MEV 的誘惑：排序器爲何難以去中心化？

什麽是排序器

排序器（Sequencer）是目前以太坊 Layer2 Rollup 中的重要組件，它接收無序的交易併生成有序的交易批次。然後，這些交易批次可被放入區塊併髮送到數據可用層。在收到用戶的交易後，排序器會提供一個近乎即時的收據作爲「軟確認」，而「硬確認」是在交易被髮送到數據可用層之後收到的。

主流的 Layer2 Rollup，例如 Arbitrum，Optimism，zkSync，StarkNet 及 Polygon zkEVM 都由運營商運行中心化的排序器，但是中心化的排序器有如下問題：

1. 交易審查：排序器控製交易排序，因此可能不包括用戶交易；
2. MEV提取：排序器可以提取最大可提取價值，可能對用戶不利；
3. 單點問題：如果排序器出現故障，整個 Rollup 都會受到影響。

針對排序器中心化的問題，各個主流的 Layer2 Rollup 都把排序器的去中心化列入路線圖中，但均處於規畫中短期內尚未實現的狀態，究其原因，排序器的去中心化併不是一個技術問題，而是一個經濟學問題。

對 Layer2 Rollup 技術原理感興趣的可以參考我的上篇文章《以太坊 Layer2：Rollup 戰爭》。

Layer2 Rollup 的經濟學

Layer2 Rollup 有三個主要角色：用戶、Rollup 運營商和基礎層。他們運行的主要流程大緻爲：當用戶在 L2 上進行交易，Rollup 運營商充當著用戶和基礎層之間的接口角色，併最終將數據髮布到基礎層，如下所示：

1. 用戶：在 Layer2 網絡上髮送他們的交易，併將他們在 Layer2 上的資産部署在 Rollup 上進行合約交互，併將支付費用流曏 Rollup 運營商；
2. Rollup 運營商：代錶處理 Layer2 網絡上的交易所需的所有基礎設施，其中除了排序器外還有執行器（Executor）和驗證者（Validator），對於 Optimistic Rollup，還有負責報告欺詐證明的挑戰者（Challengers）；
3. 基礎層：也可以理解爲完整節點，其目的是保護 Rollup 的數據協議，用來處理和驗證所有交易，確保 Rollup 狀態正確併確保每筆交易的有效性，如髮現錯誤交易併將其刪除。

Rollup 運營商成本包括維護一個交易池、序列批處理、計算狀態根/狀態差異/有效性證明等涉及到批量交易處理的排序、交易驗證、區塊生成等問題而産生的費用。而收入主要有兩個來源：代幣獎勵及最大可提取價值(MEV) 。

MEV 在這裡尤爲重要，MEV 指的是通過操縱區塊內的交易，即通過納入、排除和改變交易順序來提取的超過標準代幣獎勵的價值，提取 MEV 的常見形式包括前置運行和三明治攻擊。

因此 Rollup 運營商維持中心化排序器可能是最經濟明智的選擇，不過也有 Layer2 Rollup 是採用去中心化排序器的，例如 Metis。

Metis 將其去中心化 PoS 排序器作爲主要宣傳點。Metis 的排序器運營商和共識層節點運營商都需要質押一定數量的代幣作爲擔保。如果有排序器在處理交易時出現不誠實行爲，其他人可以提出挑戰。如果挑戰成功，該排序器將失去部分質押。

鑒於主流的 Layer2 Rollup 都在運行唯一的中心化排序器，如果這些排序器出現問題，整個 Rollup 程序都會受到不利影響。用戶使用 Layer2 Rollup 的全部意義在於節省交易成本，而區塊鏈背後的基本理念之一是防止依賴唯一的中心化提供商，排序器的中心化顯然是一個亟待解決的重要問題。

共享排序器

解決上述問題的新方案是去中心化的共享排序器（Shared Sequencer）。「共享」指的是多個不衕的 Layer2 Rollup 可以使用衕一個排序器網絡，也就是説，來自多個 Layer2 Rollup 的交易在排序之前會被聚合在一個內存池中。

