原著者: YBB Capital 研究員 Ac_Core
序文
シーケンサーは、現在のイーサリアム拡張計画ロールアップの重要なコンポーネントであり、トランザクションを順序付けし、ブロックの作成、トランザクションの受け入れ、トランザクションの並べ替え、トランザクションの実行、トランザクション データの送信などの関連操作を実行するために使用されます。イーサリアム ネットワーク内のレイヤー 2 の数が増加し、そのエコシステムが繁栄するにつれて、レイヤー 2 独自の収益手法と集中化の問題が徐々に注目を集めるようになりました。たとえば、ロールアップのより重要なシーケンサー コンポーネントが分散化を達成できるかどうか、およびその方法仕分け機の利益は分配されます。この記事は分析と参考のみを目的としており、プロジェクトの宣伝を目的としたものではありません。
ロールアップ経済学の簡単な紹介
ロールアップの役割:
イーサリアム財団の研究科学者である @barnabemonnot が説明したように、ロールアップ システムでは、ユーザー、ロールアップ オペレーター、ベース レイヤーという 3 つの主要な役割を区別できます。これらが実行する主なプロセスは大まかに次のとおりです。ユーザーが L2 でトランザクションを実行すると、ロールアップ オペレーターはユーザーとベース レイヤの間のインターフェイスとして機能し、次に示すように、最終的にデータをベース レイヤにパブリッシュします。
ユーザー: トランザクションをレイヤー 2 ネットワークに送信し、契約のやり取りのためにレイヤー 2 資産をロールアップに展開し、支払い料金をロールアップ オペレーターに送ります。
ロールアップ オペレーター: L2 ネットワーク上でトランザクションを処理するために必要なすべてのインフラストラクチャを表します。これには、トランザクション バッチを発行するシーケンサー、ステートメントを発行するエグゼキューター、不正証明をレポートするエグゼキューターなど、他の多くの役割も含まれます。チャレンジャー (チャレンジャー) とバリデーター (バリデーター)計算の妥当性証明の中で最も重要なものはシーケンサーです。
ベース層: 完全なノードとしても理解できます。その目的は、ロールアップのデータ プロトコルを保護し、すべてのトランザクションを処理および検証し、ロールアップ ステータスが正しいことを確認し、エラーの検出など各トランザクションの正当性を保証することです。トランザクションとそれらの削除。
画像ソース: @barnabemonnot
ロールアップコスト:
レイヤ 2 キャリアのコスト: トランザクション プールの維持、シーケンス バッチ処理、状態ルート/状態差異/有効性証明の計算、およびバッチ トランザクション処理、トランザクション検証、ブロック生成などに関連するその他の問題に発生する費用。また、ロールアップ オペレータは現在集中化されているため、発生するコストはプロトコル自体またはパートナーが負担し、プロセスにおける「トランザクション圧縮」はベース レイヤで解決する必要があります。
レイヤ 1 データの可用性コスト: DAとはRollupがイーサリアムの安全性と同等であることを保証するもので、Rollupがイーサリアム上でデータを公開するためには、オペレータが多数のトランザクションセットを集約する際に、オペレータはトランザクションセットを「CallData」という形式で解放する必要があります。ベースレイヤーでは、イーサリアム L1 にかかる DA コストがロールアップの総コストの大部分を占め、その際のデータ市場価格は EIP-1559 によって管理されます。
レイヤ 2 輻輳検証コスト: これは物議を醸す影響コストです。ロールアップ ブロック スペース全体の供給が既存の市場需要を満たせない場合、希少なリソースを割り当てなければなりません。また、ガス価格とネットワーク トラフィックの間の動的なバランスも直感的に反映されます。
ロールアップ収入:
話題はロールアップの収入に関するものですが、これは主に取引額と発行という 2 つの源泉から来ています。
取引額
