，只是风险级别比较低。

当我们要考察“完善的Rollup”时，L2BEAT上只有两个项目满足条件：Fuel V1和DeGate。其中，Fuel V1是最早上线欺诈证明系统的乐观Rollup，它的欺诈证明提交是Permissionless的，所有人都可以运行节点并在必要时发布欺诈证明。同时，Fuel V1的合约被写死了，根本无法升级，委员会也无法干预Rollup合约上记录的L2 Stateroot，所以不存在所谓的安委会风险。Fuel V1达到了最低的风险级别，但其每次更新迭代都要重新部署合约，并且需要用户手动把资产迁移至新版本，实质就是重做了一个新项目，这样的后果是流动性的割裂，极大的降低了灵活性。由于编程模型采用UTXO而不兼容EVM、创始人后来转投Celestia团队等多重原因，Fuel的发展逐渐停滞，生态建设也不尽人意。总而言之，追求绝对的安全带来的代价就是更新迭代的不灵便，而在欺诈证明与有效性证明技术尚未完善的当下，保持一定的合约可升级性，或许是Rollup必须要具备的feature。在未来相当长一段时间里，我们可以预见到以下情形：大多数Rollup都不会放弃安委会多签，L2合约在很长一段时间内都将具备“可立即升级性”（某ZK Rollup项目一直都没有放弃安委会多签，后来直接转头做新项目去了）。鉴于欺诈证明系统的开发难度，多数非头部的乐观Rollup可能无法在短期内上线欺诈证明（大概率2023年底还做不出来），而Arbitrum One将长期处于Rollup赛道的领先地位，虽然它尚不具备最高级别的安全，但却拥有相对完善的欺诈证明系统、安委会多签被合理分散（9/12多签，被分配给了包括ARB项目方成员在内的12名社区成员），同时也具备最庞大的DApp生态——拥有超过440个应用。而安全性很差、更多靠营销的Base能否延续过去几个月的增长势头，还有待时间的验证。如果Base在TVL体量上能超过Arbitrum One，或许会导致“去信任化”信仰本身的溃败。当然，最重要的是，我们将始终需要L2BEAT这类风险评级机构，在这个动荡不安、充满混乱的时代，一套一目了然、综合全面的风险评级指标，始终是保证以太坊体系乃至整个Web3蓬勃发展的关键所在。