Rollup 2.0: La batalla por los clasificadores descentralizados

Escrito por: holaaaa
I. Introducción
El tiempo vuela. Según Optimism, ha pasado más de un año desde que se emitió la moneda. Según Arbitrum, ha pasado casi medio año. La emisión de moneda es solo el primer paso en su largo viaje. implementó la actualización de Bedrock y lanzó un módulo común L2 Stack OP Stack, a partir del cual nació Star Rollup como Base y se compromete a explorar L3 para promover la aplicación de Arbitrum Orbit;
Bajo el liderazgo de estos dos gigantes, el TVL de toda la ruta Rollup superó los 10 mil millones de dólares y actualmente se mantiene estable en alrededor de 10 mil millones de dólares. Aunque se habla mucho de Rollup como la solución de expansión "distintiva" de Ethereum, todavía tienen atributos centralizados y resistentes a la censura. Las principales cadenas Rollup generalmente ejecutan clasificadores centralizados oficialmente. Aunque los proyectos Rollup como Arbitrum, Optimism y StarkNet han incluido la descentralización de clasificadores en sus hojas de ruta, no se han implementado en el corto o mediano plazo. Como pieza más importante del rompecabezas descentralizado de Rollup, el clasificador descentralizado tiene una posición estratégica muy importante para el propio Rollup y también es lo que la gente quiere.
 2. Tarifas de transacciones acumuladas
Antes de entender qué es un secuenciador, hablemos primero de la composición de las tarifas de transacción acumuladas. La tarifa de transacción de Rollup es la tarifa de gas en la que incurren los usuarios en transacciones L2 como Arbitrum.
Consta principalmente de 2 partes:
1) Tarifa de ejecución L2
2) cargos de datos L1
Tarifa de ejecución L2: el costo de ejecutar una transacción en L2 (cada transacción iniciada en la cadena L2 requiere una tarifa de ejecución)
Precio de transacción del gas = tarifa básica L2 + tarifa de prioridad L2
Tarifa de ejecución L2 = precio de transacción del gas * uso de gas L2
Cargo de datos L1: el costo de publicar transacciones L2 en L1. Normalmente, los cargos por datos L1 son más altos que los cargos por ejecución L2.
Tarifa de transacción L2 = tarifa de ejecución L2 + tarifa de datos L1
Ingresos netos del clasificador = ingresos por tarifas de transacción L2 – Costo operativo del clasificador – Tarifa de datos L1
El clasificador centralizado operado por la parte del proyecto tiene un cierto grado de poder de fijación de precios (por ejemplo, la tarifa de ejecución L2 se cobra más y la tarifa de datos L1 se cobra más), razón por la cual varias partes conocidas del proyecto Rollup ganan mucho. dinero.
¿Qué es un clasificador?
El secuenciador, como su nombre indica, es la función responsable de clasificar las transacciones. En la red Bitcoin, la responsabilidad de ordenar las transacciones es responsabilidad de los mineros; en Ethereum, es responsabilidad de un conjunto de nodos. Ninguno de ellos tiene roles fijos, sino más mecanismos de consenso para determinar quién tiene derecho a participar en forma secuencial. ejecución.
Actualmente, todos los Rollups convencionales ejecutan un clasificador único centralizado. Las transacciones del usuario en L2 ingresan al grupo de memorias (las transacciones en el grupo de memorias están en un estado desordenado en este momento, el clasificador clasifica y comprime las transacciones en un conjunto de lotes ordenados y luego las envía a la capa DA de Ethereum). .
 ¿Rollup requiere un clasificador?
la respuesta es negativa. Las transacciones en Rollup pueden pasar por alto el clasificador y enviarse a la capa base L1, que es responsable de la clasificación y liquidación, pero también enfrentará un mayor consumo de gas y un tiempo de confirmación de transacción más prolongado.
El secuenciador acumulativo es similar al uso de una "vía rápida" para comprimir y agregar cientos o miles de transacciones L2 en una sola transacción L1, lo que reduce en gran medida los costos de gas. Esta es también la razón por la que los Rollups actuales ejecutan clasificadores centralizados, lo que proporciona a los usuarios menos gas y una confirmación de transacciones más rápida, mejorando así la experiencia de las transacciones del usuario.
