Binance Research:深入解析分散式交易排序器

排序器有一个非常明确的目标:改善用户体验。

原文标题:《Ethereum's Rollups are Centralized: A Look Into Decentralized Sequencers》

原文来源: Research

1. 要点

交易排序已成为第二层(”L2″)领域一个日益严重的问题。第二层  的主要作用是为廉价交易提供安全的场所。L2 rollup 为用户提供执行层,然后将他们的交易数据提交给上级第一层(”L1″),即以太坊的 Arbitrum、Optimism、 等。

排序器是有权将这些交易排序成组的实体。排序器接收来自用户的无序交易,在链外将其处理成组,然后生成一批压缩的有序交易。然后,这些交易可被放入区块并发送到父 L1。

Rollups 实际上不需要排序器;这只是一种设计上的选择,目的是以更低的费用和更快的交易确认速度为用户带来更好的体验。例如,就像大多数 rollup 使用以太坊基础层来获得数据可用性一样,它们也可以使用基础层来进行排序。然而,以太坊的基础层可能相对低效和昂贵。这意味着,迄今为止,每一个主要的 L2 rollup 项目都发现,运行一个中心化测序器更方便、更便宜,而且对用户更友好。

由于排序器控制着交易的排序,因此它有权审查用户交易(尽管完全审查不太可能,因为用户可以直接向 L1 提交交易)。排序器还可以提取最大可提取值(”MEV”),这可能会对用户群造成经济损失。此外,有效性也可能是一个大问题,即如果唯一的中心化排序器宕机,那么用户将无法使用该排序器,整个 rollup 都会受到影响。

问题的解决方案是共享、排序器。共享排序器本质上是为 rollup 提供去中心化服务。除了解决审查、MEV 提取和有效性等问题外,共享排序器还引入了跨 rollup 的功能,开启了各种新的可能性。Espresso、Astria 和 Radius 正在开发创新的共享排序解决方案,它们在各自的架构中具有各种独特的功能。Espresso 试图利用 EigenLayer 来引导其网络,而 Astria 则与模块化数据可用性网络 Celestia 保持密切联系。Radius 则将其独特的加密 mempool 带到了对话中。

2. 简介

随着以太坊 L2 循环生态系统的不断普及,一个经常被忽视的方面就是排序器。排序器负责交易排序,通过 rollup 使用排序器,可以提供更好的用户体验、更低的费用和更快的交易确认。然而,问题在于,迄今为止,所有主要的以太坊 L2 公司都发现,运行自己唯一的中心化排序器最为方便、用户友好且成本更低。考虑到排序器在交易审查、MEV 提取和创建单点故障(即有效性问题)方面所拥有的权力,这可能会被视为一种不可取的结果,也不符合加密货币的精神。

虽然大多数加密货币公司都已经解决了各自排序器的去中心化问题,并将其作为路线图的一部分,但对于如何实现去中心化还没有达成真正的共识。我们还应该注意到,Arbitrum 和 Optimism 自 2021 年下半年以来都已推出了自己的解决方案,可以说,它们在去中心化排序器方面还没有取得实质性进展。

在本报告中,我们将仔细研究排序器的作用和以太坊 rollup 空间的现状。然后,我们深入探讨了正在研究解决方案的项目,即去中心化的共享排序网络。我们将详细介绍这些项目及其解决方案的独特之处。我们还思考了这对以太坊 L2 rollup 领域的未来发展可能意味着什么。

3. 什么是排序器?

退一步说,区块链是一个分布式数据账本,由按区块排序的带有时间戳的交易数据组成。最初,这些交易数据是无序和无组织的。在经过排序后,可以将其组织成区块并执行,以创建区块链的新状态。对于像以太坊这样的第一层(”L1″)区块链,这种交易排序发生在以太坊基础层本身。

在以太坊最受欢迎的可扩展性解决方案—Layer-2 (”L2″)rollup 层中,交易排序已成为一个日益严重的问题。请记住,rollups 的主要作用是为用户提供一个安全的廉价交易场所。简单来说,L2 rollup 为用户提供执行层,然后将其交易数据提交给上级 L1,即以太坊的 Arbitrum、Optimism、zkSync 等。提交给 L1 的单批交易通常包含数百或数千个压缩的 L2 交易,从而降低了向 L1 发送数据的成本。

在 L2 rollup 世界中,排序器是有权将交易排序成组的实体。排序器接收来自用户的无序交易,在链外将其处理成组,然后生成一批压缩的有序交易。然后,这些交易可被放入区块并发送到父 L1。成批的交易还可以在数据可用性(”DA”)层(通常是以太坊,用于当前的大多数 rollup)上使用。它还向用户提供软承诺,即在收到用户的交易后,排序器会提供一个近乎即时的收据作为 “软确认”(1)。而 “硬确认 “是在交易被发送到 L1 层之后收到的。

图 1 :排序器的应用范围?

