Rollup 2.0：去中心化排序器之争

作者：helloyyy

一、前言

时光飞逝，据 Optimism 发币已过去一年有余，据 Arbitrum 发币也已过去将近半年；发币仅是它们万里长征的第一步，在此期间，Optimism 完结了 Bedrock 升级、推出了通用的模块化 L2 堆栈 OP Stack, 根据此诞生了 Base 等明星 Rollup；Arbitrum 致力于探究 L3 推动 Arbitrum Orbit 的应用。

Rollup 赛道在两位巨人的引领下，整个赛道的 TVL 一度突破 100 亿美元，现在稳定在 100 亿美元上下。Rollup 作为以太坊“招牌”的扩容处理计划被津津有味的背后，它们依然存在非抗检查、中心化的属性。干流的 Rollup 链遍及由官方运转中心化的排序器，尽管 Arbitrum, Optimism, StarkNet 等 Rollup 项目把排序器的去中心化列入道路图中，但均处于规划中短期内尚未完结的状况。去中心化排序器作为 Rollup 去中心化最重要的一块拼图，对 Rollup 自身而言具有非常重要的战略地位，也是民之所向。

二、Rollup 的买卖费用

了解什么是排序器之前，先来聊聊 Rollup 买卖费用的组成。Rollup 的买卖费用即用户在 Arbitrum 等 L2 买卖发生的 gas 费。

主要由 2 部分组成：

1）L2 履行费用

2）L1 数据费用

L2 履行费用：买卖在 L2 履行的本钱（每笔在 L2 链上建议的买卖都要付出一笔履行费）

买卖燃气价格 = L2 根底费用 + L2 优先费用

L2 履行费用 = 买卖燃气价格 * L2 燃气运用量

L1 数据费用：将 L2 买卖发布到 L1 的本钱。通常状况下，L1 数据费用要高于 L2 履行费用。

L2 买卖费用 = L2 履行费用 + L1 数据费用

排序器的净收入 = L2 的买卖费用收入 - 排序器运营本钱 - L1 数据费用

项目方运营的中心化排序器具有必定程度上的定价权（比如 L2 履行费用收高一点、L1 数据费用收高一点），这也是为什么几个闻名 Rollup 项目方赚得盆满钵满的原因。

什么是排序器？

排序器，顾名思义，即担任买卖排序的人物。在比特币网络，买卖排序的职责由矿工担任；以太坊由节点调集担任，它们均不是固定的人物，而是更具一致机制来确定谁有权参加次序履行。

现在干流的 Rollup 均运转中心化的单一排序器。用户在 L2 的买卖进入 mem 池（此刻 mem 池中的买卖是无序状况），排序器将买卖排序、紧缩成一组有序的批次，然后发送到以太坊的 DA 层。

Rollup 必需求排序器吗？

答案是否定的。Rollup 上的买卖彻底能够绕过排序器提交给 L1 根底层，由 L1 来担任排序和结算，但也将面对较高的 gas 耗费和较长的买卖承认时刻。

Rollup 排序器相似于运用了「快车道」，把成百上千笔 L2 买卖紧缩聚合成单笔 L1 买卖，然后极大地降低了 gas 本钱。这也是现在干流的 Rollup 都运转中心化排序器的原因，为用户供给更低的 gas, 更快的买卖承认，然后改善用户买卖体会。

三、中心化排序器 vs. 去中心化排序器

中心化！

中心化的优势非常显着，想怎么给买卖排序就怎么排，不需求换人排序，也不需求对排序的结果达到一致。也就意味着具有非常快的买卖承认速度，用户的体会感更好；但中心化也赋予了排序器对买卖排序极大的自主权，它能够任意对买卖进行排序，以最大化自己的套利时机，攫取 MEV 价值，推迟用户买卖乃至彻底检查用户。

