去中心化排序器（Sequencer）能走多遠？

2023-07-30 00:07:07

作者：Kyle Liu, Bing Ventures投資經理

導語：排序器（Sequencer）用於解決以太坊網絡中的可擴展性和性能限制。它的引入旨在通過將鏈上交易進行批量處理和排序，將大部分計算和數據存儲的工作轉移到Layer2來減輕以太坊主鏈的負擔。去中心化排序器的天花板在於其所依賴的底層協議以及網絡環境。盡管去中心化的排序器可以提高系統的安全性和韌性，但仍存在一些限制和挑战。

排序器是Rollup網絡的核心組成部分，它負責接收交易、排序交易、執行交易和提交交易數據等關鍵操作。如果網絡的單一排序器出現故障或不可用，則整個網絡將停止處理交易。然而，很多現有的Rollup方案僅有一個單一的排序器，導致它們的去中心化程度遠不如某些中心化的替代Layer 1方案。因此，去中心化排序器的重要性不言而喻，而有潛力的去中心化排序器方案應當通過設計和實施上的改進，有效提升系統的去中心化性質。

排序器的重要性

現有的Rollup方案包括基於零知識證明（ZK）的Rollup和基於樂觀執行的Rollup。這些方案在提高可擴展性方面相比單體式的Layer 1方案有着更好的設計。然而，它們也存在一些問題：

零知識證明（ZK）Rollup的問題：

計算復雜性：使用ZK證明來驗證交易的正確性和合法性需要大量的計算資源和時間。這可能導致交易處理的延遲和高昂的計算成本。
可驗證性的依賴：ZK Rollup依賴於外部可驗證性，即需要外部監督者驗證ZK證明的正確性。這可能引入信任問題和中心化風險。

樂觀執行的Rollup的問題：

可逆性：樂觀執行的Rollup在交易執行過程中採用樂觀的假設，即假設所有交易都是有效且沒有衝突的。但如果存在衝突或無效的交易，整個系統可能需要回滾和重新執行，導致一定的不確定性和處理時間延遲。
前置運營（MEV）：樂觀執行的Rollup可能面臨前置運營問題，即交易執行順序的濫用，導致操縱交易和不公平的交易優先級。

這些問題限制了現有Rollup方案的性能和安全性，並且可能影響用戶體驗和可用性。解決這些問題的關鍵是通過引入排序器等新設計來提高Rollup的性能和去中心化程度。排序器的作用主要表現為提高吞吐量和壓縮交易數據。排序器可以對輸入的交易進行排序，從而提高交易處理的效率和吞吐量。通過將交易按照一定規則進行排序，可以減少交易之間的衝突和競爭，提高整體系統的處理能力。排序器還可以對交易進行壓縮，將多個交易打包成一個單一的交易，從而減少交易數據的規模。這種壓縮可以減少鏈上存儲和傳輸的成本，並提高整體系統的效率。

中心化排序器的問題

現有的Rollup解決方案大多運營自己的中心化排序器，因為這樣更加方便，且成本較低。然而，中心化排序器的弊端也顯而易見，即可能導致交易的審查、收取過高的費用、在交易執行方面進行優先交易（前端運營）或產生不良的MEV（最大化可提取價值）等問題。

Source: Bing Ventures

我們認為，解決中心化排序器問題的關鍵是推動技術創新和探索去中心化的排序器解決方案。如前所述，雖然目前的中心化排序器在提高吞吐量和性能方面發揮着重要作用，但我們應該積極尋求更安全、更防審查以及更去中心化的替代方案。這些方案可能需要在安全性、性能和去中心化程度之間進行權衡，並且在設計和實施上均存在難度，但它們有望解決當前中心化排序器所面臨的問題。

去中心化之路

目前，去中心化排序器技術還有待進步，可能的方向包括更有效的排序算法、更高效的驗證機制和更智能的排序器設計等。以下，我們總結了一些我們認為的有益嘗試所採取的的路线。毫無疑問，隨着時間的推移，去中心化排序器技術將不斷改進和演進。這可能包括更高的吞吐量、更快的確認速度、更低的延遲以及更高的安全性和可組合性。

