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以Taiko為例解讀預先確認（Preconfirmation）概念：如何讓以太坊交易更有效率？

24-11-21 10:00

閱讀本文需 37 分鐘

AI 總結

看總結

原文標題：「Preconfirmation (feat. Taiko): Make Ethereum Fast for the First Time! 」

原文作者：Ingeun Kim : : FP

本文從目前L2 生態存在的限制出發，透過對Taiko 等項目的具體實踐進行剖析，展示了預確認（Preconfirmation ）這個創新概念是如何優化交易確認流程、提升使用者體驗。同時也揭示了目前預確認技術在發展過程中仍需克服的難題，包括技術完善與生態永續性的雙重挑戰。

關鍵概述

Taiko 是一個基於Based Rollup 的Layer2 網絡，旨在實現與以太坊的完全互通性，同時推動定序器（Sequencer）的去中心化。為解決 Rollup 機制中交易最終確認的延遲問題，Taiko 引入了「預先確認（Preconfirmation）」概念。透過事先向使用者保證交易的包含性和順序性，預先確認有效緩解了 Rollup 機制中交易確認流程的低效率問題，從而顯著提升使用者體驗。

在 Based Preconfirmation 模型中，L1 驗證者為使用者提供交易結果的保證。預確認者需要質押保證金並遵守削減（Slashing）機制，以確保系統的可靠性。 Taiko 等 L2 專案透過引入預確認機制，建立了可靠的交易最終性，為 DeFi 等需要即時確認的服務創造了更便利的營運環境。

目前，已有多個專案參與預確認生態系的建置。這項技術進步可望提升以太坊 L2 生態的效率，加強與以太坊的互通性，並推動整個生態系統的進一步擴展。

Taiko 正穩步邁向其作為以太坊 Layer2 解決方案的最終目標。為實現這一目標，Taiko 優先考慮與以太坊的全面互通性、去中心化定序器以及對開發者的支援。值得一提的是，Taiko 透過 Based Rollup 的架構實現了與以太坊的完全互通性，同時允許任何人參與成為定序器，從而實現了定序器的去中心化。然而，儘管 Based Rollup 的模型具備優勢，但其結構本身仍存在一些固有的低效率問題。

本文將以 Taiko 為例，深入解析預先確認（Preconfirmation）這個概念。作為 Layer2 技術堆疊中的關鍵組成部分，預先確認是 Rollup 實現進一步發展的重要步驟。

目前L2 效率問題

隨著L2 生態系的擴展，眾多項目相繼湧現，帶來了許多新概念和技術堆疊。然而，儘管這些進展顯著，L2 在效率方面仍存在一些亟待解決的問題，特別是在影響使用者體驗的關鍵領域，提升效率變得尤為重要。

Rollup 的固有限制：低效率的交易最終性決定流程

L2 透過Rollup 實現了可擴展性，依賴以太坊等L1 平台的資料可用性和交易處理。然而，Rollup 存在一個固有限制：儘管可以獨立完成交易排序和執行，但其他所有流程仍需等待 L1 的最終確認。

這項架構透過直接利用 L1 的區塊生成和資料可用性，確保了安全性和資料不可變性。然而，依賴L1 進行最終確認導致交易處理速度較慢，即時確認能力有限，從使用者角度來看難以滿足即時需求

此外，許多L2 的定序器和驗證節點目前仍是中心化的。這種中心化會導致效率低下，例如較長的交易確認時間和可能的操作中斷，從而影響某些 Rollup 的交易處理效率，造成確認延遲。

預確認概念的提出

預確認概念的提出是為了解決L2 網路中交易最終確認效率低下的問題。預先確認能夠讓使用者更快獲得交易的確認，從而緩解 Rollup 機制中常見的延遲與低效率。

預確認旨在解決哪些問題？

在 Rollup 機制中，使用者提交交易至 L2 後的確認過程始終存在效率低下的問題。由於中心化的 L2 定序器無法準確保證交易何時會在 L1 上被確認，使用者對於交易的順序和結果常常不確定。例如，使用者可能需要長時間等待交易包含在 L1 上，如果交易順序出錯或結果不理想，可能會導致已執行交易帶來的財務損失。

