Prefacio

El secuenciador es un componente importante de Rollup, un programa de escalado de Ethernet, que se utiliza para ordenar transacciones y crear bloques, recibir transacciones, ordenar transacciones, ejecutar transacciones y enviar datos de transacciones y otras operaciones relacionadas. Con el aumento del número de Layer2 en la red Ethernet y la prosperidad de su ecosistema, la rentabilidad de Layer2 en sí y el problema de la centralización han atraído gradualmente la atención de la gente, por ejemplo, si el componente secuenciador, que es más importante en Rollup, puede ser descentralizado y si se puede lograr la distribución de las ganancias del secuenciador. Este artículo es solo para análisis y referencia, no para promoción de proyectos.

Breve descripción de la economía acumulada

Función del paquete acumulativo:

Según una nota explicativa de @barnabemonnot, un científico investigador de la Fundación Ethernet, hay tres roles principales que se pueden separar en el sistema Rollup: el usuario, el operador Rollup y la capa base, y el proceso principal que aproximadamente operar es el siguiente: cuando un usuario realiza transacciones en L2, el operador Rollup actúa como una interfaz entre el usuario y la capa base y, en última instancia, publica los datos en la capa base como se muestra a continuación:

1. Usuarios: envían sus transacciones en la red Layer2 e implementan sus activos en Layer2 en Rollup para interacciones contractuales y flujos de pago al Operador Rollup;
2. Operador acumulativo: representa toda la infraestructura necesaria para procesar transacciones en la red Layer2, que también incluye una serie de otras funciones, como secuenciadores para publicar lotes de transacciones, ejecutores para publicar declaraciones, retadores para informar pruebas de fraude y verificadores para calcular. pruebas de validez, siendo las más importantes los Sequencers. El más importante son los Secuenciadores;
3. Capa Base: también entendida como el nodo completo, su finalidad es proteger los protocolos de los datos publicados por el Rollup, el cual se utiliza para procesar y validar todas las transacciones, asegurar que el estado del Rollup sea correcto y asegurar la validez de cada transacción y eliminar transacciones erróneas si se encuentran.

Fuente de la figura:@barnabemonnot

Costos acumulativos:

Costos del operador de capa 2: costos incurridos para mantener un grupo de transacciones, secuenciar el procesamiento por lotes, calcular raíces de estado/diferencias de estado/pruebas de validez y otras cuestiones relacionadas con el procesamiento de transacciones por lotes, como secuenciación, verificación de transacciones, generación de bloques, etc. Y como Rollup ahora está centralizado, los costos incurridos corren a cargo del propio protocolo o del socio. Y como el operador Rollup ahora está centralizado, los costos incurridos corren a cargo del propio protocolo o de un socio, mientras que el proceso de “compresión de transacciones” debe resolverse en la capa base.

Costos de disponibilidad de datos de capa 1: DA es el equivalente de Rollup a la seguridad Ethernet. Para que Rollup publique datos en Ethernet, cuando el operador agrega una gran cantidad de conjuntos de transacciones, el operador necesita liberar los conjuntos de transacciones a la capa base en forma de "CallData", en el que el costo de DA contribuyó a Ethernet. L1 representa la mayor parte del costo total de Rollup y el precio de mercado de los datos en ese momento se rige por EIP-1559.

Costo de verificación de congestión de Layer2: este es un costo de impacto controvertido que debe asignarse a recursos escasos cuando el suministro del espacio total de bloques de Rollup no puede satisfacer la demanda existente del mercado, y también refleja intuitivamente el equilibrio dinámico entre los precios del gas y el tráfico de la red.

Ingresos del rollup:

El tema llega a los ingresos, que provienen de dos fuentes principales: valor de transacción y emisión.