3. Clasificador centralizado versus clasificador descentralizado
¡Centralización!
Las ventajas de la centralización son muy obvias. Puede ordenar las transacciones como desee. No es necesario cambiar de persona para ordenar y no es necesario llegar a un consenso sobre los resultados de la clasificación. Esto significa que tiene una velocidad de confirmación de transacciones muy rápida y una mejor experiencia de usuario, pero la centralización también le da al clasificador una gran autonomía para clasificar transacciones, y puede clasificar transacciones a voluntad para maximizar su propio arbitraje. Oportunidades para capturar el valor MEV y retrasar las transacciones del usuario; o incluso censurar completamente a los usuarios.
El secuenciador puede capturar el valor MEV cambiando el orden de las transacciones dentro de un solo bloque; lo que es aún más dañino es que debido a que el secuenciador controla el orden de múltiples bloques consecutivos, es fácil ejecutar MEV entre bloques, lo que resulta en un valor mayor. -ataque a escala.
Todas las situaciones anteriores son causadas por el clasificador que toma la iniciativa de hacer el mal. Algunos errores no son intencionales por parte del clasificador, pero aun así dañan la experiencia y los derechos del usuario. Por ejemplo, si el secuenciador accidentalmente vuelve a incluir una transacción de token gastada en el compromiso suave y luego la envía a L1 para su verificación, puede haber una situación en la que la transacción no pueda confirmarse durante mucho tiempo; otro ejemplo es si un solo secuenciador; se desconecta, lo que provoca que la segunda capa no pueda producir bloques normalmente y que la red esté inactiva durante mucho tiempo.
No puedes quedarte con el pastel y comértelo también, pero la optimización del rendimiento del Rollup no debe realizarse a expensas de la descentralización y la resistencia a la censura.
¿Descentralización?
Si la centralización es 1, entonces la descentralización es múltiple. Las rutas de implementación de diferentes soluciones de clasificación descentralizadas son diferentes, pero su concepto central es el mismo: la descentralización.
El clasificador ya no tiene la autoridad central para clasificar las transacciones. El rol responsable de la clasificación se selecciona de un conjunto de clasificadores en función de un mecanismo de elección específico y rota en un período fijo.
La descentralización evita que los secuenciadores obtengan MEV continuamente y también evita que un solo secuenciador revise las transacciones de los usuarios. Junto con el correspondiente mecanismo de castigo por malas acciones, también puede regular eficazmente el comportamiento del secuenciador.
4. Descripción general de la vía de clasificación descentralizada
Después de dar vueltas durante tanto tiempo, finalmente llegué al punto. Un clasificador descentralizado lo crea el propio proyecto Rollup y el otro se implementa con la ayuda de un tercero. El uso de un tercero para implementar un secuenciador descentralizado en realidad se puede denominar secuenciación como servicio.
Proyectos como Espresso, Astria, SUAVE, Radius, etc. se centran en soluciones de clasificación descentralizadas y sus rutas de implementación son diferentes.
1. Café exprés
Espresso Systems fue uno de los primeros proveedores de servicios centrados en soluciones de privacidad. En marzo de 2022, anunció que había recibido casi 30 millones de dólares en financiación Serie A de Electric Capital, Sequoia y Blockchain Capital. Actualmente, Espresso Systems se está transformando básicamente en Espresso Sequencer, que se especializa en brindar servicios de secuenciador descentralizado para Rollup.