在高度波動的市場環境下，延遲和順序變動的問題更為突出，因為使用者依賴套利和 DeFi 服務。在這些情況下，交易延遲或順序變化會直接導致機會的喪失。即便是進行普通交易的用戶，也可能會對交易最終在 L1 上的確認時間和順序缺乏信心，進而對區塊鏈的可靠性和易用性產生疑慮。

因此，預先確認的設計目標在於彌補這些缺陷，特別是為那些受Rollup 低效率影響最大的用戶提供更便捷、更可靠的交易體驗。

預先確認如何解決這些問題？

預先確認透過提供使用者交易的包含性、排序和執行保證，從而解決了這些問題。它透過中心化的 L2 定序器向使用者提供「軟確認」，並簽發預先確認憑證，以確保交易最終會在 L1 上被包含。

軟體確認的主要優點在於能提升使用者體驗。用戶在提交交易後可以立即收到確認憑證，從而確保交易按預期順序包含在 L1 上，減少了不確定性，特別是在套利等需快速反應的交易中。此外，預先確認也增強了使用者對 L2 系統的信任。隨著使用者對交易安全處理的信心增加，L2 生態系統的整體使用率也會提升。由此，預先確認在提高 Rollup 處理效率和便利性方面起到了關鍵作用。

預確認是最終解決方案嗎？

儘管來自中心化定序器的軟體確認能夠透過預期的排序和結果提升使用者體驗，但它依賴於對排序器的信任。沒有法律或技術上的強制措施，使用者只能依賴定序器的可靠性。這種依賴性帶來了一個可能性，即交易可能不會按照正確順序被包含，甚至可能根本未被包含在 L1 上，無法提供用戶所期望的穩定保證。

以Taiko 為例解讀Based Preconfirmation 的概念及實踐

Taiko 對基於預確認的實施投入了大量精力，因為此方法與Based Rollup 的核心特性高度契合。如果 Based Preconfirmation 能夠成功引入 Taiko 的框架，不僅可以大幅減少交易最終確認的延遲，還將提升用戶體驗。此外，這項改進還將啟動先前受限的多種服務，使其能夠在 Taiko 網路上高效運作。

在深入理解 Based Preconfirmation 之前，有必要先回顧 Taiko 的一些關鍵特性，以便更全面地理解這一方法的適用性與優勢。

Taiko 案例解析

Taiko 充分展現了 Based Rollup 的核心特性。它不僅實現了與以太坊基礎設施的完全互通性，還致力於與以太坊的安全機製完全對齊。 Taiko 採用了 Based Rollup 的架構，這意味著它沒有依賴中心化的定序器，而是依賴以太坊的驗證者擔任定序器的角色，負責交易和區塊的排序。

也就是說，Taiko 的定序器與以太坊的區塊提議者是同一類角色。這種設計賦予了他們特殊的責任與激勵機制，例如獲得最大化可提取價值（MEV）獎勵及定序器身分帶來的其他好處。因此，當 Taiko 的 L2 定序過程中出現問題時，這些定序器會因為在以太坊生態中的利益關聯，自然承擔相應責任。這種機制讓 Taiko 在操作責任方面與其他以太坊 L2 項目形成了顯著差異。

此外，值得注意的是，Taiko 的Based Rollup 模型被設計為「基於競爭的Rollup（Based Contestable Rollup, BCR）」，這一結構旨在激勵良性競爭。透過開放和無需許可的設計，Taiko 確保了系統的去中心化，並允許任何人參與，從而使系統更加公平透明。

