I. Prefácio

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

Sob a liderança dos dois gigantes, o TVL da Rollup Track ultrapassou uma vez 10 bilhões de dólares americanos e atualmente está estável em torno de 10 bilhões de dólares americanos. Por trás do fato de que as Rollups são apreciadas como a solução de dimensionamento "assinatura" do Ethereum, elas ainda têm 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 dos sequenciadores no roteiro, eles não foram implementados no curto a médio prazo do planejamento. Como a peça mais importante do quebra-cabeça da descentralização da Rollup, o sequenciador descentralizado tem uma posição estratégica muito importante para a própria Rollup, e é também a aspiração das pessoas.

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

II. Taxas de transação Rollup

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

Consiste principalmente em 2 partes:
1) custos de execução L2
2) Taxa de dados L1

Taxa de execução L2: o custo da execução da transação na 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 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), é por isso que vários projetos Rollup bem conhecidos estão ganhando muito dinheiro.

O que é um sequenciador?

Um sequenciador, como o nome sugere, é um papel responsável por classificar transações. Na rede Bitcoin, os mineradores são responsáveis por classificar transações; o 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 da execução sequencial.

Atualmente, todos os Rollups principais executam 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 enviadas para a camada base L1. L1 é responsável pela classificação e liquidação, mas também enfrentará 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. Por isso, os Rollups mainstream de hoje executam todos sequenciadores centralizados, que oferecem aos usuários menor custo de gás e confirmação de transação mais rápida, melhorando assim a experiência da transação do usuário.

3. Centralized sequencer vs. sequenciador descentralizado

Centralize!

As vantagens da centralização são muito óbvias. Você pode classificar as transações como quiser; não há necessidade de alterar a classificação e não é preciso concordar com os resultados da classificação. Isso significa que tem uma velocidade de confirmação de transação muito rápida e a experiência do usuário é melhor;

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

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

As situações acima são todas má conduta ativa pelo sequenciador. Alguns erros não são intencionais pelo sequenciador, mas ainda assim danificam a experiência e direitos do usuário. Por exemplo, o sequenciador inclui acidentalmente uma transação de token que já foi gasta em uma promessa suave e então enviada para L1 para verificação. Também pode haver casos em que a transação não pode ser confirmada; é também como um sequenciador único ficando offline, fazendo com que a segunda camada não consiga gerar blocos corretamente, e a rede fica inativa por um longo período.

Peixe e urso são impossíveis, mas otimizar o desempenho do Rollup não deve vir 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 de diferentes soluções de sequenciador descentralizado, mas seu conceito central é o mesmo, que é descentralização.

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

A descentralização impede que os sequenciadores se apropriem continuamente do MEV e também impede que um único sequenciador revise as transações dos usuários. Aliado ao mecanismo correspondente de punição criminal, também pode regular eficazmente o comportamento do sequenciador.

IV. Visão Geral da Trilha do Sequenciador Descentralizado

Depois de tanto tempo, finalmente entramos no negócio. 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 na verdade também pode ser chamado de sequenciamento como serviço, e sequenciamento é um serviço.

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

1. Espresso

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

Financiamento do Espresso

Sob o mecanismo de classificação do sequenciador Espresso, as transações L2 geralmente passam pelo 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 transações em um bloco;

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

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

5) O nó Rollup que executou o bloco envia o novo estado Rollup para L1 (neste ponto, 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 entendê-lo é:

O consenso HotShot seleciona um de um conjunto de sequenciadores. Ele é responsável por classificar as transações do Rollup e incluir as 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 então 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; essa 'finalidade entre aspas' e a finalidade sem aspas não são um conceito. A 'finalidade' entre aspas permite que as transações Rollup sejam confirmadas mais rapidamente, com menos atraso e uma melhor experiência do usuário; no entanto, as transações Rollup requerem, em última instância, que a camada base L1 verifique (zKru precisa verificar a prova de validade, ORU tem que esperar pelo final do período de desafio). Se não houver problema em verificar que a transação enviada pelo Rollup está OK, então a transação do Rollup é verdadeiramente final.

