Problèmes de centralisation de Layer2 d'Ethereum : exploration des ordonneurs décentralisés

1. Points clés

• Le principal rôle des rollups Layer2 est de fournir aux utilisateurs un environnement de transaction sécurisé et à faible coût. Les rollups regroupent les transactions des utilisateurs avant de les soumettre à Ethereum Layer1.

• Le sélecteur est responsable de trier et d'emballer les transactions des utilisateurs. Actuellement, les principaux projets de rollup utilisent des sélecteurs centralisés, ce qui pose des risques de censure, de capture MEV et de point de défaillance unique.

• Le réseau de tri partagé décentralisé est l'une des solutions, pouvant fournir des services de tri décentralisés pour plusieurs rollups.

• Espresso, Astria, Radius et d'autres projets développent des solutions de tri partagé innovantes, chacun ayant ses propres caractéristiques.

• La décentralisation des ordonnanceurs est cruciale pour la sécurité et l'interopérabilité de l'écosystème rollup, et constitue une direction importante pour le développement futur.

2. Introduction

Avec la popularité croissante de l'écosystème Layer2 rollup d'Ethereum, le rôle des séquenceurs attire de plus en plus l'attention. Les séquenceurs sont responsables du tri des transactions, et en utilisant des séquenceurs, le rollup peut offrir une meilleure expérience utilisateur, des frais plus bas et une confirmation des transactions plus rapide.

Cependant, les projets Layer2 d'Ethereum les plus populaires utilisent des ordonnanceurs centralisés, ce qui peut entraîner des problèmes de censure, de capture MEV et de points de défaillance uniques, ce qui est contraire à l'esprit de décentralisation des cryptomonnaies.

Bien que la plupart des projets de rollup aient inclus la décentralisation des ordonnanceurs dans leur feuille de route, il n'y a pas encore de consensus sur la manière de réaliser cette décentralisation. Il convient de noter qu'Arbitrum et Optimism ont lancé des solutions connexes depuis le second semestre 2021, mais n'ont pas encore réalisé de progrès substantiels en matière d'ordonnanceurs décentralisés.

Ce rapport examinera en détail le rôle des ordonneurs et l'état actuel du domaine des rollups Ethereum, analysera en profondeur les projets développant des solutions et réfléchira aux impacts potentiels sur le développement futur de l'écosystème des rollups Layer 2 d'Ethereum.

3. Introduction au tri

La blockchain est essentiellement un grand livre distribué constitué de données de transaction horodatées triées par blocs. À l'origine, ces données de transaction étaient désordonnées, et après tri, elles pouvaient être organisées en blocs et exécutées, générant un nouvel état de la blockchain. Pour des blockchains de type Layer1 comme Ethereum, ce tri des transactions se produit au niveau de la couche de base elle-même.

Dans la solution d'extension la plus populaire d'Ethereum - le Layer2 rollup, le tri des transactions est devenu un problème de plus en plus important. Le rôle principal du rollup est de fournir aux utilisateurs un environnement de transaction sécurisé et à faible coût. En d'autres termes, le Layer2 rollup fournit une couche d'exécution aux utilisateurs, puis agrège les données des transactions pour les soumettre à la couche supérieure Layer1, comme Arbitrum, Optimism, zkSync, etc. Un lot de transactions soumis à Layer1 contient généralement des centaines ou des milliers de transactions Layer2 compressées, réduisant ainsi le coût de l'envoi de données à Layer1.

Dans le monde des rollups Layer2, le triant est l'entité responsable de trier les transactions en groupes. Le triant reçoit des transactions désordonnées des utilisateurs, les traite hors chaîne en groupes, puis génère un lot de transactions ordonnées et compressées. Ces transactions peuvent ensuite être mises dans un bloc et envoyées à la couche parente Layer1. Les transactions par lots peuvent également être utilisées dans la couche de disponibilité des données (, qui est généralement Ethereum, pour la majorité des rollups actuels ). Le triant fournit également aux utilisateurs un engagement doux, c'est-à-dire qu'après avoir reçu la transaction de l'utilisateur, il fournira un reçu quasi instantané en tant que "confirmation douce". La "confirmation dure" est celle qui est reçue après que la transaction a été envoyée à la couche Layer1.

Pourquoi Rollup doit-il utiliser un ordonnateur, pourquoi est-ce un problème ?

L'objectif fondamental du classificateur est d'améliorer l'expérience utilisateur. Utiliser un classificateur pour des transactions Layer2 est similaire à utiliser une "voie rapide", ce qui signifie des frais plus bas et une confirmation des transactions plus rapide. En réalité, le classificateur peut compresser des centaines voire des milliers de transactions Layer2 en une seule transaction Layer1, permettant ainsi d'économiser des frais de gas. De plus, la confirmation douce fournie par le classificateur signifie que les transactions rollup peuvent offrir aux utilisateurs une confirmation de bloc rapide. Cette combinaison contribue à améliorer l'expérience des utilisateurs avec les rollups Layer2.

