I. 前書き

時間は飛ぶ。Optimismによると、1年以上が経過し、Arbitrumによると、半年近くが経過している。通貨の発行は彼らの長い旅の最初の一歩に過ぎなかった。この期間中、OptimismはBedrockをアップグレードし、ユニバーサルモジュラーL2スタックOP Stackを立ち上げ、Baseなどのスターロールアップを生み出した。一方、ArbitrumはL3のアプリケーションを探求し、Arbitrum Orbitの推進を図っている。

二大巨頭の指導のもと、Rollup Trackのテレビはかつて100億ドルを超え、現在は約100億ドルで安定しています。イーサリアムの「シグネチャ」スケーリングソリューションとして喜ばれているRollupの背後には、検閲に耐えない中央集権的な属性を持っています。主流のRollupチェーンは一般的に公式の中央集権的なシーケンサーを使用しています。Arbitrum、Optimism、StarkNetなどのRollupプロジェクトは、シーケンサーの分散化をロードマップに含んでいますが、短中期の計画では実装されていません。Rollupの分散化パズルの最も重要なピースとして、分散型シーケンサーはRollup自体にとって非常に重要な戦略的位置を持っており、また人々の願望でもあります。

L2Beatのデータによると、2023年10月1日現在、L2トラックのTVL

II. ロールアップトランザクション料金

シーケンサーとは何かを理解する前に、Rollupトランザクション手数料の構成要素について話しましょう。Rollupのトランザクション手数料は、ArbitrumなどのL2トランザクションでユーザーが負担するガス手数料です。

主に2つの部分で構成されています:
1) L2実行コスト
2) L1データ手数料

L2実行手数料：L2での取引実行コスト（L2チェーンで開始された各取引には実行手数料がかかります）
トランザクションのガス価格= L2基本料金+ L2優先料金
L2実行手数料=トランザクションガス価格*L2ガス使用量

L1データ手数料：L2トランザクションをL1に投稿するコスト。一般的に、L1データのコストはL2実行コストよりも高いです。

L2トランザクション手数料= L2実行手数料+ L1データ手数料

ネットシーケンサー収益 = L2トランザクション手数料収益 - シーケンサー運営コスト - L1データ料金

プロジェクトパーティーが運営する中央集権的なシーケンサーには、一定の価格設定力があります（たとえば、L2実行手数料が少し高く、L1データ手数料が少し高いため、いくつかの有名なRollupプロジェクトが大金を稼いでいる理由です）。

シーケンサーとは何ですか？

シーケンサーは、その名前が示すように、トランザクションのランキングを担当する役割です。ビットコインネットワークでは、マイナーがトランザクションのランキングを担当しています。イーサリアムでは、ノードのコレクションがトランザクションのランキングを担当しておらず、むしろ誰が連続的な実行に参加する資格を持つかを決定する合意メカニズムが担当しています。

現在、主要なRollupsはすべて単一の中央集権的なシーケンサーを実行しています。ユーザーのL2取引はメモリープールに入ります（この時点で、メモリープール内の取引は順序付けされていない状態です）、そしてシーケンサーは取引をソートして圧縮し、順序付けられたバッチのセットに変換し、それからEthereumのDAレイヤーに送信されます。

シーケンサーの動作プロセス

Rollupはシーケンサーが必要ですか？

答えはいいえです。Rollup上の取引は完全にシーケンサーをバイパスしてL1ベースレイヤーに提出することができます。L1はソーティングと決済を担当しますが、ガス消費量が増え、取引確認時間が長くなる可能性もあります。

ロールアップシーケンサーは、「高速トラック」を使用するのと似ており、数百または数千のL2トランザクションを1つのL1トランザクションに圧縮し、それによってガスコストを大幅に削減します。これがなぜ今日の主流のロールアップはすべて中央集権的なシーケンサーを使用しており、これによりユーザーに低いガス料金とより速いトランザクション確認が提供され、それによってユーザーのトランザクション体験が向上する理由です。

