排序器的原理、現狀及未來發展

Layer2的主要收入來源是用戶交易時支付的Gas費。扣除提交數據到Layer1的成本後,剩餘部分基本就是純利潤。根據統計,2023年下半年OP Mainnet利潤約爲523萬美元,Arbitrum全年利潤爲1650萬美元,zkSync Era從3月到12月的利潤達2224萬美元。

這些巨額利潤與排序器的運作密切相關。那麼,什麼是排序器?它在Layer2中如何工作?中心化排序器面臨哪些問題?排序器未來又將如何發展?本文將深入探討這些問題。

排序器的原理

排序器是Layer2中的關鍵角色,主要功能是接收用戶交易並執行,然後將排序壓縮後的批處理提交到Layer1。

可以將Layer2比作以太坊的公共交通系統,排序器就像公交車司機。司機告訴大家無需親自開車進城,只要支付一些服務費(低於自駕成本)就能送達目的地,既省錢又省力。爲最大化利用車內空間,司機會盡可能裝滿乘客再發車,並對乘客進行重新排列,使車內"嚴絲合縫"。

誰可以運行排序器?

常見的方案包括:

1. 中心化排序器:由Layer2團隊直接或指定某組織運行,效率高成本低,是團隊最喜歡的方案。

2. 完全無許可排序器:任何人都可以排序並提交到Layer1。但這種方案雖然看似公平,卻有明顯缺點。排序器不同於Layer1礦工或驗證者,不提高最終安全性,只是提交批處理。多個參與者同時提交時最終只有一個被收錄,導致大量資源浪費。

排序標準是什麼?

通常有兩種方式:

1. 先到先服務:類似先上車先佔座,先發出的交易優先排序。

2. 按Gas費排序:急需處理的交易可多付費用獲得優先權。

主流Layer2多採用第一種方式。但實際上Layer2對排序方式並無硬性規定,排序器甚至可以隨意排序,就像公交司機可以拒載或提前爲親友佔座一樣。

排序器可以作惡嗎?如何防範?

理論上排序器可以作惡。它可以撤銷某些交易並謊報成功,或在交易中夾雜惡意交易來獲利。

爲防範作惡,不同Layer2採取了不同約束措施:

• Optimistic Rollup使用欺詐證明,在爭議期內(通常一周)若無人證明數據有誤,提交的數據將永久不可更改。

• ZK Rollup採用有效性證明,對每個批處理進行即時驗證,通過後在Layer1得到最終確認,沒有爭議期。

現狀:中心化排序器引發的問題

目前主流Layer2如OP Mainnet、Arbitrum One、Starknet及zkSync Era都採用中心化排序器,由官方或附屬組織運行。

中心化排序器對Layer2項目有諸多好處,如易於管理、提高效率並獲取收入。但盡管它們承諾維護用戶利益,不會作惡,仍引發了用戶擔憂。

抗審查性弱

單一中心化實體運行的排序器抗審查性遠不如Layer1的衆多驗證者或礦工。團隊可能因法規要求剔除某些交易,或將一些交易列入黑名單。雖然大多Layer2設計了用戶可繞過排序器直接向Layer1提交交易的機制,但用戶需付出額外成本。

弱活躍性

相比每秒成千上萬的交易請求,單一中心化排序器可能因硬件等原因無法同時處理,導致系統宕機。例如Arbitrum發放空投時就曾短暫宕機。

獲取不當MEV收益

MEV(最大可提取價值)指通過操縱交易順序獲取的額外收益。Layer2排序器與Layer1礦工/驗證者類似,有權操縱交易順序。盡管排序器由Layer2團隊運行,但我們仍無法完全信任他們,特別是像OP Mainnet使用私有內存池,相當於黑箱操作。

未來發展

主流Layer2意識到中心化排序器的問題,都提出了去中心化排序器方案。但目前僅體現在官方文檔或白皮書中,相比分散權力和收益,它們似乎更專注於打造核心競爭力。

去中心化排序器

幾種去中心化排序器方案:

1. 地理去中心化:在全球不同地點部署多個排序器,由聲譽良好的利益相關方運行,通過輪換決定排序權。

2. 排序器拍賣:通過智能合約進行拍賣,任何人可競標排序器運行權。獲勝方需質押保證金以防作惡。

3. 領導者選舉:允許任何人質押代幣,每次提交批處理時隨機選擇排序者(概率可與質押金額成正比)。

4. Based Rollup:由以太坊驗證者主導Layer2交易排序,完全取代Layer2自身排序器。此方案操作難度高,仍有技術問題待解決。

共享排序器

共享排序器指取消單個Layer2專屬排序器,多個Layer2共用第三方排序器網路。

優點包括:Layer2間原子可組合性、防止MEV提取等。目前多個項目正在建立共享排序器網路,如Astria、Radius和Espresso。

總結與思考

去中心化排序器或共享排序器能否完美解決中心化排序器問題?未必。

從MEV角度看,以太坊The Merge後,區塊提議者已實現大量REV提取。適度套利有利市場穩定,但過度MEV提取會損害用戶利益。若Rollup排序器完全開放,可能形成類似市場格局。

共享排序器雖能提高互操作性,但若廣泛使用,可能演變爲控制多個Rollup的強大網路,引發新的中心化問題。

區塊鏈去中心化是漫長艱難的過程。排序器受關注是因其在Rollup中的重要作用。相信未來經過不斷探索,當前問題終將得到合適解決。