Según el mecanismo de clasificación del clasificador Espresso, el ciclo de vida de las transacciones L2 es generalmente el siguiente:
1) Las transacciones de usuario en la segunda capa se envían al servidor Rollup (API);
2) La transacción ingresa al grupo de memorias y el clasificador (elegido mediante consenso HotShot) clasifica la transacción y la incluye en un bloque;
3) El secuenciador transmite la transacción y, después de que otros nodos alcanzan el consenso HotShot, se genera el bloque y se ejecuta la transacción, lo que proporciona una confirmación rápida de la transacción;
4) El secuenciador envía el compromiso del bloque que contiene la transacción con el certificado de consenso (QC: Certificado de quórum) y lo almacena en el contrato del secuenciador L1 (lo que demuestra que el bloque alcanza una finalidad suave a través del consenso);
5) El nodo Rollup que ha ejecutado el bloque envía el nuevo estado Rollup a L1 (en este momento, zkRU debe ir acompañado de un certificado de validez y ORU abre el período de desafío);
6) El contrato L1 Rollup verifica la validez de la actualización de estado verificando el control de calidad enviado por el contrato del secuenciador.
Este proceso parece oscuro y difícil de entender, pero la comprensión simple es:
El consenso HotShot selecciona uno de un grupo de secuenciadores, que es responsable de ordenar las transacciones Rollup e incluir las transacciones en un bloque. Este bloque debe ser firmado por otros nodos Rollup para llegar al consenso (más de 2/3 de los nodos HotShot están de acuerdo) es "final". ", y luego el compromiso de bloque relevante y la nueva raíz del estado acumulativo se envían a la capa base L1 para su verificación.
La "finalidad" anterior está entre comillas. La "finalidad" entre comillas y la finalidad sin comillas no son el mismo concepto. La "finalidad" entre comillas es permitir que las transacciones acumuladas se confirmen más rápido, con menos demora y una mejor experiencia del usuario; sin embargo, las transacciones acumuladas finalmente requieren la capa base L1 para su verificación (zkRU necesita verificar el certificado de validez, ORU necesita esperar); al final del período de desafío) y verificar que no hay ningún problema con la transacción enviada por Rollup, solo entonces la transacción Rollup será verdaderamente definitiva.
Esto significa que si la transacción de verificación de la capa base L1 no es válida, el bloque L2 relacionado que se ha producido enfrentará una reversión. Por lo tanto, la "finalidad" es permitir que las transacciones se confirmen rápidamente, y la finalidad es heredar la seguridad de Ethereum.
 
Espresso + Capa propia
Espresso resuelve el problema de la rotación del clasificador y la determinación de la "finalidad" de la transacción según el consenso de HotShot, y resuelve el problema del acceso al clasificador mediante la introducción de EigenLayer.
El mecanismo de nuevo compromiso de EigenLayer hace posible que los participantes de Ethereum se conviertan simultáneamente en secuenciadores de Espresso, brindando seguridad para el consenso de HotShot. En resumen, los prometidos de nodos de Ethereum pueden convertirse en Espresso Sequencers (ESQ) a través del mecanismo de repetición de promesas de EigenLayer. Los prometidos de Ethereum no solo obtienen ingresos del nodo PoS, sino que también capturan el valor del MEV de segunda capa.
Los ingresos potenciales de los titulares de ETH = recompensas de nodos de la red nativa + EVM L2 + recompensas de nodos de otras cadenas PoS (utilizando el mecanismo de repetición de promesas de EigenLayer El beneficio triple potencia enormemente a ETH).
Espresso es una solución clasificadora descentralizada de uso general Además de EigenLayer, los proyectos de cooperación ecológica de Espresso también incluyen Arbitrum, OP Stack, Caldera, AltLayer y otros proyectos modulares estrella.
 2. Astriá
Astria se posiciona como un clasificador descentralizado universal y sin permisos, que proporciona servicios de clasificación compartidos listos para usar para diferentes Rollups. En términos de financiación, Astria anunció en abril de 2023 que había completado una ronda inicial de financiación de 5,5 millones de dólares liderada por Maven 11, con instituciones de inversión participantes, incluidas 1k(x), Delphi Digital, Lemniscap, Robot Ventures, etc. Aunque la escala de financiación es pequeña, el conjunto institucional es muy magnífico.
Mecanismo de operación
El mecanismo operativo del secuenciador descentralizado de Astria es similar al de Espresso Sequencer. El propósito es debilitar los privilegios del secuenciador descentralizando los derechos de secuenciación de transacciones. Específicamente:
Para la rotación del secuenciador, Astria propone dos mecanismos de rotación: rotación de líder simple (Leader Rotation) y algoritmo de consenso de tolerancia a fallas bizantinas (BFT).