Il est important de noter que les rollups n'ont pas nécessairement besoin d'un ordonnateur ; c'est simplement un choix de conception fait pour offrir une meilleure expérience utilisateur. Par exemple, tout comme la plupart des rollups utilisent Ethereum Layer1 pour améliorer la disponibilité des données, ils peuvent également utiliser Ethereum pour l'ordonnancement. Cependant, l'efficacité de la couche de base d'Ethereum est relativement faible et coûteuse, surtout compte tenu du volume élevé des transactions Layer2. En essence, le débit des transactions des rollups sera limité par le taux de tri des données sur Ethereum Layer1. Les utilisateurs connaîtront également le même délai de confirmation des transactions que sur Ethereum. Cela signifie qu'à ce jour, chaque projet majeur de rollup Layer2 a découvert qu'il était plus pratique, moins cher et plus facile pour les utilisateurs d'exécuter un ordonnateur centralisé. Bien que les utilisateurs de Layer2 puissent soumettre directement des transactions à Layer1 pour contourner l'ordonnateur, ils doivent payer des frais de gas pour les transactions sur Layer1, et celles-ci peuvent prendre plus de temps à être finalisées. Cela va en grande partie à l'encontre de l'objectif d'utiliser les rollups Layer2 pour exécuter des transactions.

Puisque le séquenceur contrôle l'ordre des transactions, en théorie, il a le droit de ne pas inclure les transactions des utilisateurs (. Cependant, si un utilisateur a la capacité et est prêt à payer les frais de gaz, il peut également soumettre des transactions directement à Layer1 ). Le séquenceur peut également extraire le MEV du groupe de transactions, ce qui pourrait entraîner des pertes économiques pour la communauté des utilisateurs. S'il n'y a qu'un seul séquenceur, comme c'est le cas pour tous les rollups principaux actuellement, le risque de centralisation est plus élevé. Dans ce cas, si le séquenceur unique tombe en panne, l'ensemble du rollup sera affecté. Un paramétrage avec plusieurs séquenceurs peut réduire ce risque.

Avec ce paramètre, le classificateur peut être considéré comme une partie semi-fiable de l'utilisateur. Bien que le classificateur ne puisse pas empêcher l'utilisateur d'utiliser Layer2, il peut retarder les transactions de l'utilisateur, entraînant des frais de gaz supplémentaires pour l'utilisateur et tirant de la valeur des transactions de l'utilisateur.

la corrélation de MEV

MEV est particulièrement important ici. MEV fait référence à la valeur obtenue grâce à la production de blocs, au-delà des récompenses de blocs de premier niveau provenant du minage ( ou du staking ) et des frais de gas. Il est extrait en manipulant les transactions dans le bloc, c'est-à-dire en incluant, excluant et modifiant l'ordre des transactions. Par exemple, les formes courantes d'extraction de MEV incluent le front-running et les attaques sandwich.

Étant donné le rôle joué par les ordonnanceurs dans le Layer2 rollup, ils peuvent comprendre toutes les transactions des utilisateurs hors chaîne. De plus, comme ces ordonnanceurs sont généralement gérés par le projet lui-même ou par des équipes affiliées, comme la Fondation Optimiste de OP Mainnet et la Fondation Arbitrum de Arbitrum One et Nova, de nombreux utilisateurs s'inquiètent de leur incapacité à voir le potentiel d'extraction de la valeur monétaire (MEV). Même sans ces préoccupations, à mesure que les projets gèrent leurs propres ordonnanceurs centralisés, la crédibilité et le degré de décentralisation de ces protocoles sont également remis en question.

État actuel du marché des classeurs

Actuellement, tous les principaux rollups Layer2 d'Ethereum dépendent de ordonnateurs centralisés. Avec un nombre croissant de transactions Ethereum transférées vers des solutions Layer2, bien que l'ensemble des validateurs d'Ethereum soit lui-même décentralisé, il semble qu'une grande partie des transactions (, c'est-à-dire celles sur Layer2, soit influencée par une force centralisée sous la forme d'un ordonnateur unique.

Sans surprise, la plupart de ces entreprises ont déjà intégré la décentralisation de leurs ordonnanceurs dans leur feuille de route. Bien que ce soit un signe positif indiquant que la décentralisation fait partie de la vision Layer2, nous devons noter qu'Arbitrum et Optimism ont lancé leurs propres solutions depuis la fin de 2021, et l'on peut dire qu'elles n'ont pas encore réalisé de progrès substantiels en matière d'ordonnanceurs décentralisés.