ロールアップの本質は、イーサリアムの容量を拡張し、高速化してレイヤー 1 への圧力を軽減することです。ロールアップに MEV 関連の利点があるかどうかですが、答えは実際にはノーです。 Rollup 自体はトランザクションをソートするためのソーターとガス消費に依存しているため、ブロックの概念がないため、Mempool がありませんが、最近では OP Mainnet のようなプライベート Mempool が MEV の問題を引き起こしているため、Rollup 自体は「Mempoolの民営化」を前提とするとMEVの利益は得られません。本質的にRollupの最大の利益は取引ガスの価格差です。
発行済み
2 番目の収益源は流通です。ベースレイヤーでは、ネットワークのネイティブ暗号資産のブロックプロデューサー向けに新たに鋳造されたトークンの形で収益が得られます。ブロックプロデューサーのインフラコストはある程度相殺され、利益が得られればさらに多くのブロックプロデューサーが誘致されるでしょう。 Rollup が独自のトークンを鋳造できる場合、Rollup は新しいトークンを発行することで運営費を賄うことができると想定しています (ただし、実際には、ここでのモデルは曖昧であり、Rollup コストの収益源を使用する方法は複数あります)。
コストと収入のバランスに関する問題については詳しく説明しませんが、上記は簡単な紹介に過ぎませんが、カンクンのアップグレードはロールアップの収益性にもある程度の影響を及ぼします。 ) を 1 つの段落に要約できます。これは、イーサリアム レイヤ 1 の高い DA コストの問題を軽減するためです。「ブロブ」という一時的な外部ストレージが登場し、レイヤ 2 トランザクションのデータ内容を新しい一時的な「ブロブ」に移動できるようになりました。 」 保管用。ただし、実際にはレイヤー 2 のトランザクション データはレイヤー 1 に保存されません。レイヤー 2 の利点は、ストレージ コストが低く、速度が速いことですが、現在のレイヤー 2 データ ブラック ボックスの影響は不確実です。まだ検討する価値はあります。
ロールアップがどのように機能するかを簡単に説明します。
サマリー: 畳み込みノードは複数のトランザクションを収集し、トランザクションの検証とステータスの更新に必要な基本情報を含む圧縮されたサマリー、つまり畳み込みブロックを作成します。
検証: ロールアップ ブロックはメイン ブロックチェーンに送信され、バリデーター ノードがブロック内のトランザクションの正当性を検証し、事前定義されたルールに準拠していることを確認します。
一般に、ブロックが検証されると、ロールアップのステータスがチェーン上で更新され、トランザクションの結果が反映されます。これにより、ロールアップを通じてレイヤー 1 の計算負荷とデータ ストレージ要件が軽減され、スケーラビリティが大幅に向上します。効果的なアプローチは、計算と状態ストレージの両方をオフチェーンに移動し、一部のデータをオンチェーンに保持することです。
ソーターとは
ソーターは Rollup の設計選択の中核コンポーネントであり、名前が示すように、受け入れられたトランザクション ペアと支払ったガス価格をソートし、トランザクションをブロックにパッケージ化してバンドルし、手数料を抽出することでトランザクションの効率を向上させます。システム全体の秩序性と処理効率。しかし実際には、現在、イーサリアム上のすべてのロールアップは、分離された集中的な方法で実行され、それぞれのロールアップ チームによって管理されています。これによる直観的な影響は、ロールアップ プロバイダーが独自の集中注文を維持していることです。サーバーは、全体のロールアップを作成するために使用されます。ネットワークはより安く、より速くなりますが、これも Rollup の利益を侵食しています。
出典: バイナンスリサーチ
上記のロールアップのコストと収入の部分と同様に、その主な利益はユーザーのガス価格差額収入の仕分けから得られますが、支出は主にレイヤー 1 に対するレイヤー 2 のデータ可用性コストと集中オペレーターの運営費にあります。したがって、シーケンサーは主にユーザー側からトランザクション手数料を徴収し、DA手数料をイーサリアムに支払います。
ソーターの収益 = ユーザー トランザクション ガス スプレッドの収益 – L1 への L2 データ支出 – ソーターの運用費用
Op ロールアップと Zk ロールアップの異なる並べ替えスキーム