为什么 Rollups 要使用排序器,为什么它是一个问题?

从根本上说,排序器有一个非常明确的目标:改善用户体验。使用排序器进行 L2 交易类似于使用 “快车道”,这意味着费用更低,交易确认更快。事实上,排序器可将成百上千(2)笔 L2 交易批量压缩成单笔 L1 交易,从而节省 gas 费。此外,排序器提供的软确认意味着 rollup 交易能够为用户提供快速的区块确认。这种组合有助于改善用户使用 L2 循环的体验。

重要的是要记住,rollup 并不需要排序器;它只是为了更好的用户体验而做出的设计选择。例如,就像大多数 rollup 使用以太坊 L1 来提高数据可用性一样,它们也可以使用它来进行排序。以太坊基金会的 Justin Drake 最近称这些为 “基于 rollup”(3)。然而,以太坊的基础层很可能相对低效和昂贵,特别是考虑到 L2 交易量很大。从本质上讲,rollup 的交易吞吐量将受到以太坊 L1 数据排序率的限制。用户还将经历与在以太坊上交易相同的交易确认延迟。这意味着,迄今为止,每一个主要的 L2 延展项目都发现,运行一个中心化排序器更方便、更便宜、更易于用户使用。虽然 L2 用户可以直接向 L1 提交交易以绕过排序器,但他们必须向 L1 支付交易 gas 费,而且交易可能需要更长的时间才能最终完成。这在很大程度上违背了利用 L2 rollup 执行交易的初衷。

图 2 :排序器可帮助将多个交易聚合为单个 L1 交易,从而使 L2 上的交易成本比以太坊 L1 上的交易成本低数倍。

鉴于排序器控制着交易的排序,理论上它有权不将用户交易纳入其中(不过,如果用户有能力并愿意支付 gas 费,也可以直接向 L1 提交交易)。排序器还可以从交易组中提取 MEV(稍后详述),这可能会对用户群造成经济损失。如果只有一个排序器,就像目前所有主要 rollup 交易的情况一样,中心化的风险就会更大。在这种情况下,有效性可能会成为一个问题,即如果唯一的排序器出现故障,那么整个 rollup 都会受到影响。多排序器设置可以降低这种风险。

通过这种设置,排序器可被视为用户的半信任方。虽然排序器不能阻止用户使用 L2,但它可以延迟用户的交易,导致用户支付额外的 gas 费,并从用户的交易中获取价值。

MEV 的相关性

MEV 在这里尤为重要。MEV 指的是从区块生产中获得的价值,超出了一阶采矿(或质押)区块奖励和 gas 费。它是通过操纵区块内的交易,即通过纳入、排除和改变交易顺序来提取的价值。例如,提取 MEV 的常见形式包括前置运行和三明治攻击。

鉴于排序器在 L2 rollup 中扮演的角色,它们可以了解链外的所有用户交易。此外,由于这些定序器通常由项目本身或附属团队运行,例如 OP Mainnet 的乐观基金会(4)和 Arbitrum One 和 Nova 的 Arbitrum 基金会(5),许多用户担心他们无法看到潜在的 MEV 抽取。即使没有这些顾虑,随着项目运行自己的中心化排序器,这些协议的不可信和去中心化程度也会对用户造成影响。这些协议的可信度和去中心化肯定会受到质疑。

排序器市场现状

在撰写本文时,所有主要的以太坊 L2 版本都依赖于中心化排序器。随着越来越多的以太坊交易转移到 L2 解决方案上,尽管以太坊的验证器集本身是去中心化的,但似乎大量的交易(即那些在 L2 上的交易)都会受到以唯一排序器为形式的中心化力量的影响。

图 3 :所有顶级以太坊 L2 rollup 都使用专有的中心化排序器

不出所料,这些公司中的大多数都已经解决了各自排序器的去中心化问题,并将其作为路线图的一部分。虽然这是一个积极的信号,表明去中心化是 L2 愿景的一部分,但我们应该注意到,Arbitrum 和 Optimism 自 2021 年末就已推出了自己的解决方案,可以说,它们在去中心化排序器方面尚未取得实质性进展。

