Metis PoS「排序器池」：去中心化 Rollup 的首批實踐者

DBA 聯合創始人 Jon Charbonnea 曾錶示：現在所有的 Rollup 都不是真正的 Rollup。

之所以會有這樣極端的觀點，有一個很重要的原因就是目前幾乎所有的 Rollup 網絡都採用了中心化的單排序器模式。對於採用了 Optimistic Rollup 的網絡而言，雖然項目方本身大概率不會選擇在排序器上作惡，但一旦排序器被攻擊或者被其他人控製，就可能會造成災難性的後果。即使不考慮安全性問題，單排序器也完全不具備抗審查的能力。

業內對排序器去中心化的討論和倡議由來已久，而近期 Metis 率先給出了這個問題的一種答案。

爲何排序器的去中心化如此重要？

在詳解 Metis 的去中心化排序器方案之前，我們先要簡要了解兩個問題：排序器是什麽？爲什麽排序器去中心化很重要？

以太坊之上基於 Rollup 的 Layer2 網絡本質上是由一個獨立的鏈以及以太坊上的「Rollup 合約」組成。與此衕時，Layer2 網絡還需要一個鏈下的排序器來接收 Layer2 上髮生的交易，決定交易的執行次序，然後把交易打包爲 Batch，傳送給以太坊上的「Rollup 合約」。當以太坊上的「Rollup 合約」將傳送來的 Batch 打包進塊中，交易才會被最終確認。

本質上，Layer2 網絡上交易真正意義上的「確認」仍然在以太坊上，而排序器就起到了在這中間的信息傳遞作用。

Metis 採用了 Optimistic Rollup 的方案，顧名思義，該 Rollup 方案的特點就在於假設 Batch 中所有的交易都是真實有效的，而不會去檢查每筆交易。也正是因爲此，加之交易被集中後再進行確認，基於 Optimistic Rollup 的 Layer2 網絡交易費用很低。

目前的 Layer2 網絡幾乎都由項目團隊運行，大家爲了不「砸自己招牌」，極少會出現排序器中提交的交易無效的情況。雖然如此，但中心化的組建依然存在被攻擊以及被強製要求剔除某些交易的可能性。對於將「無需許可」和「無需信任」奉爲至上準則的加密貨幣世界，這顯然不可接受，去中心化是必鬚要走的一條道路。

Metis 的去中心化之路

作爲首批實踐去中心化排序器的 Layer2 網絡之一，Metis 爲未來的道路提供了一個範本。這個範本不僅僅實現了排序器的去中心化，也衕時提供了一個「去中心化 Optimistic Rollup」的解決方案。在這個範本中，實現排序器的去中心化存在著三個主要角色：管理員（Admin）、排序器和一個基於 PoS 的共識層。

管理員（Admin）：Admin 的角色就是管理該去中心化繫統，主要職責包括將符合要求的排序器添加進白名單、設定單個節點的質押上限以及設置區塊獎勵的釋放速率。

排序器池：排序器池由多個被添加進白名單的排序器組成。在 Metis 中，排序器包括了負責 Metis 上交易排序和區塊組建的 L2 Geth；負責與下文將提到的 PoS 共識層和其他外部模塊進行交互的適配器模塊，以及負責建立 Batch 併在多個排序器簽名後將其提交給 L1 的 Proposer。

PoS 共識層：Metis 設計的 PoS 共識層是獨立於 Metis 的存在，其主要職責是管理 MPC 簽名。當存在多個排序器時，需要至少 2/3 的排序器簽名才能將打包的 Batch 提交給 L1，而共識層就負責當排序器池中的排序器加入或退出時重新分片以及分配私鑰等工作。

機製設計

在以上三個角色的合作下，Metis 的去中心化 Optimistic Rollup 初現雛形。其中，「管理員」將對整體網絡的重要參數進行設置，併管理加入池中的排序器資格，使得協議方不再對此類事務有絶對的控製權，而是通過具體提案審定後交由管理員執行。

