Проблема централізації Layer2 Ethereum: дослідження децентралізованих сортувальників

1. Основні моменти

• Основне призначення Layer2 rollup полягає в забезпеченні користувачів недорогою та безпечною торговельною середовищем. Rollup узагальнює транзакції користувачів і подає їх на Ethereum Layer1.

• Сортировщик відповідає за впорядкування та упаковку угод користувачів. Наразі основні проекти rollup використовують централізовані сортувальники, що несе ризики цензури, MEV захоплення та одноточкових збоїв.

• Децентралізована мережа спільного сортувальника є одним із рішень, яке може забезпечити децентралізовані послуги сортування для кількох rollup.

• Espresso, Astria, Radius та інші проекти розробляють інноваційні рішення для спільного сортування, кожен з яких має свої особливості.

• Сортувальник Децентралізація є критично важливим для безпеки та взаємодії екосистеми rollup, є важливим напрямком майбутнього розвитку.

2. Вступ

З поширенням екосистеми Layer2 rollup на базі Ethereum, роль сортувальника стає все більш помітною. Сортувальник відповідає за упорядкування транзакцій, і за допомогою використання сортувальника rollup може забезпечити кращий користувацький досвід, нижчі витрати та швидше підтвердження транзакцій.

Однак, наразі основні проекти Layer2 Ethereum використовують централізовані сортувальники, що може викликати проблеми з цензурою, захопленням MEV та єдиною точкою відмови, що суперечить духу децентралізації криптовалют.

Хоча більшість проектів rollup включили децентралізацію сортувальників до своїх дорожніх карт, все ще немає єдиної думки щодо того, як реалізувати децентралізацію. Варто зазначити, що Arbitrum та Optimism запровадили відповідні рішення ще в другій половині 2021 року, але в області децентралізованих сортувальників не було досягнуто суттєвого прогресу.

Цей звіт детально розгляне роль сортувальника та стан сфери rollup Ethereum, глибоко проаналізує проекти, які розробляють рішення, і роздумає про те, який вплив це може мати на майбутній розвиток екосистеми rollup Layer2 Ethereum.

3. Вступ до сортувальника

Блокчейн по суті є розподіленим реєстром, що складається з упорядкованих за блоками транзакційних даних з часовими мітками. Спочатку ці транзакційні дані були неупорядкованими, і тільки після упорядкування їх можна організувати в блоки та виконати, генеруючи новий стан блокчейну. Для таких блокчейнів, як Ethereum, така сортування транзакцій відбувається на базовому рівні.

У найпопулярнішій схемі масштабування Ethereum - Layer2 rollup, впорядкування транзакцій стало дедалі важливішим питанням. Основна функція rollup полягає в наданні користувачам безпечного і дешевшого середовища для транзакцій. Простими словами, Layer2 rollup надає користувачам рівень виконання, а потім зводить дані транзакцій і подає їх на верхній рівень Layer1, такі як Arbitrum, Optimism, zkSync тощо. Партія транзакцій, подана на Layer1, зазвичай містить сотні або тисячі стиснених транзакцій Layer2, що знижує витрати на передачу даних на Layer1.

У світі Layer2 rollup, сортувальник є сутністю, відповідальною за впорядкування транзакцій у групи. Сортувальник отримує некеровані транзакції від користувачів, обробляє їх у групи поза ланцюгом, а потім генерує пакет стиснених упорядкованих транзакцій. Ці транзакції потім можуть бути поміщені в блоки та надіслані до батьківського Layer1. Пакетні транзакції також можуть використовуватися на шарі доступності даних (, зазвичай це Етер, для більшості поточних rollup). Сортувальник також надає користувачам м'які підтвердження, тобто після отримання транзакцій від користувачів надається майже миттєва квитанція як "м'яке підтвердження". "Тверде підтвердження" отримується після того, як транзакція була надіслана на Layer1.

Чому Rollup повинен використовувати сортувальник, чому це є проблемою?

Основною метою сортувальника є покращення користувацького досвіду. Використання сортувальника для Layer2 транзакцій подібне до використання "швидкісної смуги", що означає нижчі витрати та швидше підтвердження транзакцій. Насправді, сортувальник може стиснути сотні тисяч Layer2 транзакцій в одну Layer1 транзакцію, що дозволяє заощадити gas витрати. Крім того, м'яке підтвердження, яке надає сортувальник, означає, що rollup транзакції можуть забезпечити користувачам швидке підтвердження блоків. Ця комбінація допомагає покращити досвід користувачів при використанні Layer2 rollup.