1) Rotación de líderes
Un conjunto se forma mediante clasificadores elegidos, y el conjunto de clasificadores se turna para clasificar las transacciones acumuladas. Este método evita que un solo clasificador monopolice los derechos de clasificación de las transacciones durante mucho tiempo y resuelve hasta cierto punto el problema de la censura continua de los usuarios.
2) algoritmo de consenso BFT
De manera similar al mecanismo de rotación del líder, el secuenciador, a su vez, tiene derecho a ser responsable de la clasificación de transacciones, pero 2/3 o más de los miembros del conjunto de clasificadores deben llegar a un consenso sobre esta clasificación.
Ambos métodos tienen sus propias ventajas y desventajas: el primero tiene una confirmación de transacciones más rápida, una generación de bloques rápida y una eficiencia cercana a la de un secuenciador centralizado. Pero la desventaja es que todavía es difícil obligar a los secuenciadores a su vez a no hacer el mal, la probabilidad de hacer el mal es aún menor usando el consenso BFT, y 2/3 de los secuenciadores del conjunto necesitan votar para alcanzarlo; un consenso antes de que se pueda producir un bloque. Sin embargo, lleva cierto tiempo realizar una votación por consenso, lo que provoca problemas de retraso en la red.
 3. SUAVE
SUAVE es una solución de clasificación compartida plug-and-play descentralizada creada por Flashbots. Como solución de uso general, SUAVE puede proporcionar grupos de memoria y construcción de bloques descentralizados para cualquier L1/L2. La diferencia entre SUAVE y el diseño de secuenciador compartido antes mencionado es que la SUAVE Chain en sí es una cadena compatible con EVM que implementa el orden de transacciones a través de "ofertas" de bloques.
SUAVE arquitectura
La arquitectura de SUAVE consta de 3 componentes principales: entorno de preferencia universal, mercado de mejor ejecución y construcción de bloques descentralizada.
1) Entorno preferido
Las preferencias cubren una amplia gama, desde transacciones simples hasta eventos complejos. Las preferencias del usuario se reflejan en el mempool en forma de transacciones, y el entorno de preferencias sirve como un mempool público para reunir las preferencias. El entorno de preferencias universales proporcionado por SUAVE hace que las preferencias de los usuarios de cadenas múltiples sean abiertas y transparentes, eliminando las brechas de información y resolviendo el problema de MEV entre cadenas hasta cierto punto.
2) Mercado de ejecución
El mercado de ejecución es una red de participantes que escuchan el memepool de SUAVE y compiten entre sí, y la competencia los impulsa a brindar la mejor ejecución según las preferencias del usuario. Se puede entender que todos los ejecutores se dan cuenta de las preferencias del usuario a través de "ofertas" y devuelven al usuario la mayor cantidad posible de MEV generado por las transacciones del usuario.
3) Construcción de bloques descentralizados
Finalmente, según las preferencias recopiladas y las rutas de ejecución óptimas, la red descentralizada de construcción de bloques los incluye en bloques. En este punto, se realiza todo el proceso de descubrimiento de transacciones, clasificación de transacciones y creación de bloques.
 4.Radio
Radius se posiciona como una capa de pedidos compartidos sin confianza. A diferencia de los mecanismos de implementación de las soluciones anteriores, Radius garantiza que las transacciones acumuladas se ordenen sin confianza al habilitar un mempool cifrado, eliminando así la revisión efectiva de las transacciones del usuario y MEV.
En términos de financiación, Radius anunció en junio de 2023 la finalización de una ronda de financiación previa a la semilla de 1,7 millones de dólares liderada por Hashed, con la participación de Superscrypt, LambdaClass y Crypto.com.
