Prefácio

O sequenciador é um componente importante no Rollup, um programa de escalabilidade Ethernet, que é usado para ordenar transações e criar blocos, receber transações, classificar transações, executar transações e enviar dados de transações e outras operações relacionadas. Com o aumento do número de Camada2 na rede Ethernet e a prosperidade do seu ecossistema, a rentabilidade da própria Camada2 e o problema de centralização têm atraído gradualmente a atenção das pessoas, por exemplo, se o componente sequenciador, que é mais importante no Rollup, pode ser descentralizado e se a distribuição dos lucros do sequenciador pode ser alcançada. Este artigo é apenas para análise e referência, não para promoção de projetos.

Breve descrição do Rollup Economics

O papel do Rollup:

De acordo com uma nota explicativa de @barnabemonnot, um cientista investigador da Ethernet Foundation, existem três funções principais que podem ser separadas no sistema Rollup: o utilizador, o operador Rollup e a camada base, e o processo principal em que operam aproximadamente é o seguinte: quando um utilizador transaciona em L2, o operador Rollup age como uma interface entre o utilizador e a camada base e, em última análise, publica os dados para a camada de base conforme mostrado abaixo:

1. Utilizadores: enviam as suas transações na rede Layer2 e implantam os seus ativos na Camada2 para Rollup para interações contratuais e fluxos de pagamento ao Operador Rollup;
2. Operador de Rollup: representa toda a infraestrutura necessária para processar transações na rede Layer2, que também inclui uma série de outras funções, tais como Sequenciadores para lançamento de lotes de transações, Executores para lançamento de declarações, Desafiantes para relatar provas de fraude e Verificadores para calcular provas de validade, sendo o mais importante os Sequenciadores. O mais importante são os Sequenciadores;
3. Camada Base: também entendida como o nó completo, a sua finalidade é proteger os protocolos dos dados publicados pelo Rollup, que é utilizado para processar e validar todas as transações, para garantir que o estado do Rollup está correto e para garantir a validade de cada transação, e para eliminar transações erradas se encontradas.

Fonte da figura:@barnabemonnot

Custos de rollup:

Custos do operador da Camada2: Custos incorridos para manter um pool de transações, sequenciar o processamento em lote, calcular raízes de estado/diferenças de estado/provas de validade e outras questões relacionadas ao processamento de transações em lote, como sequenciamento, verificação de transação, geração de blocos, etc. E uma vez que o Rollup está agora centralizado, os custos incorridos são suportados pelo próprio protocolo ou pelo parceiro. E como o operador Rollup está agora centralizado, os custos incorridos são suportados pelo próprio protocolo ou por um parceiro, enquanto o processo de “compressão de transações” tem de ser resolvido na camada base.

Custos de disponibilidade de dados da camada 1: DA é o equivalente do Rollup à segurança Ethernet. Para que o Rollup publique dados na Ethernet, quando o operador agrega um grande número de conjuntos de transações, o operador precisa liberar os conjuntos de transações para a camada base na forma de “CallData”, em que o custo DA contribuído para a Ethernet L1 representa a maior parte do custo total do Rollup, e o preço de mercado dos dados nessa altura é regido pelo EIP-1559.

Custo de Verificação de Congestionamento da Camada 2: Este é um custo de impacto controverso que deve ser alocado a recursos escassos quando o fornecimento do espaço total de blocos do Rollup é incapaz de satisfazer a procura existente no mercado, e também reflete intuitivamente o equilíbrio dinâmico entre os preços do gás e o tráfego de rede.

Receitas do Rollup:

O tópico vem das receitas, que vêm de duas fontes principais: Valor da transação e emissão.

