O ordenadores do Layer2 do Ethereum enfrentam problemas de centralização: análise dos ordenadores descentralizados

Com a popularização das soluções de escalabilidade Layer 2 do Ethereum, a ordenação das transações tornou-se um problema cada vez mais sério. A principal função do rollup Layer 2 é fornecer um ambiente seguro para transações de baixo custo aos usuários. O rollup oferece uma camada de execução para os usuários e, em seguida, submete os dados das transações à Layer 1, como Arbitrum, Optimism, zkSync no Ethereum.

Os ordenadores são entidades responsáveis por agrupar essas transações em lotes. Eles recebem as transações desordenadas dos usuários, processam-nas em lotes fora da cadeia e, em seguida, geram um lote de transações ordenadas e compactadas. Essas transações podem então ser inseridas em blocos e enviadas para a camada 1 pai.

Na verdade, o Rollup não precisa de um ordenadora; é apenas uma escolha de design, com o objetivo de proporcionar aos usuários taxas mais baixas e confirmações de transação mais rápidas. Por exemplo, o rollup pode usar a camada base para ordenação, assim como a maioria dos rollups utiliza a camada base do Ethereum para obter disponibilidade de dados. No entanto, a camada base do Ethereum pode ser relativamente ineficiente e cara. Isso significa que, até agora, cada projeto principal de Rollup de Layer 2 descobriu que operar uma ordenadora centralizada é mais conveniente, mais barato e mais amigável para os usuários.

Devido ao ordenadores controlarem a ordem das transações, eles têm a capacidade de rever as transações dos usuários (, embora uma revisão completa seja improvável, uma vez que os usuários podem enviar transações diretamente para a Layer 1 ). O ordenador também pode extrair o valor máximo a extrair (MEV), o que pode causar perdas econômicas para a comunidade de usuários. Além disso, a disponibilidade também pode ser um grande problema - se o único ordenador centralizado falhar, os usuários não poderão usar esse ordenador, afetando todo o rollup.

A solução é um ordenado compartilhado e descentralizado. O ordenado compartilhado proporciona essencialmente serviços descentralizados para rollups. Além de resolver problemas como censura, extração de MEV e disponibilidade, o ordenado compartilhado também introduz funcionalidades entre rollups, abrindo novas possibilidades. Espresso, Astria e Radius estão desenvolvendo soluções inovadoras de ordenação compartilhada, cada uma com características únicas em sua arquitetura. Espresso tenta utilizar o EigenLayer para direcionar sua rede, enquanto Astria mantém uma estreita relação com a rede de disponibilidade de dados modular Celestia. Radius, por sua vez, trouxe seu único mempool criptográfico para a conversa.

Com a crescente popularidade do ecossistema de rollups Layer 2 do Ethereum, um aspecto frequentemente negligenciado é o dos ordenadores. Os ordenadores são responsáveis pela ordenação das transações, e o uso de ordenadores através de rollups pode proporcionar uma melhor experiência ao usuário, taxas mais baixas e confirmações de transações mais rápidas. No entanto, o problema é que, até agora, todas as principais empresas de Layer 2 do Ethereum descobriram que operar seu próprio ordenador centralizado é o mais conveniente, amigável ao usuário e de menor custo. Considerando o poder que os ordenadores têm sobre a revisão de transações, extração de MEV e criação de pontos únicos de falha ( em relação aos problemas de usabilidade ), isso pode ser visto como um resultado indesejável e não condizente com o espírito das criptomoedas.

Embora a maioria das empresas de criptomoeda já tenha resolvido o problema da descentralização de seus próprios ordenadores e o tenha como parte de seu roteiro, ainda não há um verdadeiro consenso sobre como alcançar a descentralização. Também devemos notar que a Arbitrum e a Optimism lançaram suas próprias soluções desde o segundo semestre de 2021, e pode-se dizer que ainda não fizeram progressos substanciais em relação aos ordenadores descentralizados.

Deixando de lado, a blockchain é um livro de dados distribuído, composto por dados de transações com carimbo de data/hora, organizados em blocos. Inicialmente, esses dados de transações eram desordenados e desorganizados. Após a ordenação, podem ser organizados em blocos e executados para criar um novo estado da blockchain. Para blockchains Layer 1 como Ethereum, essa ordenação de transações ocorre na própria camada base do Ethereum.

Na solução de escalabilidade mais popular do Ethereum - a camada Layer 2 rollup, a ordenação de transações tornou-se um problema cada vez mais grave. Lembre-se de que a principal função do rollup é fornecer aos usuários um local seguro e de baixo custo para transações. Em termos simples, o Layer 2 rollup oferece uma camada de execução para os usuários e, em seguida, envia os dados das suas transações para a camada superior Layer 1, como o Arbitrum, Optimism, zkSync, etc. Um lote de transações enviado para a Layer 1 geralmente contém centenas ou milhares de transações Layer 2 comprimidas, reduzindo assim o custo de envio de dados para a Layer 1.