Valor de la transacción

La esencia de Rollup es expandir la capacidad de Ether, acelerar y reducir la presión de Layer1. La respuesta a la pregunta de si se obtendrán o no ganancias relacionadas con MEV en Rollup es, de hecho, negativa. Debido a que Rollup en sí depende del secuenciador que depende del gasto de gas alto y bajo para la secuenciación de transacciones, debido a que no tiene el concepto de bloque, por lo que no existe un Mempool en sí, pero hoy en día el Mempool privado como OP Mainnet ha provocado el problema de MEV. , por lo que el propio Rollup en ausencia de un "Mempool privado". Por lo tanto, el propio Rollup no obtendrá ganancias MEV sin un "Mempool privado", en esencia, el mayor beneficio de Rollup proviene de la diferencia de precio entre el gas comercializado.

Distribución

La segunda fuente de ingresos es la emisión. Los ingresos se generan en la capa base en forma de tokens recién acuñados por los productores de bloques de los criptoactivos nativos de la red. Para compensar en cierto modo los costos de infraestructura de los productores de bloques, se unirán más productores de bloques una vez que esta vez se genere una ganancia. Suponemos que Rollup puede pagar los gastos operativos mediante la emisión de nuevos tokens en caso de que Rollup pueda acuñar su propio Token (pero en realidad el modelo aquí será más ambiguo y hay una variedad de formas de aplicar el flujo de ingresos a los costos acumulativos).

Con respecto a los problemas relacionados con el equilibrio de costos e ingresos, no amplíe la narrativa, lo anterior es solo una breve descripción, la actualización de Cancún hasta cierto punto también afectará los problemas de pérdidas y ganancias de Rollup, su núcleo EIP-4844 (también conocido como Proto-DankSharding ), como se resume en un párrafo, es para aliviar el problema del alto costo DA de Ethernet Layer1, la aparición de un "blob" de almacenamiento externo temporal, el contenido de datos de transacciones de Layer2 se puede mover a un nuevo almacenamiento temporal "blob" . Un "blob" de almacenamiento externo temporal que mueve el contenido de datos de las transacciones de Capa 2 a un nuevo "blob" temporal. Sin embargo, en realidad no almacena los datos de transacciones de la Capa2 en la Capa1. El beneficio es que Layer2 tendrá un menor costo de almacenamiento y una velocidad más rápida, pero aún vale la pena explorar el impacto incierto de la actual caja negra de datos de Layer2.

Explique brevemente cómo funciona Rollup:

1. Agregación: los nodos acumulativos recopilan múltiples transacciones y crean un resumen comprimido, es decir, un bloque acumulativo, que contiene la información básica requerida para la validación de transacciones y las actualizaciones de estado;
2. Validación: el bloque Rollup se envía a la cadena de bloques principal donde un nodo validador verifica la validez de las transacciones dentro del bloque y garantiza que cumplan con las reglas predefinidas.

En general, una vez que se verifica un bloque, el estado del Rollup se actualiza en la cadena y refleja el resultado de la transacción. De esta manera, Rollup reduce la carga computacional y los requisitos de almacenamiento de datos en Layer1, mejorando así significativamente la escalabilidad. Un enfoque eficaz es mover tanto el cálculo como el almacenamiento de estado fuera de la cadena, pero manteniendo algunos de los datos dentro de la cadena.

¿Qué es un secuenciador?

El secuenciador es un componente central de las opciones de diseño de Rollup, ya que es literalmente responsable de clasificar los pares de transacciones aceptadas por el precio del gas que pagan, agrupar las transacciones en bloques y extraer las tarifas para mejorar el orden de las transacciones y la eficiencia de todo el sistema. La realidad es que todos los Rollups en Ether actualmente se ejecutan de forma aislada unos de otros y de manera centralizada, y son administrados por sus respectivos equipos Rollup. El efecto intuitivo de esto es que los proveedores de Rollup mantienen sus propios secuenciadores centralizados para hacer que la red sea más barata y rápida, pero esto también reduce las ganancias del Rollup por sí solo.