共享排序器旨在緩解 MEV 提取問題，提供抗審查能力，併提高 Layer2 Rollup 的有效性保證。此外，還有兩點值得註意：

1. 模塊化：排序器跟數據可用性一樣是一個模塊化的能力，關於數據可用性可以參考我之前的文章《數據可用性：誰動了以太坊的奶酪？》，可以將去中心化排序器的需求抽象成一種“商品”，這是一種基於模塊化思想的討巧做法，由於擁有成本低、快速高效等優勢，勢必會吸引一大批“一鍵髮鏈”需求的 Layer2 Rollup。併且所有這些 Layer2 Rollup 都將受益於去中心化網絡所能提供的抗審查性和實時性，而無需自行建立該網絡；
2. 跨 Rollup 可組合性：由於這些共享排序器解決方案旨在處理多個 Rollup 的交易排序，因此能夠提供目前無法提供的獨特互操作性保證。例如，用戶應能指定，當且僅當 Rollup 2 上的不衕交易也包含在衕一區塊中時，Rollup 1 上的交易才能包含在該區塊中。通過啟用這種有條件的交易包含，共享排序器可以釋放新的可能性，包括原子跨 Rollup 套利。

Espresso、Astria、SUAVE、Radius 等項目都專註於去中心化排序器方案，它們的實現路徑各不相衕。

Espresso

Espresso Systems 早期是一家專註於隱私解決方案的服務商，2022 年 3 月宣布穫得由 Electric Capital, 紅杉，Blockchain Capital 參投的近 3000 萬美元的 A 輪融資。Espresso Systems 目前基本轉型做 Espresso Sequencer，專門爲 Rollup 提供去中心化排序器的服務。

Espresso 基於 HotShot 共識解決了排序器輪換問題和交易「最終性」的確定問題，通過引入 EigenLayer 解決排序器的準入問題。

EigenLayer 的再質押機製使以太坊的質押者衕時成爲 Espresso 排序器成爲可能，爲 HotShot 共識提供安全保障。簡言之，以太坊的節點質押者可以通過 EigenLayer 的再質押機製成爲 Espresso Sequencer(ESQ)，以太坊質押者在穫得 PoS 節點收益的衕時，也捕穫了二層 MEV 的價值。

Espresso 作爲通用類的去中心化排序器解決方案，生態合作項目除 EigenLayer 外，還包括 Arbitrum, OP Stack, Caldera, AltLayer 等一衆明星模塊化項目。

Astria

Astria 的定位是通用、無需許可的去中心化排序器，爲不衕 Rollup 提供了開箱即用的共享排序器服務。融資方麵，Astria 在 2023 年 4 月宣布完成由 Maven 11 領投的 550 萬美元種子輪融資，跟投機構包括 1k(x), Delphi Digital, Lemniscap, Robot Ventures 等。雖然融資規模不大，但機構陣容非常華麗。

Astria 去中心化排序器的運行機製和 Espresso Sequencer 大衕小異，目的都是通過把交易排序權利下放來弱化排序者的特權。具體來看：

針對排序器的輪換，Astria 提出了 2 種輪換機製：

1. 簡單的領導者輪換（Leader Rotation）：通過選舉的排序器組成一個集合，排序器集合輪流對 Rollup 交易進行排序。這種方式杜絶了單一排序器長時間持續壟斷交易的排序權，一定程度上解決了對用戶持續審查的問題；
2. 拜占庭容錯（BFT）共識算法：跟領導者輪換機製類似，輪到的排序器有權負責交易排序，但排序器集合中必鬚有 2/3 及以上成員需要就這個排序達成共識。

SUAVE

SUAVE 是 Flashbots 構建的去中心化、即插即用的共享排序器解決方案，作爲通用類方案，SUAVE 能爲任意 L1/ L2 提供內存池和去中心化區塊構建。SUAVE 與前述共享排序器設計的不衕之處在於，SUAVE Chain 本身是一條 EVM 兼容鏈，通過區塊“競標”的方式實現交易排序。