權威證明（POA）：這種方案授權一組實體在PoA系統中輪流擔當排序器。它能夠有效改善抗審查性，且具有最低的延遲，但仍然存在單點故障的風險。
基於Rollups ：這種方案允許任何人向數據可用層（DA）提交L2批次，然後由DA層決定最終的區塊（提議者）。它的優點是繼承了DA層的活性和抗審查性，但可能會泄露收益和受到MEV的影響，並且確認速度較慢。
去中心化驗證者技術（DVT）：這種方案將排序職責分配給一個集群，集群中的每個節點使用它們的驗證器密鑰的部分份額籤署獨立的證明。這種方案具有靈活性，可以與其他解決方案結合使用，但會增加一定的延遲。
共享排序器：這種方案允許多個Rollup選擇進入一個共享排序器，它能夠同時處理鏈A和鏈B上的交易，並為排序層提供強大的經濟安全性和實時抗審查性。共享排序器具有多鏈的網絡效應，但仍然受限於L1的數據和事務排序吞吐量。
建立一個新的排序器集：這種方案通過使用代幣激勵機制，無許可地創建一個去中心化的排序器組。它的優點是增加代幣的效用，但可能存在延遲，並且實施門檻對於不太知名的Rollups可能會有困難。

盡管去中心化排序器擁有衆多優勢，但目前的多種方案均有自己的權衡，各有利弊。

Source: Bing Ventures

潛在的機會

現在我們跳脫出來，去中心化排序器能過一勞永逸地解決以太坊的問題嗎？它是否已經在一些地方為以太坊埋了一些隱患？

首先，對於依賴底層區塊鏈協議（L1）的去中心化排序器方案，其性能和可擴展性天然就受到L1協議本身的限制。如果底層協議在處理事務和共識方面存在瓶頸，那么即使排序器具備高度的去中心化和響應能力，整個系統的性能也會受到限制。

其次，網絡環境對於去中心化排序器的影響也是一個重要的考慮因素。網絡的同步性和穩定性會直接影響排序器的活躍度和安全性。在異步網絡中，排序器會失去活躍度，即無法及時處理交易。而在網絡同步性較強的情況下，排序器可以更可靠地保持活躍狀態。

那么，這也就意味着隨着去中心化排序器的發展，與其相關的基礎設施將成為潛在的投資機會。這包括提供排序器服務的技術提供商、安全審計公司、跨鏈解決方案提供商以及治理和參與平臺等。這些基礎設施將有望改善我們提到的問題。需要強調的是，去中心化排序器是以太坊社區為提升系統性能和擴展性所探索的一種解決方案，但並非唯一的解決方案。未來還會出現其他技術和改進，以進一步提升以太坊網絡的性能：

多鏈互操作性：隨着各種區塊鏈和Layer 2解決方案的出現，多鏈互操作性將成為去中心化排序器的一個重要方面。未來的排序器可能需要能夠同時處理多個鏈上的交易，並實現原子可組合性，以提供更流暢的用戶體驗和更強大的功能。
防止MEV和提高用戶保護：未來的排序器可能會採取措施來減少MEV的影響，並提供更好的用戶保護機制。這可能包括採用隨機排序機制、合理的交易費用機制以及更好的隱私保護措施。
增強的治理和參與機制：為了確保去中心化排序器的公平性和安全性，未來的排序器可能會引入更強大的治理和參與機制。這可以通過代幣持有者的投票、驗證者的選舉和參與者的分權決策來實現。更加开放和透明的治理機制可以促進社區參與和推動系統的發展。

總而言之，隨着去中心化排序器的發展，我們預計將湧現出更多商業模式創新。這可能包括不同的交易費用模型、基於排序器的數據服務和鏈上應用程序等。創新的商業模式將為排序器提供更多的經濟激勵，從而促進其廣泛應用和可持續發展。