Los ordenadores descentralizados basados ​​en mecanismos de consenso como Espresso y Astria reducen el MEV y los riesgos de censura hasta cierto punto, pero a expensas de la escalabilidad de la red y la eficiencia del tiempo, traen un cierto retraso en la confirmación de la transacción (es necesario confirmar el orden de la transacción para llegar a un consenso). . Además, aunque la clasificación de transacciones se realiza en un entorno descentralizado, dado que las transacciones relevantes de mempool son transparentes, el clasificador todavía tiene espacio para que el mal se apodere de MEV encriptado mempool, y la información de la transacción relevante es invisible para el clasificador, con el objetivo de matar. el problema de los secuenciadores que capturan MEV maliciosamente y censuran las transacciones en la fuente.
Arquitectura Tecnológica
La arquitectura de la tecnología Radius se puede dividir en las siguientes cuatro capas funcionales: capa de clasificación (Radius), capa de ejecución (Rollup), capa de liquidación y capa de disponibilidad de datos.
1) Capa de clasificación
1. El usuario envía transacciones y certificados cifrados al secuenciador;
2. El secuenciador verifica la prueba y valida la transacción;
3. El secuenciador clasifica las transacciones y las transacciones no se pueden descifrar antes de eso;
4. El clasificador construye un bloque;
5. El clasificador envía el bloque a Rollup para su ejecución.
2) Capa de ejecución
1. Rollup recibe bloques del secuenciador y ejecuta transacciones en el orden proporcionado;
2. Rollup envía el estado de la transacción y el certificado de estado a la capa de liquidación.
3) capa de asentamiento
1. La capa de liquidación recibe el estado y el certificado de estado de Rollup y es responsable de verificar el certificado y determinar la finalidad de la transacción;
2. La capa de secuenciación verifica que la ejecución coincida con el orden.
4) Capa de disponibilidad de datos
La capa de disponibilidad de datos almacena datos y garantiza que estén disponibles.
Mecanismo de cifrado de mempool - PVDE
Radius utiliza un esquema de cifrado basado en pruebas de conocimiento cero llamado Practical Verifiable Delayed Encryption (PVDE) para crear un mempool cifrado.
El proceso específico es el siguiente:
Cuando un usuario envía una transacción al secuenciador:
1. El usuario genera un rompecabezas de bloqueo de tiempo y una clave simétrica;
2. El usuario utiliza una clave simétrica para cifrar la transacción y la transacción cifrada ingresa al mempool;
3. El secuenciador clasifica las transacciones cifradas y necesita desbloquear el rompecabezas de bloqueo de tiempo para obtener la clave de descifrado;
4. El secuenciador calcula el compromiso de la orden antes de desbloquear el rompecabezas de bloqueo de tiempo y envía el compromiso a la capa de liquidación (que se utiliza para verificar que el secuenciador envió la transacción al Rollup en orden).
Solución descentralizada para clasificadoras
El mempool cifrado garantiza que el secuenciador no sea confiable, pero aún existe el riesgo de un único punto de falla. Si se ejecuta un único clasificador + mempool cifrado, una falla del clasificador provocará un tiempo de inactividad de la red. Para resolver este problema, Radius ha propuesto una variedad de soluciones de implementación de clasificadores descentralizados, incluidos mecanismos secretos de elección de líderes, mecanismos de fragmentación de grupos de clasificadores, etc.
Por supuesto, Radius también puede optar por referirse al mecanismo de rotación del clasificador de Espresso y Astria, al tiempo que logra una clasificación de transacciones descentralizada y sin confianza.
Optimización del espacio de bloques
Radius tiene como objetivo lograr el objetivo de proteger a los usuarios y maximizar las ganancias de Rollup mediante la optimización del espacio de bloques. Rollup utiliza un mecanismo de clasificación por orden de llegada (FCFS). La ventaja es que puede prevenir eficazmente MEV, pero la desventaja es que debe sacrificar los beneficios potenciales de la subasta de espacio en bloque.
Para resolver el dilema anterior del ordenamiento de transacciones, Radius divide el espacio del bloque en 2 partes: espacio del bloque superior y espacio del bloque inferior:
El espacio del bloque superior está dedicado a las transacciones de los usuarios, cifrando las transacciones de los usuarios y eliminando la manipulación de las órdenes de transacciones, protegiendo así a los usuarios de MEV dañinos y riesgos de censura. El bloque inferior introduce un mercado comercial basado en subastas donde los arbitrajistas pueden agrupar las transacciones y sus ofertas; al clasificador, que selecciona la transacción agrupada con la oferta más alta para incluirla en el bloque. Este método puede maximizar las ganancias acumuladas.