Valor da Transação

A essência do Rollup é expandir a capacidade do Ether, acelerar e reduzir a pressão da Camada1. A resposta à questão de saber se os ganhos relacionados com o MEV serão ou não obtidos no Rollup é de facto negativa. Porque o próprio Rollup está a depender do sequenciador que conta com o gasto de gás alto e baixo para sequenciamento de transações, porque não tem o conceito de bloco, então não existe Mempool em si, mas hoje em dia o Mempool privado como o OP Mainnet trouxe o problema MEV, então o Rollup em si na ausência de um “Mempool privatizado Portanto, o Rollup em si não obterá lucro MEV sem “privado Mempool”, na essência, o maior lucro da Rollup vem da diferença de preço entre o gás negociado.

Distribuição

A segunda fonte de receita é a emissão. A receita é gerada na camada base na forma de tokens recém-criados de produtores de blocos dos ativos criptoativos nativos da rede. Para compensar um pouco os custos de infra-estrutura dos produtores de blocos, mais produtores de bloco irão aderir assim que desta vez for gerado lucro. Estamos a assumir que o Rollup pode ser capaz de pagar as despesas operacionais emitindo novos tokens no caso de o Rollup conseguir cunhar o seu próprio Token (mas na realidade o modelo aqui será mais ambíguo e há uma variedade de maneiras de aplicar o fluxo de receita aos custos do Rollup).

Em relação aos problemas relacionados com o saldo de custos e receitas não expandem a narrativa, o acima é apenas uma breve descrição, a atualização de Cancun até certo ponto também afetará as questões de lucros e perdas Rollup, o seu EIP-4844 central (também conhecido como proto-DankSharding), como resumido num parágrafo, é para aliviar o problema do alto custo DA da Ethernet Layer1, o surgimento de uma “bolha” de armazenamento externo temporário, o conteúdo dos dados da transação Layer2 pode ser movido para um novo armazenamento temporário “blob”. Um “blob” de armazenamento externo temporário que move o conteúdo de dados das transações da Camada 2 para um novo “blob” temporário. No entanto, não armazena realmente os dados da transação da Camada2 na Camada1. O benefício é que a Camada2 terá um custo de armazenamento mais baixo e uma velocidade mais rápida, mas o impacto incerto da atual caixa preta de dados da Camada2 ainda vale a pena explorar.

Explicar brevemente como funciona o Rollup:

1. Agregação: Os nós cumulativos recolhem várias transações e criam um resumo comprimido, ou seja, um bloco cumulativo, que contém as informações básicas necessárias para a validação da transação e atualizações de estado;
2. Validação: o bloco Rollup é submetido à cadeia de blocos principal onde um nó validador verifica a validade das transações dentro do bloco e garante que estão em conformidade com as regras predefinidas.

Em geral, uma vez verificado um bloco, o estado do Rollup é atualizado na cadeia e reflete o resultado da transação. Desta forma, a carga computacional e os requisitos de armazenamento de dados na Camada1 são reduzidos pelo Rollup, melhorando significativamente a escalabilidade. Uma abordagem eficaz é mover a computação e o armazenamento de estado fora da cadeia, mas manter alguns dos dados na cadeia.

O que é um sequenciador

O sequenciador é um componente central das opções de design do Rollup, uma vez que é literalmente responsável por classificar os pares de transações aceites pelo preço do gás que pagam, agrupar as transações em blocos e extrair as taxas para melhorar a ordenação das transações e a eficiência de todo o sistema. A realidade é que todos os Rollups no Ether são atualmente executados isoladamente uns dos outros e de forma centralizada, e são geridos pelas respetivas equipas Rollup. O efeito intuitivo disso é que os fornecedores de Rollup mantêm os seus próprios sequenciadores centralizados para tornar a rede mais barata e mais rápida, mas isso também conserve apenas os lucros do Rollup.

