以Taiko为例解读预确认（Preconfirmation）概念：如何让以太坊交易更高效？

文章转载来源： ChainFeeds

原文标题：《Preconfirmation (feat. Taiko): Make Ethereum Fast for the First Time!》

撰文：Ingeun Kim : : FP

关键概述

• Taiko 是一个基于 Based Rollup 的 Layer2 网络，旨在实现与以太坊的完全互操作性，同时推动定序器（Sequencer）的去中心化。为解决 Rollup 机制中交易最终确认的延迟问题，Taiko 引入了「预确认（Preconfirmation）」 概念。通过提前向用户保证交易的包含性和顺序性，预确认有效缓解了 Rollup 机制中交易确认流程的低效问题，从而显著提升用户体验。
• 在 Based Preconfirmation 模型中，L1 验证者为用户提供交易结果的保证。预确认者需要质押保证金并遵守削减（Slashing）机制，以确保系统的可靠性。Taiko 等 L2 项目通过引入预确认机制，建立了可靠的交易最终性，为 DeFi 等需要实时确认的服务创造了更便捷的操作环境。
• 目前，已有多个项目参与到预确认生态系统的建设中。这一技术进步有望提升以太坊 L2 生态的效率，加强与以太坊的互操作性，并推动整个生态系统的进一步扩展。

Taiko 正稳步迈向其作为以太坊 Layer2 解决方案的最终目标。为实现这一目标，Taiko 优先考虑与以太坊的全面互操作性、去中心化定序器以及对开发者的支持。值得一提的是，Taiko 通过 Based Rollup 的架构实现了与以太坊的完全互操作性，同时允许任何人参与成为定序器，从而实现了定序器的去中心化。然而，尽管 Based Rollup 的模型具备优势，但其结构本身仍存在一些固有的低效问题。

本文将以 Taiko 为例，深入解析预确认（Preconfirmation）这一概念。作为 Layer2 技术栈中的关键组成部分，预确认是 Rollup 实现进一步发展的重要步骤。

当前 L2 效率问题

随着 L2 生态系统的扩展，众多项目相继涌现，带来了许多新概念和技术栈。然而，尽管这些进展显著，L2 在效率方面仍存在一些亟待解决的问题，特别是在影响用户体验的关键领域，提升效率变得尤为重要。

Rollup 的固有限制：低效的交易最终性确定流程

L2 通过 Rollup 实现了可扩展性，依赖于以太坊等 L1 平台的数据可用性和交易处理。然而，Rollup 存在一个固有限制：尽管可以独立完成交易排序和执行，但其他所有流程仍需等待 L1 的最终确认。

这一架构通过直接利用 L1 的区块生成和数据可用性，确保了安全性和数据不可变性。然而，依赖 L1 进行最终确认导致交易处理速度较慢，实时确认能力有限，从用户角度来看难以满足实时需求

此外，许多 L2 的定序器和验证节点目前仍是中心化的。这种中心化会导致效率低下，例如较长的交易确认时间和可能的操作中断，从而影响某些 Rollup 的交易处理效率，造成确认延迟。

预确认概念的提出

预确认概念的提出是为了解决 L2 网络中交易最终确认效率低下的问题。预确认能够让用户更快获得交易的确认，从而缓解 Rollup 机制中常见的延迟与低效。

预确认旨在解决哪些问题？

在 Rollup 机制中，用户提交交易至 L2 后的确认过程始终存在效率低下的问题。由于中心化的 L2 定序器无法准确保证交易何时会在 L1 上被确认，用户对于交易的顺序和结果常常不确定。例如，用户可能需要长时间等待交易被包含在 L1 上，如果交易顺序出错或结果不理想，可能会导致已执行交易带来的财务损失。

在高度波动的市场环境下，延迟和顺序变动的问题更为突出，因为用户依赖套利和 DeFi 服务。在这些情况下，交易延迟或顺序变化会直接导致机会的丧失。即便是进行普通交易的用户，也可能会对交易最终在 L1 上的确认时间和顺序缺乏信心，进而对区块链的可靠性和易用性产生疑虑。

