Проблема централизации Layer2 Ethereum: исследование децентрализованных сортировщиков

1. Основные моменты

• Основная задача Layer2 rollup заключается в предоставлении пользователям дешевой и безопасной торговой среды. Rollup суммирует пользовательские транзакции и отправляет их на Ethereum Layer1.

• Сортировщик отвечает за упорядочение и упаковку пользовательских транзакций. В настоящее время большинство основных проектов rollup используют централизованные сортировщики, что связано с рисками цензуры, захвата MEV и единой точки отказа.

• Децентрализованная сеть распределителей является одним из решений, которая может предоставить децентрализованные услуги сортировки для нескольких rollup.

• Espresso, Astria, Radius и другие проекты разрабатывают инновационные решения для совместной сортировки, каждый из которых имеет свои особенности.

• Децентрализация сортировщика имеет решающее значение для безопасности и взаимосвязанности экосистемы rollup и является важным направлением будущего развития.

2. Введение

С ростом популярности экосистемы Layer2 rollup на Ethereum, роль сортировщика становится все более важной. Сортировщик отвечает за сортировку транзакций, и с его помощью rollup может обеспечить лучший пользовательский опыт, более низкие комиссии и более быстрое подтверждение транзакций.

Однако в настоящее время основные проекты Layer2 на Эфире используют централизованные сортировщики, что может привести к проблемам с цензурой, захватом MEV и единой точкой отказа, что противоречит духу децентрализации криптовалют.

Хотя большинство проектов rollup включили децентрализацию сортировщиков в свои дорожные карты, пока нет единого мнения о том, как реализовать децентрализацию. Стоит отметить, что Arbitrum и Optimism представили соответствующие решения с второй половины 2021 года, но в области децентрализованных сортировщиков не было достигнуто значительного прогресса.

В этом отчете будет подробно рассмотрена роль сортировщика и текущее состояние области rollup Ethereum, проведен глубокий анализ проектов, разрабатывающих решения, и рассмотрены возможные последствия этого для будущего развития экосистемы Layer2 rollup Ethereum.

3. Введение в сортировщик

Блокчейн по своей сути представляет собой распределённый реестр, состоящий из упорядоченных по блокам временных меток транзакционных данных. Изначально эти транзакционные данные были неупорядоченными, и только после сортировки они могут быть организованы в блоки и выполнены, создавая новое состояние блокчейна. Для таких блокчейнов, как Ethereum, такая сортировка транзакций происходит на самом базовом уровне.

В самом популярном решении по масштабированию Ethereum - Layer2 rollup, сортировка транзакций становится всё более важной проблемой. Основная задача rollup - предоставить пользователям безопасную и экономичную среду для транзакций. Проще говоря, Layer2 rollup предоставляет пользователям уровень исполнения, а затем агрегирует данные транзакций и отправляет их на верхний уровень Layer1, такой как Arbitrum, Optimism, zkSync и т. д. Пакет транзакций, отправляемый на Layer1, обычно содержит сотни или тысячи сжатых транзакций Layer2, что снижает затраты на передачу данных на Layer1.

В мире Layer2 rollup, сортировщик - это сущность, ответственная за упорядочение транзакций в группы. Сортировщик получает неупорядоченные транзакции от пользователей, обрабатывает их в группы вне сети, а затем генерирует партию сжатых упорядоченных транзакций. Эти транзакции затем могут быть помещены в блок и отправлены на родительский Layer1. Пакеты транзакций также могут использоваться на уровне доступности данных (, который обычно является Ethereum, для большинства текущих rollup ). Сортировщик также предоставляет пользователям мягкое подтверждение, то есть после получения транзакции от пользователя предоставляется почти мгновенная квитанция в качестве "мягкого подтверждения". А "жесткое подтверждение" - это то, что получено после отправки транзакции на уровень Layer1.

Почему Rollup должен использовать сортировщик, почему это проблема?

Основная цель сортировщика — улучшение пользовательского опыта. Использование сортировщика для транзакций Layer2 похоже на использование "быстрой полосы", что означает более низкие комиссии и более быстрое подтверждение транзакций. На самом деле, сортировщик может сжимать сотни и тысячи транзакций Layer2 в одну транзакцию Layer1, что позволяет экономить gas-commission. Кроме того, мягкое подтверждение, предлагаемое сортировщиком, означает, что транзакции rollup могут предоставлять пользователям быстрое подтверждение блоков. Эта комбинация помогает улучшить опыт пользователей при использовании Layer2 rollup.

