I. Prefácio

O tempo voa. De acordo com o Optimism, mais de um ano passou e, de acordo com o Arbitrum, quase meio ano já se passou; emitir moedas foi apenas o primeiro passo em sua longa jornada. Durante este período, o Optimism atualizou o Bedrock e lançou o stack L2 modular universal OP Stack, que deu origem aos Rollups estelares como o Base; o Arbitrum está empenhado em explorar a aplicação do L3 para promover o Arbitrum Orbit.

Sob a liderança dos dois gigantes, o TVL da Rollup Track ultrapassou uma vez os 10 bilhões de dólares americanos e atualmente está estável em torno de 10 bilhões de dólares americanos. Por trás do encanto dos Rollups como a solução de dimensionamento “assinatura” da Ethereum, eles ainda possuem atributos não resistentes à censura e centralizados. As cadeias Rollup mainstream geralmente usam sequenciadores centralizados oficiais. Embora projetos Rollup como Arbitrum, Optimism e StarkNet incluam a descentralização de sequenciadores no roteiro, eles não foram implementados a curto ou médio prazo de planejamento. Como a peça mais importante do quebra-cabeça de descentralização da Rollup, o sequenciador descentralizado tem uma posição estratégica muito importante para a própria Rollup, e também é a aspiração das pessoas.

De acordo com os dados do L2Beat, o TVL para a faixa L2 até 1 de outubro de 2023

II. Taxas de transação de Rollup

Antes de entendermos o que é um sequenciador, vamos falar sobre os componentes das taxas de transação Rollup. A taxa de transação Rollup é a taxa de gás que os usuários incorrem em transações L2, como o Arbitrum.

Principalmente consiste em 2 partes:
1) Custos de execução L2
2) taxa de dados L1

Taxa de execução L2: o custo da execução da transação no L2 (cada transação iniciada na cadeia L2 está sujeita a uma taxa de execução)
Preço do gás da transação = taxa base L2 + taxa de prioridade L2
Taxa de execução L2 = preço do gás da transação * uso de gás L2

Taxa de dados L1: O custo de postar transações L2 para L1. Geralmente, os dados L1 custam mais do que os custos de execução L2.

Taxa de transação L2 = taxa de execução L2 + taxa de dados L1

Receita líquida do sequenciador = receita da taxa de transação L2 - custos operacionais do sequenciador - taxa de dados L1

O sequenciador centralizado operado pela parte do projeto tem um certo poder de fixação de preços (por exemplo, as taxas de execução L2 são um pouco mais altas, as taxas de dados L1 são um pouco mais altas), o que explica por que vários projetos Rollup conhecidos estão a ganhar muito dinheiro.

O que é um sequenciador?

Um sequenciador, como o nome sugere, é um papel responsável por classificar transações. Na rede Bitcoin, os mineiros são responsáveis por classificar transações; Ethereum é responsável por uma coleção de nós, nenhum dos quais desempenha um papel fixo, mas sim um mecanismo de consenso para determinar quem está autorizado a participar na execução sequencial.

Atualmente, os principais Rollups são todos executados por um único sequenciador centralizado. As transações L2 do usuário entram na mempool (neste ponto, as transações na mempool estão em um estado não ordenado), e o sequenciador classifica e comprime as transações em um conjunto ordenado de lotes, e então as envia para a camada DA do Ethereum.

Processo de operação do sequenciador

O Rollup precisa de um sequenciador?

A resposta é não. As transações no Rollup podem contornar completamente o sequenciador e serem submetidas à camada base L1. A L1 é responsável pela ordenação e compensação, mas também enfrentarão maior consumo de gás e tempos de confirmação de transação mais longos.

O sequenciador Rollup é semelhante ao uso de uma “via rápida”, comprimindo centenas ou milhares de transações L2 em uma única transação L1, reduzindo assim significativamente os custos de gás. É por isso que os Rollups mainstream de hoje todos funcionam com sequenciadores centralizados, que oferecem aos usuários custos de gás mais baixos e confirmação de transações mais rápidas, melhorando assim a experiência de transação do usuário.