Fuente de la figura: Investigación de Binance

Al igual que en la sección anterior de costos e ingresos de Rollup, su principal beneficio proviene de clasificar los ingresos de los diferenciales de Gas del usuario, mientras que los gastos residen principalmente en el costo de disponibilidad de datos de Layer2 a Layer1 y los gastos operativos del operador centralizado, por lo que el secuenciador. Principalmente cobra la tarifa de transacción del lado del usuario y paga la tarifa DA al Ether. Fácil de entender:

Ingresos del secuenciador = Ingresos por distribución de gas por transacciones del usuario — Gastos de datos de L2 a L1 — Opex del secuenciador

Diferentes esquemas de clasificación para paquetes acumulativos de operaciones y paquetes acumulativos de Zk

Los op rollups son paquetes de una gran cantidad de transacciones fuera de la cadena en lotes más grandes antes de publicarlas en el nivel base. Este proceso facilita la asignación de tarifas fijas a las numerosas transacciones de cada lote, reduciendo así las tarifas para los usuarios. Además del procesamiento de transacciones en lotes, se utiliza una variedad de técnicas de compresión, como se describió anteriormente, para minimizar la cantidad de datos publicados en el nivel base. La diferencia entre los dos es que Zk Rollups utiliza criptografía para demostrar la validez de las transacciones fuera de la cadena, y Op Rollups se basa en un mecanismo para detectar actividades fraudulentas para identificar imprecisiones en los cálculos de las transacciones.

Después de enviar un paquete acumulativo por lotes, se produce un período de desafío durante el cual cualquiera puede cuestionar el resultado de la transacción de convolución generando una prueba de fraude. Tras una prueba de fraude exitosa, el protocolo Rollup vuelve a ejecutar la transacción y ajusta el estado de la convolución en consecuencia. Además, una prueba de fraude exitosa hace que se corte la apuesta del secuenciador, ya que el secuenciador incluye la transacción ejecutada incorrectamente en un bloque. En este proceso, una prueba de fraude exitosa resulta en una pérdida de la participación del secuenciador si el secuenciador incluye la transacción ejecutada incorrectamente en un bloque. Al final del período de desafío, si el lote continuo permanece sin verificar (es decir, todas las transacciones se ejecutan correctamente), se reconoce como válido y se incluye en la capa base. El OP sobre el problema del secuenciador en la implementación es utilizar un secuenciador compartido único de múltiples cadenas.

ZK Rollups reduce la cantidad de datos que deben cargarse en la cadena de bloques agregando transacciones en lotes que se procesan fuera de la cadena. Sus secuenciadores combinan los cambios necesarios para representar todo el lote de transacciones en uno solo, en lugar de transmitir cada transacción individualmente, proceso que genera pruebas de validez para verificar que los cambios de estado son correctos. Por lo tanto, los Zk Rollups se basan en pruebas de validez de conocimiento cero en lugar de pruebas de fraude, y el secuenciador recopila datos de transacciones de L2 y es responsable de enviar (y, dependiendo de la arquitectura específica, también puede ser responsable de publicar) pruebas de conocimiento cero. a L1. Si el secuenciador se comporta de manera maliciosa, sus apuestas se reducen, lo que los motiva a publicar bloques válidos (o lotes de pruebas). Los probadores (o secuenciadores, si se combinan en una sola función) justifican estos nuevos estados y ejecuciones en virtud de generar pruebas infalsificables de ejecución de transacciones.

Luego, el secuenciador envía estas pruebas, junto con los datos de la transacción o al menos las diferencias de estado, al contrato de validación en la red Ethernet principal. Técnicamente, las funciones del secuenciador y del probador podrían combinarse en una sola. Sin embargo, dado que tanto la generación de pruebas como la secuenciación de transacciones requieren habilidades altamente especializadas para lograrse adecuadamente, dividir estas tareas evita una centralización innecesaria en diseños convolucionales.

En muchos casos, el secuenciador realiza pruebas de conocimiento cero mientras solo envía cambios en el estado L2 a L1 y proporciona estos datos en forma de un hash verificable al contrato inteligente del validador en la red Ethernet principal. Dado que Zk Rollups solo requiere prueba de validez para completar la transacción, no hay demoras en la transferencia de fondos desde o hacia Zk Rollups al nivel base. Una vez que el contrato Zk Rollups confirma la prueba de validez, se ejecuta la transacción de salida.