排序器能够在单一区块内经过改动买卖排序攫取 MEV 价值；危害更大的是，由于排序器操控着连续多个区块的排序，很容易履行跨区块 MEV，然后构成规划更大的攻击。

上述状况都归于排序器自动作恶，有些过错并非排序器有意为之，但依然损害了用户的体会和权益。打个比如，排序器不小心把一笔现已花费的代币买卖重新包含在软许诺中，然后发送给 L1 验证，或许存在买卖迟迟无法得到承认的状况；又如单一的排序器掉线了，导致二层无法正常出块，网络长时刻宕机。

鱼和熊掌不可兼得，但 Rollup 性能的优化绝不能以献身去中心化和抗检查为代价。

去中心化？

假如中心化是 1 ，那么去中心化便是多。不同去中心化排序器计划的完结途径有差异，但它们的中心理念是共同的，便是权力下放。

排序器不再具有中心化对买卖排序至高无上的权力，担任排序的人物根据特定的推举机制从一组排序器调集中选出，并进行固定周期的轮换。

去中心化杜绝了排序器源源不断地攫取 MEV，也避免了单一排序器检查用户的买卖。加之对应的作恶惩罚机制，也能有用地标准排序器的行为。

四、去中心化排序器赛道概览

绕了这么久，总算进入正题了。去中心化排序器，一种是 Rollup 项目方自己做，另一种是借助第三方完结。借助第三方完结去中心化排序器，其实也能够称之为 Sequencing-as-a-Service，排序即服务。

Espresso、Astria、SUAVE、Radius 等项目都专心于去中心化排序器计划，它们的完结途径各不相同。

1. Espresso

Espresso Systems 前期是一家专心于隐私处理计划的服务商， 2022 年 3 月宣告获得由 Electric Capital, 红杉，Blockchain Capital 参投的近 3000 万美元的 A 轮融资。Espresso Systems 现在基本转型做 Espresso Sequencer，专门为 Rollup 供给去中心化排序器的服务。

L2 买卖在 Espresso 排序器的排序机制下，大体阅历的生命周期如下：

1）用户在二层发生的买卖发送到 Rollup 服务器（API）；

2）买卖进入 mem 池，排序器（经过 HotShot 一致推举）将买卖排序并包含在一个区块中；

3）排序器将买卖广播，经由其他节点达到 HotShot 一致后出块，买卖被履行；软许诺供给快速买卖承认；

4）排序器将包含买卖的区块许诺顺便一致证书（QC: Quorum Certificate）发送并存储在 L1 排序器合约中（证明该区块经过一致达到软终究性）；

5）已履行该区块的 Rollup 节点将新的 Rollup 状况发送到 L1（此刻 zkRU 需求顺便有用性证明，ORU 翻开挑战期）；

6）L1 Rollup 合约经过验证排序器合约发送来的 QC 检查状况更新的有用性。

这个流程看起来不流畅难懂，简略了解便是：

HotShot 一致在一群排序器调集中选出其间之一，由它担任 Rollup 买卖的排序并把买卖包含在一个区块中；这个区块有必要经由其他的 Rollup 节点签署达到一致（2/3 以上 HotShot 节点赞同）才具有「终究性」，然后相关的区块许诺和新的 Rollup 状况根才提交给 L1 根底层做验证。

上面的「终究性」带了引号，这个带引号的「终究性」和不带引号的终究性不是一个概念。带引号的「终究性」是为了让 Rollup 的买卖更快地承认，推迟少，用户的体会更好；但 Rollup 的买卖终究仍是要 L1 根底层去做验证（zkRU 要验证有用性证明，ORU 要等候挑战期完毕），验证 Rollup 提交的买卖没问题的状况下，这时 Rollup 的买卖才具有真正的终究性。