Слід зазначити, що rollup не обов'язково потребує сортувальника; це просто дизайн-вибір для покращення користувацького досвіду. Наприклад, так само як більшість rollup використовує Ethereum Layer1 для підвищення доступності даних, вони також можуть використовувати Ethereum для сортування. Однак ефективність базового шару Ethereum відносно низька і дорога, особливо враховуючи, що обсяги транзакцій Layer2 є великими. За своєю суттю, пропускна здатність транзакцій rollup буде обмежена швидкістю сортування даних Ethereum Layer1. Користувачі також будуть зазнавати затримок підтвердження транзакцій, подібних до тих, що виникають при торгівлі на Ethereum. Це означає, що до цього часу кожен основний проект Layer2 rollup виявив, що запуск централізованого сортувальника є зручнішим, дешевшим і легшим для користувачів. Хоча користувачі Layer2 можуть безпосередньо подавати транзакції до Layer1, щоб обійти сортувальника, їм потрібно буде сплатити комісію за газ транзакцій Layer1, і транзакції можуть зайняти більше часу для остаточного завершення. Це в значній мірі суперечить меті використання Layer2 rollup для виконання транзакцій.

Оскільки сортувальник контролює порядок транзакцій, теоретично він має право не включати транзакції користувачів (. Проте, якщо користувач має можливість і готовий сплатити газ, він також може безпосередньо подати транзакцію до Layer1 ). Сортувальник також може витягувати MEV з групи транзакцій, що може призвести до економічних втрат для користувачів. Якщо існує лише один сортувальник, як це відбувається в усіх основних rollup, ризик централізації буде більшим. У такому випадку, якщо єдиний сортувальник вийде з ладу, то весь rollup постраждає. Наявність декількох сортувальників може знизити цей ризик.

За цією налаштуванням, сортувальник може розглядатися як частково довірена сторона користувача. Хоча сортувальник не може завадити користувачам використовувати Layer2, він може затримати транзакції користувачів, що призводить до того, що користувачі сплачують додаткові газові збори та отримують цінність з транзакцій користувачів.

Кореляція MEV

MEV тут особливо важливий. MEV означає вартість, отриману від виробництва блоків, яка перевищує перші нагороди за майнінг ( або стейкінг ) та комісії за газ. Він витягується шляхом маніпуляцій з транзакціями в блоці, тобто шляхом включення, виключення та зміни порядку транзакцій. Наприклад, поширеними формами витягування MEV є фронтранінг та сендвіч-атаки.

З огляду на роль сортировщиків у Layer2 rollup, вони можуть розуміти всі зовнішні транзакції користувачів. Крім того, оскільки ці сортировщики зазвичай управляються самими проектами або супутніми командами, такими як оптимістичний фонд OP Mainnet і фонд Arbitrum для Arbitrum One та Nova, багато користувачів хвилюються, що вони не можуть побачити потенційне захоплення MEV. Навіть без цих занепокоєнь, оскільки проекти запускають свої власні централізовані сортировщики, довіра до цих протоколів та рівень їхньої децентралізації також можуть бути під питанням.

Стан ринку сортувальників

Наразі всі основні Layer2 rollup для Ethereum покладаються на централізовані сортувальники. Зі збільшенням кількості транзакцій Ethereum, що переходять на рішення Layer2, хоча набір валідаторів Ethereum сам по собі є децентралізованим, здається, що велика кількість транзакцій (, а саме ті, що на Layer2 ), підпадають під вплив централізованої сили у формі єдиного сортувальника.

Як і очікувалося, більшість з цих компаній вже включили децентралізацію своїх сортувальників до дорожньої карти. Хоча це позитивний сигнал, що вказує на те, що децентралізація є частиною бачення Layer2, ми повинні зазначити, що Arbitrum та Optimism випустили свої рішення ще наприкінці 2021 року, і можна стверджувати, що вони не досягли суттєвого прогресу в децентралізованих сортувальниках.