Centralización y Descentralización de Clasificadoras

Los clasificadores tienen puntos centralizados y descentralizados, y el secuenciador L2 actual está centralizado, pero el secuenciador descentralizado en el futuro también es particularmente importante. Desde el punto de vista ideológico, en la existencia de supuestos de confianza, la premisa de un único secuenciador centralizado no es deseable. Sin embargo, el secuenciador no es indispensable, solo se elige Rullup en el diseño, porque no hay ningún programa nuevo para reemplazar y Rollup está usando el secuenciador para resolver la clasificación de transacciones, por lo que solo el secuenciador centralizado actual para hacer un análisis de el progreso actual del Rollup como se muestra en los datos oficiales de L2BEAT.

• Secuenciador centralizado

Ventajas: puede mejorar en gran medida la velocidad de confirmación de la transacción y reducir los costos de transacción, una experiencia de transacción amigable para el usuario;

Desventajas: los defectos más importantes desde un solo punto de riesgo y monopolio de tiempo de inactividad, los problemas de punto único de tiempo de inactividad no necesitan más elaboración, hoy en día los eventos de tiempo de inactividad acumulados no son algo nuevo, y el monopolio del riesgo también es evidente. la máquina clasificadora centralizada sin duda obtiene el derecho de clasificar las transacciones para maximizar fácilmente sus propios beneficios y, en segundo lugar, también provocará la relativa debilidad de la anti-revisión.

• Clasificadores descentralizados

Ventajas: El uso o no de una máquina clasificadora descentralizada parece haberse convertido en un criterio importante para medir si Rollup está realmente descentralizado o no, sus ventajas son evidentes, puede aumentar el grado de descentralización en gran medida, para evitar evitar que el operador cometa males, lo que garantiza en gran medida la seguridad de los activos de los usuarios, además de evitar eficazmente que Rollup experimente todo tipo de fenómenos de tiempo de inactividad.

Desventajas: El costo de mejorar la descentralización y la seguridad es reducir la velocidad de las transacciones o aumentar los costos de las transacciones, lo que conduce hasta cierto punto a reducir la experiencia interactiva del usuario.

Fuente de la figura: L2BEAT

Fuente de la figura: L2BEAT

Diferentes tipos de segunda capa.

En su reciente artículo “Diferentes tipos de capa 2”, Vitalik mencionó que la tendencia a la heterogeneidad en los proyectos de capa 2 será cada vez más obvia en el futuro, y que esta tendencia continuará, como las cadenas públicas tradicionales representadas por Arbitrum. Optimismo y Scroll, y el reciente desarrollo de los ecosistemas EVM representados por Kakarotto y Taiko, por las siguientes razones:

• Algunos proyectos que actualmente son Capa 1 independientes buscan acercarse al ecosistema Ether, y es posible que estos proyectos quieran realizar una transición gradual y potencialmente convertirse en Capa 2. Pero debido a que la tecnología no está lista para poner todo en un Rollup;
• Algunos proyectos centralizados quieren brindar más garantías de seguridad a sus usuarios y están explorando vías basadas en blockchain. En muchos casos, estos proyectos habrían explorado “cadenas de consorcio permitidas” en la última era. En realidad, es posible que sólo requieran una descentralización a nivel de “casa intermedia”. Además, el rendimiento de estos proyectos tiende a ser alto, por lo que ni siquiera son adecuados para un desarrollo continuo, al menos a corto plazo;
• Las aplicaciones financieras débiles, como juegos o aplicaciones sociales, también quieren estar descentralizadas. En el caso de las redes sociales, la realidad es que las diferentes partes de la aplicación deben tratarse de manera diferente: las actividades raras y de alto valor, como el registro de nombres de usuario y la recuperación de cuentas, deben acumularse, mientras que las actividades frecuentes y de bajo valor, como las publicaciones. y las urnas sólo requieren menor seguridad. El riesgo de que los mensajes desaparezcan debido a un fallo de la cadena es tolerable. Si una falla en la cadena hace que pierda su cuenta, ese es un problema mucho mayor.