也就意味着：假如 L1 根底层验证买卖是无效的话，相关的已出块的 L2 区块就会面对回滚。所以，「终究性」是为了让买卖快速承认，终究性是为了继承以太坊的安全性。

• Espresso + EigenLayer

Espresso 根据 HotShot 一致处理了排序器轮换问题和买卖「终究性」的确定问题，经过引入 EigenLayer 处理排序器的准入问题。

EigenLayer 的再质押机制使以太坊的质押者一起成为 Espresso 排序器成为或许，为 HotShot 一致供给安全保证。简言之，以太坊的节点质押者能够经过 EigenLayer 的再质押机制成为 Espresso Sequencer(ESQ)，以太坊质押者在获得 PoS 节点收益的一起，也捕获了二层 MEV 的价值。

ETH 持有者的潜在收益 = 原生网络的节点奖励 + L2 EVM + 其他 PoS 链的节点奖励（运用 EigenLayer 再质押机制），三重 buff 极大赋能了 ETH。

Espresso 作为通用类的去中心化排序器处理计划，生态合作项目除 EigenLayer 外，还包含 Arbitrum, OP Stack, Caldera, AltLayer 等一众明星模块化项目。

2. Astria

Astria 的定位是通用、无需答应的去中心化排序器，为不同 Rollup 供给了开箱即用的同享排序器服务。融资方面，Astria 在 2023 年 4 月宣告完结由 Maven 11 领投的 550 万美元种子轮融资，跟投机构包含 1 k(x), Delphi Digital, Lemniscap, Robot Ventures 等。尽管融资规划不大，但机构阵容非常富丽。

• 运转机制

Astria 去中心化排序器的运转机制和 Espresso Sequencer 大同小异，目的都是经过把买卖排序权力下放来弱化排序者的特权。详细来看：

针对排序器的轮换，Astria 提出了 2 种轮换机制：简略的领导者轮换（Leader Rotation）和拜占庭容错（BFT）一致算法。

1）领导者轮换

经过推举的排序器组成一个调集，排序器调集轮番对 Rollup 买卖进行排序。这种方法杜绝了单一排序器长时刻持续垄断买卖的排序权，必定程度上处理了对用户持续检查的问题。

2）BFT 一致算法

跟领导者轮换机制相似，轮到的排序器有权担任买卖排序，但排序器调集中有必要有 2/3 及以上成员需求就这个排序达到一致。

两种办法各有优缺点：前者买卖承认速度更快，完结快速出块，功率接近于中心化排序器。但折衷点是依然很难束缚轮到的排序器不去作恶；选用 BFT 一致作恶的概率更小，需求调集中 2/3 的排序器投票达到一致才出块。但需求必定的时刻进行一致投票，构成了网络推迟的问题。

3. SUAVE

SUAVE 是 Flashbots 构建的去中心化、即插即用的同享排序器处理计划，作为通用类计划，SUAVE 能为任意 L1/ L2 供给内存池和去中心化区块构建。SUAVE 与前述同享排序器设计的不同之处在于，SUAVE Chain 自身是一条 EVM 兼容链，经过区块“竞标”的方法完结买卖排序。

• SUAVE 架构

SUAVE 的架构由 3 大中心组件构成：通用偏好环境、最佳履行商场和去中心化区块构建。

1）偏好环境

偏好掩盖范围广泛，从简略的买卖到杂乱的事件。用户的偏好以买卖的方法反映在 mempool 中，偏好环境作为一个公共的 mempool 将偏好汇聚在一起。SUAVE 供给的通用偏好环境使多链的用户偏好公开通明，消除了信息差，在必定程度上处理了跨链 MEV 的问题。

2）履行商场

履行商场是由履行者参加的网络，履行者担任监听 SUAVE memepool 并相互竞赛，竞赛驱动它们为用户偏好供给最佳的履行。能够了解为一切的履行者经过“竞标”的方法去完结用户的偏好，将用户买卖发生的 MEV 尽或许多地返还给用户。

3）去中心化区块构建

最终，依据收集到的偏好和最佳的履行途径，去中心化区块构建网络将它们包含在区块中。至此完结买卖发现、买卖排序、出块的全流程。

4.Radius

Radius 的定位是一个无需信赖的同享排序层。与前述计划的完结机制均不同，Radius 经过启用加密 mempool, 保证 Rollup 买卖被无需信赖地排序，然后消除有用的 MEV 和用户买卖检查。