Isso significa: se a camada base L1 verificar que a transação é inválida, o bloco relevante da camada L2 que já foi liberado enfrentará um rollback. Portanto, a 'finalidade' é para as transações serem confirmadas rapidamente, e a finalidade é herdar a segurança do Ethereum.

Arquitetura de sequenciamento de transações sem café expresso

Integrar a arquitetura de sequenciamento de transações da Espresso

Espresso + eigenLayer

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

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

Potenciais benefícios para os detentores de ETH = recompensas nativas da rede + L2 EVM + recompensas de nós de outras cadeias PoS (usando o mecanismo de re-estaca EigenLayer). O triplo buff fortalece enormemente o ETH.

Solução de Sequenciador Descentralizado da EigenLayer

O 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 descentralizado, fornecendo um serviço de sequenciador compartilhado pronto para diferentes Rollups. Em termos de financiamento, a Astria anunciou a conclusão de uma rodada semente 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 deslumbrante.

Situação de financiamento da Astria

Mecanismo operacional

O mecanismo de operação do sequenciador descentralizado Astria é semelhante ao Sequenciador 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 a 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 líder
Um conjunto é formado por meio de um sequenciador eleito, e o conjunto de sequenciadores se reveza para classificar as transações Rollup. Esse método impede que um único sequenciador continue monopolizando os direitos de classificação de transações por um longo período de tempo e resolve o problema da revisão contínua dos usuários em certa medida.

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 essa classificação.

Cada um dos dois métodos tem vantagens e desvantagens: o primeiro permite uma confirmação mais rápida da transação, geração rápida de blocos e é próximo ao de um sequenciador centralizado. No entanto, o ponto de compensação é que ainda é difícil conter os sequenciadores em sua vez de cometer o mal; usar o consenso BFT é ainda menos provável, e 2/3 dos sequenciadores no conjunto precisam votar para alcançar 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 uma solução geral, o SUAVE pode fornecer pools de memória e construção de bloco descentralizada para qualquer L1/L2. A diferença entre o 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 por meio de “licitação” de bloco.

arquitetura SUAVE

A arquitetura do SUAVE é composta por 3 componentes principais: um ambiente comum de preferências, um mercado de execução ótima e construção de blocos descentralizada.

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 as preferências. O ambiente de preferências geral fornecido pela SUAVE torna as preferências do usuário multi-cadeias abertas e transparentes, elimina informações ruins e resolve o problema de MEV entre cadeias até certo ponto.

2) Executar o mercado
O mercado de execução é uma rede onde os executores são responsáveis por monitorar o memepool SUAVE e competir entre si, e a competição os leva a fornecer a melhor execução para as preferências do usuário. Pode-se entender que todos os executores alcançam as preferências do usuário por meio de 'licitação' e retornam o máximo de MEV gerado pelas transações do usuário ao usuário quanto possível.

3) Construção de bloco descentralizada
Finalmente, com base nas preferências coletadas e no melhor caminho de execução, a rede de construção de blocos descentralizada os inclui 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 da Radius é uma camada de pedidos compartilhada que não requer confiança. Ao contrário dos mecanismos de implementação descritos acima, a 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, Radius anunciou a conclusão da rodada pre-seed de $1.7 milhões liderada pela Hashed em junho de 2023, com co-investidores como Superscrypt, LambdaClass e Crypto.com.

Informações de Financiamento do Raio

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

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 usuários enviam transações criptográficas e certificados ao sequenciador; 2. O sequenciador verifica a certificação e verifica a transação; 3. O sequenciador classifica as transações, e as transações não podem ser descriptografadas até então; 4. O sequenciador constrói um bloco; 5. O sequenciador envia blocos para Rollup para execução.