Lo anterior es la solución de clasificación descentralizada universal convencional actual. Para Rollup, ¿se enfrenta a la ejecución de un clasificador centralizado o descentralizado? ¿Integrar una solución de clasificación universal de terceros o implementar la descentralización usted mismo? ¿Qué solución de implementación técnica se utiliza para lograr la descentralización del pedido de transacciones? Sopese los pros y los contras en múltiples dimensiones.
5. Juego entre Rollups
Compensación 1: ¿Está descentralizado?
Varios Rollups convencionales, como Optimism, Arbitrum, zkSync y Base, generan mucho dinero ejecutando clasificadores centralizados. La descentralización del poder de clasificación de transacciones implicará inevitablemente una participación en las ganancias. Sin tener en cuenta la competencia cada vez más feroz en la pista Rollup, nadie está dispuesto a regalar este pastel agridulce. Pero suponiendo que Rollup sea el primero en lanzar un clasificador descentralizado, esto puede generar una gran entrada de tráfico y formar un efecto de demostración en la pista de subdivisión de Rollup, lo que obligará a otros proyectos Rollup a descentralizar sus clasificadores.
Compensación 2: integración de soluciones genéricas de terceros versus soluciones propietarias internas
En términos generales, un clasificador puede lograr la descentralización de dos maneras: una es tomar lo que otros han hecho y usarlo; la otra es hacerlo usted mismo; Terceros como Espresso y Astria pueden proporcionar a Rollup servicios de clasificación descentralizados listos para usar, por lo que Rollup puede continuar enfocándose en la diferenciación de productos y el rendimiento optimizado, mejorando además su competitividad central, integrando clases comunes El clasificador descentralizado; La solución también es más propicia para la interoperabilidad, brindando más posibilidades, incluido el arbitraje cruzado. La desventaja de esta solución puede ser que no puede potenciar de manera efectiva el token nativo del propio Rollup.
Si Rollup utiliza una solución interna dedicada para implementar un clasificador descentralizado, esta es la solución que consume más tiempo y es más costosa, pero de hecho es la forma más efectiva de potenciar el token nativo de Rollup. Por ejemplo, la parte del proyecto StarkNet puede exigir a los usuarios que prometan los tokens nativos del protocolo para convertirse en un clasificador que participe en la clasificación de transacciones acumuladas y cobrar una determinada tarifa de servicio para lograr la acumulación de valor.
Compensación 3: ¿Qué implementación técnica debería utilizarse para lograr una clasificación descentralizada?
Como se mencionó anteriormente, existen muchas soluciones de implementación técnica para lograr el ordenamiento de transacciones descentralizadas, incluidas, entre otras, soluciones basadas en diferentes mecanismos de consenso, FCFS, ofertas en bloque, mempool cifrado, etc. Cada solución de implementación técnica tiene sus propias ventajas y desventajas: el mecanismo basado en consenso estará limitado por la eficiencia del tiempo, el mempool cifrado no puede maximizar las ganancias acumuladas, etc. Por supuesto, también puede consultar Astria para integrar dos soluciones de implementación técnica diferentes. Las compensaciones entre varias implementaciones técnicas son algo que todos los proyectos Rollup deben considerar cuidadosamente.
escribe al final
Aunque Optimism y Arbitrum, los líderes actuales en el sector Rollup, han emitido monedas, esto puede ser solo un punto de partida y es posible que la verdadera competencia apenas haya comenzado. Al menos a juzgar por las tendencias actuales, los clasificadores descentralizados deben ser un campo de batalla para los estrategas militares.
El proyecto Rollup de la serie zk también está surgiendo silenciosamente en un entorno cada vez más competitivo, un paso en falso puede causar pérdidas irreparables. Pero ante las innovaciones que afectan la vida o muerte de los proyectos, los Rollups no tienen más remedio que seguir la tendencia general.