融资方面，Radius 于 2023 年 6 月宣告完结由 Hashed 领投的 170 万美元 Pre-seed 轮融资，跟投机构包含 Superscrypt, LambdaClass 和 Crypto.com。

Espresso, Astria 等根据一致机制的去中心化排序器在必定程度上降低了 MEV 和检查风险，但是以献身网络可扩展性和时刻功率为代价的，带来了必定的买卖承认推迟（需求就买卖排序达到一致）。此外，尽管买卖排序处在一个去中心化的环境中，由于 mempool 的相关买卖是通明的，排序器依然有作恶的空间攫取 MEV. Radius 经过加密 mempool, 相关买卖信息对排序器不可见，旨在从源头摧残排序器歹意攫取 MEV 和检查买卖的问题。

• 技能架构

Radius 技能架构可分为以下 4 大功用层级：排序层（Radius）、履行层（Rollup）、结算层和数据可用性层。

1）排序层

1. 用户提交加密买卖和证明给排序器；

2.排序器验证证明并验证买卖；

3.排序器对买卖进行排序，在此之前无法解密买卖；

4.排序器构建一个区块；

5.排序器将区块提交给 Rollup 履行。

2）履行层

1. Rollup 接收来自排序器的区块，并按照供给的次序履行买卖；

2.Rollup 将买卖状况和状况证明提交给结算层。

3）结算层

1. 结算层接收来自 Rollup 的状况和状况证明，担任验证证明并确定买卖的终究性；

2.排序层验证履行是否与次序匹配。

4）数据可用性层

数据可用性层存储数据并保证数据可用。

• mempool 的加密机制 - PVDE

Radius 选用根据零常识证明的加密计划「实用可验证推迟加密」（PVDE）来创建加密 mempool。

详细流程如下：

当用户向排序器提交买卖时：

1.用户生成一个时刻锁谜题和一个对称密钥；

2.用户运用对称密钥对买卖进行加密，加密后的买卖进入 mempool；

3.排序器对加密买卖进行排序，排序器需求解锁时刻锁谜题才能获得解密密钥；

4.排序器在解锁时刻锁谜题前核算订单许诺，并将许诺提交的结算层（用于验证排序器按次序将买卖提交给了 Rollup）。

• 排序器的去中心化计划

加密 mempool 保证了排序器的无需信赖，但单点毛病风险依然存在。假如运转单一排序器 + 加密 mempool, 排序器毛病会导致网络宕机。为了处理这个问题，Radius 提出了多种去中心化排序器完结计划，包含秘密领导者推举机制、排序器组分片机制等。

当然，Radius 也能够挑选参考 Espresso 和 Astria 的排序器轮换机制，一起完结买卖排序的去中心化和无需信赖。

• 区块空间优化

Radius 经过区块空间优化，旨在完结既维护用户又最大化 Rollup 赢利的方针。Rollup 选用先到先服务（FCFS）的排序机制，长处是能有用避免 MEV, 坏处是有必要献身区块空间拍卖的潜在赢利。

为了处理上述买卖排序的两难窘境，Radius 经过将区块空间划分为顶部块空间和底部块空间 2 部分：

其间顶部块空间专用于用户买卖，将用户买卖加密，消除买卖排序操纵，然后维护用户免受有害 MEV 和检查风险；底部区块引入一个根据拍卖的买卖商场，套利者能够将捆绑买卖和它们的出价提交给排序器，排序器会挑选出价最高的捆绑买卖包含在区块中，这种办法能够使 Rollup 赢利最大化。

以上便是现在干流的通用去中心化排序器处理计划。对于 Rollup 而言，面对着运转中心化排序器仍是去中心化排序器？集成第三方通用排序器计划仍是自己完结去中心化？选用哪种技能完结计划完结买卖排序的去中心化？等多个维度的利弊权衡。