3. Centralized sequencer vs. decentralized sequencer

Centralizar!

As vantagens da centralização são muito óbvias. Pode classificar transações como quiser; não é necessário alterar a classificação e não é preciso concordar com os resultados da classificação. Isso significa que tem uma velocidade de confirmação de transações muito rápida e a experiência do utilizador é melhor;

No entanto, a centralização também dá ao sequenciador grande autonomia para classificar transações. Ele pode classificar transações arbitrariamente para maximizar suas próprias oportunidades de arbitragem, aproveitar o valor MEV, atrasar transações de usuários e até mesmo censurar completamente os usuários.

O sequenciador pode obter o valor do MEV ao alterar a ordem das transações dentro de um único bloco; o que é ainda mais prejudicial é que, uma vez que o sequenciador controla a sequenciação de vários blocos seguidos, é fácil executar o MEV através de blocos, causando ataques em grande escala.

As situações acima descritas são todas más condutas ativas por parte do sequenciador. Alguns erros não são intencionais pelo sequenciador, mas ainda assim prejudicam a experiência e direitos do utilizador. Por exemplo, o sequenciador inclui acidentalmente uma transação de token que já foi gasta num compromisso suave e depois enviada para L1 para verificação. Também pode haver casos em que a transação não pode ser confirmada; é como se um sequenciador único ficasse offline, fazendo com que a segunda camada não consiga gerar blocos corretamente, e a rede fique inativa por um longo período de tempo.

Peixe e urso são impossíveis, mas a otimização do desempenho do Rollup não deve ser feita às custas da descentralização e da resistência à censura.

Descentralizado?

Se a centralização é 1, então a descentralização é muito. Existem diferenças nos caminhos de implementação das diferentes soluções de sequenciamento descentralizado, mas o seu conceito central é o mesmo, que é a descentralização.

O sequenciador já não tem o direito de classificar centralmente as transações. O papel responsável pela classificação é selecionado a partir de um conjunto de conjuntos de sequenciadores com base num mecanismo de eleição específico e roda por um ciclo fixo.

A descentralização impede os sequenciadores de continuamente apreenderem MEV e impede também um único sequenciador de rever as transações dos utilizadores. Aliada ao mecanismo de punição criminal correspondente, pode também regular eficazmente o comportamento do sequenciador.

IV. Visão Geral da Faixa do Sequenciador Descentralizado

Depois de tanto tempo a dar voltas, finalmente começámos a trabalhar. Sequenciadores descentralizados. Um é feito pelo próprio projeto Rollup, e o outro é implementado por um terceiro. Usar um terceiro para implementar um sequenciador descentralizado pode na verdade também ser chamado de sequenciamento-como-serviço, e o sequenciamento é um serviço.

Projetos como Espresso, Astria, SUAVE e Radius focam todas em soluções de sequenciador descentralizado, e seus caminhos de implementação variam.

1. Espresso

Espresso Systems era inicialmente um provedor de serviços focado em soluções de privacidade. Em março de 2022, foi anunciado que havia recebido quase $30 milhões em financiamento da Série A com Electric Capital, Sequoia e Blockchain Capital. Espresso Systems agora basicamente se transformou em Espresso Sequencer, que se especializa em fornecer serviços de sequenciador descentralizado para Rollup.

Financiamento do Espresso

Sob o mecanismo de classificação do sequenciador de café expresso, as transações L2 geralmente experimentam o seguinte ciclo de vida:

1) As transações feitas pelos usuários na segunda camada são enviadas para o servidor Rollup (API);

2) As transações entram na mem pool e o sequenciador (selecionado pelo consenso HotShot) classifica e inclui as transações num bloco;

3) O sequenciador transmite a transação. Após atingir um consenso HotShot através de outros nós, o bloco é emitido e a transação é executada; a soft promise fornece uma rápida confirmação da transação

4) O sequenciador envia e armazena um certificado de consenso (QC: Certificado de Quórum) com a promessa de bloco contendo a transação no contrato do sequenciador L1 (provando que o bloco atingiu a finalidade suave através do consenso);

5) O nó Rollup que executou o bloco envia o novo estado Rollup para L1 (neste ponto, o zKrU requer prova de validade, e ORU abre o período de desafio)

6) O contrato L1 Rollup verifica a validade das atualizações de status verificando o QC enviado pelo contrato sequenciador.