Fonte da Figura: Binance Research

Como na secção de custos e receitas do Rollup acima, o seu principal lucro vem da classificação da receita dos spreads de gás do utilizador, enquanto as despesas residem principalmente no custo de disponibilidade de dados da Camada2 para a Camada1 e nas despesas operacionais do operador centralizado, pelo que o sequenciador recolhe principalmente a taxa de transação do lado do utilizador e paga a taxa DA ao Ether Simples de compreender:

Receita do Sequenciador = Receita de Spread de Gás de Transação do Utilizador — Despesa de Dados L2 a L1 — Sequenciador Opex

Diferentes esquemas de ordenação para Rollups Op e Zk Rollups

Os Op Rollups são pacotes de um grande número de transações fora da cadeia em lotes maiores antes de lançá-los no nível base. Este processo facilita a atribuição de taxas fixas às muitas transações em cada lote, reduzindo assim as taxas para os utilizadores. Juntamente com o processamento de transações em lotes, uma variedade de técnicas de compressão, conforme descrito acima, são utilizadas para minimizar a quantidade de dados publicados na camada base. A diferença entre os dois é que o Zk Rollups utiliza criptografia para provar a validade das transações fora da cadeia, e o Op Rollups depende de um mecanismo para detectar atividades fraudulentas para identificar imprecisões nos cálculos das transações.

Depois de enviar um lote Rollup, ocorre um período de tempo de contestação durante o qual qualquer pessoa pode contestar o resultado da transação de convolução gerando uma prova de fraude. Após uma prova de fraude bem-sucedida, o protocolo Rollup reexecuta a transação e ajusta o estado da convolução em conformidade. Além disso, uma prova de fraude bem-sucedida faz com que a aposta do sequenciador seja cortada, uma vez que o sequenciador inclui a transação executada incorretamente num bloco. Neste processo, uma prova de fraude bem-sucedida resulta numa perda da participação do sequenciador se o sequenciador incluir a transação executada incorretamente num bloco. No final do período de contestação, se o lote rolante permanecer não verificado (ou seja, todas as transações são executadas corretamente), é reconhecido como válido e incluído na camada base. O OP no problema do sequenciador na implementação é usar um sequenciador partilhado multi-cadeia mas único.

O ZK Rollups reduz a quantidade de dados que precisam ser carregados na cadeia de blocos agregando transações em lotes que são processados fora da cadeia. Os seus sequenciadores combinam as alterações necessárias para representar todo o lote de transações num único, em vez de transmitir cada transação individualmente, um processo que gera provas de validade para verificar se as alterações de estado estão corretas. Portanto, o Zk Rollups depende de provas de validade de conhecimento zero em vez de provas de fraude, e o sequenciador recolhe dados de transações do L2 e é responsável por enviar (e, dependendo da arquitetura específica, também pode ser responsável pela publicação) provas de conhecimento zero para L1. Se o sequenciador se comportar de forma maliciosa, as suas apostas são cortadas, o que os motiva a publicar blocos válidos (ou lotes de provas). Os provadores (ou sequenciadores, se combinados numa única função) justificam estes novos estados e execuções em virtude da geração de provas não falsificáveis de execução de transações.

O sequenciador submete estas provas, juntamente com os dados da transação ou pelo menos diferenças de estado, ao contrato do validador na rede Ethernet principal. Tecnicamente, os deveres do sequenciador e do provador podem ser combinados num só. No entanto, uma vez que tanto a geração de provas como o sequenciamento de transações requerem competências altamente especializadas para serem adequadamente realizados, a divisão dessas funções evita a centralização desnecessária em projetos convolucionais.

Em muitos casos, o sequenciador executa provas de conhecimento zero enquanto apenas submete alterações ao estado L2 para L1 e fornece esses dados na forma de um hash verificável para o contrato inteligente do validador na rede Ethernet principal. Uma vez que o Zk Rollups requer apenas prova de validade para concluir a transação, não há atraso na transferência de fundos de ou para o Zk Rollups para o nível base. Assim que o contrato Zk Rollups confirmar a prova de validade, a transação de saída é executada.