3. 中央集権的なシーケンサー vs. 分散型シーケンサー

中央集権化する！

中央集権の利点は非常に明らかです。取引を好きなようにランク付けできます。ランキングを変更する必要はなく、ランキングの結果に合意する必要もありません。つまり、非常に高速な取引確認速度があり、ユーザーエクスペリエンスが向上します。

しかし、中央集権化はシーケンサーに取引をランク付ける自由を与えます。それにより、取引を任意にランク付けして、自身の裁定取引機会を最大化し、MEVの価値を奪い、ユーザーの取引を遅らせ、さらにはユーザーを完全に検閲することさえあります。

シーケンサーは、単一のブロック内でトランザクションの順序を変更することでMEV値を取得できます。さらに害悪なのは、シーケンサーが連続する複数のブロックのシーケンスを制御しているため、ブロックを跨いでMEVを実行しやすく、大規模な攻撃を引き起こすことができるということです。

上記の状況はすべて、シーケンサーによる積極的な不正行為です。一部のエラーはシーケンサーによって意図されていないかもしれませんが、それでもユーザーの体験や権利に影響を与えます。例えば、シーケンサーが誤ってsoft promiseで既に使用されたトークン取引を再度含め、それをL1に送信して検証します。取引が確認できない場合もあります。また、シーケンサーがオフラインになり、セカンドレイヤーが適切にブロックを生成できなくなり、ネットワークが長時間ダウンする可能性もあります。

魚と熊は不可能ですが、Rollupのパフォーマンスを最適化することは、分散化と検閲耐性を犠牲にしてはなりません。

Decentralized?

If centralization is 1, then decentralization is much. There are differences in the implementation paths of different decentralized sequencer solutions, but their core concept is the same, which is decentralization.

シーケンサーは、もはや取引を中央ランク付けする権利を持っていません。ランキングを担当する役割は、特定の選挙メカニズムに基づいてシーケンサーセットのセットから選択され、固定サイクルで回転します。

分散化は、シーケンサーがMEVを連続して押収するのを防ぎ、単一のシーケンサーがユーザーの取引を確認するのを防ぎます。これに加えて、対応する刑事罰の仕組みと組み合わせることで、シーケンサーの行動も効果的に規制することができます。

IV. 分散型シーケンサートラックの概要

長い間回り回って、ついにビジネスに取り掛かった。分散型シーケンサー。1つはRollupプロジェクト自体によって作成され、もう1つはサードパーティーによって実装されます。第三者によって分散型シーケンサーを実装することは実際にはシーケンシングサービスとも呼べ、シーケンシングはサービスです。

Projects such as Espresso, Astria, SUAVE, and Radius all focus on decentralized sequencer solutions, and their implementation paths vary.

1. エスプレッソ

Espresso Systemsはもともとプライバシーソリューションに焦点を当てたサービスプロバイダーでした。2022年3月、Electric Capital、Sequoia、およびBlockchain CapitalからシリーズAのファイナンスで約3000万ドルを受け取ったことが発表されました。Espresso Systemsは現在、基本的にEspresso Sequencerに変わり、Rollupのための分散型シーケンサーサービスを提供することに特化しています。

エスプレッソの資金調達

Espressoシーケンサーのランキングメカニズムに従うと、L2取引は一般的に次のライフサイクルを経験します:

1) ユーザーが行う第2層上の取引は、Rollupサーバー（API）に送信されます;

2)トランザクションはメモリプールに入り、シーケンサー(HotShotコンセンサスによって選択)がトランザクションをソートしてブロックに含めます。

3) シーケンサーはトランザクションをブロードキャストします。他のノードを介してHotShotコンセンサスに到達した後、ブロックが発行され、トランザクションが実行されます。ソフトプロミスは迅速なトランザクション確認を提供します。

4) シーケンサは、トランザクションを含むブロックの約束を持つコンセンサス証明書（QC: Quorum Certificate）をL1シーケンサ契約に送信および保存します（ブロックがコンセンサスによってソフトな最終性に達したことを証明）。