Важно отметить, что rollup не обязательно требует сортировщика; это просто дизайнерский выбор для обеспечения лучшего пользовательского опыта. Например, как большинство rollup используют Эфир Layer1 для повышения доступности данных, они также могут использовать Эфир для сортировки. Однако эффективность базового уровня Эфира относительно низка и дорога, особенно учитывая большой объем транзакций Layer2. В сущности, пропускная способность транзакций rollup будет ограничена скоростью сортировки данных Эфира Layer1. Пользователи также испытают задержку подтверждения транзакций, аналогичную той, что наблюдается при транзакциях на Эфире. Это означает, что до сих пор каждый крупный проект Layer2 rollup обнаружил, что управление централизованным сортировщиком удобнее, дешевле и проще для пользователей. Хотя пользователи Layer2 могут напрямую отправлять транзакции на Layer1, чтобы обойти сортировщик, им необходимо платить комиссии за газ на Layer1, и транзакции могут занять больше времени для окончательного завершения. Это в значительной степени противоречит цели использования rollup Layer2 для выполнения транзакций.

Поскольку сортировщик контролирует порядок транзакций, теоретически он имеет право не включать пользовательские транзакции (. Однако, если пользователь способен и готов оплатить газ, он также может напрямую отправить транзакцию в Layer1 ). Сортировщик также может извлекать MEV из группы транзакций, что может привести к экономическим потерям для пользователей. Если есть только один сортировщик, как в случае со всеми основными rollup в настоящее время, риск централизации будет выше. В этом случае, если единственный сортировщик выйдет из строя, это повлияет на весь rollup. Наличие нескольких сортировщиков может снизить этот риск.

С помощью этой настройки сортировщик может рассматриваться как полунадежная сторона пользователя. Хотя сортировщик не может предотвратить использование Layer2 пользователем, он может задерживать транзакции пользователя, что приводит к дополнительным затратам на газ для пользователя, и извлекать ценность из транзакций пользователя.

Корреляция MEV

MEV здесь особенно важен. MEV обозначает ценность, получаемую от производства блоков, превышающую первую степень майнинга ( или награды за ставку ) и сборы за gas. Она извлекается путем манипуляции транзакциями внутри блока, то есть путем включения, исключения и изменения порядка транзакций. Например, распространенные формы извлечения MEV включают фронт-раннинг и сэндвич-атаки.

Учитывая роль сортировщиков в Layer2 rollup, они могут отслеживать все пользовательские транзакции вне цепи. Кроме того, поскольку эти сортировщики обычно управляются самими проектами или аффилированными командами, такими как Оптимистический фонд OP Mainnet и Фонд Arbitrum One и Nova, многие пользователи беспокоятся о том, что они не смогут увидеть потенциальное захват MEV. Даже без этих опасений, с учетом того, что проекты управляют своими централизованными сортировщиками, доверие к этим протоколам и уровень децентрализации также могут подвергаться сомнению.

Состояние рынка сортировщиков

В настоящее время все основные роллапы Layer2 Эфира зависят от централизованных сортировщиков. С увеличением числа транзакций Эфира, перенаправляемых на решения Layer2, хотя набор валидаторов Эфира сам по себе и децентрализован, кажется, что значительное количество транзакций (, а именно те, которые происходят на Layer2, будет находиться под влиянием централизованных сил в виде единственного сортировщика.

Как и ожидалось, большинство из этих компаний уже включили децентрализацию своих сортировщиков в свои дорожные карты. Хотя это положительный сигнал, указывающий на то, что децентрализация является частью видения Layer2, следует отметить, что Arbitrum и Optimism запустили свои решения еще в конце 2021 года, и можно сказать, что они не добились значительного прогресса в области децентрализованных сортировщиков.

Большинство ведущих компаний, похоже, вкладывают ресурсы в усовершенствование своих основных продуктов и функций, а не сосредотачиваются на децентрализации. Это не совсем критика, поскольку в условиях жесткой конкуренции сосредоточение на децентрализации до появления конкурентоспособного продукта не соответствует интересам любой компании, что в какой-то степени можно понять. Однако с развитием сетевых компаний эта точка зрения меняется, и обсуждения быстро переходят к децентрализации сортировщиков и повышению доверия.

