Vấn đề tập trung hóa của Layer2 Ethereum: Khám phá bộ sắp xếp phi tập trung

1. Điểm chính

• Chức năng chính của Layer2 rollup là cung cấp cho người dùng một môi trường giao dịch an toàn và giá rẻ. Rollup sẽ tổng hợp giao dịch của người dùng và gửi lên Ethereum Layer1.

• Bộ sắp xếp chịu trách nhiệm sắp xếp và đóng gói giao dịch của người dùng. Hiện tại, các dự án rollup chính thống đều sử dụng bộ sắp xếp phi tập trung, có nguy cơ bị kiểm duyệt, khai thác MEV và lỗi điểm đơn.

• Mạng chia sẻ bộ sắp xếp phi tập trung là một trong những giải pháp, có thể cung cấp dịch vụ sắp xếp phi tập trung cho nhiều rollup.

• Espresso, Astria, Radius và các dự án khác đang phát triển những giải pháp phân loại chia sẻ đổi mới, mỗi dự án đều có những đặc điểm riêng.

• Sự phi tập trung của bộ sắp xếp rất quan trọng đối với tính an toàn và khả năng tương tác của hệ sinh thái rollup, là hướng phát triển quan trọng trong tương lai.

2. Giới thiệu

Với sự phổ biến ngày càng tăng của hệ sinh thái Layer2 rollup của Ethereum, vai trò của bộ sắp xếp ngày càng được chú ý. Bộ sắp xếp chịu trách nhiệm sắp xếp giao dịch, bằng cách sử dụng bộ sắp xếp, rollup có thể cung cấp trải nghiệm người dùng tốt hơn, phí thấp hơn và xác nhận giao dịch nhanh hơn.

Tuy nhiên, hiện nay các dự án Layer2 Ethereum chính thống đều sử dụng bộ sắp xếp tập trung, điều này có thể gây ra các vấn đề như kiểm duyệt, việc thu lợi MEV và lỗi điểm đơn, trái ngược với tinh thần phi tập trung của tiền điện tử.

Mặc dù hầu hết các dự án rollup đều đưa việc phi tập trung hóa bộ sắp xếp vào lộ trình, nhưng vẫn chưa có sự đồng thuận về cách thực hiện phi tập trung. Đáng chú ý là, Arbitrum và Optimism đã triển khai các giải pháp liên quan từ nửa cuối năm 2021, nhưng vẫn chưa đạt được tiến bộ đáng kể trong việc phi tập trung hóa bộ sắp xếp.

Báo cáo này sẽ khám phá chi tiết vai trò của bộ sắp xếp và hiện trạng của lĩnh vực rollup Ethereum, phân tích sâu các dự án đang phát triển giải pháp, và suy nghĩ về những tác động có thể có đối với sự phát triển tương lai của hệ sinh thái Layer2 rollup của Ethereum.

3. Giới thiệu về bộ sắp xếp

Blockchain về bản chất là một sổ cái phân tán được cấu thành từ các dữ liệu giao dịch có dấu thời gian được sắp xếp theo khối. Ban đầu, các dữ liệu giao dịch này là không có thứ tự, chỉ sau khi được sắp xếp mới có thể được tổ chức thành các khối và thực hiện, tạo ra trạng thái mới của chuỗi khối. Đối với các chuỗi khối Layer1 như Ethereum, việc sắp xếp giao dịch này diễn ra ngay trong lớp cơ sở.

Trong giải pháp mở rộng phổ biến nhất trên Ethereum - Layer2 rollup, việc sắp xếp giao dịch đã trở thành một vấn đề ngày càng quan trọng. Chức năng chính của rollup là cung cấp cho người dùng một môi trường giao dịch an toàn và chi phí thấp. Nói đơn giản, Layer2 rollup cung cấp cho người dùng một lớp thực thi, sau đó tổng hợp dữ liệu giao dịch và gửi lên lớp trên Layer1, chẳng hạn như Arbitrum, Optimism, zkSync, v.v. Một lô giao dịch được gửi lên Layer1 thường bao gồm hàng trăm hoặc hàng nghìn giao dịch Layer2 được nén, từ đó giảm chi phí gửi dữ liệu lên Layer1.