Centralização e Descentralização de Classiters

Os classifiadores têm pontos centralizados e descentralizados, o sequenciador L2 atual é centralizado, mas o sequenciador descentralizado no futuro também é particularmente importante, do ponto de vista ideológico, na existência de suposições de confiança, a premissa de um único sequenciador centralizado não é desejável. No entanto, o sequenciador não é indispensável, é apenas o Rullup no design da escolha, porque não há novo programa para substituir e o Rollup está a usar o sequenciador para resolver a ordenação da transação, portanto, apenas o sequenciador centralizado atual para fazer uma análise do progresso atual do Rollup, conforme mostrado nos dados oficiais do L2BEAT.

• Sequenciador Centralizado

Vantagens: Pode melhorar muito a velocidade de confirmação da transação e reduzir os custos de transação, uma experiência de transação amigável do utilizador;

Desvantagens: os defeitos mais importantes de um único ponto de risco de tempo de inatividade e monopólio, problemas de ponto único de inatividade não precisam fazer mais elaboração, hoje em dia os eventos de tempo de inatividade Rollup não são algo novo, e o monopólio do risco também é evidente, a máquina de classificação centralizada obtém sem dúvida o direito de classificar a transação, a fim de maximizar facilmente os seus próprios benefícios e, em segundo lugar, também trará a relativa fraqueza da anti-revisão.

• Classializadores descentralizados

Vantagens: A utilização ou não de uma máquina de classificação descentralizada parece ter-se tornado um critério importante para medir se o Rollup é realmente descentralizado ou não, as suas vantagens são evidentes, pode aumentar o grau de descentralização num grau muito forte, para evitar que o operador comete males, o que em grande medida garante a segurança dos ativos dos utilizadores, bem como prevenir eficazmente o Rollup de experimentar todos os tipos de tempo de inatividade fenómenos.

Desvantagens: O custo de melhorar a descentralização e a segurança é reduzir a velocidade da transação ou aumentar os custos de transação, o que leva até certo ponto a reduzir a experiência interativa do utilizador.

Fonte da figura: L2Beat

Fonte da figura: L2Beat

Diferentes tipos da segunda camada

No seu recente artigo “Diferentes tipos de camada 2s”, Vitalik mencionou que a tendência de heterogeneidade nos projetos da camada 2 se tornará cada vez mais óbvia no futuro, e que esta tendência continuará, como as cadeias públicas tradicionais representadas por Arbitrum, Optimism e Scroll, e o recente desenvolvimento de ecossistemas EVM representados por Kakarot e Taiko, pelas seguintes razões:

• Alguns projetos que atualmente são de Camada 1 autónomos procuram aproximar-se do ecossistema Ether, e estes projetos podem querer fazer a transição gradualmente e potencialmente tornar-se Camada 2s. Mas porque a tecnologia não está pronta para colocar tudo num Rollup;
• Alguns projetos centralizados querem fornecer mais garantias de segurança aos seus utilizadores e estão a explorar caminhos baseados em blockchain. Em muitos casos, estes projetos teriam explorado “cadeias de consórcios permitidas” na última era. Na realidade, podem exigir apenas uma descentralização a nível da “casa de meio caminho”. Além disso, o rendimento destes projetos tende a ser elevado, pelo que nem sequer são adequados para o desenvolvimento contínuo, pelo menos a curto prazo;
• Aplicações financeiras fracas, como jogos ou aplicações sociais, também querem ser descentralizadas. No caso das redes sociais, a realidade é que diferentes partes da aplicação precisam de ser tratadas de forma diferente: atividades raras e de alto valor, como registo de nome de utilizador e recuperação de conta, devem ser acumuladas, enquanto atividades frequentes e de baixo valor, como postagens e sondagens, exigem apenas menor segurança. O risco de as postagens desaparecerem devido a falhas na cadeia é tolerável. Se uma falha na cadeia faz com que perca a sua conta, isso é um problema muito maior.

Embora as aplicações atuais e os utilizadores no Ether Layer1 só tenham de pagar uma pequena taxa de rollup a curto prazo, neste artigo gostaríamos de ilustrar se os utilizadores poderão retirar com segurança ativos da Camada2 para a Camada1 sem problemas, ou seja, as “retiradas obrigatórias” e as funcionalidades de “escape hatch”, conforme explicado por Faust no link para as extensões relevantes [1].