基於Based Rollup 的預確認

那麼，專門為Based Rollup 設計的預確認模型是什麼樣的呢？答案就是「Based Preconfirmation」。此模型旨在透過直接在 L1 上驗證的確認，取代傳統的軟確認機制。

Based Preconfirmation 提供了一個系統，其中一些 L1 驗證者自願參與並提供預確認服務。作為定序器，這些驗證者向使用者提供 Rollup 交易結果的可驗證預測。這種方式為使用者提供了交易包含和排序的可信保證，而這些保證直接基於 L1，從而增強了 Rollup 流程的可信度和可靠性。

Justin Drake 首次提出了Based Preconfirmation 的概念，並提出了一個名為「預確認者（Preconfer）」的特定角色，預先確認者可以為使用者提供簽章保證，明確交易的順序和執行狀態。為了確保承諾的可靠性，每位預確認者都需要質押一定數量的保證金。如果他們未能履行關於交易順序或執行狀態的承諾，將面臨 Slashing 機制的懲罰，即部分或全部保證金的喪失。

Slashing 機制已被廣泛應用於以太坊 PoS 質押中，用於有效遏制惡意行為。此機制不僅強化了預確認者的責任感，同時也在使用者與預確認者之間建立了一定的信任基礎。

兩種情況會導致預確認者受到Slashing 懲罰：

1 .活性故障（Liveness Faults）：如果預確認者因任何原因未能將使用者的預確認交易包含到鏈上，就會發生活性故障。由於活性故障並不總是故意的，其懲罰相對溫和。這類故障可能源自於網路問題或 L1 或 L2 區塊鏈的中斷，導致交易無法正確納入鏈。為保護誠實的預確認者免於不當處罰，活性故障的懲罰金額通常由使用者與預確認者協商決定。

2.安全性故障（Safety Faults）：如果預先確認交易被包含到鏈上，但結果與使用者最初的請求不一致，就會發生安全性故障。這種不一致完全是預確認者的責任，因此安全性故障的懲罰通常更加嚴厲。預確認者的保證金會被全額沒收，無論問題是否是故意的。

要成為Based Preconfirmation 模型的預確認者，一個節點（通常是L1 區塊提議者）必須接受這些Slashing 機制的條件，並質押所需的保證金。獲得批准後，預確認者即可向用戶提供服務，並透過收取服務費用獲得收入。

這種費用模式為使用者提供了顯著的便利，使他們能夠繞過 Rollup 交易最終確認中的固有延遲。例如，用戶透過個人錢包提交預確認交易後，可立即向預確認者取得確認憑證。

參與 Based Preconfirmation 的預確認者，不僅能夠透過收費獲得額外收入，還可以幫助優化 Rollup 的交易確認流程。這種模式不僅提升了使用者體驗，也為整個 L2 生態系統提供了一個可靠且高效的交易最終確認解決方案，進一步增強了其吸引力和實用性。

為什麼使用者願意為預確認支付費用？

這其實與預先確認的核心目的密切相關。用戶願意為預確認支付費用，因為它直接解決了 Rollup 在交易最終確認過程中的效率低下問題，為用戶帶來了顯著的便利。

例如，當用戶透過個人錢包在L2 區塊鏈上提交預確認交易時，標準交易可能需要等待最終確認，而請求預先確認的用戶則能夠立即從預確認者處獲得保證，無需延遲即可完成交易。此時，用戶甚至可能在錢包介面中看到一個綠色的對勾，清楚地表明交易已成功。

再以 DeFi 服務為例，當用戶在 L2 DeFi 平台上進行代幣兌換時，預先確認可以為相關交易提供額外保障。通常情況下，交易的報價匯率或費用可能會因延遲而與實際完成的交易結果不一致。但透過預先確認，使用者能夠享受快速且有效率的交易最終確認流程，減少預期條件與實際結果之間的差異，從而獲得更可靠的服務體驗。