5) そのブロックを実行したRollupノードは、新しいRollup状態をL1に送信します（この時点で、zKrUは有効性の証明を要求し、ORUはチャレンジ期間を開きます）

6) L1 Rollup契約は、シーケンサー契約によって送信されたQCを検証することによってステータス更新の妥当性を確認します。

EspressoソーティングメカニズムにおけるL2トランザクションのライフサイクル

このプロセスは不明瞭で理解しにくいようですが、理解する簡単な方法は次のとおりです:

HotShotコンセンサスは、シーケンサーのセットから1つを選択します。これはRollupトランザクションを並べ替え、トランザクションをブロックに含める責任があります。このブロックは、他のRollupノードによって署名され、同意される必要があります（2/3以上のHotShotノードが同意）。そして、関連するブロックのプロミスと新しいRollup状態のルートがL1ベースレイヤーに検証されるために提出されます。

上記の「ファイナリティ」は引用符で囲まれています。この「引用符付きのファイナリティ」と引用符なしのファイナリティは概念ではありません。クォートの「ファイナリティ」とは、ロールアップトランザクションをより迅速に、より少ない遅延で、より優れたユーザーエクスペリエンスで確認できるようにすることです。ただし、ロールアップ トランザクションでは、最終的に L1 ベース レイヤーで検証する必要があります (zKru は有効性の証明を検証する必要があり、ORU はチャレンジ期間の終了を待つ必要があります)。Rollup によって送信されたトランザクションに問題がなければ、Rollup のトランザクションは本当に最終的なトランザクションです。

これは次の意味です：L1ベースレイヤーが取引が無効であることを検証すると、すでにリリースされた関連するL2ブロックはロールバックの対象となります。したがって、「確定性」は取引が迅速に確認されることであり、確定性はEthereumのセキュリティを継承することです。

エスプレッソ無しのトランザクションシーケンスアーキテクチャ

エスプレッソの取引シーケンスアーキテクチャを統合する

Espresso + eigenLayer

Espressoは、HotShotコンセンサスに基づいてトランザクションの「最終性」を決定し、シーケンサーの回転問題を解決し、EigenLayerを導入することでシーケンサーの入場問題を解決しました。

EigenLayerの再ステーキングメカニズムにより、Ethereumステーカーは同時にEspressoシーケンサーになり、HotShotコンセンサスのセキュリティを提供することが可能となります。要するに、Ethereumノードのステーカーは、EigenLayerの再ステーキングメカニズムを通じてEspressoシーケンサー（ESQ）になることができます。PoSノードの利点を受けながら、Ethereumステーカーは2次MEVの価値を捉えることもできます。

ETH保有者にとっての潜在的な利点 = ネイティブネットワークノードの報酬 + L2 EVM + 他のPoSチェーンからのノード報酬（EigenLayerの再ステーキングメカニズムを使用）。 このトリプルバッファはETHを大きく強化します。

EigenLayerの分散型シーケンサーソリューション

Espressoは汎用の分散型シーケンサー・ソリューションです。EigenLayerに加え、生態学的な協力プロジェクトには、Arbitrum、OP Stack、Caldera、AltLayerなどの人気のあるモジュラープロジェクトが含まれています。

エスプレッソエコロジカル協力プロジェクトレイアウト

2. Astria

Astriaは、一般的な許可なしの分散シーケンサーとして位置付けられており、さまざまなRollupsに対する即戦力の共有シーケンサーサービスを提供しています。ファイナンス面では、Astriaは2023年4月にMaven 11による550万ドルのシードラウンドの完了を発表しました。共同投資家には1k（x）、Delphi Digital、Lemniscap、Robot Venturesなどが含まれています。ファイナンス規模は小さいですが、機関のラインナップは見事です。