Fonte da figura: Diferentes tipos de camada 2s

Se tem um activo que está na Camada1 mas precisa de ser depositado na L2 antes de poder ser transferido para outro endereço de carteira, até que ponto podemos garantir que poderá recuperar este activo para a Camada1, conforme ilustrado num diagrama simples:

Fontes de dados:Diferentes tipos de camada 2s

Vale a pena notar que este é um modelo simplificado com muitas opções intermédias. Por exemplo:

• Entre Rollup e Validium: No Validium, qualquer pessoa pode fazer um pagamento em cadeia para cobrir o custo de uma transação, momento em que o operador será forçado a fornecer alguns dados à cadeia ou perder o depósito.
• Entre o Plasma e o Validium: O sistema Plasma [2] fornece garantias de segurança semelhantes às convoluções e disponibilidade de dados fora da cadeia, mas suporta apenas um número limitado de aplicações. Um sistema pode fornecer um EVM completo com garantias de nível de Plasma para aqueles que não usam essas aplicações mais complexas e garantias de nível Validium para aqueles que o fazem.

Estas opções intermédias podem ser pensadas como um espectro entre a convolução e o RMS. Mas o que motiva uma aplicação a escolher um ponto no espectro em vez de um ponto mais à esquerda ou à direita? Existem dois fatores principais aqui:

1. O custo da disponibilidade de dados nativos da Ethernet diminui à medida que a tecnologia melhora. O próximo hard fork da Ethernet, Dencun [3], introduziu o EIP-4844, que fornece uma disponibilidade de dados na cadeia de aproximadamente 32 KB por segundo. Nos próximos anos, com a introdução do “fatiamento de dados na cadeia” completo [4], espera-se que esta disponibilidade de dados aumente em fases, chegando eventualmente a ~1,3 MB por segundo. Ao mesmo tempo, melhorias nas técnicas de compressão de dados [5] permitir-nos-ão fazer mais com a mesma quantidade de dados.
2. As necessidades da própria aplicação: Quanto é que os utilizadores sofrerão com custos elevados versus erros de aplicação? As aplicações financeiras sofrerão mais com falhas de aplicação; os jogos e as redes sociais envolvem muita atividade por utilizador e atividades de valor relativamente baixo, pelo que diferentes compensações de segurança fazem sentido para eles.

Um sequenciador descentralizado é feito pelo projeto Rollup ou implementado por terceiros. A implementação de terceiros de um sequenciador descentralizado também pode ser chamada de sequenciamento como serviço. Projetos como Espresso, SUAVE, Astria, Radius e assim por diante, estão todos focados em soluções de sequenciador descentralizado e os seus caminhos para a implementação são diferentes.

Soluções para sequenciadores descentralizados

1) Expresso: consiste em cinco componentes principais: 1. Mecanismo de partilha baseado em Hotstuff [6] cujo processo precisa de ser aprovado por uma maioria de dois terços para ser determinado e irreversível; 2. A sua camada DA fornece dois caminhos diferentes para a recuperação de dados. O primeiro caminho é otimista e rápido, enquanto o segundo caminho é mais fiável mas tem backups mais lentos e foi concebido para condições adversárias; 3. Rollup REST API: O programa Rollup utiliza esta API para se integrar perfeitamente com o Espresso Sequencer; 4. Contrato de ordenação: O Contrato Sorter é um contrato inteligente que valida o consenso do HotShot e pode atuar como um cliente leve que gere pontos de verificação de ordens de negociação e supervisiona a tabela de apostas para o protocolo HotShot; 5. Camada de rede: Esta camada é utilizada para facilitar a comunicação entre os nós que participam na camada DA e o consenso HotShot. Em geral, como mostra a figura abaixo, quando a transação de um utilizador é enviada para o Rollup, é validada usando o ZK ou esquema otimista.