O ciclo de vida de uma transação L2 sob o mecanismo de classificação Espresso

Este processo parece obscuro e difícil de entender; a maneira simples de o entender é:

O consenso HotShot seleciona um dos sequenciadores. É responsável por classificar transações Rollup e incluir transações em um bloco; este bloco deve ser assinado e acordado por outros nós Rollup (2/3 ou mais nós HotShot concordam) para ser "final", e em seguida as promessas de bloco relevantes e a nova raiz de estado Rollup são submetidas à camada base L1 para verificação.

A "Finalidade" acima está entre aspas; esta "finalidade entre aspas" e a finalidade sem aspas não é um conceito. A "finalidade" entre aspas permite a confirmação mais rápida das transações Rollup, com menos atraso e uma melhor experiência do usuário; no entanto, as transações Rollup exigem, em última análise, que a camada base L1 verifique (zKru precisa verificar a prova de validade, ORU tem que esperar pelo fim do período de desafio). Se não houver problema em verificar que a transação enviada pelo Rollup está correta, então a transação do Rollup é verdadeiramente final.

Isto significa: se a camada base L1 verificar que a transação é inválida, o bloco relevante L2 que já foi lançado enfrentará um rollback. Portanto, a "finalidade" é para que as transações sejam confirmadas rapidamente, e a finalidade é herdar a segurança do Ethereum.

Arquitetura de sequenciamento de transações sem espresso

Integrar a arquitetura de sequenciamento de transações do Espresso

Espresso + eigenLayer

O Espresso resolveu o problema da rotação do sequenciador e a determinação da "finalidade" da transação com base no consenso do HotShot, e resolveu o problema de admissão do sequenciador introduzindo o EigenLayer.

O mecanismo de re-staking da EigenLayer torna possível que os stakers do Ethereum se tornem simultaneamente sequenciadores de Espresso, fornecendo segurança para o consenso HotShot. Simplificando, os stakers de nó do Ethereum podem se tornar Sequenciadores de Espresso (ESQ) através do mecanismo de re-staking da EigenLayer. Enquanto recebem benefícios do nó PoS, os stakers do Ethereum também capturam o valor do MEV de segunda camada.

Potenciais benefícios para detentores de ETH = recompensas da rede nativa + L2 EVM + recompensas de nós de outras cadeias PoS (usando o mecanismo de re-estaca EigenLayer). O triplo aumento potencia grandemente o ETH.

Solução de Sequenciador Descentralizado da EigenLayer

Espresso é uma solução de sequenciador descentralizado de uso geral. Além do EigenLayer, os projetos de cooperação ecológica incluem projetos modulares populares como Arbitrum, OP Stack, Caldera, AltLayer, etc.

Layout do Projeto de Cooperação Ecológica Espresso

2. Astria

Astria é posicionada como um sequenciador genérico e sem permissão, fornecendo um serviço de sequenciador compartilhado pronto para diferentes Rollups. Em termos de financiamento, a Astria anunciou a conclusão de uma rodada inicial de $5,5 milhões liderada pela Maven 11 em abril de 2023. Os co-investidores incluem 1k (x), Delphi Digital, Lemniscap, Robot Ventures, etc. Embora a escala de financiamento seja pequena, a formação institucional é magnífica.

Situação de financiamento da Astria

Mecanismo de operação

O mecanismo de operação do sequenciador descentralizado Astria é semelhante ao Sequenciador de Espresso. O objetivo é enfraquecer os privilégios dos sequenciadores ao delegar os direitos de sequenciamento de transações. Vamos dar uma olhada mais de perto:

Para rotação do sequenciador, a Astria propôs dois mecanismos de rotação: rotação simples do líder (rotação do líder) e algoritmo de consenso de tolerância a falhas bizantinas (BFT).