Trong thế giới Layer2 rollup, bộ sắp xếp là thực thể có trách nhiệm sắp xếp các giao dịch thành nhóm. Bộ sắp xếp nhận các giao dịch không có thứ tự từ người dùng, xử lý chúng thành nhóm ngoài chuỗi, sau đó tạo ra một lô giao dịch có thứ tự nén. Những giao dịch này sau đó có thể được đưa vào khối và gửi đến Layer1 cha. Các giao dịch theo lô cũng có thể được sử dụng trong lớp khả dụng dữ liệu (, thường là Ethereum, cho hầu hết các rollup hiện tại ). Bộ sắp xếp cũng cung cấp cho người dùng cam kết mềm, tức là sau khi nhận giao dịch của người dùng, sẽ cung cấp một biên lai gần như ngay lập tức như một "xác nhận mềm". Còn "xác nhận cứng" là khi giao dịch được gửi đến lớp Layer1.

Tại sao Rollup cần sử dụng bộ sắp xếp, tại sao đó lại là một vấn đề?

Mục tiêu cơ bản của bộ sắp xếp là cải thiện trải nghiệm người dùng. Việc sử dụng bộ sắp xếp cho giao dịch Layer2 tương tự như việc sử dụng "làn đường nhanh", có nghĩa là phí thấp hơn và xác nhận giao dịch nhanh hơn. Trên thực tế, bộ sắp xếp có thể nén hàng trăm, hàng ngàn giao dịch Layer2 thành một giao dịch Layer1, từ đó tiết kiệm phí gas. Hơn nữa, xác nhận mềm mà bộ sắp xếp cung cấp có nghĩa là giao dịch rollup có thể cung cấp xác nhận khối nhanh chóng cho người dùng. Sự kết hợp này giúp cải thiện trải nghiệm của người dùng khi sử dụng Layer2 rollup.

Cần lưu ý rằng, rollup không nhất thiết phải cần một bộ sắp xếp; đây chỉ là lựa chọn thiết kế nhằm cung cấp trải nghiệm người dùng tốt hơn. Ví dụ, giống như hầu hết các rollup sử dụng Ethereum Layer1 để cải thiện khả năng sử dụng dữ liệu, chúng cũng có thể sử dụng Ethereum để sắp xếp. Tuy nhiên, hiệu suất của lớp cơ sở Ethereum tương đối thấp và tốn kém, đặc biệt là khi xét đến khối lượng giao dịch lớn của Layer2. Về bản chất, thông lượng giao dịch của rollup sẽ bị giới hạn bởi tỷ lệ sắp xếp dữ liệu của Ethereum Layer1. Người dùng cũng sẽ trải qua độ trễ xác nhận giao dịch giống như khi giao dịch trên Ethereum. Điều này có nghĩa là, cho đến nay, mỗi dự án rollup Layer2 chính đều nhận thấy rằng việc vận hành một bộ sắp xếp tập trung là thuận tiện, rẻ hơn và dễ sử dụng hơn cho người dùng. Mặc dù người dùng Layer2 có thể trực tiếp gửi giao dịch đến Layer1 để vượt qua bộ sắp xếp, nhưng họ phải trả phí gas giao dịch cho Layer1, và giao dịch có thể mất nhiều thời gian hơn để hoàn tất. Điều này phần lớn đi ngược lại với mục đích sử dụng Layer2 rollup để thực hiện giao dịch.

Do vì bộ phân loại điều khiển thứ tự giao dịch, về lý thuyết nó có quyền không đưa giao dịch của người dùng vào đó ( nhưng, nếu người dùng có khả năng và sẵn sàng trả phí gas, họ cũng có thể gửi giao dịch trực tiếp đến Layer1 ). Bộ phân loại cũng có thể lấy MEV từ nhóm giao dịch, điều này có thể gây thiệt hại kinh tế cho người dùng. Nếu chỉ có một bộ phân loại, giống như tình hình của tất cả các rollup chính hiện nay, rủi ro tập trung sẽ lớn hơn. Trong trường hợp này, nếu bộ phân loại duy nhất gặp sự cố, thì toàn bộ rollup sẽ bị ảnh hưởng. Cài đặt nhiều bộ phân loại có thể giảm thiểu rủi ro này.

Thông qua cài đặt này, bộ sắp xếp có thể được coi là bên tin cậy một phần của người dùng. Mặc dù bộ sắp xếp không thể ngăn cản người dùng sử dụng Layer2, nhưng nó có thể trì hoãn giao dịch của người dùng, dẫn đến việc người dùng phải trả thêm phí gas, và thu được giá trị từ giao dịch của người dùng.