SUAVE 的架構由 3 大核心組件構成：

1. 通用偏好環境：偏好覆蓋範圍廣泛，從簡單的交易到覆雜的事件。用戶的偏好以交易的形式反映在 mempool 中，偏好環境作爲一個公共的 mempool 將偏好彙聚在一起。SUAVE 提供的通用偏好環境使多鏈的用戶偏好公開透明，消除了信息差，在一定程度上解決了跨鏈 MEV 的問題；
2. 最佳執行市場：執行市場是由執行者參與的網絡，執行者負責監聽 SUAVE memepool 併相互競爭，競爭驅動它們爲用戶偏好提供最佳的執行。可以理解爲所有的執行者通過“競標”的方式去實現用戶的偏好，將用戶交易産生的 MEV 盡可能多地返還給用戶；
3. 去中心化區塊構建：最後，依據收集到的偏好和最佳的執行路徑，去中心化區塊構建網絡將它們包含在區塊中。至此實現交易髮現、交易排序、出塊的全流程。

Radius

Radius 的定位是一個無需信任的共享排序層。與前述方案的實現機製均不衕，Radius 通過啟用加密 mempool, 確保 Rollup 交易被無需信任地排序，從而消除有效的 MEV 和用戶交易審查。

融資方麵，Radius 於 2023 年 6 月宣布完成由 Hashed 領投的 170 萬美元 Pre-seed 輪融資，跟投機構包括 Superscrypt, LambdaClass 和 Crypto.com。

Espresso, Astria 等基於共識機製的去中心化排序器在一定程度上降低了 MEV 和審查風險，但是以犧牲網絡可擴展性和時間效率爲代價的，帶來了一定的交易確認延遲（需要就交易排序達成共識）。此外，雖然交易排序處在一個去中心化的環境中，由於 mempool 的相關交易是透明的，排序器仍然有作惡的空間攫取 MEV. Radius 通過加密 mempool, 相關交易信息對排序器不可見，旨在從源頭扼殺排序器惡意攫取 MEV 和審查交易的問題。

Radius 採用基於零知識證明的加密方案「實用可驗證延遲加密」（PVDE）來創建加密 mempool。加密 mempool 確保了排序器的無需信任，但單點故障風險仍然存在。如果運行單一排序器 + 加密 mempool, 排序器故障會導緻網絡宕機。爲了解決這個問題，Radius 提出了多種去中心化排序器實現方案，包括秘密領導者選舉機製、排序器組分片機製等。

共享排序器與 MEV

Astria，Espresso 和 SUAVE 都將 MEV 作爲生態繫統中的一環，甚至提供一些便利幫助 PBS架構的 MEV。而Radius則是通過加密交易來避免 MEV，但它也提到 MEV 是 builder 的重要動力，不可能完全去掉。

MEV 是市場的重要激勵，主流 Layer2 Rollup 靠運行中心化排序器獨占 MEV 賺得盆滿鉢滿，去中心化將交易排序的權利下放必然涉及分潤，這就存在一個悖論。

除非共享排序器能夠在保護用戶利益和保持繫統生態激勵之間找到一個平衡，換句話説，就是把利潤讓給用戶本身，這或許是一個吸引用戶的巨大流量入口，在 Layer2 Rollup 細分賽道中形成示範效應，從而倒逼其他 Layer2 Rollup 採用共享排序器。

總結

共享排序器模塊化的範式給整個 Layer2 Rollup 生態降低了技術門檻，跨 Rollup 可組合性帶來了更多想象空間，但它畢竟不衕於數據可用層的外包，沒有任何一個 Layer2 Rollup 的項目願意將自己最核心的“收稅”能力外包出去。

歸根到底還是 Layer2 Rollup 缺乏一套獨立的去中心化經濟體框架，放棄排序器其市場生態很難有做起來的可能性。即使要做去中心化排序器，那也大概率要麽錶麵去中心化，將控製權掌握在運營商自己或者少部分人手裡，要麽要求用自身代幣去質押，賦能代幣實際功能去支撐幣價。

不過無論是在 Layer2 Rollup 領域還是在共享排序器領域，都會有許多新的參與者出現。一些主流 Layer2 Rollup 可能會傾曏於創建自己的專有解決方案，而不是使用共享排序網絡，而一些背景雄厚的共享排序器可能會吸引許多非主流 Layer2 Rollup，實現強大的網絡效應，未來肯定會有新的變化。

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