El atractivo de MEV: ¿Por qué es difícil descentralizar los secuenciadores?

¿Qué es un secuenciador?

Un secuenciador es un componente importante en el Layer2 Rollup de Ethereum. Recibe transacciones no ordenadas y genera lotes de transacciones ordenadas. A continuación, estos lotes de transacciones se pueden colocar en bloques y enviar a la capa de disponibilidad de datos. Después de recibir la transacción de un usuario, el secuenciador proporciona un recibo casi instantáneo como una "confirmación suave", mientras que la "confirmación dura" se recibe después de que la transacción se envía a la capa de disponibilidad de datos.

Los principales Layer2 Rollups, como Arbitrum, Optimism, zkSync, StarkNet y Polygon zkEVM, ejecutan secuenciadores centralizados operados por operadores. Sin embargo, los secuenciadores centralizados tienen los siguientes problemas:

1. Censura de transacciones: el secuenciador controla la secuenciación de transacciones, por lo que es posible que no incluya las transacciones de los usuarios;
2. Extracción MEV: el secuenciador puede extraer el valor máximo extraíble, lo que puede ser desventajoso para los usuarios;
3. Punto único de fallo: si falla el secuenciador, todo el Rollup se verá afectado.

En respuesta al problema de la centralización de los secuenciadores, todos los principales Layer2 Rollups han incluido la descentralización de los secuenciadores en sus hojas de ruta, pero todos están todavía en fase de planificación y no se han implementado a corto y medio plazo. La razón de esto es que la descentralización de los secuenciadores no es una cuestión técnica, sino económica.

Para aquellos interesados en los principios técnicos de Layer2 Rollup, pueden consultar mi artículo anterior "Ethereum Layer2: The Rollup War".

Aspectos económicos del paquete acumulativo de capas 2

Layer2 Rollup tiene tres funciones principales: Usuario, Operador de Rollup y Capa base. El proceso principal que ejecutan es más o menos: cuando los usuarios operan en L2, el operador de acumulación actúa como interfaz entre los usuarios y la capa base y, finalmente, publica los datos en la capa base, como se muestra:

1. Usuarios: envían sus transacciones en la red de capa 2, despliegan sus activos en la capa 2 en Rollup para interacciones contractuales y pagan tarifas al operador de Rollup.
2. Operadores Rollup: Representan toda la infraestructura necesaria para manejar las transacciones en la red de Capa 2. Además de los secuenciadores, también hay ejecutores y validadores. En el caso de Optimistic Rollup, hay retadores que informan de pruebas de fraude.
3. Capa base: Esto también se puede entender como un nodo completo. Su propósito es proteger el protocolo de datos del Rollup, procesar y verificar todas las transacciones, garantizar el estado correcto del Rollup y garantizar la validez de cada transacción. Si se detecta una transacción errónea, se eliminará.

Los costos para los operadores de Rollup incluyen el mantenimiento de un grupo de transacciones, el procesamiento por lotes en serie, el cálculo de raíces de estado/diferencias de estado/pruebas de validez, etc. Estos costos están relacionados con la clasificación, la verificación de transacciones, la generación de bloques y otros problemas relacionados con el procesamiento masivo de transacciones. Las principales fuentes de ingresos son las recompensas simbólicas y el Valor Máximo Extraíble (MEV).

En este caso, el MEV es especialmente importante. MEV se refiere al valor extraído más allá de la recompensa estándar del token mediante la manipulación de transacciones dentro del bloque, es decir, mediante la inclusión, exclusión y cambio del orden de las transacciones. Las formas comunes de extracción de MEV incluyen ataques frontales y sándwich.

Por lo tanto, mantener un secuenciador centralizado podría ser la opción más económica para los operadores de Rollup. Sin embargo, también hay Layer2 Rollups que utilizan secuenciadores descentralizados, como Metis.