图 4 :所有顶级 rollup 都在其文件中处理了排序器去中心化问题

大多数顶级公司似乎都将资源用于改进其核心产品和功能,而不是专注于权力下放。这并不完全是一种批评,因为在竞争激烈的环境中,在拥有有竞争力的产品之前就专注于去中心化并不符合任何公司的最佳利益,这在某种程度上是可以理解的。然而,随着网络公司的成熟,这种观点正在发生变化,人们的讨论正迅速转向排序器去中心化和提高可信度。

其他问题

值得强调的是,关于依赖中心化排序器所带来的风险程度存在一些讨论。

如上所述,由于排序器控制着交易的排序,它们可以排除用户交易,也可以提取 MEV。然而,排序器最终也无法将用户完全排除在 rollup 交易之外。用户可以绕过排序器,直接向 L1 提交交易(只要他们乐意并愿意支付增加的 gas 成本)。虽然行为不当的排序器可能会导致交易延迟和用户承担额外费用,但它最终无法完全审查。在此之前,没有任何一家大型 L2 公司极其专注于去中心化其排序器,这很可能就是原因之一。尽管如此,排序器重新排序交易以提取 MEV 仍是一个问题,尤其是像 OP Mainnet( 6) 这样的私有 mempool。

也许,更大的问题在于实时性。鉴于主要的 rollup 程序都在运行唯一的中心化排序器,如果这些排序器出现问题,整个 rollup 程序都会受到不利影响。虽然用户仍然可以通过直接访问 L1 来完成交易,但这并不是一个特别持久的方法,而且不太可能对大多数交易起作用。请记住,使用 L2 rollup 的全部意义在于节省交易成本。鉴于加密货币背后的基本理念之一是防止依赖唯一的中心化提供商(就像在传统金融领域一样),排序器中心化显然是一个亟待解决的重要问题,也是共享排序器将为 L2 rollup 市场带来的关键解锁之一。

4. 解决方案:去中心化共享排序器

概述

解决上述问题的新方案是去中心化共享排序器。虽然不同项目的解决方案各不相同,但取代唯一的中心化定序器的基本理念是相同的。这里的 “共享 “指的是多个不同的 rollup 可以使用同一个网络,也就是说,来自多个 rollup 的交易在排序之前会被聚合在一个内存池中(有助于减少 MEV 提取和审查的可能性)。这里的 “去中心化 “指的是领导者轮换的概念,即并不总是由单个行为者对所有交易进行排序,而是从一组去中心化的行为者中选出一个领导者。这有助于防止审查,并提供有效性保证。

这与各种不同的 L1 使用领导者轮换机制的运作方式非常相似。事实上,构建去中心化排序层与构建去中心化 L1 类似,即需要构建验证器集。正如我们在本节后面将看到的,不同的项目采取了不同的方法来满足这一要求。

共享排序器旨在缓解 MEV 提取问题,提供抗审查能力,并提高 rollup 的有效性保证,即解决中心化排序器所面临的问题(如上所述)。此外,还有两点值得注意:

去中心化即服务: 共享排序器解决方案旨在为任意数量的 rollup 提供排序器去中心化服务。然后,所有这些 rollup 都将受益于去中心化网络所能提供的抗审查性和实时性,而无需自行建立该网络。鉴于这可能是一个非常昂贵和耗时的过程,这是共享排序器网络的一个主要卖点。请记住,目前还没有任何一家公司对其排序器进行去中心化,而且它们中的大多数都有足够的资金 ( 7)( 8)( 9) 来这样做,这意味着这并不是一个完全微不足道的问题。如果 Astria 或 Espresso 这样的公司能够提供开箱即用的排序器去中心化服务,那么 rollup 公司就可以继续专注于差异化和优化性能,从而更好地服务于不同的用户。

跨 rollup 可组合性:由于这些共享排序器解决方案旨在处理多个 rollup 的交易排序,因此能够提供目前无法提供的独特互操作性保证。例如,用户应能指定,当且仅当 Rollup 2 上的不同交易也包含在同一区块中时,Rollup 1 上的交易才能包含在该区块中。通过启用这种有条件的交易包含,共享排序器可以释放新的可能性,包括原子跨 rollup 套利。

许多项目都在研究共享排序解决方案。我们将在下文中重点介绍几个及其战略。

Espresso

Espresso Systems 是一家致力于构建将 Web3 引入主流的工具的公司,尤其关注 L2 rollup 和以太坊生态系统。在开发共享排序器之前,他们一直致力于改善区块链隐私,开发了 CAPE ( 10) 应用程序。他们还通过 Jellyfish ( 11) 密码学库和 Hyperplonk ( 12) 等其他倡议为开源开发者工具做出了贡献。

2022 年 11 月,Espresso 开始分享他们在 Espresso Sequencer 上的工作。

概述

Espresso 排序器是一个去中心化共享排序网络,旨在去中心化 rollup,同时提供安全、高吞吐量、低延迟的交易订单和数据可用性。

它的设计目的是处理 rollup 的去中心化排序和数据可用性,在 rollup 和底层 L1 之间充当中间件网络。

Espresso Sequencer 的设计与虚拟机(”VM”)无关,也就是说,它可用于非以太坊虚拟机,也可用于零知识(”zk”)虚拟机和乐观虚拟机。

它是如何运作的?