No mundo do Layer 2 rollup, o ordenante é a entidade com autoridade para classificar transações em grupos. O ordenante recebe transações desordenadas dos usuários, processa-as em grupos fora da cadeia e, em seguida, gera um lote de transações ordenadas e compactadas. Depois, essas transações podem ser colocadas em um bloco e enviadas para o Layer 1 pai. Lotes de transações também podem estar disponíveis na camada de disponibilidade de dados (DA), que geralmente é Ethereum, utilizada na maioria dos rollups atuais (. Ele também oferece aos usuários um compromisso suave, ou seja, após receber as transações dos usuários, o ordenante fornece um recibo quase instantâneo como uma "confirmação suave". A "confirmação dura" é recebida após a transação ser enviada para a camada Layer 1.

Fundamentalmente, o ordenado tem um objetivo muito claro: melhorar a experiência do usuário. Usar o ordenado para transações Layer 2 é semelhante a usar a "faixa rápida", o que significa taxas mais baixas e confirmações de transação mais rápidas. Na verdade, o ordenado pode agrupar centenas ou milhares de transações Layer 2 em uma única transação Layer 1, economizando assim taxas de gas. Além disso, as confirmações suaves fornecidas pelo ordenado significam que as transações rollup podem oferecer confirmações de bloco rápidas aos usuários. Essa combinação ajuda a melhorar a experiência do usuário ao utilizar rollups Layer 2.

É importante lembrar que os rollups não precisam de um ordenadores; é apenas uma escolha de design feita para uma melhor experiência do usuário. Por exemplo, assim como a maioria dos rollups usam o Ethereum Layer 1 para melhorar a disponibilidade de dados, eles também podem usá-lo para a ordenação. Justin Drake da Fundação Ethereum chamou recentemente isso de "baseado em rollup". No entanto, a camada base do Ethereum é provavelmente relativamente ineficiente e cara, especialmente considerando que o volume de transações Layer 2 é muito alto. Em essência, a taxa de transações dos rollups será limitada pela taxa de ordenação de dados do Ethereum Layer 1. Os usuários também experimentarão o mesmo atraso na confirmação das transações que ocorre ao negociar no Ethereum. Isso significa que, até agora, cada um dos principais projetos de escalonamento Layer 2 descobriu que operar um ordenador centralizado é mais conveniente, mais barato e mais fácil para os usuários. Embora os usuários Layer 2 possam enviar transações diretamente para o Layer 1 para contornar o ordenador, eles devem pagar taxas de gás de transação ao Layer 1, e as transações podem levar mais tempo para serem concluídas. Isso em grande parte contradiz a intenção de utilizar rollups Layer 2 para executar transações.

![Interpretação do Instituto de Pesquisa da Binance sobre o classificador descentralizado: a pedra angular da segurança do Layer2, expandindo os cenários de uso de tokens nativos])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-1168f4831c0c24a1cfd758ba3e9101fc.webp(

Uma vez que o ordenadores controlam a ordem das transações, teoricamente têm o direito de não incluir as transações dos usuários, ). No entanto, se o usuário tem a capacidade e está disposto a pagar a taxa de gas, também pode submeter transações diretamente para a Layer 1, (. O ordenadores também podem extrair MEV do grupo de transações, o que pode causar perdas econômicas para a comunidade de usuários. Se houver apenas um ordenadores, como é o caso de todas as principais transações rollup atualmente, o risco de centralização aumenta. Nesse caso, a disponibilidade pode tornar-se um problema, ou seja, se o único ordenadores falhar, todo o rollup será afetado. A configuração de múltiplos ordenadores pode reduzir esse risco.

Com esta configuração, o ordenado pode ser visto como uma parte semi-confiável do usuário. Embora o ordenado não possa impedir que os usuários utilizem a Layer 2, ele pode atrasar as transações dos usuários, levando-os a pagar taxas de gás adicionais e a obter valor das transações dos usuários.

MEV é especialmente importante aqui. MEV refere-se ao valor obtido da produção de blocos, que ultrapassa as recompensas de bloco de mineração de primeira ordem ) ou de staking ( e as taxas de gas. É um valor extraído manipulando as transações dentro do bloco, ou seja, incluindo, excluindo e alterando a ordem das transações. Por exemplo, as formas comuns de extração de MEV incluem front-running e ataques de sanduíche.