五、Rollup 间的博弈

权衡 1: 是否去中心化？

Optimism, Arbitrum, zkSync, Base 等几大干流 Rollup 靠运转中心化排序器赚得盆满钵满，去中心化将买卖排序的权力下放必定涉及分润。在不考虑 Rollup 赛道愈发激烈的竞赛格局的前提下，谁也不愿意把这份到手的香饽饽分出去。但假设有 Rollup 首先发动去中心化排序器，这或许是一个巨大的流量入口，在 Rollup 细分赛道中构成演示效应，然后倒逼其他 Rollup 项目将其排序器去中心化。

权衡 2: 集成通用第三方 vs. 内部专用处理计划

排序器完结去中心化的途径总体而言就 2 种：一种是他人做好的拿过来用；另一种是自己下场干。像 Espresso, Astria 等第三方能够为 Rollup 供给开箱即用的去中心化排序器服务，那么 Rollup 自身就能继续专心于产品差异化和优化性能，提高自身的中心竞赛力；此外，集成通用类的去中心化排序器计划也更利于完结互操作性，带来包含跨 Rollup 套利等更多的或许性。而此计划的坏处或许在于无法对 Rollup 自身的原生代币进行有用的赋能。

Rollup 假如选用内部专用处理计划完结去中心化排序器，这是最耗时且昂贵的计划，但确实完结 Rollup 原生代币赋能的最行之有用的方法。如 StarkNet 的项目方能够要求用户质押协议原生代币成为排序器调集参加 Rollup 的买卖排序，并收取必定的服务费用，然后完结价值的累积。

权衡 3: 选用哪种技能完结计划完结去中心化排序？

如前所述，完结去中心化买卖排序的技能完结计划有很多，包含但不限于根据不同的一致机制、FCFS、区块竞价、加密 mempool 等计划。每种技能完结计划各有优缺点：根据一致机制将受限于时刻功率、加密 mempool 无法完结 Rollup 赢利最大化等，当然也能够参考 Astria 融合 2 种不同的技能完结计划。各种不同技能完结计划间的权衡点是一切 Rollup 项目需求深思熟虑的问题。

写在最终

尽管现在 Rollup 赛道的龙头 Optimism、Arbitrum 均已发币，但这或许仅仅是个起点，真正意义上的竞赛或许才刚刚开始。至少从现在的趋势看，去中心化排序器必定是兵家必争之地。

zk 系 Rollup 项目也在悄然崛起，在竞赛日趋激烈的环境下，走错一步或许都会构成无法弥补的损失。但在影响项目生死存亡的改造面前，Rollup 们无从挑选，只能顺应大势。

参考文献

[ 1 ] Binance Research: Ethereum’s Rollups are Centralized. A Look Into Decentralized Sequencers

https://www.binance.com/en/research/analysis/ethereums-rollups-are-centralized-a-look-into-decentralized-sequencers

[2] Espresso HotShot: Consensus Designed for Rollups

https://medium.com/@espressosys/espresso-hotshot-consensus-designed-for-rollups-b080ba7362d1

[ 3 ] Based rollups—superpowers from L1 sequencing

https://ethresear.ch/t/based-rollups-superpowers-from-l1-sequencing/15016 

[ 4 ] Introducing Astria: The Shared Sequencer Network

https://blog.astria.org/introducing-astria/

[5] Introducing the Astria Development Cluster

https://blog.astria.org/introducing-the-astria-development-cluster/

[6] Why Decentralize Sequencers?

https://blog.astria.org/why-decentralize-sequencers/

[7] IOSG 详解 SUAVE：MEV 规划化增加的新十年

https://foresightnews.pro/article/detail/24673

[8] The Future of MEV is SUAVE

https://writings.flashbots.net/the-future-of-mev-is-suave/

[9] Radius Gitbook

https://docs.theradius.xyz/overview/introduction-to-radius

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