排序器的核心是共识协议 HotShot。HotShot 以 HotStuff ( 13) 共识协议为基础,结合了多个不同领域 ( 14) 的最新发展成果(起搏器、可验证信息发布(”VID”)等)。

HotShot 是开放的、无权限的,它将参与排序器网络的权力下放,在提供高吞吐量和快速最终结果的同时,还保证了安全性和有效性。HotShot 采用的是摄取证明(”PoS”)安全模型,Espresso 团队对其提出的关键要求之一是在不影响验证器集规模的情况下实现强大的性能。具体来说,HotShot 至少应能扩展到包括所有以太坊验证者(目前超过 70 万(15))的参与。

Espresso Systems 试图通过使用以太坊现有的验证器集,为其排序器实现以太坊级别的安全性。这种设置有两个关键原因:

安全性:启动去中心化 PoS 共识协议的成本极高,而且需要耗费大量能源。即便如此,获得足够数量的网络参与者也可能是一个巨大的挑战。通过使用与以太坊相同的验证器,排序器可以达到自身很难达到的安全性、有效性和去中心化水平。Espresso 排序器可以从与被公认为仅次于比特币的第二大去中心化加密货币共享加密经济安全中获益。

激励一致: 从概念上讲,让以太坊 L1 验证者参与运行以太坊 L2 rollup 所运行的协议是合理的。在实际操作中,在中心化排序器设置中,rollup 产生的几乎所有费用和 MEV 都可能被排序器获取。如果没有(或很少)与 L1 验证器共享这些价值,那么就有理由担心这是否会影响 rollup 的安全性。例如,L1 验证者可能会被贿赂以分叉 rollup,从而获得比诚实管理 rollup 合约更多的利润。将排序器去中心化,并与 L1 验证者合作确保其安全性,是减少此类担忧的好方法。

Espresso 将寻求通过重置合约,特别是与 EigenLayer 建立这种合作关系。通过 EigenLayer 重定价,用户可以在多个协议中质押他们的以太坊和以太坊流动性质押代币(”LST”),从而将经济安全性扩展到以太坊本身之外。他们这样做可以赚取费用作为回报,但他们也同意额外的削减条件。再质押是一种补贴进入该系统的有效方式,因为质押者不需要部署额外的资本,只需使用他们之前质押的以太坊即可。这降低了确保其他协议安全的资本成本,意味着 Espresso Sequencer 可以获得以太坊的入股资本基础和去中心化验证器集,而无需启动自己的验证器集。

提拉米苏数据可用性 ( 16)

正如前面所强调的,大多数 rollup 依赖于 L1 区块链(如以太坊)来提供数据。然而,这并不理想,因为以太坊等 L1 区块链上的区块空间稀缺且非常昂贵,因此会给用户带来高昂的交易费用—这是一个不理想的结果。Espresso Systems 使用其高效的 Tiramisu 数据可用性解决方案来解决这一问题。

就像经典的意大利甜点一样,提拉米苏解决方案有三个新颖的层次。它们共同确保向需要数据的各方提供数据—在我们的案例中,就是向排序器订购交易的各个 rollup。

提拉米苏的基础层被称为 Savoiardi。这是一个抗贿赂层(类似于以太坊的 danksharding 提议),提供最高级别的安全性。然而,由于这一特性,它是三个层中对用户最不友好的一层。为了解决这个问题,Espresso 在其解决方案中增加了两层。

Mascarpone 是中间层,通过选举一个小型的数据管理委员会来保证高效的数据恢复。

Cocoa 被恰当地命名为整个系统的 “顶层洒水”。Cocoa 通过为 Tiramisu 提供内容交付网络,帮助 Tiramisu 提供 “Web2 级性能”。这有助于高效的数据恢复,并大大加快了数据传播速度。鉴于该层本质上是中心化的 ( 17),它完全是可选的,没有它,Tiramisu 也能完美运行。它有助于加快数据可用性,而且可以很容易地更改或删除。