Op Rollup は、多数のオフチェーン トランザクションをより大きなバッチにバンドルし、その後ベース レイヤにリリースします。このプロセスにより、各バッチの多数のトランザクションに固定料金を分配することが容易になり、ユーザーの料金が削減されます。トランザクションはバッチで処理されますが、基本層に公開されるデータを最小限に抑えるために、前述のさまざまな圧縮技術も使用されます。 2 つの違いは、Zk ロールアップは暗号化を利用してオフチェーン トランザクションの正当性を証明するのに対し、Op ロールアップは不正行為を検出するメカニズムに依存してトランザクションの計算が不正確なインスタンスを特定することです。
バッチ ロールアップの送信後にチャレンジ期間が発生します。この期間中は、不正証明を生成することで誰でもコンボリューション トランザクションの結果にチャレンジできます。不正行為の証明が成功した後、ロールアップ プロトコルはトランザクションを再実行し、それに応じて畳み込みの状態を調整します。さらに、注文者が誤って実行されたトランザクションをブロックに含めたため、不正行為の証明が成功すると、注文者の賭け金が削減されます。この過程で、発注者が誤って実行された取引をブロック詐欺証明に組み込むと、成功した場合には発注者の利益が損なわれてしまいます。チャレンジ期間の後、ローリング バッチが未検証のままである場合 (つまり、すべてのトランザクションが正しく実行された場合)、そのバッチは有効であることが確認され、ベース レイヤに含まれます。実装プロセスにおけるソーターの問題に関しては、OP では複数のチェーンを使用しますが、単一の共有ソーターを使用します。
ZK ロールアップは、トランザクションをオフチェーンで処理されるバッチに集約し、ブロックチェーンにアップロードする必要があるデータの量を削減します。彼らのシーケンサーは、各トランザクションを個別に送信するのではなく、トランザクションのバッチ全体を表すために必要な変更を 1 つの変更に結合し、状態の変更が正しいことを検証するために、有効性証明を生成します。したがって、Zk Rollups は不正証明ではなくゼロ知識有効証明に依存しており、シーケンサーは L2 からトランザクション データを収集し、ゼロ知識証明を L1 に送信する責任があります (特定のアーキテクチャによっては、公開する責任もある場合があります)。シーケンサーが悪意のある動作をすると、シーケンサーの賭け金が減り、有効なブロック (またはバッチ プルーフ) を発行する動機になります。証明者 (または、1 つの役割にまとめられている場合は注文者) は、トランザクション実行の偽造不可能な証拠を生成することによって、これらの新しい状態と実行が正しいことを証明します。
次に、シーケンサーは、トランザクション データまたは少なくとも状態の差異とともに、これらの証明をイーサリアム メインネット上のバリデーター コントラクトに送信します。技術的には、分類者と証明者の任務を 1 つに組み合わせることができます。しかし、証明生成とトランザクション順序付けの両方を適切に実行するには高度に専門化されたスキルが必要であるため、これらの責任を分割することで、畳み込み設計における不必要な集中化を防ぐことができます。
多くの場合、シーケンサーはゼロ知識証明を実行しながら、L2 状態の変更を L1 に送信するだけであり、このデータを検証可能なハッシュの形式でイーサリアム メインネット上のバリデーター スマート コントラクトに提供します。 Zk Rollups はトランザクションを完了するために有効性の証明を提供するだけでよいため、Zk Rollups からベースレイヤーへの、またはベースレイヤーからの資金の送金に遅延はありません。 Zk Rollups コントラクトによって有効性の証明が確認されると、Exit トランザクションが実行されます。
仕分け機の集中化と分散化
現在、L2 のソーターはすべて集中型ですが、将来的には分散型ソーターも特に重要であり、イデオロギーの観点から、信頼を前提とすると単一の集中型ソーターは推奨されません。ただし、ソーターは必須ではありません。現時点では新しいソリューションがなく、Rollup はトランザクションのソート問題を解決するために集中型のソート方法を使用しているため、単に Rullup の設計上の選択にすぎません。Rollup の実際の進捗状況は、以下の図 L2 に示されています。 . BEAT公式データを掲載。
集中選別機
利点: 取引確認速度が大幅に向上し、取引コストが削減され、取引エクスペリエンスがユーザーフレンドリーになります。