![Бинанс Исследовательский Центр интерпретирует Децентрализованный Сортировщик: основа безопасности Layer2, расширение сценариев использования родных токенов])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-825829026dfe6eac7918343e0340ba6a.webp(

) Другие вопросы

Стоит подчеркнуть, что существует некоторая дискуссия о степени риска, связанного с зависимостью от централизованных сортировщиков.

Как упоминалось выше, поскольку сортировщик контролирует порядок транзакций, он может исключить пользовательские транзакции или извлечь MEV. Тем не менее, в конечном итоге сортировщик также не может полностью исключить пользователей из транзакций роллапа. Пользователи могут обойти сортировщик и напрямую отправить транзакцию на Layer1 ###, если они захотят и готовы платить увеличенные газовые расходы (. Хотя неправомерные действия сортировщика могут привести к задержкам транзакций и дополнительным расходам для пользователей, он в конечном итоге не может полностью провести цензуру. До этого момента ни одна крупная компания Layer2 не была исключительно сосредоточена на децентрализации своего сортировщика, что, вероятно, является одной из причин. Тем не менее, перераспределение транзакций сортировщиком для извлечения MEV остается проблемой, особенно в закрытых пуллах памяти, таких как OP Mainnet.

Возможно, более серьезная проблема заключается в своевременности. Учитывая, что основные программы rollup работают с единственным централизованным сортировщиком, если с этими сортировщиками возникнут проблемы, вся программа rollup пострадает. Хотя пользователи все еще могут проводить сделки, напрямую обращаясь к Layer1, это не самый устойчивый метод и вряд ли будет работать для большинства сделок. Помните, что весь смысл использования Layer2 rollup заключается в экономии на транзакционных издержках. Учитывая, что одна из основных идей криптовалюты заключается в предотвращении зависимости от единственного централизованного поставщика ), как это происходит в традиционной финансовой сфере (, централизованность сортировщика очевидно является важной проблемой, требующей решения, и является одним из ключевых факторов, которые общий сортировщик принесет на рынок Layer2 rollup.

4. Решение: Децентрализованный общий сортировщик

) Обзор

Решение вышеупомянутой проблемы – это децентрализованный общий сортировщик. Хотя решения различных проектов различны, основная идея замены единого централизованного сортировщика остается одинаковой. Здесь «общий» означает, что несколько разных rollup могут использовать одну и ту же сеть, то есть транзакции из нескольких rollup агрегируются в одном пуле памяти перед сортировкой, что помогает уменьшить вероятность извлечения MEV и цензуры. Здесь «децентрализованный» относится к концепции ротации лидеров, то есть сортировка всех транзакций не всегда осуществляется одним действующим лицом, а выбирается лидер из группы децентрализованных участников. Это помогает предотвратить цензуру и обеспечивает гарантии действительности.

Это очень похоже на то, как различные Layer1 используют механизм ротации лидеров. На самом деле, создание децентрализованного уровня сортировки похоже на создание децентрализованного Layer1, то есть необходимо создать набор валидаторов. Как мы увидим позже в этом разделе, различные проекты используют разные подходы для удовлетворения этого требования.

Совместный сортировщик предназначен для смягчения проблемы извлечения MEV, обеспечения устойчивости к цензуре и повышения гарантии эффективности rollup, то есть решения проблем, с которыми сталкиваются централизованные сортировщики ###, как указано выше (. Кроме того, есть две вещи, на которые стоит обратить внимание:

• Децентрализация как услуга: решение для совместного сортировщика предназначено для предоставления услуг децентрализации сортировщика для произвольного количества rollup. Затем все эти rollup будут извлекать выгоду из антицензурных и реальных возможностей, которые может предложить децентрализованная сеть, не создавая эту сеть самостоятельно. Учитывая, что это может быть очень дорогим и трудоемким процессом, это является одной из основных преимуществ сети совместного сортировщика. Имейте в виду, что в настоящее время ни одна компания не децентрализовала свой сортировщик, и большинство из них имеют достаточно средств для этого, что означает, что это не является законченным.