我们应该注意的是,Espresso Systems 在设计其协议时考虑到了灵活性和模块化,使用其排序器的 rollup 设备如果不想使用 Tiramisu,也可以使用任何其他数据可用性解决方案。

图 5 :Tiramisu 数据可用性解决方案的三个层次

著名合作伙伴 ( 18)

自七月份以来,Espresso Systems 团队一直在不断宣布合作伙伴关系。EigenLayer 是第一个宣布此类合作关系的公司,鉴于其在 Espresso Sequencer 架构中的重要性,值得密切关注其发展情况。EigenLayer 本身于 6 月 14 日推出了第一阶段主网。

在宣布 Doppio 测试网的同时,Espresso 还宣布与 Polygon  建立合作伙伴关系。这一合作代表着 Espresso 排序器与全功能 zk-rollup(Polygon zkEVM 的分叉)的首次端到端集成。测试网络允许用户向分叉提交交易,然后由运行 Espresso 的 HotShot 协议的节点进行路由和排序。

Espresso 支持启用了 IBC( 19) Cosmos SDK 链的 Injective 将其定序器集成到 Cascade 中。Cascade 是 IBC 生态系统的首个链间 Solana SVM rollup,首次允许在 Injective 和更广泛的 IBC 生态系统上部署 Solana 合约。与 Cascade 的测试网集成预计将于 2023 年底完成,主网预计将于 2024 年完成。

AltLayer 也加入了 Espresso Systems 生态系统。AltLayer 是一个启动即服务(rollup-as-a-service)平台,允许开发人员启动支持多虚拟机的高扩展性启动。通过双方的合作,开发人员将能够决定是否使用 AltLayer 的解决方案和/或 Espresso Sequencer 启动他们的启动程序。双方团队还将合作开发其他集成产品,看看他们的设计如何互补。

Espresso Systems 正在与 Caldera 合作部署基于 OP Stack 的乐观 rollup,该 rollup 使用了 Espresso Sequencer 和 Tiramisu。Caldera 使开发人员能够为其应用程序部署定制的 rollup。在部署该扩展后,未来在 Caldera 基础上构建的 L2 将能够轻松选择使用 Espresso Sequencer 和 Tiramisu 作为其扩展的插件组件。

第三层(”L3″)即服务公司 Spire 宣布将与 Espresso Sequencer 和 Tiramisu 集成。Spire 的基础设施允许开发人员在 zkEVM L2 之上轻松部署自己的 L3 应用链。Spire 将与 Espresso 团队合作,将他们的解决方案集成到 Spire L3 框架中。测试网络预计将于 2024 年建成。

最新更新

2022 年 11 月 28 日:Americano 是 Espresso Sequencer 和 HotShot 的第一个测试网络。最初的帖子包含更多的技术细节;但需要注意的是,这是一个内部测试网络,不面向公众。

图 6 :项目路线图与 Americano 测试网和初始公告一起发布

2023 年 7 月 20 日: Doppio 是 HotShot 和 Espresso Sequencer 的第二个重要里程碑和测试网。与此同时,Espresso Systems 发布了整个项目的白皮书。Doppio 为 HotShot 带来了许多效率上的改进,包括可验证信息去中心化(”VID”)、新的视图同步子协议和法定人数证书的签名聚合(20)。Doppio 还实施了 Tiramisu 的前两层,预计未来的测试网将包括第三层和最后一层。Espresso Systems 还发布了其排序器与全功能 zk-rollup 的首次端到端集成,特别是 Polygon zkEVM 的分叉。

2023 年 8 月 4 日:Doppio 测试网络正式向公众开放。关于用户如何向 zkEVM 分叉提交交易的文档也已发布。同时还发布了性能基准 ( 21),以及预期的下一步措施。具体来说,他们宣布开始将一些 rollup 和 rollup 即服务公司纳入其排序器。他们还宣布,将通过 Optimism 领导者选举概念验证工作(继最近接受的 RFP(22)之后)为 OP Stack 做出贡献。

Astria

Astria 正在建立一个共享排序器网络,也是率先淘汰中心化排序器的主要公司之一。与此同时,他们还在开发 Astria EVM,这将是由其共享排序器网络提供支持的首款 rollup。该项目将从其网络中获得快速、抗审查的交易订购,并将利用 Celestia 实现数据可用性。Celestia 是模块化区块链网络和 DA 层,Astria 对其非常熟悉。创始人 Josh Bowen 曾在 Celestia 工作过,Astria 的介绍性博客中多次提到该项目及其生态系统。

概述

Astria 的共享排序器网络允许多个不同的 rollup 共享一个单一、无权限、去中心化的排序器网络。有了这个网络,Astria 提供了一个开箱即用的解决方案,使 rollup 具有抗审查、快速区块确认和原子跨 rollup 合成能力。

它是如何运作的?