短所: その主な欠陥は、シングルポイント ダウンタイムと独占のリスクにあります。シングルポイント ダウンタイムの問題について詳しく説明する必要はありません。頻繁なロールアップ ダウンタイム インシデントは今日では新しいものではなく、独占によってもたらされるリスクは次のとおりです。集中仕分け業者が自らの利益を最大化しやすいように、取引を仕分ける権利を間違いなく獲得していることは明らかであるが、第二に、検閲に対して相対的に弱いというリスクももたらす。
分散型ソーター
利点: 分散ソーターを使用するかどうかは、Rollup が本当に分散できるかどうかを判断するための重要な基準になっているようです。その利点は自明です。分散の度合いを大幅に高め、オペレーターの悪行を防ぐことができます。セキュリティが確保されます。ユーザーの資産を大幅に保護し、ロールアップにおけるさまざまなダウンタイム現象を効果的に防止します。
短所: 分散化とセキュリティを向上させるコストは、トランザクション速度の低下またはトランザクション コストの増加であり、その結果、ユーザーのインタラクティブ エクスペリエンスがある程度弱まります。
画像出典：L2 BEAT
さまざまなタイプの第 2 層
Vitalik 氏は、最近の記事「レイヤー 2 のさまざまなタイプ」の中で、第 2 レイヤー プロジェクトの異性化傾向が今後ますます明白になり、この傾向は今後も続くだろうと述べています。たとえば、Arbitrum、Optimism、Scroll などが伝統的に使用されています。最近、Kakarot や Taiko に代表されるパブリックチェーン、および Kakarot や Taiko に代表される EVM エコシステムが発展した主な理由は次のとおりです。
現在独立したレイヤー 1 である一部のプロジェクトは、イーサリアム エコシステムに近づくことを検討しており、これらのプロジェクトは段階的に移行し、潜在的にレイヤー 2 になることを望んでいる可能性があります。ただし、テクノロジーはまだ準備ができていないため、今のところすべてをロールアップに登録します。
一部の集中プロジェクトは、ユーザーにより多くのセキュリティ保証を提供したいと考えており、ブロックチェーンベースのアプローチを検討しています。多くの場合、これらのプロジェクトは前の時代に検討されていたでしょう。"許可されたコンソーシアム チェーン"。実際に必要なのは、"ハーフハウス"分散化のレベル。さらに、これらのプロジェクトのスループットは非常に高くなる傾向があるため、少なくとも短期的にはローリング開発にさえ適していません。
ゲームやソーシャル アプリケーションなどの弱い金融アプリケーションも分散化の実現を期待しています。ソーシャル メディアの場合、現実には、アプリケーションの異なる部分を異なる方法で処理する必要があります。ユーザー名の登録やアカウントの回復など、まれで価値の高いアクティビティは展開する必要があり、投稿などの頻繁で価値の低いアクティビティは展開する必要があります。投票はローリング方式でのみ処理されるべきであり、セキュリティが低い。チェーン障害により投稿が消えるリスクは十分にあります。チェーン障害によるアカウント損失のリスクに耐えるのはさらに困難です。
現在、イーサリアムレイヤー1のアプリケーションとユーザーは短期的には少額のロールアップ料金を支払うだけで済みますが、この章で強調したい点は、ユーザーがレイヤー2からレイヤー1にスムーズかつ安全に資産を引き出すことができるかどうか、つまり、 Rollup の「強制撤退」機能と「避難小屋」機能については、Faust によって説明された関連拡張リンクを参照してください [1]。
画像ソース: さまざまな種類のレイヤー2
レイヤー 1 に資産があるが、別のウォレット アドレスに転送する前にレイヤー 2 に入金する必要がある場合、この資産をレイヤー 1 に戻すことができることをどの程度保証できますか?このため、これを明確にするために簡単なグラフを使用してみましょう。
データソース: さまざまなタイプのレイヤー2
これは多くの中間オプションを備えた簡略化されたモードであることに注意してください。例えば：
Rollup と Validium の間: Validium では、誰でも取引手数料をカバーするためにチェーン上で支払いを行うことができます。その時点で、オペレーターはチェーンにデータを提供するか、デポジットを失うことになります。