2) Camada de execução

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

3) Camada de liquidação

1. A camada de liquidação recebe 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 eles estejam disponíveis.

arquitetura hierárquica funcional principal do Radius

Mecanismo de criptografia da Mempool - PVDE

Radius usa “Practical Verifiable Delayed Encryption” (PVDE), um esquema de criptografia baseado em prova de conhecimento zero, para criar um mempool criptografado.

O processo específico é o seguinte:

Quando um usuário envia uma transação para o sequenciador:

1. O usuário gera um quebra-cabeça com bloqueio de tempo e uma chave simétrica;
2. O usuário usa uma chave simétrica para criptografar a transação, e a transação criptografada entra na mempool;
3. O sequenciador classifica 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 submete transações ao Rollup em ordem).

Processo de criptografia/descriptografia de transação de raio

Solução descentralizada para sequenciadores

Mempools criptografados garantem que o sequenciador seja não confiável, mas o risco de um único ponto de falha ainda existe. Se você executar um único sequenciador + mempool criptografado, uma falha do sequenciador fará com que a rede caia. Para resolver esse problema, a Radius propôs várias soluções de implementação descentralizada de sequenciadores, incluindo mecanismos secretos de eleição de líderes, mecanismos de segmentação de grupos de sequenciadores, etc.

Claro, o Radius também pode optar por se referir ao mecanismo de rotação sequencial do Espresso e da Astria, enquanto torna a sequência de transações descentralizada e sem confiança.

Otimização do espaço de bloco

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

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

Dentre eles, o espaço de bloco superior é dedicado às transações do usuário, criptografando as transações do usuário para eliminar a manipulação da classificação de transações, protegendo assim os usuários dos prejudiciais MEV e riscos de censura; o bloco inferior introduz um mercado de transações baseado em leilão, onde os árbitros podem enviar transações agrupadas e seus lances para o sequenciador, e o sequenciador selecionará a transação agrupada com o lance mais alto para ser incluída no bloco. Esse método pode maximizar os lucros do Rollup.

O acima é a solução sequencial geral descentralizada atualmente dominante. Para Rollup, você está enfrentando a execução de um sequenciador centralizado ou um sequenciador descentralizado? Integrar uma solução sequencial de uso geral de terceiros ou descentralizá-la você mesmo? Que tipo de tecnologia é usada para implementar soluções para descentralizar a sequência de transações? Pese os prós e os 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 executando sequenciadores centralizados. A descentralização inevitavelmente envolverá a partilha de lucros. Sem considerar o cenário cada vez mais competitivo do circuito Rollup, ninguém quer compartilhar essa doce recompensa. Mas digamos que o Rollup tome a iniciativa no lançamento de 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 de Rollup a descentralizar seus sequenciadores.

Trade-off 2: Integrando 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 você mesmo. Uma vez que terceiros como Espresso e Astria podem fornecer ao Rollup serviços de sequenciador descentralizado prontos para uso, o Rollup em si pode continuar focando na diferenciação de produtos e na otimização de desempenho para melhorar 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 cruzada entre Rollups. O inconveniente desta solução pode ser que o token nativo do Rollup não pode ser efetivamente potencializado.

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

Trade-off 3: Qual solução de implementação de tecnologia é usada para alcançar 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 em bloco e mempools criptografados. Cada solução de implementação de tecnologia tem vantagens e desvantagens: com base em mecanismos de consenso, a eficiência do tempo será limitada, os mempools criptografados não podem maximizar os lucros do Rollup, etc. Claro, você também pode se referir à integração da Astria de 2 implementações de tecnologia diferentes. O trade-off entre as várias implementações técnicas é um problema que todos os projetos de Rollup exigem uma consideração cuidadosa.

Escreva no final

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

Os projetos ZK Rollup também estão crescendo silenciosamente. Em um ambiente cada vez mais competitivo, dar um passo errado pode causar perdas irreparáveis. No entanto, diante de inovações que afetam a vida e a morte do projeto, os Rollups não tiveram escolha senão se adaptar à tendência geral.

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