1) Rotação de líderes
Um conjunto é formado através de um sequenciador eleito, e o conjunto de sequenciadores se reveza para classificar as transações do Rollup. Este método impede que um único sequenciador continue a monopolizar os direitos de classificação das transações por um longo período de tempo e resolve o problema da revisão contínua dos usuários até certo ponto.

Mecanismo de rotação de liderança da Astria

2) algoritmo de consenso BFT
Similar ao mecanismo de rotação de líderes, o sequenciador que assume a vez é responsável por classificar transações, mas 2/3 ou mais membros do conjunto de sequenciadores devem concordar com esta classificação.

Cada um dos dois métodos tem vantagens e desvantagens: o primeiro permite uma confirmação de transação mais rápida, geração rápida de blocos e está próxima da de um sequenciador centralizado. No entanto, o ponto de compensação é que ainda é difícil restringir os sequenciadores em sua vez de cometerem maldades; usar o consenso BFT é ainda menos provável, e 2/3 dos sequenciadores no conjunto precisam votar para chegar a um consenso antes que o bloco seja gerado. No entanto, leva um certo tempo para realizar uma votação de consenso, causando atrasos na rede.

Algoritmo de consenso BFT da Astria

3. SUAVE

SUAVE é uma solução de sequenciador compartilhado descentralizado, plug-and-play, construída pela Flashbots. Como solução geral, SUAVE pode fornecer pools de memória e construção de blocos descentralizados para qualquer L1/L2. A diferença entre SUAVE e o design de sequenciador compartilhado descrito acima é que a própria cadeia SUAVE é uma cadeia compatível com EVM e as transações são ordenadas através de "licitação" de blocos.

arquitetura SUAVE

A arquitetura do SUAVE é composta por 3 componentes principais: um ambiente de preferências comum, um mercado de execução ótimo e construção de bloco descentralizado.

1) Ambiente preferido
As preferências variam de transações simples a eventos complexos. As preferências do usuário são refletidas em mempools na forma de transações, e o ambiente de preferências é um mempool público que reúne preferências. O ambiente geral de preferências fornecido pela SUAVE torna as preferências do usuário multi-cadeias abertas e transparentes, elimina informações ruins e resolve o problema do MEV entre cadeias até certo ponto.

2) Executar o mercado
O mercado de execução é uma rede onde os executores são responsáveis por monitorizar a mempool SUAVE e competir entre si, e a competição leva-os a fornecer a melhor execução para as preferências do utilizador. Pode-se compreender que todos os executores alcançam as preferências do utilizador através de "licitação" e devolvem o máximo de MEV gerado pelas transações do utilizador ao utilizador.

3) Construção de blocos descentralizada
Finalmente, com base nas preferências coletadas e no melhor caminho de execução, a rede de construção de blocos descentralizada inclui-os no bloco. Neste ponto, todo o processo de descoberta de transações, sequenciamento de transações e geração de blocos foi realizado.

os componentes principais do SUAVE

4.Raio

O direcionamento do Radius é uma camada de pedidos compartilhada que não requer confiança. Ao contrário dos mecanismos de implementação descritos acima, o Radius garante que as transações Rollup sejam classificadas sem confiança, permitindo mempools criptografados, eliminando assim o MEV eficaz e a censura de transações de usuários.

Em termos de financiamento, a Radius anunciou a conclusão da rodada de pré-semente de $1.7 milhões liderada pela Hashed em junho de 2023, com co-investidores incluindo Superscrypt, LambdaClass e Crypto.com.

Informações sobre o Financiamento do Raio

Sequenciadores descentralizados baseados em mecanismos de consenso como Espresso e Astria reduzem o MEV e os riscos de revisão até certo ponto, mas ao custo da escalabilidade e eficiência de tempo da rede, eles causam certos atrasos na confirmação da transação (exigindo consenso na classificação da transação). Além disso, embora a classificação da transação esteja em um ambiente descentralizado, uma vez que as transações relacionadas à mempool são transparentes, ainda há espaço para travessuras para aproveitar o MEV. Radius criptografa as mempools, e as informações relevantes da transação não são visíveis para o sequenciador. O objetivo é impedir o sequenciador de extrair maliciosamente o MEV e revisar as transações na fonte.