Plasma と Validium の間: Plasma システム [2] は、畳み込みのようなセキュリティ保証とオフチェーン データの可用性を提供しますが、サポートされるアプリケーションの数は限られています。システムは完全な EVM を提供し、これらのより複雑なアプリケーションを使用しないユーザーには Plasma レベルの保証を提供し、これらのアプリケーションを使用するユーザーには Validium レベルの保証を提供できます。
これらの中間オプションは、畳み込みと rms の間のスペクトルとして見ることができます。しかし、アプリケーションが左または右の点ではなくスペクトル上の点を選択する動機は何でしょうか?ここには 2 つの主な要因があります。
イーサリアムのネイティブ データ可用性のコストは、テクノロジーが向上するにつれて徐々に減少します。イーサリアムは、次のハード フォーク Dencun [3] で EIP-4844 を導入し、毎秒約 32 KB のオンチェーン データ可用性を提供します。今後数年間で、完全な"オンチェーンデータシャーディング"[4] の開始により、このデータ可用性は段階的に増加し、最終的には毎秒約 1.3 MB のデータ可用性に達すると予想されます。同時に、データ圧縮テクノロジー [5] の改善により、同じ量のデータでより多くのことができるようになります。
アプリケーション自体のニーズ: アプリケーションエラーによる高額なコストと比較して、ユーザーが負担しなければならない損失はどれくらいですか?金融アプリケーションはアプリケーションの障害による損失が大きくなりますが、ゲームやソーシャル メディアではユーザーごとに大量のアクティビティが発生し、アクティビティの価値は比較的低くなります。したがって、彼らにとっては、さまざまなセキュリティのトレードオフが理にかなっています。
1 つの分散型ソーターは 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の助けを借りて実装されています。サードパーティを使用して分散型シーケンサーを実装することは、実際には Sequencing-as-a-Service と呼ぶことができます。 Espresso、SUAVE、Astria、Radius などのプロジェクトはすべて分散型ソーター ソリューションに焦点を当てており、その実装パスは異なります。
分散型仕分け機ソリューション
1) Espresso: 5 つの主要コンポーネントで構成されます: 1. HotStuff [6] に基づく共有メカニズム、そのプロセスは 3 分の 2 の多数決によって決定される必要があり、不可逆的です; 2. その DA 層は 2 つの異なるデータ取得パスを提供します。最初のパスは楽観的で高速であり、2 番目のパスは信頼性が高くなりますが、バックアップ速度が遅く、対立条件に合わせて設計されています。 3. ロールアップ REST API: ローリング プログラムは、この API を使用して Espresso Sequencer とシームレスに統合します。 4. シーケンサーコントラクト: シーケンサー コントラクトは、HotShot コンセンサスを検証するスマート コントラクトです。ライト クライアントとして機能し、トランザクション注文チェックポイントを管理し、HotShot プロトコルの資本テーブルを監視できます。 5. ネットワーク層: この層は、参加を促進するために使用されます。 DA 層とコンセンサスノード間の HotShot 通信で。全体として、次の図に示すように、ユーザーのトランザクションがロールアップに送信されると、トランザクション検証に ZK またはオプティミスティック スキームが使用されます。
画像出典: テクノロジー: シーケンサー (Espresso のシーケンスプロセスの概要)
2) SUAVE は他のブロック ネットワークとメモリ プールを共有できる独立したネットワーク層であり、イーサリアムや他のパブリック チェーン上のスマート コントラクトでは使用できませんが、代わりにメモリ プールとブロック生成部分は既存のパブリック ブロックチェーンから派生します。は、より多くのレイヤ 1 またはレイヤ 2 ネットワークをサポートするためにチェーンから独立して分離され、ロールアップ チェーンの共有シーケンサになります。したがって、クロスチェーン MEV と異なるロールアップ間のトランザクション順序付けにも一定の利点がありますが、それがもたらすリスクもクロスチェーン ブリッジが直面するものと同じです。
