Le problème de centralisation des ordonnanceurs de Layer2 d'Ethereum : décentralisation des ordonnanceurs

Avec la popularité des solutions d'extension Layer 2 d'Ethereum, le tri des transactions est devenu un problème de plus en plus grave. Le principal rôle des rollups Layer 2 est de fournir un environnement sécurisé pour des transactions à faible coût. Les rollups offrent une couche d'exécution aux utilisateurs, puis soumettent les données de transaction à la Layer 1, comme Arbitrum, Optimism, zkSync sur Ethereum.

Les ordonneurs sont des entités responsables de l'organisation de ces transactions en groupes. Ils reçoivent des transactions désordonnées des utilisateurs, les traitent par lots hors chaîne, puis génèrent un lot de transactions ordonnées et compressées. Ces transactions peuvent ensuite être insérées dans un bloc et envoyées au Layer 1 parent.

Le Rollup n'a en réalité pas besoin de séquenceur ; c'est simplement un choix de conception visant à offrir aux utilisateurs des frais plus bas et des confirmations de transaction plus rapides. Par exemple, un rollup peut utiliser la couche de base pour le tri, tout comme la plupart des rollups utilisent la couche de base Ethereum pour obtenir la disponibilité des données. Cependant, la couche de base Ethereum peut être relativement inefficace et coûteuse. Cela signifie qu'à ce jour, chaque projet principal de rollup Layer 2 a découvert qu'il est plus pratique, moins cher et plus convivial pour les utilisateurs de faire fonctionner un séquenceur centralisé.

Comme le séquenceur contrôle l'ordre des transactions, il a la capacité de revoir les transactions des utilisateurs ( bien qu'une révision complète soit peu probable, car les utilisateurs peuvent soumettre des transactions directement à Layer 1 ). Le séquenceur peut également extraire la valeur maximale pouvant être extraite (MEV), ce qui pourrait entraîner des pertes économiques pour la communauté des utilisateurs. De plus, la disponibilité pourrait également être un problème majeur - si le seul séquenceur centralisé tombe en panne, les utilisateurs ne pourront pas utiliser ce séquenceur et l'ensemble du rollup sera affecté.

La solution est un ordonnanceur partagé et décentralisé. L'ordonnanceur partagé fournit essentiellement un service décentralisé pour les rollups. En plus de résoudre des problèmes tels que la censure, l'extraction MEV et la disponibilité, l'ordonnanceur partagé introduit également des fonctionnalités inter-rollup, ouvrant diverses nouvelles possibilités. Espresso, Astria et Radius développent des solutions d'ordonnancement partagé innovantes, chacune ayant des fonctionnalités uniques dans leur architecture respective. Espresso essaie d'utiliser EigenLayer pour guider son réseau, tandis qu'Astria maintient un lien étroit avec le réseau de disponibilité de données modulaire Celestia. Radius, quant à lui, a amené son mempool cryptographique unique dans la conversation.

Avec la popularité croissante de l'écosystème Layer 2 rollup d'Ethereum, un aspect souvent négligé est celui des ordonnanceurs. Les ordonnanceurs sont responsables du tri des transactions, et en utilisant un ordonnanceur via le rollup, on peut offrir une meilleure expérience utilisateur, des frais plus bas et des confirmations de transactions plus rapides. Cependant, le problème est que, jusqu'à présent, toutes les grandes entreprises Layer 2 d'Ethereum ont constaté qu'il était plus pratique, convivial et moins coûteux de faire fonctionner leur propre ordonnanceur centralisé unique. Étant donné le pouvoir des ordonnanceurs en matière d'examen des transactions, d'extraction de MEV et de création de points de défaillance uniques en matière de disponibilité (, cela peut être considéré comme un résultat indésirable et ne correspond pas à l'esprit de la cryptomonnaie.

Bien que la plupart des entreprises de cryptomonnaie aient déjà résolu le problème de la décentralisation de leurs propres ordonnanceurs et l'aient intégré dans leur feuille de route, il n'y a pas encore de véritable consensus sur la manière d'atteindre la décentralisation. Nous devrions également noter qu'Arbitrum et Optimism ont lancé leurs propres solutions depuis la seconde moitié de 2021, et l'on peut dire qu'ils n'ont pas encore réalisé de progrès substantiels en matière d'ordonnanceurs décentralisés.

Pour aller plus loin, la blockchain est un registre de données distribué, composé de données transactionnelles horodatées organisées par blocs. Au départ, ces données transactionnelles étaient désordonnées et non organisées. Une fois triées, elles peuvent être organisées en blocs et exécutées pour créer un nouvel état de la blockchain. Pour les blockchains de niveau 1 comme Ethereum, ce tri des transactions se produit au sein de la couche de base d'Ethereum.