因此，预确认的设计目标在于弥补这些缺陷，特别是为那些受 Rollup 低效影响最大的用户提供更便捷、更可靠的交易体验。

预确认如何解决这些问题？

预确认通过为用户提供交易的包含性、排序和执行保证，从而解决了这些问题。它通过中心化的 L2 定序器向用户提供「软确认」，并签发预确认凭证，以确保交易最终会在 L1 上被包含。

软确认的主要优势在于能提升用户体验。用户在提交交易后可以立即收到确认凭证，从而确保交易按预期顺序包含在 L1 上，减少了不确定性，特别是在套利等需快速反应的交易中。此外，预确认还增强了用户对 L2 系统的信任。随着用户对交易安全处理的信心增加，L2 生态系统的整体使用率也会提升。由此，预确认在提高 Rollup 处理效率和便捷性方面起到了关键作用。

预确认是最终解决方案吗？

尽管来自中心化定序器的软确认能够通过预期的排序和结果提升用户体验，但它依赖于对排序器的信任。没有法律或技术上的强制措施，用户只能依赖于定序器的可靠性。这种依赖性带来了一个可能性，即交易可能不会按照正确顺序被包含，甚至可能根本未被包含在 L1 上，无法提供用户所期待的稳定保证。

以 Taiko 为例解读 Based Preconfirmation 的概念及实践

Taiko 对基于预确认的实施投入了大量精力，因为这一方法与 Based Rollup 的核心特性高度契合。如果 Based Preconfirmation 能够成功引入 Taiko 的框架，不仅可以显著减少交易最终确认的延迟，还将提升用户体验。此外，这一改进还将激活此前受限的多种服务，使其能够在 Taiko 网络上高效运行。

在深入理解 Based Preconfirmation 之前，有必要先回顾 Taiko 的一些关键特性，以便更全面地理解这一方法的适用性与优势。

Taiko 案例解析

Taiko 充分展现了 Based Rollup 的核心特性。它不仅实现了与以太坊基础设施的完全互操作性，还致力于与以太坊的安全机制完全对齐。Taiko 采用了 Based Rollup 的架构，这意味着它没有依赖中心化的定序器，而是依赖以太坊的验证者担任定序器的角色，负责交易和区块的排序。

也就是说，Taiko 的定序器与以太坊的区块提议者是同一类角色。这种设计赋予了他们特殊的责任与激励机制，例如获取最大化可提取价值（MEV）奖励及定序器身份带来的其他好处。因此，当 Taiko 的 L2 定序过程中出现问题时，这些定序器会因为在以太坊生态中的利益关联，自然承担相应责任。这种机制让 Taiko 在操作责任方面与其他以太坊 L2 项目形成了显著差异。

此外，值得注意的是，Taiko 的 Based Rollup 模型被设计为「基于竞争的 Rollup（Based Contestable Rollup, BCR）」，这一结构旨在激励良性竞争。通过开放和无需许可的设计，Taiko 确保了系统的去中心化，并允许任何人参与，从而使系统更加公平透明。

基于 Based Rollup 的预确认

那么，专门为 Based Rollup 设计的预确认模型是什么样的呢？答案就是「Based Preconfirmation」。这一模型旨在通过直接在 L1 上验证的确认，取代传统的软确认机制。

Based Preconfirmation 提供了一个系统，其中一些 L1 验证者自愿参与并提供预确认服务。作为定序器，这些验证者向用户提供 Rollup 交易结果的可验证预测。这种方式为用户提供了交易包含和排序的可信保证，且这些保证直接基于 L1，从而增强了 Rollup 流程的可信度和可靠性。

Justin Drake 首次提出了 Based Preconfirmation 的概念，并提出了一种名为「预确认者（Preconfer）」的特定角色，预确认者可以为用户提供签名保证，明确交易的顺序和执行状态。为了确保承诺的可靠性，每位预确认者都需要质押一定数量的保证金。如果他们未能履行关于交易顺序或执行状态的承诺，将面临 Slashing 机制的惩罚，即部分或全部保证金的丧失。

Slashing 机制已被广泛应用于以太坊 PoS 质押中，用于有效遏制恶意行为。这一机制不仅强化了预确认者的责任感，同时也在用户与预确认者之间建立了一定的信任基础。

