Principio de funcionamiento del secuenciador, situación actual y futuro.

Actualmente, la principal fuente de ingresos de Layer2 son las tarifas de gas que pagan los usuarios cuando realizan transacciones en Rollup. Después de restar las tarifas de gas pagadas por Layer2 al enviar datos a Layer1, la cantidad restante es casi pura ganancia. Como se muestra en la siguiente figura, los cálculos aproximados indican que la ganancia de OP Mainnet para el período de junio a diciembre de 2023 es de aproximadamente $ 5,23 millones, la ganancia de Arbitrum para todo el año es de $ 16,5 millones y la ganancia de zkSync Era para el período. de marzo a diciembre de 2023 es de $22,24 millones.

¿Cuál es el secreto detrás de lograr ganancias tan enormes? De hecho, esto tiene mucho que ver con los secuenciadores que ejecutan.

Entonces, ¿qué es un secuenciador y cómo funciona en Layer2? ¿Cuáles son los problemas que enfrentan los clasificadores centralizados? ¿Cómo se desarrollarán los secuenciadores concurrentes en el futuro? Este artículo explora estas cuestiones en profundidad.

Principio del secuenciador

El secuenciador juega un papel fundamental en Layer2. Su función principal es recibir transacciones de los usuarios de Layer2 y ejecutarlas, y finalmente enviar el procesamiento por lotes formado al clasificar y comprimir las transacciones a Layer1.

Quizás esto todavía sea demasiado abstracto, así que usemos un ejemplo concreto como analogía. En el pasado, cuando los usuarios realizaban transacciones en Ethereum, se podía comparar con conducir hasta la ciudad (Ethereum) para hacer negocios. Cuando hay un pico en el volumen de transacciones, naturalmente se produce la congestión del tráfico. En esos momentos, los usuarios sólo pueden esperar o pagar más dinero para contratar asistencia (refiriéndose a validadores) para que los recoja; de lo contrario, no hay otra manera.

En el mundo real, existen muchas soluciones para resolver la congestión del tráfico, como desarrollar el transporte público, ampliar las carreteras, construir más carreteras o implementar restricciones de viaje escalonadas. Layer2 es la solución de transporte público de Ethereum y el secuenciador actúa como conductor del autobús. El conductor del autobús les dice a todos que ya no necesitan conducir hasta la ciudad. Siempre y cuando me den algunas tarifas de servicio (que son más bajas que el costo de conducir solos), garantizo llevar a todos a su destino. De esta manera, se ahorra dinero y esfuerzo. Al mismo tiempo, para maximizar el uso del espacio en el autobús, el conductor suele llenarlo con pasajeros tanto como sea posible. También pueden dar instrucciones y reorganizar a los pasajeros, como colocar a una persona delgada entre dos personas con sobrepeso, haciendo que los pasajeros "encajen perfectamente".

Después de comprender este proceso, respondamos algunas de las preguntas que preocupan a todos.

¿Quién puede ejecutar el secuenciador?

Hay varios escenarios comunes:

• Secuenciador centralizado

Esta solución es para que el equipo de Capa 2 lo haga personalmente o designe una organización para ejecutar únicamente el secuenciador. Debido a que este método es muy eficiente y de bajo costo, es la solución favorita del equipo de Capa 2.

Por supuesto, existen otras soluciones para decidir quién puede ejecutar el secuenciador que presentaré en detalle en la sección "Secuenciador descentralizado".

• Secuenciador completamente sin permiso

Esto significa que cualquiera puede ordenar transacciones y enviarlas a Layer1. Sin embargo, esta solución, aunque aparentemente simple y justa, también tiene inconvenientes evidentes. Después de todo, los clasificadores no son equivalentes a mineros o validadores en la Capa 1 y no mejoran la seguridad final. Solo envían procesamiento por lotes a la cadena principal. Incluso si varios participantes envían procesamiento por lotes simultáneamente, al final solo se incluirá uno, lo que resultará en un desperdicio de recursos informáticos y gas para otros clasificadores.

¿Qué criterios utiliza el secuenciador para ordenar?

Normalmente, existen dos métodos de clasificación. El primero es por orden de llegada, similar a permitir que la primera persona suba a un autobús para reclamar un asiento y priorizar las transacciones que se envían antes. El segundo método es la clasificación según las tarifas del gas. Si un usuario necesita realizar su transacción con urgencia, puede ofrecer una tarifa más alta al clasificador. En este caso, el clasificador dará prioridad al empaquetado de su transacción independientemente del orden de envío.

La capa 2 principal adopta principalmente el primer método, pero en esencia, tanto el primer como el segundo método están en línea con el sentido común. No existe una regla estricta sobre cómo ordenar en Layer2. El clasificador puede incluso clasificar como quiera, del mismo modo que un conductor de autobús puede negar el acceso a alguien o dar prioridad a sus familiares y amigos, aunque no sea de sentido común.

¿Pueden los secuenciadores ser maliciosos? ¿Cómo podemos prevenirlo?

En teoría, los secuenciadores pueden hacer el mal.