Astria 的共享排序器网络本身就是一个中间件区块链,它利用 CometBFT ( 23)(Tendermint Core 的分叉)就一组有序的交易达成共识。该网络的设计目的是接受来自多个 rollup 的交易,然后将它们排序为一个区块并写入 DA 层。

Rollup 可以在创建区块后立即从 Astria 获取已排序区块,通过 “软承诺 “为用户提供快速的区块确认。或者,rollup 可以从 DA 层检索有序区块,以获得 “硬承诺”,因为一旦写入 DA 层,交易订单就被视为最终订单。这为用户提供了最严格的最终性,在高额交易等情况下可能非常有用。

图 7 :Astria 的共享排序器网络

Astria EVM

如上所述,Astria EVM 将是首个由 Astria 共享排序器网络驱动的加密货币。

目前,大多数 rollup 项目都是自己执行交易和排序,并使用以太坊作为数模转换层。Astria EVM 将专注于执行,同时使用 Astira 的共享排序器进行排序,并使用 Celestia 进行 DA。

图 8 :聚焦于 L2 流程的三个关键层,我们可以看到 rollup 如何倾向于利用自己的专有排序器和以太坊的 DA 功能(我们还显示了以太坊 L1 本身作为对比)

Astria 的 EVM 目标是通过充当流动性和桥梁枢纽,帮助启动 Celestia 的 rollup 生态系统。这也意味着,Astria 团队有了一个活生生的测试案例,以了解 rollup 如何与他们的共享排序器网络进行最佳整合。

愿景

Astria 的未来愿景包括数千个去中心化的主权 rollup。在他们的设想中,每一个 rollup 都是根据独特的使用案例和应用量身定制的。

他们的共享排序器网络在他们的愿景中发挥了关键作用,帮助简化了 rollup 开发流程。他们的解决方案意味着 rollup 开发者可以专注于创新用例,同时能够轻松地与去中心化网络集成,为他们提供快速、抗审查的交易排序和跨 rollup 的可合成性。

Astria 发展集群

8 月 16 日,Astria 发布了其开发集群 ( 24),该集群包含在 Astria 的共享排序器网络上启动 rollup 所需的所有不同组件。该集群的目标是使开发和测试 Astria 网络以及与 Astria 集成变得尽可能简单。

组件包括:

Astria 排序器:用于交易排序的区块生成节点。开发集群依赖于单个节点。在主网中,将使用一组去中心化的节点。

数据可用层:本地 Celestia 网络,提供硬终结。

Rollup:Geth ( 25) rollup 节点,用于执行任务和存储状态。

Composer:从 rollup 的 mempool 中检索待处理事务,并将其提交至 Astria 的 CometBFT mempool。

导体:接收单个程序块后,为每个 rollup 过滤这些程序块。然后,这些经过过滤的区块将被传递给 rollup 执行。

中继器:向导线和数据可用性层 Celestia 发送按顺序排列的数据块。

最近,Astria 宣布将在其开发集群上部署 rollup 技术,我们将对哪些公司决定部署 rollup 技术进行关注。

图 9 :Astria 发展集群的不同组成部分

最新更新

2023 年 4 月,Astria 宣布获得 550 万美元的种子轮投资(26)。

如上所述, 2023 年 8 月,该团队公布了他们的开发集群。

Astria 团队还在开发一个 Devnet,以启动相关工作。预计在未来几周内完成。

他们的代码是开源的,进一步的文档也可在他们的官方 GitHub 页面上获取。

Radius

Radius 正在构建一个无信任的共享排序层,它使用加密技术来去中心化排序器、防止审查并最大限度地减少有害的 MEV。他们的解决方案与区块链无关,可用于各种类型的 rollup。

它是如何运作的?

Radius 使用加密内存池来实现其目标。从本质上讲,每笔用户交易的内容在提交后都会被加密。排序器对交易组进行排序时,无法看到每笔交易的内容,从而防止排序器提取 MEV 或进行审查。

图 10 :Radius 交易流程

这最终意味着,Radius 的解决方案只需一台排序器就能解决 MEV 和审查问题。由于交易内容是加密的,即使是单个排序器也无法恶意行事。这意味着无需引入共识机制,而从速度和可扩展性的角度来看,这可能是有利的。这也是 Radius 解决方案与 Astria 和 Espresso 解决方案的不同之处,前者都依赖共识机制来排序交易。