Dans la solution de scalabilité la plus populaire d'Ethereum — la couche rollup Layer 2, le tri des transactions est devenu un problème de plus en plus sérieux. N'oubliez pas que le rôle principal du rollup est de fournir aux utilisateurs un lieu de transaction sécurisé et peu coûteux. En termes simples, le rollup Layer 2 offre aux utilisateurs une couche d'exécution, puis soumet leurs données de transaction à la couche supérieure Layer 1, c'est-à-dire Arbitrum, Optimism, zkSync d'Ethereum, etc. Les transactions groupées soumises à la Layer 1 contiennent souvent des centaines ou des milliers de transactions Layer 2 compressées, réduisant ainsi le coût de l'envoi de données à la Layer 1.

![Interprétation de l'Institut de recherche Binance sur le moteur de tri décentralisé : pierre angulaire de la sécurité Layer2, élargissant les cas d'utilisation des tokens natifs])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-f4cec0ba1e9600bfd02ef8fabe4397ad.webp(

Dans le monde des rollups Layer 2, le sélecteur est l'entité autorisée à ordonner les transactions en groupes. Le sélecteur reçoit des transactions désordonnées des utilisateurs, les traite hors chaîne en groupes, puis génère un lot de transactions compressées et ordonnées. Ces transactions peuvent ensuite être placées dans un bloc et envoyées au Layer 1 parent. Les transactions groupées peuvent également être disponibles sur la disponibilité des données )DA(, généralement Ethereum, utilisée pour la plupart des rollups actuels ). Il offre également aux utilisateurs un engagement léger, c'est-à-dire qu'après avoir reçu la transaction de l'utilisateur, le sélecteur fournira un reçu presque instantané comme "confirmation légère". La "confirmation forte" est reçue après que la transaction a été envoyée au Layer 1.

Fondamentalement, le trieur a un objectif très clair : améliorer l'expérience utilisateur. Utiliser un trieur pour les transactions Layer 2 est similaire à utiliser "une voie rapide", ce qui signifie des frais plus bas et des confirmations de transactions plus rapides. En fait, le trieur peut compresser des centaines voire des milliers de transactions Layer 2 en une seule transaction Layer 1, ce qui permet d'économiser des frais de gas. De plus, la confirmation douce fournie par le trieur signifie que les transactions rollup peuvent offrir aux utilisateurs une confirmation rapide des blocs. Cette combinaison contribue à améliorer l'expérience des utilisateurs avec le rollup Layer 2.

Il est important de se rappeler que les rollups n'ont pas besoin de séquenceurs ; c'est simplement un choix de conception pour une meilleure expérience utilisateur. Par exemple, tout comme la plupart des rollups utilisent Ethereum Layer 1 pour améliorer la disponibilité des données, ils peuvent également l'utiliser pour le tri. Justin Drake de la fondation Ethereum les a récemment qualifiés de "basés sur rollup". Cependant, la couche de base d'Ethereum est très probablement relativement inefficace et coûteuse, surtout si l'on considère le volume élevé de transactions de Layer 2. En essence, le débit des transactions des rollups sera limité par le taux de tri des données d'Ethereum Layer 1. Les utilisateurs subiront également des délais de confirmation des transactions similaires à ceux des transactions sur Ethereum. Cela signifie qu'à ce jour, chaque projet majeur d'extension Layer 2 a découvert qu'il est plus pratique, moins cher et plus facile à utiliser de faire fonctionner un séquenceur centralisé. Bien que les utilisateurs de Layer 2 puissent soumettre des transactions directement à Layer 1 pour contourner le séquenceur, ils doivent payer des frais de gas pour les transactions sur Layer 1, et celles-ci peuvent prendre plus de temps à être finalisées. Cela contredit en grande partie l'objectif d'exécuter des transactions via des rollups Layer 2.

Étant donné que le sélecteur contrôle l'ordre des transactions, il a théoriquement le droit de ne pas inclure les transactions des utilisateurs (. Cependant, si un utilisateur est capable et disposé à payer des frais de gaz, il peut également soumettre des transactions directement à Layer 1 ). Le sélecteur peut également extraire des MEV du groupe de transactions, ce qui peut entraîner des pertes économiques pour la communauté des utilisateurs. S'il n'y a qu'un seul sélecteur, comme c'est le cas actuellement pour toutes les transactions principales de rollup, le risque de centralisation est plus important. Dans ce cas, la disponibilité peut devenir un problème, c'est-à-dire que si le seul sélecteur tombe en panne, alors l'ensemble du rollup sera affecté. Une configuration à plusieurs sélecteurs peut réduire ce risque.

Avec cette configuration, le sélecteur peut être considéré comme un intermédiaire semi-fiable pour l'utilisateur. Bien que le sélecteur ne puisse pas empêcher l'utilisateur d'utiliser Layer 2, il peut retarder les transactions de l'utilisateur, entraînant des frais de gaz supplémentaires à payer par l'utilisateur, et en tirer de la valeur des transactions de l'utilisateur.