两种情况会导致预确认者受到 Slashing 惩罚：

1. 活性故障（Liveness Faults）：如果预确认者因任何原因未能将用户的预确认交易包含到链上，就会发生活性故障。由于活性故障并不总是故意的，其惩罚相对温和。这类故障可能源于网络问题或 L1 或 L2 区块链的中断，导致交易无法被正确包含在链上。为保护诚实的预确认者免于不当处罚，活性故障的惩罚金额通常由用户与预确认者协商决定。
2. 安全性故障（Safety Faults）：如果预确认交易被包含到链上，但结果与用户最初的请求不一致，就会发生安全性故障。这种不一致完全是预确认者的责任，因此安全性故障的惩罚通常更加严厉。预确认者的保证金会被全额没收，无论问题是否是故意的。

要成为 Based Preconfirmation 模型的预确认者，一个节点（通常是 L1 区块提议者）必须接受这些 Slashing 机制的条件，并质押所需的保证金。获得批准后，预确认者即可向用户提供服务，并通过收取服务费用获得收入。

这种费用模式为用户提供了显著的便利，使他们能够绕过 Rollup 交易最终确认中的固有延迟。例如，用户通过个人钱包提交预确认交易后，可立即从预确认者处获得确认凭证。

参与 Based Preconfirmation 的预确认者，不仅能够通过收取费用获得额外收入，还可以帮助优化 Rollup 的交易确认流程。这种模式不仅提升了用户体验，还为整个 L2 生态系统提供了一个可靠且高效的交易最终确认解决方案，进一步增强了其吸引力和实用性。

为什么用户愿意为预确认支付费用？

这实际上与预确认的核心目的密切相关。用户愿意为预确认支付费用，因为它直接解决了 Rollup 在交易最终确认过程中的效率低下问题，为用户带来了显著的便利。

例如，当用户通过个人钱包在 L2 区块链上提交预确认交易时，标准交易可能需要等待最终确认，而请求预确认的用户则能够立即从预确认者处获得保证，无需延迟即可完成交易。此时，用户甚至可能在钱包界面中看到一个绿色的对勾，清晰地表明交易已成功。

再以 DeFi 服务为例，当用户在 L2 DeFi 平台上进行代币兑换时，预确认可以为相关交易提供额外保障。通常情况下，交易的报价汇率或费用可能会因延迟而与实际完成的交易结果不一致。但通过预确认，用户能够享受快速且高效的交易最终确认流程，减少预期条件与实际结果之间的差异，从而获得更可靠的服务体验。

这些应用场景不仅让开发者能够提供更精准的服务，也为用户带来了更流畅和便捷的使用体验。这种动态进一步支持了 L2 生态系统的扩展，同时也为更广泛的 L1 生态系统的增长作出了贡献。此外，对于 Based Rollup 的定序器来说，预确认所带来的额外收入为其提供了可观的盈利模式。这种设计有效解决了 Based Rollup 传统上的一些弱点，使其成为定序器的理想选择，兼具可靠性与吸引力。

Based Preconfirmation 存在哪些挑战？

Based Preconfirmation 仍是以 Taiko 为代表的 Rollup 驱动 Layer2 项目中一个备受关注的研究领域。尽管这一机制为提升 L2 性能和可扩展性，同时保持去中心化提供了明确的解决方案，但其在实际应用中仍面临一些亟待解决的挑战，以实现更广泛的采用。

首先，在 Preconfer 提交交易至区块时，用户可能无法获得交易包含性的绝对保证。尽管预确认者通过质押保证金为交易提供担保，但这一机制仍无法完全解决因外部中断而导致交易未能包含的问题。尤其是在交易价值高于预确认者质押金额的情况下，预确认者可能滥用其权限，选择性地包含或排除某些交易，从而带来潜在风险。

另一个显著挑战是基于预确认的盈利模式。预确认者的主要收入来源是用户支付的预确认费用。然而，如果预确认者的数量不足或参与度不够高，则可能会导致市场中心化，出现垄断倾向。这种情况下，预确认费用可能被人为抬高，增加用户进行快速高效交易的成本，从而对预确认生态系统的健康发展构成威胁。