アストリアの資金調達状況

動作メカニズム

Astria分散型シーケンサーの操作メカニズムは、Espressoシーケンサーに類似しています。目的は、シーケンサーの特権を弱め、トランザクションの順序付け権限を委任することです。詳しく見てみましょう。

シーケンサーの回転について、アストリアは2つの回転メカニズムを提案しました: シンプルリーダー回転(リーダー回転)とビザンチン故障耐性(BFT)コンセンサスアルゴリズム。

1) リーダーの交代
セットは選択されたシーケンサーによって形成され、シーケンサー セットはロールアップ トランザクションを並べ替えるために交代します。この方式により、1つのシーケンサーが長期間にわたって取引のランキング権を独占し続けることを防ぎ、ユーザーの継続的なレビューの問題をある程度解決します。

アストリアのリーダーシップローテーションメカニズム

2) BFTコンセンサスアルゴリズム
リーダーローテーションメカニズムに類似していますが、順番を担当するシーケンサーは取引のランキングを担当しますが、シーケンサーセットの2/3以上のメンバーがこのランキングに同意する必要があります。

2つの方法にはそれぞれ利点と欠点があります。前者はより速い取引確認や迅速なブロック生成を可能にし、中央集権的なシーケンサーに近づいています。ただし、トレードオフのポイントは、シーケンサーを悪事を犯すことから制約することはまだ難しいということです。BFTコンセンサスを使用することはさらに難しく、セット内のシーケンサーの2/3がコンセンサスに達するために投票する必要があります。ただし、コンセンサス投票には一定の時間がかかり、ネットワークの遅延を引き起こすことになります。

アストリアのBFTコンセンサスアルゴリズム

3. SUAVE

SUAVEはFlashbotsによって構築された分散型のプラグアンドプレイ共有シーケンサーソリューションです。一般的なソリューションとして、SUAVEはどのL1/L2にもメモリプールと分散型のブロック構築を提供できます。上記で説明した共有シーケンサーデザインとの違いは、SUAVE Chain自体がEVM互換チェーンであり、トランザクションはブロック「入札」を通じて順序付けられています。

SUAVEアーキテクチャ

SUAVEのアーキテクチャは、共通の嗜好環境、最適な実行市場、分散型ブロック構築の3つのコアコンポーネントで構成されています。

1) 優先環境
設定は、単純なトランザクションから複雑なイベントまでさまざまです。ユーザーの設定はトランザクションの形でmempoolに反映され、設定環境は設定をまとめる公開mempoolです。SUAVEが提供する一般的な設定環境は、マルチチェーンユーザーの設定を公開透明にし、情報の不足を解消し、ある程度クロスチェーンMEVの問題を解決します。

2)市場を執行する
実行市場は、パフォーマーがSUAVEメームプールを監視し、お互いに競争し、競争がユーザーの希望に最適な実行を提供するように促すネットワークです。すべての実行者がユーザーの希望を「入札」によって達成し、ユーザーの取引から生成されたMEVを可能な限りユーザーに返還することができると理解することができます。

3) 分散型ブロック構築
最終的には、収集された選好と最適な実行パスに基づいて、分散型のブロック構築ネットワークはそれらをブロックに含めます。この時点で、取引の発見、取引の順序付け、およびブロックの生成の全プロセスが実現されています。

SUAVEのコアコンポーネント

4.Radius

Radiusのターゲティングは信頼を必要としない共有オーダリングレイヤーです。上記で説明した実装メカニズムとは異なり、Radiusは暗号化されたメンプールを可能にすることで、信頼を必要とせずにロールアップトランザクションをランク付けします。これにより、効果的なMEVとユーザートランザクションの検閲を排除します。

ファイナンス面では、Radius は、2023 年 6 月に Hashed が主導する 170 万ドルのプリシードラウンドの完了を発表し、共同投資家には Superscrypt、LambdaClass、および Crypto.com が含まれています。