El poder de un secuenciador es realmente muy significativo. Pueden cancelar intencionalmente la transacción de alguien e informar falsamente que ha sido exitosa. También pueden incluir una transacción maliciosa (como transferir los activos de un usuario en Layer2 a su propia dirección) entre numerosas transacciones para obtener ganancias.

Sin embargo, para evitar posibles comportamientos maliciosos del secuenciador, diferentes soluciones Layer2 tienen diferentes mecanismos de restricción. Optimistic Rollup adopta un enfoque a prueba de fraude, que asume con optimismo que el secuenciador es honesto. Durante el período de disputa (generalmente una semana), si no hay prueba del validador de que los datos enviados por el secuenciador a Layer1 son incorrectos, los datos enviados no se pueden cambiar. Por otro lado, ZK Rollup utiliza pruebas de validez, lo que significa que el procesamiento por lotes publicado por el secuenciador se verificará en tiempo real. Una vez que la verificación sea exitosa, las transacciones se confirmarán en Layer1 sin un período de disputa.

Diagrama de funcionamiento del secuenciador de Starknet

Situación actual: problemas causados por los secuenciadores centralizados

La capa 2 principal actual, como OP Mainnet, Arbitrum One, Starknet y zkSync Era, utilizan una solución de secuenciador centralizado, con secuenciadores administrados por organizaciones oficiales o afiliadas. Por ejemplo, Optimism Foundation ejecuta el secuenciador de OP Mainnet y Offchain Labs. Funciona en el secuenciador de Arbitrum One, etc.

Un secuenciador centralizado tiene muchos beneficios para proyectos Layer2, como facilidad de administración, mayor eficiencia y la capacidad de obtener algunos ingresos. Aunque casi todos prometen salvaguardar los intereses de los usuarios y no hacer el mal (en esta etapa, siguen estrictamente el estándar de clasificación por orden de llegada), los clasificadores centralizados todavía causan preocupaciones a muchos usuarios.

Débil resistencia a la censura

Si el secuenciador lo ejecuta una única entidad centralizada, su resistencia a la censura no se puede comparar con las decenas de miles de validadores o mineros en la Capa 1. El equipo puede excluir algunas transacciones debido a requisitos regulatorios o incluir algunas transacciones en la lista negra por ciertos motivos. Aunque la mayoría de Layer2 actualmente han diseñado mecanismos que permiten a los usuarios omitir el secuenciador y enviar transacciones directamente a Layer1, los usuarios aún deben pagar costos adicionales.

Los usuarios envían sus propios planes de transacciones (Fuente: L2BEAT)

Actividad débil

La actividad débil también puede entenderse como un único punto de falla. En comparación con miles de solicitudes de transacciones por segundo, es posible que un clasificador centralizado no pueda manejar un volumen tan alto de solicitudes simultáneamente debido a limitaciones de hardware y otros factores. Cuando un secuenciador se sobrecarga y no hay secuenciadores de respaldo disponibles, todo el sistema puede fallar. Por ejemplo, hubo un período de inactividad durante la distribución de lanzamientos aéreos en Arbitrum.

Obtención de ganancias MEV inadecuadas

MEV significa Valor Extraíble Máximo, que se refiere al ingreso adicional que los mineros/verificadores pueden obtener manipulando transacciones (agregando, eliminando y reorganizando transacciones). Aunque generalmente determinan el orden en el que se incluyen las transacciones en el bloque clasificando la tarifa del gas de mayor a menor, una vez que monitorean la aparición de ganancias significativas, los mineros pueden agregar transacciones al bloque, eliminar transacciones o cambiar el orden de las transacciones. , para obtener beneficios distintos a las recompensas en bloque. En términos simples, puede entenderse como “ser a la vez jugador y árbitro”.

En Layer2, el secuenciador tiene el poder de manipular el orden de las transacciones, similar al minero/validador en Layer1. Aunque el secuenciador es operado por el equipo de Layer2, todavía no podemos confiar completamente en ellos en esencia, especialmente cuando OP Mainnet usa un grupo de memoria privado (un lugar donde los usuarios almacenan temporalmente transacciones en espera de ser procesadas por el secuenciador). Esto puede verse como una operación de caja negra, aunque afirman hacerlo para evitar que otros monitoreen las transacciones y obtengan ganancias MEV indebidas.

Futuro

Mainstream Layer2 (OP Mainnet, Arbitrum One, Starknet, zkSync Era) son conscientes de los problemas causados por los secuenciadores centralizados. Entonces todos propusieron sus propias soluciones de clasificación descentralizadas.

Sin embargo, actualmente sólo se refleja en documentos oficiales o libros blancos. Parece que ahora están más centrados en construir su competitividad central (rendimiento de la red, construcción de ecosistemas) que en dispersar su poder y beneficios.