Metis promociona su secuenciador PoS descentralizado como un importante punto de venta. Tanto los operadores de secuenciador como los operadores de nodos de capa de consenso de Metis necesitan apostar un cierto número de tokens como garantía. Si un secuenciador muestra un comportamiento deshonesto durante el procesamiento de transacciones, otros pueden impugnarlo. Si el desafío tiene éxito, el secuenciador perderá parte de sus apuestas.

Dado que los principales Layer2 Rollups ejecutan un único secuenciador centralizado, si estos secuenciadores tienen problemas, todo el programa Rollup se verá afectado negativamente. El objetivo de los usuarios que utilizan Layer2 Rollup es ahorrar costos de transacción, y una de las ideas básicas detrás de blockchain es evitar la dependencia de un solo proveedor centralizado. La centralización de los secuenciadores es obviamente un problema urgente que debe resolverse.

Secuenciador compartido

La solución a los problemas antes mencionados es un secuenciador compartido descentralizado. "Compartido" implica que varios paquetes acumulativos de capa 2 diferentes pueden usar la misma red de secuenciador, lo que significa que las transacciones de varios paquetes acumulativos de capa 2 se agregan en un mempool antes de ordenarse.

El secuenciador compartido tiene como objetivo aliviar los problemas de extracción de MEV, proporcionar resistencia a la censura y mejorar las garantías de eficacia de los Layer2 Rollups. Además, hay dos puntos que vale la pena señalar:

1. Modularidad: Al igual que la disponibilidad de datos, el secuenciador es una capacidad modular. Con respecto a la disponibilidad de datos, puede consultar mi artículo anterior "Disponibilidad de datos: ¿Quién movió el queso de Ethereum?". La necesidad de un secuenciador descentralizado puede abstraerse en una especie de "mercancía". Este enfoque astuto basado en el pensamiento modular, debido a su bajo costo y alta eficiencia, está destinado a atraer una gran cantidad de demandas de Layer2 Rollup de "lanzamiento en cadena con un solo clic". Y todos estos Layer2 Rollups se beneficiarán de la resistencia a la censura y las capacidades en tiempo real que puede proporcionar una red descentralizada, sin necesidad de establecer dicha red por sí mismos.
2. Componibilidad: Dado que estas soluciones de secuenciador compartido están diseñadas para manejar la clasificación de transacciones de múltiples Rollups, pueden ofrecer garantías de interoperabilidad únicas que actualmente no están disponibles. Por ejemplo, los usuarios deben poder especificar que una transacción en el Rollup 1 solo se puede incluir en un bloque si y solo si una transacción diferente en el Rollup 2 también se incluye en el mismo bloque. Al habilitar esta inclusión de transacciones condicionales, los secuenciadores compartidos pueden desbloquear nuevas posibilidades, incluido el arbitraje de acumulación cruzada atómica.

Proyectos como Espresso, Astria, SUAVE y Radius se centran en soluciones de secuenciadores descentralizados, cada uno con diferentes rutas de implementación.

Espresso

Espresso Systems, inicialmente una empresa centrada en soluciones de privacidad, anunció en marzo de 2022 que había recaudado casi 30 millones de dólares en financiación de serie A, con inversiones de Electric Capital, Sequoia y Blockchain Capital. Espresso Systems ha pasado en gran medida al desarrollo del secuenciador de espresso, dedicado a proporcionar servicios de clasificación descentralizados para rollups.

Espresso ha resuelto el problema de la rotación del secuenciador y la determinación de la "finalidad" de las transacciones basándose en el consenso de HotShot, e introdujo EigenLayer para abordar el problema de la admisión del secuenciador.

El mecanismo de re-staking de EigenLayer ha hecho posible que los stakers de Ethereum también se conviertan en Espresso Sequencers, proporcionando una garantía de seguridad para el consenso de HotShot. En términos simples, los stakers de nodos de Ethereum pueden convertirse en Espresso Sequencers (ESQ) a través del mecanismo de re-staking de EigenLayer. Los stakers de Ethereum, al tiempo que obtienen recompensas de los nodos PoS, también capturan el valor de L2 MEV.