半径資金情報

EspressoやAstriaなどのコンセンサスメカニズムに基づく分散型シーケンサーは、MEVとレビューのリスクをある程度軽減しますが、ネットワークのスケーラビリティと時間効率を犠牲にして、特定のトランザクション確認の遅延を引き起こします(トランザクションランキングのコンセンサスが必要)。さらに、トランザクションのランキングは分散型環境にありますが、mempool関連のトランザクションは透過的であるため、MEVを奪うためのいたずらの余地がまだあります。Radiusはmempoolを暗号化し、関連するトランザクション情報はシーケンサからは見えません。目的は、シーケンサーが悪意を持って MEV を抽出し、ソースでトランザクションを確認するのを阻止することです。

テクニカルアーキテクチャ

Radiusテクノロジーアーキテクチャは、次の4つの機能レイヤーに分けることができます：Radius（Radius）、Execution Layer（Rollup）、Settlement Layer、Data Availability Layer。

1) ソーティングレイヤー

1. ユーザーは、シーケンサーに暗号トランザクションと証明書を提出します。2.シーケンサーは認証を検証し、トランザクションを検証します。3.シーケンサーはトランザクションを整理し、その時点ではトランザクションを復号化することはできません。4.シーケンサーはブロックを構築します。5.シーケンサーはブロックを実行のためにRollupに提出します。

2) 実行レイヤー

1. Rollupは、シーケンサーからブロックを受け取り、提供された順序でトランザクションを実行します；2. Rollupは、トランザクションのステータスとステータスの証明を決済レイヤーに提出します。

3) 決済レイヤー

1. 決済層は、Rollupからステータスとステータス証明書を受け取り、認証を検証し、取引の最終性を決定する責任があります。2. 注文層は、実行が注文と一致していることを検証します。

4) データ可用性レイヤー

データ可用性レイヤーはデータを保存し、利用可能であることを確認します。

Radiusの主要な機能的階層アーキテクチャ

Mempoolの暗号化メカニズム - PVDE

Radiusは、ゼロ知識証明に基づいた暗号化スキームである「実証可能な遅延暗号化（PVDE）」を使用して、暗号化されたメンプールを作成します。

具体的なプロセスは次のようになります:

ユーザーがシーケンサーにトランザクションを提出するとき:

1. ユーザーはタイムロックされたパズルと対称キーを生成します;
2. ユーザーは対称鍵を使用して取引を暗号化し、暗号化された取引がメモリプールに入ります;
3. シーケンサーは暗号化されたトランザクションをソートします。シーケンサーは、復号化キーを取得するためにタイムロックパズルを解除する必要があります;
4. シーケンサーは、タイムロックパズルを解除する前に注文の約束を計算し、約束の提出のための決済レイヤー（シーケンサーがトランザクションをロールアップに順番に提出することを検証するために使用されます）。

半径トランザクションの暗号化/復号化プロセス

シーケンサー向けの分散ソリューション

暗号化されたメンプールは、シーケンサーが信頼できないことを保証しますが、単一障害点のリスクはまだ存在します。単一のシーケンサー+暗号化されたメンプールを実行すると、シーケンサーの障害によりネットワークがダウンします。この問題を解決するために、Radiusは秘密のリーダー選出メカニズム、シーケンサーグループのセグメンテーションメカニズムなど、さまざまな分散型シーケンサー実装ソリューションを提案しました。

もちろん、Radiusは、トランザクションの順序付けを分散化して信頼できるものにする一方で、EspressoとAstriaのシーケンサー回転メカニズムを参照することも選択できます。

ブロックスペースの最適化

ブロックスペースの最適化を通じて、Radiusはユーザーの保護とRollupの利益を最大化することを目指しています。Rollupは先着先行サービス（FCFS）のランキングメカニズムを使用しています。その利点はMEVを効果的に防ぐことができることで、欠点はブロックスペースオークションの潜在的な利益を犠牲にしなければならないことです。

上記で説明した取引ランキングのジレンマを解決するために、Radiusはブロックスペースを2つに分割します: 上部ブロックスペースと下部ブロックスペース:

