イーサリアムのレイヤー2の中央集権化問題:分散型シーケンサーの探求

1. ポイント

• Layer2 ロールアップの主要な役割は、ユーザーに低コストで安全な取引環境を提供することです。ロールアップはユーザーの取引を集約した後、イーサリアム Layer1 に提出します。

• ソートエンジンはユーザーの取引をソートしてパッケージ化する責任があります。現在の主流のロールアッププロジェクトは、集中型ソートエンジンを使用しており、検閲、MEVの収奪、単一障害点などのリスクがあります。

• 分散化共有ソートネットワークは解決策の一つであり、複数の rollup に分散化されたソートサービスを提供できます。

• Espresso、Astria、Radius などのプロジェクトが革新的な共有ソートソリューションを開発中で、それぞれ特徴があります。

• ソートナーの分散化は、ロールアップエコシステムの安全性と相互運用性にとって重要であり、将来の発展の重要な方向性です。

2. 簡単な紹介

イーサリアム Layer2 ロールアップエコシステムの普及が進む中、ソーターの役割がますます注目されています。ソーターは取引の順序を決定し、ソーターを使用することで、ロールアップはより良いユーザー体験、低コスト、迅速な取引確認を提供できます。

しかし、現在主流のイーサリアム Layer2 プロジェクトは中央集権的なオーダーラーを採用しており、これが検閲、MEV の取得、シングルポイントの故障などの問題を引き起こす可能性があり、暗号通貨の分散化の精神に反しています。

ほとんどのロールアッププロジェクトがソートエンジンの分散化をロードマップに盛り込んでいるにもかかわらず、分散化をどのように実現するかについては合意が得られていないことは注目に値します。ArbitrumとOptimismは2021年の下半期から関連するプランを発表していますが、分散化ソートエンジンに関しては実質的な進展を遂げていません。

本レポートでは、ソート器の役割とイーサリアムのロールアップ分野の現状を詳しく探討し、開発中のソリューションを持つプロジェクトを深く分析し、これがイーサリアムのLayer2ロールアップエコシステムの将来の発展に与える可能性のある影響について考察します。

3. ソーターの紹介

ブロックチェーンは本質的に、ブロック順に並べられたタイムスタンプ付きの取引データで構成される分散型台帳です。最初、これらの取引データは無秩序であり、並べ替えられた後にブロックに整理され、実行されてブロックチェーンの新しい状態が生成されます。イーサリアムなどの Layer1 ブロックチェーンにおいて、この取引の並べ替えは基盤層自体で行われます。

イーサリアム最も人気のあるスケーリングソリューション - Layer2 rollup において、取引の順序付けはますます重要な問題となっています。rollup の主な役割は、ユーザーに安全で低コストの取引環境を提供することです。簡単に言えば、Layer2 rollup はユーザーに実行層を提供し、その後、取引データを上層の Layer1 にまとめて提出します。例えば、Arbitrum、Optimism、zkSync などです。Layer1 に提出される一連の取引は通常、数百または数千の圧縮された Layer2 取引を含んでおり、その結果、Layer1 にデータを送信するコストが削減されます。

Layer2ロールアップの世界では、ソーターはトランザクションをグループに並べる責任を持つエンティティです。ソーターはユーザーからの無秩序なトランザクションを受け取り、オフチェーンでそれをグループに処理し、次に圧縮された秩序あるトランザクションのバッチを生成します。これらのトランザクションはその後、ブロックに入れられ、親Layer1に送信されます。トランザクションのバッチは、通常はイーサリアムであるデータ可用性層(において、現在のほとんどのロールアップ)で使用されます。ソーターはユーザーにソフトコミットメントも提供します。これは、ユーザーのトランザクションを受け取った後、ほぼ即時のレシートを「ソフト確認」として提供することを意味します。一方、「ハード確認」はトランザクションがLayer1層に送信された後に受け取るものです。

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なぜ Rollup はソートエンジンを使用する必要があり、それがどのような問題なのか?