Como solución universal para secuenciadores descentralizados, los proyectos de cooperación ecológica de Espresso incluyen no solo EigenLayer, sino también una serie de proyectos modulares estrella como Arbitrum, OP Stack, Caldera y AltLayer.

Astria

Astria se posiciona como un secuenciador descentralizado universal y sin permisos, que proporciona servicios de secuenciación compartida listos para usar para diferentes Rollups. En términos de financiación, Astria anunció en abril de 2023 que había completado una ronda de financiación inicial de 5,5 millones de dólares liderada por Maven 11, con instituciones de inversión participantes como 1k(x), Delphi Digital, Lemniscap, Robot Ventures, etc. Aunque la financiación es pequeña, la oferta institucional es magnífica.

El mecanismo de funcionamiento del secuenciador descentralizado de Astria es similar al del secuenciador Espresso. El propósito es debilitar los privilegios del secuenciador mediante la descentralización de los derechos de secuenciación de transacciones. Específicamente:

Para la rotación del secuenciador, Astria propone 2 mecanismos de rotación:

1. Rotación simple de directrices: Un conjunto se forma a través de secuenciadores elegidos, y el conjunto de secuenciadores se turna para ordenar las transacciones de Rollup. Este método evita que un solo secuenciador monopolice los derechos de secuenciación de las transacciones durante mucho tiempo y resuelve el problema de la censura continua de los usuarios hasta cierto punto;
2. Algoritmo de consenso de tolerancia a fallos bizantinos (BFT): Similar al mecanismo de rotación del líder, el secuenciador a su vez tiene derecho a ser responsable del orden de las transacciones, pero 2/3 o más de los miembros del conjunto del secuenciador deben llegar a un consenso sobre este ordenamiento.

SUAVE

SUAVE es una solución de secuenciador compartido descentralizada y plug-and-play creada por Flashbots. Como solución universal, SUAVE puede proporcionar un grupo de memoria y una construcción de bloques descentralizada para cualquier L1/L2. Lo que diferencia a SUAVE de los diseños de secuenciadores compartidos antes mencionados es que la cadena SUAVE en sí misma es una cadena compatible con EVM que logra la secuenciación de transacciones a través de "ofertas" de bloques.

La arquitectura de SUAVE consta de tres componentes principales:

1. Entorno de preferencias universales: Las preferencias cubren una amplia gama, desde transacciones simples hasta eventos complejos. Las preferencias de los usuarios se reflejan en el mempool en forma de transacciones. El entorno de preferencias, como un mempool público, reúne preferencias. El entorno de preferencia universal de SUAVE hace que las preferencias de múltiples cadenas sean públicamente transparentes, elimina la asimetría de la información y, hasta cierto punto, resuelve el problema del MEV entre cadenas.
2. Mercado de Mejor Ejecución: El mercado de ejecución es una red en la que participan ejecutores, quienes son responsables de monitorear el memepool de SUAVE y competir entre sí. La competencia los impulsa a proporcionar la mejor ejecución para las preferencias del usuario. Se puede entender que todos los ejecutores implementan las preferencias del usuario a través de un proceso de "licitación", devolviendo al usuario la mayor cantidad posible del MEV generado por las transacciones del usuario.
3. Construcción de bloques descentralizada: Finalmente, en función de las preferencias recopiladas y la mejor ruta de ejecución, la red de construcción de bloques descentralizada los incluye en el bloque. Esto completa todo el proceso de descubrimiento de transacciones, clasificación de transacciones y producción de bloques.

Radio

El objetivo de Radius es servir como una capa de secuenciación compartida sin confianza. A diferencia de los mecanismos de implementación de las soluciones antes mencionadas, Radius garantiza que las transacciones Rollup se secuencian sin necesidad de confiar en nadie al habilitar un mempool cifrado, eliminando así la censura efectiva de MEV y transacciones de usuario.

En términos de financiación, Radius anunció en junio de 2023 que completó una ronda de financiación Pre-seed de 1,7 millones de dólares, liderada por Hashed, con la participación de firmas de inversión como Superscrypt, LambdaClass y Crypto.com.