Arquitetura técnica

A arquitetura da tecnologia Radius pode ser dividida nas seguintes quatro camadas funcionais: Radius (Radius), Camada de Execução (Rollup), Camada de Liquidação e Camada de Disponibilidade de Dados.

1) Camada de classificação

1. Os utilizadores submetem transações criptográficas e certificados ao sequenciador; 2. O sequenciador verifica a certificação e verifica a transação; 3. O sequenciador ordena as transações, e as transações não podem ser descriptografadas até então; 4. O sequenciador constrói um bloco; 5. O sequenciador submete blocos ao Rollup para execução.

2) Camada de execução

1. Rollup recebe blocos do sequenciador e executa transações na ordem fornecida; 2. Rollup submete o estado da transação e prova do estado para a camada de liquidação.

3) Camada de liquidação

1. A camada de liquidação recebe o status e certificados de status do Rollup e é responsável por verificar a certificação e determinar a finalidade da transação; 2. A camada de ordenação verifica se a execução corresponde à ordem.

4) Camada de disponibilidade de dados

A camada de disponibilidade de dados armazena dados e garante que estejam disponíveis.

A arquitetura hierárquica funcional principal da Radius

Mecanismo de criptografia do Mempool - PVDE

Radius usa “Encriptação Prática Verificável com Atraso” (PVDE), um esquema de criptografia baseado em prova de conhecimento zero, para criar uma mempool criptografada.

O processo específico é o seguinte:

Quando um utilizador submete uma transação ao sequenciador:

1. O utilizador gera um puzzle bloqueado no tempo e uma chave simétrica;
2. O utilizador utiliza uma chave simétrica para encriptar a transação e a transação encriptada entra na mempool;
3. O sequenciador ordena as transações criptografadas. O sequenciador precisa desbloquear o quebra-cabeça do bloqueio de tempo para obter a chave de descriptografia;
4. O sequenciador calcula a promessa do pedido antes de desbloquear o quebra-cabeça do bloqueio de tempo, e a camada de liquidação para a submissão da promessa (usada para verificar que o sequenciador envia transações para Rollup em ordem).

Processo de criptografia/descriptografia de transações de raio

Solução descentralizada para sequenciadores

As mempools encriptadas garantem que o sequenciador não é de confiança, mas o risco de um único ponto de falha ainda existe. Se executar um único sequenciador + mempool encriptada, uma falha do sequenciador fará com que a rede fique inoperante. Para resolver este problema, a Radius propôs várias soluções de implementação de sequenciador descentralizado, incluindo mecanismos de eleição secreta de líderes, mecanismos de segmentação de grupos de sequenciadores, etc.

Claro, Radius também pode optar por se referir ao mecanismo de rotação sequencial do Espresso e do Astria, ao mesmo tempo que torna a sequenciação de transações descentralizada e sem confiança.

Otimização do espaço do bloco

Através da otimização do espaço de bloco, o Radius tem como objetivo alcançar o objetivo de proteger os usuários enquanto maximiza os lucros do Rollup. O Rollup usa um mecanismo de classificação de serviço de primeiro a chegar, primeiro a ser atendido (FCFS). A vantagem é que pode prevenir eficazmente MEV, e a desvantagem é que o lucro potencial dos leilões de espaço de bloco deve ser sacrificado.

Para resolver o dilema de classificação de transações descrito acima, o Radius divide o espaço do bloco em 2 partes: espaço do bloco superior e espaço do bloco inferior:

Entre eles, o espaço de bloco superior é dedicado às transações do utilizador, encriptando as transações do utilizador para eliminar a manipulação do ranking de transações, protegendo assim os utilizadores dos danos do MEV e dos riscos de censura; o bloco inferior introduz um mercado de transações baseado em leilão onde os árbitros podem submeter transações agrupadas e as suas ofertas ao sequenciador, e o sequenciador selecionará a transação agrupada com a oferta mais alta para ser incluída no bloco. Este método pode maximizar os lucros do Rollup.