MEV est particulièrement important ici. MEV fait référence à la valeur obtenue à partir de la production de blocs, allant au-delà des récompenses de blocs de minage de première étape ( ou de staking ) et des frais de gaz. Elle est extraite en manipulant les transactions au sein du bloc, c'est-à-dire en incluant, en excluant et en changeant l'ordre des transactions. Par exemple, des formes courantes d'extraction de MEV incluent les front-running et les attaques par sandwich.

Étant donné le rôle des ordonneurs dans les rollups Layer 2, ils peuvent comprendre toutes les transactions des utilisateurs hors chaîne. De plus, comme ces ordonneurs sont généralement gérés par le projet lui-même ou par des équipes affiliées, comme la fondation Optimism pour OP Mainnet et la fondation Arbitrum pour Arbitrum One et Nova, de nombreux utilisateurs craignent de ne pas pouvoir voir l'extraction potentielle de MEV. Même sans ces préoccupations, avec les projets gérant leurs propres ordonneurs centralisés, la confiance et le degré de décentralisation de ces protocoles auront également un impact sur les utilisateurs. La crédibilité et la décentralisation de ces protocoles seront certainement remises en question.

Au moment de la rédaction de cet article, toutes les principales versions d'Ethereum Layer 2 dépendent de classificateurs centralisés. Avec de plus en plus de transactions Ethereum transférées vers des solutions Layer 2, bien que l'ensemble des validateurs d'Ethereum soit lui-même décentralisé, il semble qu'un grand nombre de transactions (, c'est-à-dire celles sur Layer 2, soient influencées par des forces centralisées sous la forme d'un classificateur unique.

Comme prévu, la plupart de ces entreprises ont déjà résolu le problème de décentralisation de leurs propres ordonnanceurs et l'ont inclus dans leur feuille de route. Bien que ce soit un signal positif indiquant que la décentralisation fait partie de la vision de Layer 2, nous devrions 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 des ressources à l'amélioration de leurs produits et fonctionnalités de base, plutôt qu'à se concentrer sur la décentralisation. Ce n'est pas tout à fait une critique, car dans un environnement concurrentiel, se concentrer sur la décentralisation avant d'avoir des produits compétitifs n'est pas dans le meilleur intérêt de l'entreprise, ce qui est en quelque sorte compréhensible. Cependant, à mesure que les entreprises de réseau mûrissent, ce point de vue évolue et les discussions se tournent rapidement vers la décentralisation des classificateurs et l'augmentation de la crédibilité.

Il convient de souligner qu'il existe certaines discussions sur le degré de risque associé à la dépendance aux 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 rollup. Les utilisateurs peuvent contourner les ordonnanceurs et soumettre directement des transactions à Layer 1 ) tant qu'ils sont prêts à le faire et à payer le coût de gaz supplémentaire (. Bien que des ordonnanceurs malveillants puissent entraîner des retards de transaction et des frais supplémentaires pour les utilisateurs, ils ne peuvent finalement pas effectuer une révision complète. Avant cela, aucune grande entreprise de Layer 2 ne s'est vraiment concentrée sur la décentralisation de ses ordonnanceurs, ce qui est probablement l'une des raisons. Cela dit, le réordonnancement des transactions par les ordonnanceurs pour extraire le MEV reste un problème, en particulier dans des mempools 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 en sera affecté. Bien que les utilisateurs puissent toujours effectuer des transactions en accédant directement à Layer 1, ce n'est pas une méthode particulièrement durable et il est peu probable qu'elle fonctionne pour la plupart des transactions. Rappelez-vous que tout l'intérêt d'utiliser un rollup Layer 2 réside dans l'économie des frais de transaction. Étant donné que l'une des idées fondamentales derrière les cryptomonnaies est d'éviter de dépendre d'un unique fournisseur centralisé ) comme dans le domaine financier traditionnel (, la centralisation des ordonnanceurs est manifestement un problème majeur à résoudre et l'un des déblocages clés que les ordonnanceurs partagés apporteront au marché des rollups Layer 2.

La nouvelle solution pour résoudre les problèmes mentionnés ci-dessus est un ordonneur partagé décentralisé. Bien que les solutions des différents projets varient, l'idée fondamentale qui remplace un unique ordonneur centralisé reste la même. Ici, le terme "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 sont agrégées dans une pool de mémoire avant d'être ordonnées ), ce qui aide à réduire la possibilité d'extraction de MEV et de censure (. Le terme "décentralisé" fait référence au concept de rotation des leaders, ce qui signifie que ce n'est pas toujours un seul acteur qui ordonne toutes les transactions, mais qu'un leader est choisi 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 Layer 1 fonctionnent en utilisant un mécanisme de rotation des leaders. En fait, construire une couche de tri décentralisée est similaire à la construction d'un Layer 1 décentralisé, c'est-à-dire qu'il est nécessaire de construire un ensemble de validateurs. 正