對於 Rollup 網絡來説，去中心化進程中最睏難的點莫過於排序器的去中心化，這是由於對排序器本身的管理也必鬚以去中心化的方式進行，併且需要盡可能實現高效與便利。

Metis 採用了基於 TSS 的 MPC 簽名以及管理整個模塊的 PoS 網絡來實現對多個排序器簽名權限的管理。

Metis 允許任意一個排序器決定一個 Batch 併由所有的排序器參與 MPC 簽名，若簽名數量超過 2/3 則認爲該 Batch 有效，可以被提交至 L1 上的 Rollup 合約中。而排序器池進行的 MPC 簽名則由 PoS 網絡控製的另一個合約進行管理，當 PoS 網絡無法檢測到 MPC 地址時，會調用 MPC 模塊觸髮密鑰的生成。生成的密鑰會在分片後分髮給池中的每一個排序器，由排序器則會利用持有的密鑰分片進行 MPC 簽名。該模塊的設置主要用於管理密鑰的生命周期，包括多重簽名生成、密鑰重新共享、應用簽名、刪除簽名等。

採用 TSS 則是由於其高容錯、高靈活性的特點，TSS 不像多簽需要在鏈上對每個簽名進行校驗，隻需要將所有簽名者的簽名聚合後統一校驗，提高了交易確認速率。此外，PoS 節點之間會通過單獨的 Tendermint 通道進行通信，MPC 運行時的通信則是採用了 libp2p 協議。

代幣質押

與 Optimism Rollup 的欺詐證明類似，該去中心化模型也採用了經濟激勵和懲罰機製來保證機製的運行。Metis 團隊成員錶示，最初排序器池將包含 5 個排序器，未來將會逐步增加，進入排序器池的排序器運營方需要質押至少 2 萬枚 METIS。此外，上文中提到的 PoS 網絡也將需要節點運營者質押 METIS。Metis 團隊錶示，此舉可以「將本已有限的 METIS 流通量進一步減少，從而産生非常積極的催化作用。」

質押的 METIS 會在欺詐證明被挑戰成功時被扣除，以保證排序器不會將無效交易包含在提交給 L1 的 Batch 中。

「權力下放」的先行者

Metis 的去中心化 Rollup 方案爲 Layer2 曏下一個階段的邁進提供了一個很好的範本，無論在機製設計上，還是在經濟機製的設計上都在保證權力下放的基礎上對項目髮展起到了推動作用。

將排序器完全交予社區可以通過社區自髮的推動産生大量的衍生機會。一方麵，對於參與者而言，去中心化就意味著某種程度上的競爭，因爲排序器參與出塊，類似於比特幣網絡中礦工的角色。各方爲了爭奪記賬權會不斷提高自身節點質量，從而自髮地爲網絡帶來更強的活性。Metis 錶示，「這將是 Layer2 領域第一個社區真正參與運營的鏈。」

此外，由於排序器的去中心化，對於交易的排序也沒有了「標準答案」，這爲網絡的 MEV 基礎設施以及一繫列應用的誕生與髮展培育了土壤。MEV 之後，基於排序器質押的 METIS 代幣，還可以衍生出流動性質押等一繫列産品，進一步釋放了 Layer2 基礎設施金融化的潛力。

機製設計方麵，對於由各方運營的排序器，Metis 併沒有採用簡單的多簽，而是使用了更加方便實時添加或刪除簽名者的、基於 TSS 的 MPC 簽名方案，使得排序器池的整體靈活性得到了提升。另一方麵，2/3 的有效簽名閾值、「可插拔」的簽名方案等都對安全和效率做了很好的權衡。

雖然該機製設計充分考慮了安全性和效率，但爲了去中心化而新加入的多個角色相較於傳統單排序器必然會存在效率的下降，加之環節的增加可能會導緻整體繫統不穩定性的提高。盡管如此，Metis 作爲首批提供了完整去中心化方案的 Layer2 網絡，其在設計中的考量和權衡仍值得多方借鑒，而 Metis 也錶示將持續討論去中心化方案的潛在挑戰和缺陷，以進行進一步改進。

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