Espresso, Astria y otros secuenciadores descentralizados basados en el consenso reducen el MEV y el riesgo de censura hasta cierto punto, pero esto se produce a costa de la escalabilidad de la red y la eficiencia del tiempo, lo que lleva a un cierto retraso en la confirmación de las transacciones (ya que se necesita un consenso sobre la secuenciación de las transacciones). Además, aunque la secuenciación de transacciones se produce en un entorno descentralizado, debido a la transparencia de las transacciones relacionadas en el mempool, los secuenciadores todavía tienen espacio para la extracción maliciosa de MEV. Mediante el uso de un mempool encriptado, Radius tiene como objetivo cortar la extracción maliciosa de MEV y la censura de transacciones de los secuenciadores de cogollos al hacer que la información relacionada con las transacciones sea invisible para los secuenciadores.

Radius utiliza un esquema de cifrado basado en pruebas de conocimiento cero, "Practical Verifiable Delay Encryption" (PVDE), para crear un mempool cifrado. El mempool encriptado garantiza la falta de confianza del secuenciador, pero el riesgo de fallo de un solo punto sigue existiendo. Si se ejecuta un solo secuenciador + mempool cifrado, una falla del secuenciador provocará una interrupción de la red. Para abordar este problema, Radius propone varias soluciones de implementación de secuenciadores descentralizados, incluido un mecanismo secreto de elección de líderes y un mecanismo de fragmentación de grupos de secuenciadores.

Secuenciadores compartidos y MEV

Astria, Espresso y SUAVE incorporan MEV como parte de su ecosistema, incluso proporcionando algunas comodidades para facilitar MEV en una arquitectura PBS. Radius, por otro lado, evita el MEV al cifrar las transacciones, pero también reconoce que el MEV es un incentivo importante para los constructores y no se puede eliminar por completo.

El MEV es un importante incentivo de mercado. Los Rollups de capa 2 convencionales ganan una cantidad considerable al monopolizar MEV a través de secuenciadores centralizados. La descentralización del derecho a secuenciar las transacciones implica inevitablemente la participación en los ingresos, lo que crea una paradoja.

A menos que los secuenciadores compartidos puedan encontrar un equilibrio entre la protección de los intereses de los usuarios y el mantenimiento de los incentivos del ecosistema, en otras palabras, pasar las ganancias a los propios usuarios, este podría ser un punto de entrada de tráfico significativo para atraer usuarios. Esto podría crear un efecto demostrativo en el nicho de Layer2 Rollup, obligando así a otros Layer2 Rollups a adoptar secuenciadores compartidos.

Resumen

El paradigma modular de los secuenciadores compartidos reduce el umbral técnico para todo el ecosistema de Layer2 Rollup, y la componibilidad entre Rollup abre más posibilidades. Sin embargo, es diferente de la externalización de la capa de disponibilidad de datos. Ningún proyecto de Layer2 Rollup querría externalizar su capacidad principal de "recaudación de impuestos".

En esencia, Layer2 Rollup carece de un marco económico descentralizado independiente. Renunciar al secuenciador dificulta el despegue de su ecosistema de mercado. Incluso si adoptaran un secuenciador descentralizado, es muy probable que estuvieran descentralizados solo de nombre, manteniendo el control en manos de operadores o de un pequeño grupo de personas, o que requirieran apostar con sus propios tokens, dando una utilidad real a los tokens para respaldar su precio.

En cualquier caso, habrá muchos participantes nuevos tanto en el campo Layer2 Rollup como en el campo del secuenciador compartido. Algunos Layer2 Rollups convencionales pueden preferir crear sus soluciones propietarias en lugar de utilizar redes de secuenciación compartidas, mientras que algunos secuenciadores compartidos bien establecidos pueden atraer a muchos Layer2 Rollups no convencionales, logrando poderosos efectos de red. Sin duda, habrá nuevos cambios en el futuro.

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