值得注意的是，Based Preconfirmation 的概念相对较新，仅在约一年前被提出。要使其成为最大化 Rollup 驱动 L2 解决方案速度和效率的「关键工具」，仍需要一段时间的实践和完善。然而，随着 Rollup 已牢固确立为以太坊可扩展性的核心组件，进一步探索预确认以提升性能，标志着 L2 技术发展的重要一步。

特别是 Taiko，在推动 Based Preconfirmation 的实施上已取得了重要进展。同时，Taiko 与 Taiko Gwyneth、Nethermind、Chainbound、Limechain、Primev 和 Espresso 等多家合作伙伴展开了协作，共同探索和开发 Based Preconfirmation 的应用场景。这些合作旨在推动 L2 生态系统的进一步演进，相关的更多细节将在后续章节中深入讨论。

预确认生态全景视图：流程图解读与项目探索

在本章中，我们将探讨哪些项目正在积极研究和推进 Rollup 驱动的 L2 生态系统中的预确认技术发展。由于该生态系统仍处于早期发展阶段，我们将通过一张流程图来更直观地展示和理解预确认的具体流程。

预确认流程图

预确认是一个需要 L1 和 L2 紧密协作的复杂过程，涉及多个角色，每个角色都承担着特定职责。为了便于更直观地了解这一流程，我制作了一张流程图进行简要概述。需要注意的是，这张流程图旨在帮助解释整体逻辑，因此并未严格区分 Rollup 和 Based Rollup 的不同特性，而是以基础层面的通用流程为主。

在了解流程图的具体步骤之前，我们先来认识参与预确认流程的各个角色及其功能：

• 用户（User）：使用 L1 或 L2 网络的个人用户，负责创建并提交交易。如果用户希望获得预确认保障，他们会将交易编写完成后发送给预确认者。
• 预确认者（Preconferrer）：在预确认过程中，预确认者负责对交易进行审核并验证其有效性，随后向用户提供预确认保证。通过预确认，用户能够在最终结算之前迅速获得交易的状态保障。如果节点没有预确认资格，它们作为非预确认参与者（Non-Preconf Actors）行动，主要处理普通交易，而非预确认交易，类似于标准的验证节点。
• L1 验证者（L1 Validator）：负责在 L1 网络上对交易和区块进行最终验证。一旦预确认者提交了交易数据，L1 验证者会对其进行验证，并将最终数据记录到 L1 区块链中，确保交易的完整性和符合共识规则。
• 预确认挑战管理者（Preconfirmation Challenge Manager）：当预确认流程中出现争议或问题时，该角色负责调查问题并采取适当措施解决争议。这一角色对于维护预确认流程的公正性和可靠性起到了关键作用。

现在，我们按照流程图的顺序来梳理预确认的具体流程：

1. 用户将交易请求发送至预确认参与者中的预确认者，以启动预确认流程。
2. 预确认者对交易进行审核并发送预确认回执，向用户承诺该交易将被包含在 L1 区块中，从而为用户提供初步的最终确认保障。
3. 预确认者将需要包含在 L1 区块中的交易数据提交给 L1 验证者。这些数据可能是单笔交易，或是由 L2 定序器处理后的汇总数据。
4. L1 验证者对提交的交易数据或汇总数据进行验证，并将其记录在 L1 区块中，确保其符合区块链共识规则。
5. 经过一段时间后，包含交易数据或汇总数据的 L1 区块达到最终性，交易正式确认完成。
6. 用户可通过 L1 节点检查交易的最终结果，必要时利用相关信息提出任何潜在的预确认争议或挑战。
7. 如果发生交易未按承诺正确包含在 L1 上的情况，预确认者将面临预确认挑战管理者的惩罚，例如被 Slash 保证金或冻结其质押资产。

相关项目探索

以下将详细分析预确认生态系统中积极参与的主要项目及其在流程中的相关角色。尽管这些项目在流程图中占据特定角色，但它们实际履行的职责可能略有不同。因此，这一概览旨在提供基础性的理解，可作为一般性指导。为保持清晰，各类别中的项目按字母顺序排列。