這些應用場景不僅讓開發者能夠提供更精準的服務，也為使用者帶來了更流暢、便利的使用體驗。這種動態進一步支持了 L2 生態系統的擴展，同時也為更廣泛的 L1 生態系統的成長作出了貢獻。此外，對於 Based Rollup 的定序器來說，預先確認所帶來的額外收入為其提供了可觀的獲利模式。這種設計有效解決了 Based Rollup 傳統上的一些弱點，使其成為定序器的理想選擇，並兼具可靠性和吸引力。

Based Preconfirmation 有哪些挑戰？

Based Preconfirmation 仍是以 Taiko 為代表的 Rollup 驅動 Layer2 計畫中一個備受關注的研究領域。儘管此機制為提升 L2 效能和可擴展性，同時保持去中心化提供了明確的解決方案，但在實際應用中仍面臨一些亟待解決的挑戰，以實現更廣泛的採用。

首先，在 Preconfer 提交交易至區塊時，用戶可能無法獲得交易包含性的絕對保證。儘管預確認者透過質押保證金為交易提供擔保，但此機制仍無法完全解決因外部中斷而導致交易未能包含的問題。尤其是在交易價值高於預確認者質押金額的情況下，預確認者可能濫用其權限，選擇性地包含或排除某些交易，從而帶來潛在風險。

另一個顯著挑戰是基於預先確認的獲利模式。預確認者的主要收入來源是用戶支付的預確認費用。然而，如果預確認者的數量不足或參與度不夠高，可能會導致市場中心化，出現壟斷傾向。在這種情況下，預確認費用可能被人為抬高，增加用戶進行快速且有效率交易的成本，對預確認生態系統的健康發展構成威脅。

值得注意的是，Based Preconfirmation 的概念相對較新，僅在約一年前被提出。要使其成為最大化 Rollup 驅動 L2 解決方案速度和效率的「關鍵工具」，仍需要一段時間的實踐和改進。然而，隨著 Rollup 已牢固確立為以太坊可擴展性的核心組件，進一步探索預先確認以提升效能，標誌著 L2 技術發展的重要一步。

特別是 Taiko，在推動 Based Preconfirmation 的實施上已取得了重要進展。同時，Taiko 與 Taiko Gwyneth、Nethermind、Chainbound、Limechain、Primev 和 Espresso 等多家合作夥伴展開了協作，共同探索和開發 Based Preconfirmation 的應用場景。這些合作旨在推動 L2 生態系統的進一步演進，相關的更多細節將在後續章節中深入討論。

預確認生態全景視圖：流程圖解讀與專案探索

在本章中，我們將探討哪些專案正在積極研究和推進Rollup 驅動的L2 生態系統中的預確認技術發展。由於該生態系統仍處於早期發展階段，我們將透過一張流程圖來更直觀地展示和理解預先確認的具體流程。

預確認流程圖

預確認是一個需要L1 和L2 緊密協作的複雜過程，涉及多個角色，每個角色都承擔特定職責。為了方便更直觀地了解這個流程，我製作了一張流程圖進行簡要概述。需要注意的是，這張流程圖旨在幫助解釋整體邏輯，因此並未嚴格區分 Rollup 和 Based Rollup 的不同特性，而是以基礎層面的通用流程為主。

在了解流程圖的在具體步驟之前，我們先來認識參與預先確認流程的各個角色及其功能：

使用者（User）：使用L1或L2 網路的個人用戶，負責創建並提交交易。如果用戶希望獲得預確認保障，他們會將交易完成後發送給預確認者。

預確認者（Preconferrer）： 在預先確認過程中，預確認者負責對交易進行審核並驗證其有效性，隨後向用戶提供預確認保證。透過預先確認，用戶能夠在最終結算之前迅速獲得交易的狀態保障。如果節點沒有預先確認資格，它們作為非預確認參與者（Non-Preconf Actors）行動，主要處理普通交易，而非預先確認交易，類似於標準的驗證節點。