ソート器の根本的な目標はユーザーエクスペリエンスを改善することです。ソート器を使用してLayer2取引を行うことは「ファストレーン」を利用することに似ており、より低い手数料とより速い取引確認を意味します。実際、ソート器は数百から千件のLayer2取引を単一のLayer1取引にバッチ圧縮することができ、ガス代を節約します。さらに、ソート器が提供するソフト確認は、ロールアップ取引がユーザーに迅速なブロック確認を提供できることを意味します。この組み合わせは、ユーザーがLayer2ロールアップを使用する体験を改善するのに役立ちます。

注意すべきは、rollup は必ずしもソートラーを必要としないということです。これは、より良いユーザー体験を提供するための設計選択に過ぎません。例えば、ほとんどの rollup がデータの可用性を向上させるためにイーサリアム Layer1 を使用するのと同様に、イーサリアムを使用してソートすることもできます。しかし、イーサリアムの基盤層の効率は比較的低く高価であり、特に Layer2 の取引量が多いことを考慮すると、なおさらです。本質的に、rollup の取引スループットはイーサリアム Layer1 のデータソート率に制限されます。ユーザーはまた、イーサリアム上で取引を行うのと同じ取引確認の遅延を経験します。これは、これまでのところ、すべての主要な Layer2 rollup プロジェクトが、中央集権的なソートラーを運営する方が便利で安価であり、ユーザーにとって使いやすいことを発見したことを意味します。Layer2 ユーザーはソートラーを回避するために直接 Layer1 に取引を提出することができますが、彼らは Layer1 に取引のガス料金を支払わなければならず、取引が最終的に完了するまでにより長い時間がかかる可能性があります。これは、Layer2 rollup を利用して取引を実行する意図に大きく反します。

取引の順序を制御する順序付け器は、理論的にはユーザーの取引を含めない権利があります(。ただし、ユーザーがガス代を支払う能力があり、支払う意志がある場合、Layer1に直接取引を提出することもできます)。順序付け器は、取引グループからMEVを抽出することもでき、これがユーザーグループに経済的損失をもたらす可能性があります。現在のすべての主流ロールアップのように、順序付け器が1つだけの場合、中央集権のリスクが高まります。このような場合、唯一の順序付け器が故障すると、全体のロールアップに影響を及ぼします。複数の順序付け器を設定することで、このリスクを低減できます。

この設定により、ソーターはユーザーの半信任者と見なすことができます。ソーターはユーザーがLayer2を使用するのを防ぐことはできませんが、ユーザーの取引を遅延させ、ユーザーが追加のガス料金を支払うことになり、ユーザーの取引から価値を得ることができます。

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MEVの相関関係

MEVはここで特に重要です。MEVとは、ブロック生成から得られる価値を指し、一階のマイニング(やステーキング)のブロック報酬とガス代を超えたものです。それは、ブロック内の取引を操作することで、つまり、取引の包含、排除、取引順序の変更を通じて抽出される価値です。例えば、MEVを抽出する一般的な形態には、先行取引やサンドイッチ攻撃が含まれます。

Layer2ロールアップにおけるソート者の役割を考慮すると、彼らはチェーン外のすべてのユーザー取引を理解できます。また、これらのソート者は通常、プロジェクト自体や付属チーム、例えばOPメインネットの楽観基金会やArbitrum OneおよびNovaのArbitrum基金会によって運営されるため、多くのユーザーは潜在的なMEVの取得を確認できないことを懸念しています。これらの懸念がなくても、プロジェクトが独自の中央集権的なソート者を運営するにつれて、これらのプロトコルの信頼性と分散化の程度も疑問視されるでしょう。

ソート市場の現状

現在、すべての主要なイーサリアム Layer2 ロールアップは中央集権的なソート者に依存しています。ますます多くのイーサリアム取引が Layer2 ソリューションに移行するにつれて、イーサリアムの検証者セット自体は分散化されていますが、大量の取引(、つまり Layer2 上の取引)は、唯一のソート者としての形式の中央集権的な力の影響を受けるようです。

予想通り、これらの企業のほとんどは、それぞれのオーダリングシステムの分散化をロードマップに組み込んでいます。これは、分散化がLayer2のビジョンの一部であることを示す前向きな兆候ですが、ArbitrumとOptimismは2021年末からそれぞれのソリューションを提供しており、分散型オーダリングシステムに関しては実質的な進展を遂げていないと言えます。