Secuenciadores descentralizados

A continuación, presentaré brevemente varias soluciones de secuenciador descentralizado:

• Descentralización geográfica

Esta es una forma brutalmente sencilla de distribuir varios secuenciadores en diferentes ubicaciones geográficas alrededor del mundo y hacer que sean operados por empresas/organizaciones relevantes y de buena reputación. Pueden determinar quién realiza la clasificación de transacciones durante un período determinado mediante rotación. Aunque sigue siendo problemática, esta solución ofrece una mayor resistencia a la censura y vivacidad en comparación con un único clasificador centralizado.

• Subasta de secuenciadores

Rollup puede realizar subastas de secuenciadores directamente a través de contratos inteligentes. Cualquiera puede pujar por el derecho a ejecutar el secuenciador. Estas subastas se realizan para cada bloque y también pueden durar un período de tiempo determinado. Por supuesto, el partido que gane al final todavía tiene que prometer un determinado depósito para poder ser castigado si hace algo malo. Al mismo tiempo, los fondos acumulados obtenidos de la subasta también se pueden distribuir de manera efectiva.

• Elección de líder

Esta solución permite que cualquiera pueda apostar tokens (ETH o tokens nativos de Layer2) en los contratos inteligentes de Layer2. Cada pedido que envía un lote se selecciona al azar entre estos contribuyentes (la probabilidad de ganar también se puede determinar proporcional al monto de la promesa).

• Resumen basado

Esta es una propuesta que ha surgido recientemente en la comunidad Ethereum, que consiste en permitir directamente que los validadores de Ethereum tomen la iniciativa en el orden de las transacciones de Layer2, reemplazando por completo el propio secuenciador de Layer2. Sin embargo, esta solución es más desafiante en comparación con enfoques anteriores y todavía quedan muchas cuestiones técnicas por resolver.

Secuenciadores compartidos

La esencia del esquema de secuenciador descentralizado es discutir cómo Layer2 puede distribuir la autoridad para ejecutar el secuenciador, siendo el equipo de Layer2 el líder en este proceso. El concepto de secuenciador compartido se refiere a la eliminación de un único secuenciador exclusivo de Layer2, y varios Layer2 comparten una red de clasificación de terceros.

Esto tiene muchos beneficios, como la componibilidad atómica entre Layer2 (diferentes transacciones de Layer2 en el mismo grupo de memoria), evitando recuperaciones de MEV, etc. Actualmente existen muchos proyectos que construyen una red de secuenciadores compartidos, como Astria, Radius y Espresso, entre otros.

Resumen y reflexiones

Eliminar los puntos únicos de falla y mitigar los riesgos sistémicos es uno de los espíritus de ctrypto, y la idea de descentralizar el secuenciador también se basa hasta cierto punto en una extensión de este espíritu. Pero si lo pensamos desde una perspectiva práctica, ¿un secuenciador descentralizado o un secuenciador compartido es ahora perfectamente capaz de mitigar los problemas causados por un secuenciador centralizado? No me parece.

Desde la perspectiva de MEV, tomemos a Ethereum como ejemplo. Según datos de Flashbots, desde la Fusión de Ethereum, sus proponentes de bloques estadísticos (Proposers) han logrado una extracción de REV de 288,829 ETH. (Nota: REV es el MEV que se ha extraído)

Estos son solo los datos incompletos compilados por Flashbots, que muestran cuán grande es el mercado MEV en Ethereum sin permiso.

Los MEV generados por operaciones de arbitraje benignas y apropiadas favorecen la estabilidad del mercado, pero las operaciones maliciosas (como los ataques sándwich) llevadas a cabo bajo la tentación de enormes intereses de MEV tendrán un impacto adverso en toda la red. Incluso si los propios mineros no hacen el mal, se creará un mercado fuera de la cadena para la colusión y el soborno. Obviamente, esto va en contra de la intención original del concepto Ethereum y también perjudicará gravemente los intereses de los usuarios comunes. Aunque Ethereum actualmente está buscando soluciones (como separar a los ordenantes de los proponentes), esta situación seguirá existiendo en el corto plazo.

El patrón MEV actual de Ethereum lo forma espontáneamente el mercado. Entonces, cuando el secuenciador de Rollup también se liberalice y descentralice, ¿se formará también ese patrón de mercado con el tiempo? En comparación con el posible punto único de falla causado por confiar en el equipo de Rollup, el caos y otro tipo de centralización causado por la competencia desordenada en el mercado también son aterradores.

Al mismo tiempo, aunque los secuenciadores compartidos pueden hacer que diferentes Rollups sean interoperables a nivel de secuenciador, si en el futuro se utilizan cada vez más secuenciadores compartidos de terceros, esencialmente se convertirán en un controlador que controla múltiples Rollups. La red será cada vez más poderosa. Entonces, ¿volverá a surgir el mismo problema de centralización? ¿Necesitamos alguna solución para descentralizar el clasificador compartido? Estas cuestiones requieren mayor consideración.

El desarrollo y descentralización de blockchain es un proceso largo y difícil. La razón por la que el secuenciador llama la atención es porque juega un papel sumamente importante en todo el Rollup. Creo que a través de la exploración y los esfuerzos continuos en el futuro, los problemas que enfrentamos hoy se resolverán adecuadamente.

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