Aunque las aplicaciones y usuarios actuales en Ether Layer1 solo tendrán que pagar una pequeña tarifa acumulativa en el corto plazo, en este artículo nos gustaría ilustrar si los usuarios podrán retirar activos de Layer2 a Layer1 de forma segura y sin problemas, es decir, el " retiros obligatorios” y las características de “escotilla de escape”, como explica Faust en el enlace a las extensiones relevantes [1].

Fuente de la figura:Diferentes tipos de capa 2

Si tiene un activo que está en la Capa 1 pero debe depositarse en la L2 antes de poder transferirlo a otra dirección de billetera, ¿hasta qué punto podemos garantizar que podrá recuperar este activo en la Capa 1, como se muestra en un diagrama simple? :

Fuentes de datos: diferentes tipos de capa 2

Vale la pena señalar que se trata de un modelo simplificado con muchas opciones intermedias. Por ejemplo:

• Entre Rollup y Validium: En Validium, cualquiera puede realizar un pago en cadena para cubrir el costo de una transacción, momento en el que el operador se verá obligado a proporcionar algunos datos a la cadena o perderá el depósito.
• Entre Plasma y Validium: el sistema Plasma [2] proporciona garantías de seguridad similares a las de convolución y disponibilidad de datos fuera de la cadena, pero solo admite una cantidad limitada de aplicaciones. Un sistema puede proporcionar un EVM completo con garantías de nivel Plasma para quienes no utilizan estas aplicaciones más complejas y garantías de nivel Validium para quienes sí lo hacen.

Estas opciones intermedias pueden considerarse como un espectro entre la convolución y el RMS. Pero, ¿qué motiva a una aplicación a elegir un punto del espectro en lugar de un punto más a la izquierda o a la derecha? Hay dos factores principales aquí:

1. El costo de la disponibilidad de datos nativos de Ethernet disminuye a medida que mejora la tecnología. El siguiente hard fork de Ethernet, Dencun [3], introdujo EIP-4844, que proporciona una disponibilidad de datos en cadena de aproximadamente 32 KB por segundo. En los próximos años, con la introducción de una “segmentación de datos en cadena” completa [4], se espera que esta disponibilidad de datos aumente gradualmente hasta alcanzar ~1,3 MB por segundo. Al mismo tiempo, las mejoras en las técnicas de compresión de datos [5] nos permitirán hacer más con la misma cantidad de datos.
2. Las necesidades de la aplicación en sí: ¿Cuánto sufrirán los usuarios por los altos costos versus los errores de la aplicación? Las aplicaciones financieras sufrirán más por fallas en las aplicaciones; Los juegos y las redes sociales implican mucha actividad por usuario y una actividad de valor relativamente bajo, por lo que para ellos tienen sentido diferentes compensaciones en materia de seguridad.

Un secuenciador descentralizado lo crea un proyecto Rollup o lo implementa un tercero. La implementación por parte de terceros de un secuenciador descentralizado también puede denominarse Secuenciación como servicio. proyectos como Espresso, SUAVE, Astria, Radius, etc., se centran en soluciones de secuenciador descentralizado y sus caminos hacia la implementación son diferentes.

Soluciones para secuenciadores descentralizados

1) Espresso: consta de cinco componentes principales: 1. Mecanismo de intercambio basado en HotStuff [6] cuyo proceso debe ser aprobado por una mayoría de dos tercios para ser determinado y irreversible; 2. Su capa DA proporciona dos rutas diferentes para la recuperación de datos. El primer camino es optimista y rápido, mientras que el segundo camino es más confiable pero tiene respaldos más lentos y está diseñado para condiciones adversas; 3. API REST Rollup: el programa Rollup utiliza esta API para integrarse perfectamente con Espresso Sequencer; 4. Contrato Clasificador: El Contrato Clasificador es un contrato inteligente que valida el consenso HotShot y puede actuar como un cliente ligero que gestiona los puntos de control de órdenes comerciales y supervisa la tabla de apuestas para el protocolo HotShot; 5. Capa de red: esta capa se utiliza para facilitar la comunicación entre los nodos que participan en la capa DA y el consenso HotShot. En general, como se muestra en la figura siguiente, cuando la transacción de un usuario se envía a Rollup, se valida mediante el ZK o esquema optimista.