Mối tương quan của MEV

MEV ở đây đặc biệt quan trọng. MEV chỉ giá trị thu được từ việc sản xuất khối, vượt quá phần thưởng khối từ khai thác một cấp ( hoặc staking ) và phí gas. Nó được khai thác bằng cách thao túng các giao dịch trong khối, tức là thông qua việc bao gồm, loại trừ và thay đổi thứ tự giao dịch. Ví dụ, các hình thức khai thác MEV phổ biến bao gồm giao dịch trước và tấn công sandwich.

Xét vai trò của bộ sắp xếp trong Layer2 rollup, chúng có thể hiểu tất cả các giao dịch của người dùng bên ngoài chuỗi. Hơn nữa, vì những bộ sắp xếp này thường được chính dự án hoặc các đội ngũ liên kết điều hành, chẳng hạn như Quỹ lạc quan của OP Mainnet và Quỹ Arbitrum của Arbitrum One và Nova, nhiều người dùng lo ngại rằng họ không thể thấy việc chiếm đoạt MEV tiềm năng. Ngay cả khi không có những lo ngại này, khi các dự án điều hành bộ sắp xếp tập trung của riêng mình, độ tin cậy và mức độ phi tập trung của các giao thức này cũng sẽ bị đặt dấu hỏi.

Tình trạng thị trường bộ định tuyến

Hiện tại, tất cả các rollup Layer2 chính của Ethereum đều phụ thuộc vào bộ sắp xếp tập trung. Khi ngày càng nhiều giao dịch Ethereum chuyển sang các giải pháp Layer2, mặc dù tập hợp các xác nhận viên của Ethereum tự nó là phi tập trung, nhưng dường như một lượng lớn giao dịch (, tức là những giao dịch trên Layer2 ), sẽ bị ảnh hưởng bởi sức mạnh tập trung dưới dạng một bộ sắp xếp duy nhất.

Không ngoài dự đoán, hầu hết các công ty này đã đưa việc phi tập trung hóa trình sắp xếp của họ vào lộ trình. Mặc dù đây là một tín hiệu tích cực cho thấy phi tập trung là một phần trong tầm nhìn Layer2, nhưng chúng ta nên lưu ý rằng Arbitrum và Optimism đã ra mắt giải pháp của riêng họ từ cuối năm 2021, có thể nói rằng họ vẫn chưa đạt được tiến bộ đáng kể trong việc phi tập trung hóa trình sắp xếp.

Hầu hết các công ty hàng đầu dường như đều dành nguồn lực để cải thiện sản phẩm và tính năng cốt lõi của họ, thay vì tập trung vào Phi tập trung. Điều này không hoàn toàn là một sự chỉ trích, vì trong môi trường cạnh tranh khốc liệt, việc tập trung vào Phi tập trung trước khi có sản phẩm cạnh tranh không phù hợp với lợi ích tốt nhất của bất kỳ công ty nào, điều này ở một mức độ nào đó là có thể hiểu được. Tuy nhiên, khi các công ty mạng trưởng thành, quan điểm này đang thay đổi, và các cuộc thảo luận đang nhanh chóng chuyển sang việc phân loại Phi tập trung và nâng cao độ tin cậy.

Các vấn đề khác

Đáng chú ý là, có một số cuộc thảo luận về mức độ rủi ro do phụ thuộc vào bộ sắp xếp tập trung.

Như đã đề cập, vì bộ sắp xếp kiểm soát thứ tự giao dịch, chúng có thể loại trừ giao dịch của người dùng, cũng như trích xuất MEV. Tuy nhiên, bộ sắp xếp cuối cùng cũng không thể hoàn toàn loại trừ người dùng khỏi giao dịch rollup. Người dùng có thể vượt qua bộ sắp xếp, gửi giao dịch trực tiếp lên Layer1 ( miễn là họ sẵn lòng và muốn trả thêm chi phí gas ). Mặc dù bộ sắp xếp hành vi sai trái có thể dẫn đến việc giao dịch bị trì hoãn và người dùng phải chịu thêm chi phí, nhưng nó cuối cùng không thể hoàn toàn kiểm duyệt. Trước đó, không có bất kỳ công ty Layer2 lớn nào cực kỳ tập trung vào việc phi tập trung bộ sắp xếp của họ, điều này có thể là một trong những lý do. Tuy nhiên, việc bộ sắp xếp sắp xếp lại giao dịch để trích xuất MEV vẫn là một vấn đề, đặc biệt là trong các bộ nhớ riêng tư như OP Mainnet.