Більшість провідних компаній, здається, витрачають ресурси на покращення своїх основних продуктів і функцій, а не зосереджуються на Децентралізації. Це не зовсім критика, адже в умовах жорсткої конкуренції зосереджуватися на Децентралізації до того, як з'являться конкурентоспроможні продукти, не відповідає інтересам жодної компанії, що в певному сенсі зрозуміло. Проте з розвитком мережевих компаній ця точка зору змінюється, і обговорення швидко переміщується до Децентралізації сортувальників і підвищення надійності.

Інші питання

Варто підкреслити, що існує певна дискусія щодо рівня ризиків, пов'язаних із залежністю від централізованих сортувальників.

Як зазначено вище, оскільки сортувальник контролює порядок транзакцій, він може виключити транзакції користувачів, а також витягувати MEV. Проте, зрештою, сортувальник не може повністю виключити користувачів з транзакцій rollup. Користувачі можуть обійти сортувальник і безпосередньо подавати транзакції на Layer1 (, якщо вони готові і бажають сплатити підвищені витрати на газ ). Хоча неналежна поведінка сортувальника може призвести до затримок у транзакціях та додаткових витрат для користувачів, він врешті-решт не може повністю здійснювати цензуру. До цього часу жодна велика компанія Layer2 не була надзвичайно зосереджена на децентралізації своїх сортувальників, що, напевно, є однією з причин. Незважаючи на це, перерозподіл транзакцій сортувальником для витягування MEV залишається проблемою, особливо в приватних пам'ятках, таких як OP Mainnet.

Можливо, більша проблема полягає у реальному часі. Враховуючи, що основні програми rollup працюють з єдиним централізованим сортувальником, якщо ці сортувальники зазнають проблем, вся програма rollup зазнає негативного впливу. Хоча користувачі все ще можуть завершити транзакції, безпосередньо звертаючись до Layer1, це не є особливо надійним способом, і навряд чи спрацює для більшості транзакцій. Пам'ятайте, що вся суть використання Layer2 rollup полягає у зниженні витрат на транзакції. Враховуючи, що однією з основних ідей, що стоять за криптовалютою, є запобігання залежності від єдиного централізованого постачальника (, як це відбувається у традиційній фінансовій сфері ), централізація сортувальників явно є важливою проблемою, яку потрібно вирішити, і це одна з ключових переваг, які спільний сортувальник принесе ринку Layer2 rollup.

4. Рішення: Децентралізований спільний сортувальник

Огляд

Новим рішенням для вирішення зазначених проблем є децентралізований спільний сортувальник. Хоча рішення різних проектів можуть суттєво відрізнятися, основна ідея заміни єдиного централізованого сортувальника залишається незмінною. Тут "спільний" означає, що кілька різних rollup можуть використовувати одну й ту ж мережу, тобто транзакції з кількох rollup агрегуються в одному пулі пам'яті перед сортуванням (, що допомагає зменшити можливість витягання MEV і цензури ). Тут "децентралізований" вказує на концепцію ротації лідерів, тобто не завжди один учасник сортує всі транзакції, а лідер обирається з групи децентралізованих учасників. Це допомагає запобігти цензурі та забезпечити гарантії дійсності.

Це дуже схоже на те, як працюють різні Layer1, що використовують механізм ротації лідерів. Насправді, створення децентралізованого шарового рівня дуже схоже на створення децентралізованого Layer1, тобто потрібно створити набір валідаторів. Як ми побачимо в наступних розділах, різні проекти використовують різні підходи для задоволення цієї вимоги.

Спільний сортувальник має на меті пом'якшити проблему витягування MEV, забезпечити антикорупційну здатність та підвищити ефективність гарантій rollup, тобто вирішити проблеми, з якими стикаються централізовані сортувальники (, як зазначено вище ). Крім того, слід зазначити ще дві речі:

• Децентралізація як послуга: рішення для спільних сортувальників розроблене для забезпечення децентралізованої служби сортувальників для будь-якої кількості rollup. Потім всі ці rollup отримають вигоду від антикорупційності та реального часу, які може надати децентралізована мережа, без необхідності самостійно створювати цю мережу. Враховуючи, що це може бути дуже дорогим і трудомістким процесом, це є основною перевагою мережі спільних сортувальників. Зверніть увагу, що наразі жодна компанія не децентралізувала свої сортувальники, і більшість з них має достатньо коштів для цього, що означає, що це не є простим.