L1 驗證者（L1 Validator）：負責在 L1 網路上對交易和區塊進行最終驗證。一旦預確認者提交了交易數據，L1 驗證者會對其進行驗證，並將最終數據記錄到 L1 區塊鏈中，確保交易的完整性和符合共識規則。

預先確認挑戰管理者（Preconfirmation Challenge Manager）： 當預確認流程中出現爭議或問題時，該角色負責調查問題並採取適當措施解決爭議。這個角色對於維護預確認流程的公正性和可靠性起到了關鍵作用。

現在，我們按照流程圖的順序來整理預先確認的具體流程：

1.使用者將交易請求傳送至預確認參與者中的預確認者，以啟動預確認流程。

2.預確認者對交易進行審核並發送預確認回執，向用戶承諾該交易將被包含在L1 區塊中，從而為用戶提供初步的最終確認保障。

3.預確認者將需要包含在 L1 區塊中的交易資料提交給 L1 驗證者。這些資料可能是單筆交易，或是由 L2 定序器處理後的總計資料。

4.L1 驗證者對提交的交易資料或匯總資料進行驗證，並將其記錄在L1 區塊中，確保其符合區塊鏈共識規則。

5.經過一段時間後，包含交易資料或匯總資料的 L1 區塊達到最終性，交易正式確認完成。

6.使用者可透過 L1 節點檢查交易的最終結果，必要時利用相關資訊提出任何潛在的預確認爭議或挑戰。

7.如果發生交易未按承諾正確包含在L1 上的情況，預確認者將面臨預確認挑戰管理者的懲罰，例如被Slash 保證金或凍結其質押資產。

展望未來

Taiko 及眾多Based Rollup 的Layer2 項目，無論是否採用Based Rollup架構，都在努力優化傳統Rollup 中低效率的交易最終確認流程。透過引入預確認（Preconfirmation）這個概念，這些項目正在建立一個交易確認系統，使用戶能夠更快速、更可靠地確認交易。借助這種方式，這些項目不斷探索如何提升用戶體驗和建立用戶信任。

Taiko 則充分利用了其作為Based Rollup 的Layer 2 專案的定位，積極推動Based Preconfirmation 的機制實施，從而實現與以太坊的全面互通性和去中心化。 Taiko 透過為用戶提供快速且可靠的交易最終確認保障，大幅提升了交易處理速度和可靠性，從而顯著改善了用戶體驗。

然而，包括 Arbitrum 的 Ed Felten 在內的多位業界專家指出，目前仍缺乏能夠完全支援預先確認的成熟中間件。這顯示預確認技術的成熟度和預確認者（Preconfer）的獲利模式仍面臨挑戰，這些問題亟需進一步解決。

如本文所述，越來越多的專案和參與者正積極進入預確認領域，各自帶來了獨特的創新方案，旨在提升以太坊Layer2 的性能和效率。這一趨勢也契合了系統概念在初步實施後不斷優化的普遍規律。我認為，這一階段標誌著 L2 系統演化的重要節點，也是當前 L2 生態中一個令人振奮的正面發展。

透過預先確認提升使用者便利性，不僅可能對DeFi 和遊戲等注重速度與效率的領域產生深遠影響，也可能透過提升以太坊Layer2 的性能，重新連結以太坊與先前分散的生態部分。這項性能提升或將使更多 Type-1 以太坊 Layer2 項目實現與以太坊的深度集成，從而釋放先前因速度限製而難以獲得的潛力。這些進展勢必對整個以太坊生態系統產生深遠的影響。

預先確認仍是一條充滿挑戰的崎嶇之路。然而，像 Taiko 這樣的先行者正迎難而上，專注於為用戶提供更多的便利性。創新從來不是一件易事，但作為以太坊及其 Layer2 生態系統的支持者，我向他們的努力致以由衷的敬意和鼓勵。