Crédito de la imagen: La tecnología: Secuenciadores (descripción general del proceso de secuenciación de Espresso)

2) SUAVE: Es una capa de red independiente que puede compartir el grupo de memoria con otras redes de bloques y no puede funcionar con los contratos inteligentes de Ether u otras cadenas públicas. En cambio, separa el grupo de memoria y la parte de generación de bloques de las cadenas públicas existentes, de modo que pueda admitir más redes Layer1 o Layer2 y convertirse en un secuenciador compartido para cadenas Rollup. Por lo tanto, tiene algunas ventajas en MEV entre cadenas y pedidos de transacciones entre diferentes Rollups, pero conlleva los mismos riesgos que los puentes entre cadenas.

3) Astria construirá una capa de red de secuenciador compartido para evitar la desventaja del secuenciador centralizado. Se basa en el mecanismo de rotación de líderes basado en Tendermint para resolver la escalabilidad de la secuenciación de transacciones y el riesgo de tiempo de inactividad del punto único de falla centralizado, al mismo tiempo. , la arquitectura del secuenciador Astira está diseñada para agregar transacciones de múltiples paquetes acumulativos. Al mismo tiempo, la arquitectura del secuenciador de Astira está diseñada para agregar transacciones de múltiples acumulaciones, en lugar de generar diferentes raíces de estado para un solo bloque, y las transacciones resultantes se secuencian en bloques con "cohesión" y luego se liberan a la capa DA de Layer1. separando efectivamente la secuenciación de transacciones de la ejecución. También es gracias a este desacoplamiento que Astria puede acomodar varios Rollups con diferentes funciones de transición de estado.

4) Radius, a diferencia de otras implementaciones, elimina los riesgos asociados con los MEV al habilitar mempool cifrado y ejecutar múltiples secuenciadores simultáneamente para garantizar que las transacciones acumuladas se secuencian sin confianza. Utiliza el mecanismo de cifrado retardado verificable (PVDE) [7] para implementar el Mempool cifrado, y el uso de cifrado a prueba de conocimiento cero desempeña un papel para garantizar que las transacciones se clasifiquen sin confianza y prevenir los riesgos asociados con los clasificadores centralizados. Sin embargo, el costo de mejorar la seguridad con prueba de conocimiento cero es la posibilidad de retrasos en las transacciones para la experiencia del usuario a pesar de la protección MEV. El flujo de transacciones de Radius es el siguiente:

1. El usuario envía una transacción a la capa de clasificación.
2. La capa de clasificación clasifica la transacción y genera un bloque.
3. Luego, el bloque compuesto se envía al programa relacionado Rollup.
4. Rollup ejecuta las transacciones en el orden proporcionado por la capa de clasificación.
5. Finalmente, Rollup envía las transacciones ejecutadas a la capa de liquidación DA para su confirmación final.

Fuente: The tech: Sequencers (descripción general del flujo de acuerdos de Radius)

5) Madara Es una máquina clasificadora utilizada en la red Layer2 StarkNet, que es un método de clasificación más flexible que se puede ejecutar de forma centralizada o descentralizada para personalizarlo para diferentes aplicaciones. Actualmente, Madara es una solución de máquina clasificadora lista para usar para StarkNet, y el trabajo de investigación y desarrollo relacionado con ella aún está en progreso.

panorama

La perspectiva para los secuenciadores blockchain será un viaje emocionante y transformador, ya que los secuenciadores experimentarán cambios significativos a medida que el ecosistema blockchain evolucione, alejándose de diseños centralizados hacia soluciones más descentralizadas, eficientes y adaptables. Los avances en la tecnología de secuenciación pueden ser fundamentales para que el ecosistema ethereum mejore la eficiencia, la escalabilidad y la seguridad de las transacciones.

La descentralización es la base filosófica de las criptomonedas, las redes de pedidos compartidos abordan la acumulación de valor y la distribución de ingresos a través de mecanismos económicos y, finalmente, el ecosistema cada vez más maduro de bloques de construcción modulares y marcos de desarrollo para los ordenantes seguramente será un poderoso catalizador para la industria en el futuro.

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