预确认验证者（Preconfer Validators）

• Astria：Astria 致力于通过去中心化的定序器网络取代中心化定序器，并支持多个 Rollup 共享此网络。这一设计为 Rollup 提供了更强的抗审查能力、更快的区块终局性以及无缝的跨 Rollup 交互。为了实现快速区块终局性，Astria 引入了预确认功能，使 Rollup 能够提供快速交易确认并增强抗审查能力，从而显著改善用户体验。
• Bolt by Chainbound：Bolt 是由 Chainbound 开发的预确认协议，为以太坊用户提供接近即时的交易确认服务。其运作基于无需信任的参与机制和经济抵押，同时兼容现有的 MEV-Boost PBS 管道，为提议者创造了新的收入机会。Bolt 的核心功能是 L1 预确认，为基本交易（如转账和授权）提供即时终局性，从而提升用户体验。通过将交易包含责任从中心化区块构建者转移到提议者，Bolt 增强了系统的抗审查性。同时，抵押提议者注册机制确保了一个无需信任的环境，灵活支持各种类型的智能合约。
• Espresso System：Espresso System 是一个致力于增强区块链生态系统互操作性的协议。它采用了 HotShot 拜占庭容错（BFT）共识协议，实现多链间的交易顺序和数据快速终局性。Espresso System 包括 Espresso Network 和 Espresso Marketplace，二者协同工作以提供快速交易最终性和高效互操作性，目标是提升区块链生态系统的可扩展性和安全性。
• Ethgas：Ethgas 是一个用于交易区块空间的市场，交易匹配由中心化系统管理，链上流程通过智能合约执行。Ethgas 提供两项主要功能：包含预确认（确保交易在指定的 Gas 限制内被包含）和执行预确认（确保交易达到特定状态或结果）。Ethgas 专注于在区块空间交易中保护交易隐私，并以中立性的运营目标著称。
• Luban：Luban 专注于开发一个去中心化定序层，以连接以太坊网络和 Rollup 之间的交易数据。该定序层被设计为一个去中心化系统，将提议和执行角色分离。Luban 的预确认功能通过确保交易在被包含到以太坊网络之前的可执行性，显著提升了交易可靠性，同时帮助优化交易费用、Gas 价格和 MEV 等关键因素。
• Primev：Primev 正在开发一个与 MEV 集成的提议者网络，将预确认与 MEV 功能相结合，构建了一个高效且可靠的点对点网络。这一网络记录以太坊交易执行的承诺，并通过奖励或惩罚机制激励提议者。Primev 允许 MEV 参与者为其交易设定具体的执行条件，而区块构建者和验证者可承诺满足这些条件，从而确保交易的预确认。基于 EIP-4337，Primev 支持灵活的预确认和 Gas 费用选项，不仅提升了交易处理效率，还进一步优化了用户体验。
• Puffer Unifi：Puffer Unifi 的主动验证服务（Actively Validated Services, AVS）基于 EigenLayer 构建，专注于解决以太坊生态系统中的预确认挑战，特别是在 Based Rollup 的架构中。Puffer Unifi AVS 利用 EigenLayer 的再质押功能，为预确认参与机制提供支持，旨在提升交易最终确认的效率。随着 Based Rollup 的发展，对可靠预确认提供者的需求不断增长，而 Puffer Unifi AVS 的目标是满足这一需求。其最终愿景是在不改变核心协议的前提下，实现高效预确认，从而推动以太坊生态系统的可持续增长。
• Skate：Skate 的预确认 AVS 依托 EigenLayer 上的再质押资产，为所有跨链操作提供经济安全保障。该 AVS 验证跨链交易所需的捆绑数据和信息，随后由 Skate 的中继器签署并准备执行。通过这一流程，Skate AVS 实现了数据的预确认，显著提高了跨链交易的可靠性与效率。
• Spire：Spire 的 Based Stack 是一个 Based 以太坊的 Rollup 框架，专为开发者打造应用链（App Chains）提供支持。该框架允许应用链直接与以太坊交互，并定制化其定序方法，支持跨链兑换等功能，同时通过预确认优化用户体验。Based Stack 支持多种执行环境，保障应用链的定序收入，并与传统共享定序器保持兼容性。作为开源项目，Based Stack 为开发者提供了构建与管理应用链所需的完整工具和资源，从而促进应用链开发及以太坊生态系统的互操作性。
• Taiko Gwyneth：Taiko Gwyneth 是 Taiko 正在开发的一种 Rollup 设计，被归类为 based Rollup 架构。其目标是实现与以太坊的完全互操作性，同时直接在以太坊上管理交易定序。这种设计充分利用了以太坊的安全性和去中心化特性，同时提供高吞吐量和快速的最终确认。目前，Taiko 正运行提议者机制以协助区块创建，并探索预确认机制以促进社区内的盈利性区块生产。该机制旨在优化区块时间调度和数据发布效率。为实现这些目标，Taiko 正与 Nethermind 和 Gattaca 等项目展开深入合作。