O acima é a solução sequenciadora geral descentralizada mainstream atual. Para Rollup, está a enfrentar a execução de um sequenciador centralizado ou de um sequenciador descentralizado? Integrar uma solução sequenciadora geral de terceiros ou descentralizá-la por si próprio? Que tipo de tecnologia é usada para implementar soluções para descentralizar a sequenciação de transações? Pesar os prós e contras de várias dimensões, etc.

5. O jogo entre Rollups

Trade-off 1: Descentralizado ou não?

Vários Rollups principais, como Optimism, Arbitrum, zkSync e Base, ganham muito dinheiro ao executar sequenciadores centralizados. A descentralização inevitavelmente envolverá a partilha de lucros. Sem considerar o cenário cada vez mais competitivo do circuito Rollup, ninguém quer partilhar este doce. Mas vamos dizer que Rollup toma a iniciativa de lançar um sequenciador descentralizado. Este é provavelmente um ponto de entrada de tráfego enorme, formando um efeito de demonstração no circuito de segmentação do Rollup, forçando assim outros projetos Rollup a descentralizarem seus sequenciadores.

Trade-off 2: Integrar soluções genéricas de terceiros vs. dedicadas internas

Em termos gerais, existem 2 maneiras para sequenciadores alcançarem a descentralização: uma é usar o que outros fizeram; a outra é fazer isso por si mesmo. Uma vez que terceiros como Espresso e Astria podem fornecer Rollup com serviços de sequenciadores descentralizados prontos a usar, o próprio Rollup pode continuar a focar na diferenciação de produtos e na otimização de desempenho para melhorar a sua competitividade central; além disso, soluções integradas de sequenciadores descentralizados de propósito geral também são mais propícias para alcançar a interoperabilidade, trazendo mais possibilidades, incluindo arbitragem entre Rollups. O inconveniente desta solução pode ser que o token nativo do Rollup não pode ser eficazmente potencializado.

Se Rollup usar uma solução dedicada interna para implementar um sequenciador descentralizado, esta é a solução mais demorada e cara, mas é de facto a forma mais eficaz de permitir o token nativo do Rollup. Por exemplo, a parte do projeto StarkNet pode requerer que o usuário aposte o token nativo do acordo como um sequenciador para participar na classificação de transações Rollup e cobrar uma certa taxa de serviço para alcançar a acumulação de valor.

Trade-off 3: Qual solução de implementação tecnológica é utilizada para alcançar a classificação descentralizada?

Como mencionado anteriormente, existem muitas soluções de implementação técnica para alcançar a classificação de transações descentralizadas, incluindo, mas não se limitando a soluções baseadas em diferentes mecanismos de consenso, FCFS, lances de bloco e mempools criptografados. Cada solução de implementação tecnológica tem vantagens e desvantagens: com base nos mecanismos de consenso, a eficiência de tempo será limitada, os mempools criptografados não podem maximizar os lucros do Rollup, etc. Claro, você também pode consultar a integração de 2 implementações tecnológicas diferentes da Astria. A compensação entre as várias implementações técnicas é uma questão que todos os projetos Rollup exigem uma consideração cuidadosa.

Escreva no final

Embora a Optimism e a Arbitrum, os líderes do circuito Rollup, já tenham emitido moedas, este é provavelmente apenas o ponto de partida; A concorrência, no verdadeiro sentido da palavra, pode ter apenas começado. Pelo menos a julgar pelas tendências atuais, os sequenciadores descentralizados devem ser um campo de batalha para os militares.

Os projetos ZK Rollup também estão a crescer silenciosamente. Num ambiente cada vez mais competitivo, dar um passo em falso pode causar perdas irreparáveis. No entanto, perante inovações que afetam a vida e a morte do projeto, os Rollups não tiveram outra escolha senão adaptar-se à tendência geral.

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