虽然单个排序器上的加密 mempool 解决了中心化排序器的两个关键问题:MEV 和审查,但它仍然存在单点故障。为了确保实时性,Radius 采用了去中心化排序器网络,多个排序器同时运行。从这些排序器中选择一个作为排序层运行。关于如何选择单个排序器,有各种建议(27),包括秘密选举机制、排序器组分片等。

实用可验证延迟加密(”PVDE)

Radius 采用基于 zk 的加密方案 PVDE ( 28) 来创建加密内存池。

用户交易根据时间锁定谜题进行临时加密。然后,排序器对加密交易进行排序。排序器需要解锁时锁谜题才能获得解密密钥。这需要时间和计算资源,并防止排序器过早解密交易(即在交易排序之前)。

为防止攻击,用户生成 ZK 证明,以证明其交易和解密密钥的有效性。排序器可以在排序前验证这些证明,从而有效防止无意义的解密(即攻击)和资源浪费。

MEV 市场

Radius 还提出了一种优化的区块空间设计。他们试图创建一个以拍卖为基础的市场 ( 29),让交易者提交成捆的交叉 rollup MEV 交易。出价最高者的交易将被排序器纳入一个区块,从而帮助最大化跨区套利的 rollup 利润,同时创造一个更高效的 rollup 市场。

最新更新

2023 年 6 月,Radius 公司宣布完成 170 万美元的种子轮融资。

路线图:

其他

虽然我们已经介绍了共享排序领域一些规模较大、最著名的项目,但还有其他一些项目也在开发类似或密切相关的解决方案。

NodeKit:NodeKit 团队正在构建 NodeKit SEQ,这是一个内置于定制 L1 区块链的去中心化共享排序器。

他们还在构建 NodeKit Chain,这是一种基于 EVM 的 rollup。

他们的 Twitter 页面还显示,他们的解决方案将在 Avalanche 子网 ( 30) 上推出。

AltLayer:AltLayer 是一个 “rollup 即服务 “平台,允许开发人员启动高度可扩展的 L2 rollup,支持多虚拟机。

虽然 “rollup 即服务 “公司是一个独立的领域,不属于我们本报告的覆盖范围,但 AltLayer 的去中心化排序器网络(31)却值得一提。

AltLayer 的共享排序器网络被称为 Beacon Layer,它是一个无权限的中间件区块链。区块链中的节点被称为验证器(类似于任何 PoS 网络)。

当用户希望使用 Altlayer 的平台创建 rollup 时,他们可以指定运行 rollup 所需的排序器数量、每个排序器所需的最低质押金额,以及质押品可以计价的代币集。AltLayer 建议每个 rollup 项目至少有五个不同的排序器。

一旦验证者加入了信标层,并提供了最低限度的抵押品,他们就可以在不同的 rollup 中扮演排序者的角色。信标层会根据验证者的质押和一些随机性来选择验证者成为各个 rollup 项目的排序者。与任何 PoS 区块链类似,如果出现不当行为,验证者的质押有被削减的风险。

这个过程意味着开发者可以使用 AltLayer 的基础设施相对快速地部署一个加密 rollup,然后使用信标层确保它是去中心化的。如果你赞同未来以 rollup 为中心的理念,像 AltLayer 这样的服务绝对值得密切关注。

5. 展望

现有的 L2 rollup 似乎必须做出选择。一方面,它们可以维持现状,继续使用唯一的中心化排序器。另一方面,它们可以开始与第三方共享排序网络整合,或开发自己的内部解决方案。

1. 继续照常使用唯一的中心化排序器:

a. 这是最简单的行动方案,也可能是财务上最谨慎的方案。排序器的货币化是所有主要扩展的重要收入来源(32),无疑也是商业模式的重要组成部分。事实上,新成立的 L2 推广公司 Base 最近在 Coinbase 第二季度财报电话会议(33)上确认了将排序器货币化的意图。

b. 维持一个中心化的排序器会产生审查、MEV 提取和单点故障风险等问题,除此之外,它还违背了加密货币的根本精神。想象一下这样一种场景:一个主要加密组织的关键成员神秘失踪或陷入严重麻烦。如果他们运行的是中心化排序器,这很可能会影响到他们的加密 rollup、日常运营和用户体验。如果出现这种情况,行业中的许多其他参与者很可能会开始按照他们的路线图,认真致力于去中心化排序器。这就是一个简单的例子,说明了为什么排序器去中心化可能比最初看起来更重要。