3) Astria は、集中型ソーターの欠点を回避するために、共有ソーター ネットワーク層を構築します。これは、Tendermint ベースのリーダー ローテーション メカニズムに依存して、スケーラビリティとトランザクション ソートの一元化された単一ポイント、障害によるダウンタイムのリスクを解決します。同時に、Astira のシーケンサー アーキテクチャは、単一のブロックに対して異なるステート ルートを生成するのではなく、複数のロールアップからトランザクションを集約するように設計されており、結果として得られるトランザクションは順番に配置されて「結合」され、ブロックはレイヤーの DA レイヤーに均一にパブリッシュされます。 Astria が異なる状態遷移関数を備えたさまざまなロールアップに対応できるのは、まさにこの分離方法のおかげです。
4) Radius の実装メカニズムは、暗号化された Mempool を有効にし、複数のソーターを同時に実行できるようにすることで、ロールアップ トランザクションが信頼なしでソートされることを保証し、MEV によってもたらされる関連リスクを排除するという点で他のソリューションとは異なります。 Verifiable Delay Encryption (PVDE) [7] を使用して Mempool の暗号化を実装し、ゼロ知識証明暗号化を使用してトランザクションのトラストレスな注文を保証し、集中注文者に関連するリスクを防ぎます。ただし、セキュリティを向上させるためにゼロ知識証明を使用すると、MEV 保護はあるものの、トランザクション遅延などの問題がユーザーに発生する可能性があります。 Radius の取引プロセスは次のとおりです。
ユーザーがトランザクションをソートレイヤーに送信します
順序付け層はトランザクションを順序付けし、ブロックを生成します
構成されたブロックはロールアップ関連プログラムに送信されます。
ロールアップは、順序付けレイヤーによって提供された順序でトランザクションを実行します。
ロールアップは、最終確認のために実行されたトランザクションを決済層 DA に送信します。
画像ソース: テクノロジー: シーケンサー (Radius トランザクション プロセスの概要)
5) Madara は、レイヤー 2 ネットワーク StarkNet で使用されるソーターです。これは、さまざまなアプリケーションをカスタマイズするために中央または分散的に実行できる、より柔軟なソート方法です。現在、Madara は StarkNet の既製のシーケンサー ソリューションであり、研究と開発作業はまだ継続中です。
見通し
ブロックチェーン シーケンサーの開発の見通しは、エキサイティングな変化の旅となるでしょう。ブロックチェーン エコシステムが発展するにつれて、シーケンサーは大きな変化を経験し、集中型設計からより分散型で効率的で適応性のある設計ソリューションに移行するでしょう。ソート技術の進歩は、イーサリアムエコシステムにとってトランザクションの効率、スケーラビリティ、セキュリティを向上させるために非常に重要です。
分散化は暗号通貨の哲学的基盤です. 共有ソーティング ネットワークは、経済メカニズムを通じて価値の蓄積と所得分配の問題を解決します. 最後に、ますます成熟するソーターのモジュール型ビルディング ブロックと開発フレームワークのエコシステムは、確実に業界の強力な触媒となるでしょう。未来。
解説文献:
【 1 】https://mp.weixin.qq.com/s/OEL4_-uocBy8WSU4jAeVgQ
【2】https://consensys.io/blog/ethereum-dencun-upgrade-explained-part-1
【3】https://hackmd.io/@vbuterin/sharding_proposal
【4】https://twitter.com/VitalikButerin/status/1554983955182809088
【5】https://arxiv.org/abs/1911.12095
【7】https://ethresear.ch/t/mev-resistant-zk-rollups-with-practical-vde-pvde/12677
参考記事：
【 1 】https://pansophicchad.substack.com/p/the-tech-sequencers