Crédito da imagem: A tecnologia: Sequenciadores (Visão geral do processo de sequenciação do Espresso)

2) SUAVE: É uma camada de rede independente que pode partilhar o pool de memória com outras redes de bloco, e não pode funcionar com os contratos inteligentes de Ether ou outras cadeias públicas. Em vez disso, separa o pool de memória e a parte de geração de blocos das cadeias públicas existentes, para que possa suportar mais redes de Camada1 ou Camada2 e tornar-se um sequenciador partilhado para cadeias de rollup. Portanto, tem algumas vantagens no MEV de cadeia cruzada e na ordenação de transações entre diferentes Rollups, mas traz os mesmos riscos que as pontes entre cadeias.

3) O Astria deve construir uma camada de rede de sequenciador partilhado para evitar a desvantagem do sequenciador centralizado, depende do mecanismo de rotação líder baseado no TenderMent para resolver a escalabilidade do sequenciamento de transações e o risco de inatividade de ponto único centralizado de falha, ao mesmo tempo, a arquitetura do sequenciador Astira é projetada para agregar transações de vários Rollups. Ao mesmo tempo, a arquitectura do sequenciador do Astira foi concebida para agregar transações de múltiplos rollups, em vez de gerar raízes de estado diferentes para um único bloco, e as transações resultantes são sequenciadas em blocos com “coesão” e depois liberadas para a camada DA da Camada1, separando eficazmente o sequenciamento da transação da execução. É também por causa desta dissociação que o Astria pode acomodar vários Rollups com diferentes funções de transição de estado.

4) O Radius, ao contrário de outras implementações, elimina os riscos associados aos MEVs, ativando o mempool criptografado e executando vários sequenciadores simultaneamente para garantir que as transações de rollup sejam sequenciadas sem confiança. Ele usa o mecanismo de criptografia atrasada verificável (PVDE) [7] para implementar o Mempool criptografado, e o uso de criptografia de prova de conhecimento zero desempenha um papel para garantir que as transações sejam classificadas sem confiança e prevenir os riscos associados a classificadores centralizados. No entanto, o custo de aumentar a segurança com prova de conhecimento zero é a possibilidade de atrasos nas transações para a experiência do utilizador, apesar da proteção MEV. O fluxo de transação do Radius é o seguinte:

1. O utilizador envia uma transação para a camada de triagem
2. A camada de ordenação ordena a transação e gera um bloco
3. O bloco composto é então submetido ao programa relacionado com Rollup
4. O Rollup executa as transações na ordem fornecida pela camada de ordenação.
5. Finalmente, o Rollup submete as transações executadas à camada de liquidação DA para confirmação final.

Fonte: A tecnologia: Sequenciadores (visão geral do fluxo de negócio Radius)

5) Madara É uma máquina de classificação usada na rede Layer2 StarkNet, que é um método de ordenação mais flexível que pode ser executado centralmente ou descentralmente para personalizá-lo para diferentes aplicações. Atualmente, o Madara é uma solução de máquina de triagem de prateleira para a StarkNet, e o trabalho de investigação e desenvolvimento relacionado com a mesma ainda está em curso.

Outlook

As perspectivas para os sequenciadores de blockchain serão uma viagem emocionante e transformadora, com os sequenciadores a sofrer mudanças significativas à medida que o ecossistema blockchain evolui, afastando-se dos designs centralizados para soluções mais descentralizadas, eficientes e adaptáveis. Os avanços na tecnologia de sequenciamento podem ser críticos para o ecossistema ethereum para melhorar a eficiência, escalabilidade e segurança das transações.

A descentralização é a base filosófica das criptomoedas, as redes de encomendas partilhadas abordam a acumulação de valor e distribuição de rendimentos através de mecanismos económicos e, finalmente, o ecossistema cada vez mais maduro de blocos de construção modulares e estruturas de desenvolvimento para os encomendadores será certamente um catalisador poderoso para a indústria no futuro.

Sobre o YBB

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