2. 与第三方共享排序网络整合:

a. 随着 Espresso 和 Astria 等共享排序网络的不断发展和主网的推出,这将成为现有网络的一大选择。事实上,考虑到 Espresso 与 Polygon zkEVM fork 的整合,一些主要的网络公司似乎正在积极探索这一方案。

b. 与集中管理排序器的风险或开发内部解决方案所需的精力和成本相比,将排序工作外包给专家对许多公司来说是一个明智的选择。

c. 这里需要考虑的最重要因素之一是样本库的互操作性。与那些在自己的专有 “筒仓 “中运行的 L2 相比,这可能是在共享排序器上运行的 L2 最明显的优势之一。正如本报告前文所强调的,在共享排序器上运行及其带来的互操作性可以释放出各种新的可能性,包括跨 rollup 套利、有条件交易包含等。

3. 开发内部专有解决方案:

a. 由于这可能是三种方案中最耗时、最昂贵的一种,因此哪些公司决定走这条路将会很有意思。

b. 到目前为止,我们看到的大型加密货币的一个关键问题是代币价值的累积。大多数顶级以太坊 L2 公司已经使用 ETH 作为 gas 费的代币,这使得他们自己的原生代币无法累积价值。一种可能的解决方案是,rollup 公司开发内部排序解决方案,由代币持有者进行担保;例如,用户可以将其原生 rollup 代币作为质押,成为排序者,并为其服务收取费用。

c. 这种方法的缺点是影响互操作性。与运行各自专有排序解决方案的系统相比,在共享排序器上运行的 rollup 系统具有更好的互操作性。

d. Optimism 宣布了其 “链法则”(Law of Chains),这是一个值得考虑的最新进展。链法则是 OP Stack 超级链生态系统中链的一套指导原则。其本质是为这些链建立一个框架,使其能够以更加统一的方式工作。这很可能会扩展到基于 OP Stack 的链的共享排序解决方案,这可能是上文讨论的互操作性问题的一种解决方案(至少对 OP Stack 链而言)。

随着二级加密货币在加密货币世界中不断涌现,其规模和交易量也在不断增长,围绕中心化和互操作性的问题也将持续发酵。在过去的一年里,这个话题一直备受关注,我们预计,随着主要的加密货币发行公司的一周年和两年纪念日的临近,以及更多加密货币发行公司的推出,这个话题还会继续扩大。

我们认为,至少有一些公司会选择与 Espresso 和 Astria 等第三方排序器网络集成,但我们也看到其他公司会选择开发自己的内部解决方案。一些规模较大的公司,尤其是那些已经推出了原生代币的公司,很可能会认为开发自己的解决方案很有价值,这样既能实现利润最大化,又能增加代币的实用性。无论发生什么,这都是我们需要关注的一个非常重要的方面,我们将饶有兴趣地密切关注。

6. 结束语

用户希望并更喜欢更快的交易确认和更低廉的费用。虽然迄今为止,中心化排序器一直是主要 L2 公司的解决方案,但在理想情况下,公司和用户应该可以选择使用这种技术的最佳去中心化版本。这正是 Espresso Systems、Astria、Radius 等公司在 L2 故事中扮演的关键角色。

这里的两个关键驱动因素是去中心化和 rollup 互操作性。去中心化是至关重要的,原因有很多。去中心化是加密货币的哲学基础,这只是其中之一。在更实际的层面上,中心化的排序器代表着单点故障,会影响加密 rollup 的有效性,并对加密 rollup 的恢复能力构成威胁。这还不算大量提取 MEV 的可能性,其中一些可能对用户是隐藏的,并在私有 mempool 中提取。审查(即使是暂时的)和延迟交易的可能性也是一个问题,必须牢记,尤其是在考虑到该行业的强劲增长愿望时。加密 rollup 的互操作性同样至关重要,尤其是当人们对加密行业的未来持以加密 rollup 为中心的观点时。如果市场上的加密 rollup 越来越多,无论是针对特定应用还是其他应用,那么这些加密 rollup 就应该能够相互沟通和无缝协作。否则,我们如何实现 Web2 类型的用户体验?

未来肯定会有挑战,一些大型公司可能会倾向于创建自己的专有解决方案,而不是使用共享排序网络。解决这一问题的方法之一,是共享排序网络通过经济机制解决价值累积和收入分配问题,因为如果许多公司共享一台排序器,最终将实现强大的网络效应。

这个话题在未来几个月将继续变得更加激烈,我们相信,无论是在 rollup 领域还是在共享排序器领域,都会有许多新的参与者加入市场。观察不同项目的选择将会非常有趣。我们期待着密切关注这一动向。

原文出处:https://research.binance.com/static/pdf/Ethereum's-Rollups-are-Centralized-A-Look-Into-Decentralized-Sequencers.pdf” rel=”noopener noreferrer

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