Dada a função dos ordenadores no Layer 2 rollup, eles podem entender todas as transações dos usuários fora da cadeia. Além disso, uma vez que esses ordenadores são geralmente operados pelo próprio projeto ou por equipes afiliadas, como a Optimistic Foundation do OP Mainnet e a Arbitrum Foundation do Arbitrum One e Nova, muitos usuários estão preocupados que não consigam ver a potencial extração de MEV. Mesmo sem essas preocupações, à medida que os projetos operam seus próprios ordenadores centralizados, a falta de confiança e o grau de descentralização desses protocolos também afetarão os usuários. A credibilidade e a descentralização desses protocolos certamente serão questionadas.

Ao redigir este artigo, todas as principais versões do Ethereum Layer 2 dependem de ordenadores centralizados. À medida que um número crescente de transações Ethereum se desloca para soluções Layer 2, embora o conjunto de validadores do Ethereum em si seja descentralizado, parece que um grande número de transações ), ou seja, aquelas na Layer 2, ( serão afetadas por forças centralizadas na forma de um único ordenador.

Não é surpresa que a maioria dessas empresas já tenha resolvido o problema de descentralização de seus ordenadores, incluindo isso como parte de seu roteiro. Embora isso seja um sinal positivo, indicando que a descentralização é parte da visão do Layer 2, devemos notar que Arbitrum e Optimism lançaram suas próprias soluções desde o final de 2021, podendo-se dizer que ainda não fizeram progressos substanciais em relação aos ordenadores descentralizados.

A maioria das principais empresas parece estar a investir recursos na melhoria dos seus produtos e funcionalidades principais, em vez de se concentrar na descentralização. Isso não é exatamente uma crítica, pois em um ambiente altamente competitivo, focar na descentralização antes de ter produtos competitivos não é do melhor interesse de nenhuma empresa, o que é compreensível até certo ponto. No entanto, à medida que as empresas de rede amadurecem, essa perspectiva está mudando, e as discussões estão rapidamente se voltando para a descentralização dos ordenadores e a melhoria da credibilidade.

É importante destacar que há alguma discussão sobre o nível de risco associado à dependência de ordenadores centralizados.

Como mencionado acima, uma vez que os ordenadores controlam a ordem das transações, eles podem excluir transações de usuários e também extrair MEV. No entanto, os ordenadores não conseguem excluir completamente os usuários das transações rollup. Os usuários podem contornar os ordenadores e enviar transações diretamente para a Layer 1 ), desde que estejam dispostos a pagar os custos de gas aumentados (. Embora ordenadores que se comportem mal possam causar atrasos nas transações e custos adicionais para os usuários, eles não podem ser completamente auditados. Antes disso, nenhuma grande empresa de Layer 2 se concentrou excessivamente em descentralizar seus ordenadores, e isso provavelmente é uma das razões. No entanto, a reordenação de transações pelos ordenadores para extrair MEV continua a ser um problema, especialmente em mempools privados como a OP Mainnet.

Talvez a questão maior seja a temporalidade. Dado que os principais programas de rollup estão a operar com um único ordenadores centralizados, se esses ordenadores falharem, todo o programa de rollup será afetado negativamente. Embora os usuários ainda possam realizar transações acessando diretamente a Layer 1, isso não é um método particularmente durável e é improvável que funcione para a maioria das transações. Lembre-se de que o objetivo de usar rollups de Layer 2 é economizar custos de transação. Dada uma das ideias fundamentais por trás das criptomoedas é evitar a dependência de um único fornecedor centralizado ) assim como no setor financeiro tradicional (, a centralização dos ordenadores é claramente um problema importante que precisa ser resolvido, e também uma das chaves para a liberação que os ordenadores compartilhados trarão para o mercado de rollup de Layer 2.

A nova solução para os problemas acima é um ordenação compartilhada descentralizada. Embora as soluções de diferentes projetos variem, a ideia básica de substituir um único ordenator centralizado é a mesma. Aqui, "compartilhado" refere-se ao fato de que múltiplos rollups diferentes podem usar a mesma rede, ou seja, as transações de vários rollups serão agregadas em um pool de memória antes de serem ordenadas, ) ajudando a reduzir a possibilidade de extração e revisão de MEV, (. Aqui, "descentralizado" refere-se ao conceito de rotação de líderes, ou seja, não é sempre um único ator que ordena todas as transações, mas sim um líder escolhido de um grupo de atores descentralizados. Isso ajuda a prevenir a revisão e fornece garantias de validade.

Isso é muito semelhante ao funcionamento do mecanismo de rotação de líderes usado por vários Layer 1 diferentes. Na verdade, construir uma camada de ordenação descentralizada é semelhante a construir um Layer 1 descentralizado, ou seja, é necessário construir um conjunto de validadores.