ほとんどのトップ企業は、分散化に焦点を当てるのではなく、コア製品や機能の改善にリソースを投資しているようです。これは完全に批判ではありません。なぜなら、競争が激しい環境では、競争力のある製品を持つ前に分散化に焦点を当てることは、どの企業にとっても最善の利益にかなわないからであり、ある程度理解できるからです。しかし、ネットワーク企業が成熟するにつれて、この見方は変化しており、人々の議論は急速にソートアルゴリズムの分散化と信頼性の向上に移行しています。

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その他の問題

強調すべきは、中央集権的なソーターに依存することによるリスクの程度についていくつかの議論が存在するということです。

上記のように、ソーターが取引の順序を制御するため、ユーザーの取引を排除したり、MEVを抽出したりすることができます。しかし、ソーターは最終的にユーザーをロールアップ取引から完全に排除することはできません。ユーザーはソーターを回避して、Layer1に直接取引(を提出することができ、彼らがそれを望み、増加したガスコスト)を支払う意欲があれば可能です。不正行為を行うソーターは取引の遅延やユーザーに追加費用を負担させる可能性がありますが、完全に監視することはできません。それ以前は、大手Layer2企業の中でソーターの分散化に極めて集中しているところはありませんでしたが、これがその理由の一つである可能性があります。それにもかかわらず、ソーターが取引を再編成してMEVを抽出することは、特にOP Mainnetのようなプライベートメモリプールでは依然として問題です。

おそらく、より大きな問題はリアルタイム性にあります。主要なロールアッププログラムが唯一の中央集権型オーダーラーを運営しているため、これらのオーダーラーに問題が発生すると、全体のロールアッププログラムに悪影響が及ぶでしょう。ユーザーはLayer1に直接アクセスすることで取引を行うことができますが、これは特に持続可能な方法ではなく、ほとんどの取引に対して機能する可能性は低いです。Layer2ロールアップを使用することの全体的な意味は、取引コストを節約することにあることを忘れないでください。暗号通貨の背後にある基本的な理念の1つは、伝統的な金融分野と同様に、唯一の中央集権型プロバイダーに依存することを防ぐことです(。オーダーラーの中央集権化は明らかに解決が急務の重要な問題であり、共有オーダーラーがLayer2ロールアップ市場にもたらす重要な解放の1つです。

4. ソリューション:分散化共有ソート器

)概要

上述の問題を解決する新しいアプローチは、分散化共有ソート装置です。異なるプロジェクトの解決策はそれぞれ異なりますが、唯一の中央集権的なソート装置を置き換える基本的な理念は同じです。ここでの「共有」は、複数の異なるロールアップが同じネットワークを使用できることを指し、つまり、複数のロールアップからの取引がソートされる前にメモリプールに集約されることを意味します###は、MEVの抽出や検閲の可能性を減少させるのに役立ちます(。ここでの「分散化」は、リーダーのローテーションの概念を指し、常に単一の行為者がすべての取引をソートするのではなく、分散化された行為者のグループからリーダーを選出することを意味します。これにより、検閲を防ぎ、有効性の保証を提供します。

これは、さまざまな異なる Layer1 がリーダー交代メカニズムを使用して機能する方法に非常に似ています。実際、分散化されたソートレイヤーを構築することは、分散化された Layer1 を構築することに類似しており、検証者セットの構築が必要です。本節の後半で見るように、異なるプロジェクトがこの要件を満たすために異なるアプローチを取っています。

共有ソート器は、MEV抽出問題を緩和し、検閲への耐性を提供し、ロールアップの有効性保証を向上させることを目的としています。これは、中央集権的ソート器が直面する問題)に対処するものです、上記のように(。また、注意すべき点が2つあります:

• 分散化即サービス:共有ソートエンジンソリューションは、任意の数の rollup に対してソートエンジン分散化サービスを提供することを目的としています。その後、これらすべての rollup は、分散化ネットワークが提供できる検閲耐性とリアルタイム性の恩恵を受けることができ、独自にそのネットワークを構築する必要はありません。これは非常に高価で時間のかかるプロセスである可能性があるため、共有ソートエンジンネットワークの主要なセールスポイントです。現在、どの企業もそのソートエンジンを分散化しておらず、ほとんどの企業はそれを行うのに十分な資金を持っているため、これは完璧なものではありません。