L1 验证者

• Chorus One：Chorus One 是一家为区块链网络提供验证服务和基础设施的项目，专注于多个协议中的质押服务，以增强网络的稳定性和安全性。作为 L1 验证者，Chorus One 的职责是验证交易并生成区块，从而提升整个网络的可靠性与效率。近期，Chorus One 对预确认技术表现出了极大的兴趣，甚至在 Devcon 2024 期间举办了相关专题活动。

研究

• Nethermind：Nethermind 是一个致力于开发以太坊客户端和工具的项目，其核心目标是提升区块链网络的性能和稳定性。通过引入先进的优化技术，Nethermind 积极推动以太坊网络交易吞吐量的提升。针对预确认技术，Nethermind 一直进行深入研究，并已向 Taiko 的资助计划提交了一项提案，旨在加速在 Taiko 主网上部署预确认功能。这一提案基于 Nethermind 的 RFP-001 项目，分两个阶段实施：第一阶段将在有限的授权参与者中测试预确认功能；第二阶段计划逐步扩大预确认的应用范围。

展望未来

Taiko 及众多 Based Rollup 的 Layer2 项目，无论是否采用 Based Rollup 架构，都在努力优化传统 Rollup 中低效的交易最终确认流程。通过引入预确认（Preconfirmation）这一概念，这些项目正在构建一种交易确认系统，使用户能够更快速、更可靠地确认交易。借助这一方式，这些项目不断探索如何提升用户体验和建立用户信任。

Taiko 则充分利用了其作为 Based Rollup 的 Layer 2 项目的定位，积极推动 Based Preconfirmation 的机制实施，从而实现与以太坊的全面互操作性和去中心化。Taiko 通过为用户提供快速且可靠的交易最终确认保障，大幅提升了交易处理速度和可靠性，从而显著改善了用户体验。

然而，包括 Arbitrum 的 Ed Felten 在内的多位行业专家指出，当前仍然缺乏能够完全支持预确认的成熟中间件。这表明预确认技术的成熟度和预确认者（Preconfer）的盈利模式依然面临挑战，这些问题亟需进一步解决。

如本文所述，越来越多的项目和参与者正积极进入预确认领域，各自带来了独特的创新方案，旨在提升以太坊 Layer2 的性能和效率。这一趋势也契合了系统概念在初步实施后不断优化的普遍规律。我认为，这一阶段标志着 L2 系统演化的重要节点，也是当前 L2 生态中一个令人振奋的积极发展。

通过预确认提升用户便利性，不仅可能对 DeFi 和游戏等注重速度与效率的领域产生深远影响，也可能通过提升以太坊 Layer2 的性能，重新连接以太坊与此前分散的生态部分。这一性能提升或将使更多 Type-1 以太坊 Layer2 项目实现与以太坊的深度集成，从而释放此前因速度限制而难以获得的潜力。这些进展势必对整个以太坊生态系统产生深远的影响。

预确认仍是一条充满挑战的崎岖之路。然而，像 Taiko 这样的先行者正迎难而上，专注于为用户提供更多的便利性。创新从来不是一件易事，但作为以太坊及其 Layer2 生态系统的支持者，我向他们的努力致以由衷的敬意和鼓励。