La plupart des grandes entreprises semblent consacrer leurs ressources à l'amélioration de leurs produits et fonctionnalités de base, plutôt qu'à se concentrer sur la décentralisation. Ce n'est pas complètement une critique, car dans un environnement concurrentiel, il n'est dans l'intérêt de aucune entreprise de se concentrer sur la décentralisation avant d'avoir des produits compétitifs, ce qui est en quelque sorte compréhensible. Cependant, avec la maturité des entreprises de réseau, ce point de vue est en train de changer, et les discussions se déplacent rapidement vers la décentralisation des classificateurs et l'amélioration de la crédibilité.

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) Autres questions

Il convient de souligner qu'il existe certaines discussions sur le degré de risque associé à la dépendance des classeurs centralisés.

Comme mentionné ci-dessus, les ordonnanceurs contrôlant l'ordre des transactions peuvent exclure les transactions des utilisateurs et extraire le MEV. Cependant, les ordonnanceurs ne peuvent finalement pas exclure complètement les utilisateurs des transactions de rollup. Les utilisateurs peuvent contourner les ordonnanceurs et soumettre directement des transactions à Layer1 ### tant qu'ils le souhaitent et sont prêts à payer des coûts de gaz supplémentaires (. Bien que des ordonnanceurs malveillants puissent entraîner des retards de transactions et des frais supplémentaires pour les utilisateurs, ils ne peuvent finalement pas effectuer une censure complète. Avant cela, aucune grande entreprise Layer2 ne s'est particulièrement concentrée sur la décentralisation de ses ordonnanceurs, ce qui est probablement l'une des raisons. Néanmoins, le fait que les ordonnanceurs reclassent les transactions pour extraire le MEV reste un problème, en particulier dans des pools de mémoire privés comme OP Mainnet.

Peut-être que le plus grand problème réside dans la temporalité. Étant donné que les principaux programmes de rollup fonctionnent avec un unique ordonnanceur centralisé, si ces ordonnanceurs rencontrent des problèmes, l'ensemble du programme de rollup sera affecté de manière défavorable. Bien que les utilisateurs puissent toujours effectuer des transactions en accédant directement à Layer1, ce n'est pas une méthode particulièrement durable, et il est peu probable qu'elle fonctionne pour la plupart des transactions. Rappelez-vous, tout l'intérêt d'utiliser un rollup Layer2 est d'économiser sur les frais de transaction. Étant donné que l'une des idées fondamentales derrière les cryptomonnaies est d'éviter la dépendance à un unique fournisseur centralisé) comme c'est le cas dans le domaine financier traditionnel(, la centralisation des ordonnanceurs est clairement un problème important à résoudre, et c'est également l'un des principaux déblocages que les ordonnanceurs partagés apporteront au marché des rollups Layer2.

4. Solution : Ordonnanceur partagé décentralisé

) Aperçu

La nouvelle solution pour résoudre les problèmes mentionnés ci-dessus est un ordonnanceur partagé décentralisé. Bien que les solutions des différents projets varient, l'idée fondamentale qui remplace l'ordonnanceur centralisé unique est la même. Ici, "partagé" fait référence au fait que plusieurs rollups différents peuvent utiliser le même réseau, c'est-à-dire que les transactions provenant de plusieurs rollups seront agrégées dans une mémoire tampon avant d'être ordonnées, ce qui aide à réduire la possibilité d'extraction de MEV et de censure. Ici, "décentralisé" fait référence au concept de rotation des leaders, c'est-à-dire que toutes les transactions ne sont pas toujours ordonnées par un seul acteur, mais qu'un leader est sélectionné parmi un groupe d'acteurs décentralisés. Cela aide à prévenir la censure et à fournir des garanties d'efficacité.

Cela ressemble beaucoup à la façon dont divers Layer1 fonctionnent en utilisant un mécanisme de rotation des leaders. En fait, construire une couche de tri décentralisée est similaire à la construction d'un Layer1 décentralisé, c'est-à-dire qu'il est nécessaire de constituer un ensemble de validateurs. Comme nous le verrons plus loin dans cette section, différents projets adoptent différentes approches pour répondre à cette exigence.

Le partageur de tri est conçu pour atténuer le problème d'extraction de MEV, offrir une capacité de résistance à la censure et améliorer les garanties d'efficacité des rollups, c'est-à-dire résoudre les problèmes auxquels sont confrontés les partageurs de tri centralisés ### comme mentionné ci-dessus (. De plus, deux points méritent d'être soulignés :

• Décentralisation en tant que service : La solution de planificateur partagé vise à fournir un service de décentralisation des planificateurs pour un nombre quelconque de rollups. Ensuite, tous ces rollups bénéficieront de l'antirestriction et de la réactivité que peut offrir un réseau décentralisé, sans avoir à établir ce réseau eux-mêmes. Étant donné que cela pourrait être un processus très coûteux et long, c'est un des principaux arguments de vente du réseau de planificateurs partagés. N'oubliez pas qu'aucune entreprise n'a encore décentralisé ses planificateurs, et la plupart d'entre elles ont suffisamment de fonds pour le faire, ce qui signifie que ce n'est pas encore un problème.