その中で、トップブロックスペースはユーザートランザクションに専用され、トランザクションのランキング操作を排除するためにユーザートランザクションを暗号化し、有害なMEVおよび検閲リスクからユーザーを保護します。一方、ボトムブロックでは、仲裁者が束ねたトランザクションとその入札をシーケンサに提出し、シーケンサは最も高い入札額の束ねたトランザクションをブロックに含めるために選択します。この方法はRollupの利益を最大化できます。

上記は現在の主流の一般的な分散型シーケンサーのソリューションです。Rollupの場合、中央集権的なシーケンサーを実行していますか、それとも分散型のシーケンサーを実行していますか？サードパーティの汎用シーケンサーソリューションを統合するか、独自に分散化しますか？取引のシーケンスを分散化するための技術はどのように使用されていますか？複数の次元で利点と欠点を比較してみてください。

5. Rollups間のゲーム

トレードオフ1：中央集権化されたものかどうか？

Optimism、Arbitrum、zkSync、Baseなど、いくつかの主流のロールアップは、中央集権的なシーケンサーを実行することで多くのお金を稼いでいます。地方分権化には、必然的に利益分配が伴います。ロールアップサーキットのますます激しくなる競争環境を考慮せずに、誰もこの甘いお菓子を共有したいとは思いません。しかし、Rollupが分散型シーケンサーの立ち上げを主導したとしましょう。これはおそらく巨大なトラフィックのエントリポイントであり、Rollupのセグメンテーション回路にデモンストレーション効果を形成し、他のRollupプロジェクトにシーケンサーの分散化を余儀なくさせます。

トレードオフ2:一般的なサードパーティソリューションと社内の専用ソリューションの統合

一般的に言って、シーケンサーが分散化を達成するための方法は2つあります。1つは他人が行ったことを使用することです。もう1つは自分で行うことです。EspressoやAstriaなどの第三者がRollupに使いやすい分散型シーケンサーサービスを提供できるため、Rollup自体は製品の差別化とパフォーマンスの最適化に集中し、そのコア競争力を向上させることができます。さらに、統合された汎用分散型シーケンサーソリューションは、相互運用性を実現するのにもより適しており、クロス-Rollupアービトラージを含む、より多くの可能性をもたらすことができます。この解決策のデメリットは、Rollup自体のネイティブトークンが効果的に強化されない可能性があることです。

If Rollup uses an in-house dedicated solution to implement a decentralized sequencer, this is the most time-consuming and expensive solution, but it is indeed the most effective way to enable Rollup’s native token. For example, the StarkNet project party can require the user to stake the native token of the agreement as a sequencer to participate in the Rollup transaction ranking, and charge a certain service fee to achieve value accumulation.

トレードオフ3：分散型ランキングを達成するためにどの技術実装ソリューションが使用されているか？

前述したように、分散型トランザクションランキングを実現するための技術的な実装ソリューションには、さまざまなコンセンサスメカニズム、FCFS、ブロック入札、暗号化されたmempoolに基づくソリューションなど、多くのものがあります。各テクノロジー実装ソリューションには長所と短所があります:コンセンサスメカニズムに基づくと、時間効率が制限される、暗号化されたmempoolはロールアップの利益を最大化できない、など。もちろん、Astriaの2つの異なるテクノロジー実装の統合も参照できます。さまざまな技術的実装間のトレードオフは、すべてのロールアップ プロジェクトで慎重に検討する必要がある問題です。

最後に書く

RollupサーキットのリーダーであるOptimismとArbitrumは、すでにコインを発行していますが、これはおそらく始まりにすぎません。少なくとも現在のトレンドから判断すると、分散型シーケンサーは軍事の戦場である可能性があります。

ZK Rollupプロジェクトも静かに台頭しています。競争が激化する環境では、誤った一歩が修復不可能な損失を引き起こす可能性があります。ただし、プロジェクトの存亡に影響を与える革新に直面して、Rollupsは一般的なトレンドに適応する以外に選択肢はありませんでした。

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