Có thể, vấn đề lớn hơn nằm ở tính thời gian thực. Xét rằng các chương trình rollup chính đều chạy trên một bộ sắp xếp tập trung duy nhất, nếu những bộ sắp xếp này gặp vấn đề, toàn bộ chương trình rollup sẽ bị ảnh hưởng tiêu cực. Mặc dù người dùng vẫn có thể thực hiện giao dịch bằng cách truy cập trực tiếp vào Layer1, nhưng đó không phải là một phương pháp đặc biệt bền vững và ít khả năng hoạt động đối với hầu hết các giao dịch. Hãy nhớ rằng, toàn bộ ý nghĩa của việc sử dụng rollup Layer2 là tiết kiệm chi phí giao dịch. Xét rằng một trong những nguyên tắc cơ bản đứng sau tiền điện tử là ngăn chặn việc phụ thuộc vào nhà cung cấp tập trung duy nhất ( giống như trong lĩnh vực tài chính truyền thống ), sự tập trung của bộ sắp xếp rõ ràng là một vấn đề cấp bách cần giải quyết, và cũng là một trong những mở khóa quan trọng mà bộ sắp xếp chia sẻ sẽ mang lại cho thị trường rollup Layer2.

4. Giải pháp: Phi tập trung chia sẻ bộ sắp xếp

Tổng quan

Giải pháp mới để giải quyết các vấn đề nêu trên là bộ sắp xếp chia sẻ phi tập trung. Mặc dù các giải pháp của các dự án khác nhau là khác nhau, nhưng ý tưởng cơ bản thay thế bộ sắp xếp tập trung duy nhất là giống nhau. Ở đây, "chia sẻ" đề cập đến việc nhiều rollup khác nhau có thể sử dụng cùng một mạng, có nghĩa là các giao dịch từ nhiều rollup sẽ được tổng hợp trong một bộ nhớ trước khi được sắp xếp ( giúp giảm khả năng khai thác MEV và giám sát ). Ở đây, "phi tập trung" đề cập đến khái niệm luân chuyển lãnh đạo, tức là không phải lúc nào cũng do một hành động đơn lẻ sắp xếp tất cả các giao dịch, mà là chọn một lãnh đạo từ một nhóm các hành động phi tập trung. Điều này giúp ngăn chặn sự giám sát và cung cấp đảm bảo tính hiệu lực.

Điều này rất giống với cách hoạt động của các Layer1 khác nhau sử dụng cơ chế xoay vòng lãnh đạo. Thực tế, việc xây dựng lớp sắp xếp phi tập trung tương tự như việc xây dựng Layer1 phi tập trung, tức là cần xây dựng một tập hợp các trình xác thực. Như chúng ta sẽ thấy ở phần sau, các dự án khác nhau đã áp dụng những cách tiếp cận khác nhau để đáp ứng yêu cầu này.

Bộ sắp xếp chia sẻ nhằm giảm thiểu vấn đề rút MEV, cung cấp khả năng chống kiểm duyệt và nâng cao độ tin cậy của rollup, tức là giải quyết các vấn đề mà bộ sắp xếp tập trung phải đối mặt ( như đã nêu ở trên ). Ngoài ra, còn có hai điểm đáng chú ý:

• Phi tập trung tức là dịch vụ: giải pháp bộ chia sẻ trình tự được thiết kế để cung cấp dịch vụ trình tự phi tập trung cho bất kỳ số lượng rollup nào. Sau đó, tất cả các rollup này sẽ hưởng lợi từ khả năng chống kiểm duyệt và tính thời gian thực mà mạng phi tập trung có thể cung cấp, mà không cần phải tự xây dựng mạng lưới đó. Xét rằng đây có thể là một quá trình rất tốn kém và mất thời gian, đây là một điểm bán hàng chính của mạng lưới bộ chia sẻ trình tự. Xin lưu ý rằng hiện tại chưa có công ty nào thực hiện phi tập trung hóa bộ chia của họ, và hầu hết trong số họ có đủ tài chính để làm điều đó, điều này có nghĩa là đây không phải là một kết thúc.