イーサリアムのスケーリングスキームの集中化:分散型シーケンサー解析

1. ポイント

• 取引の順序は第2層(L2)の分野において、ますます深刻な問題となっています。L2 rollupの主な役割は、低コストの取引に安全な環境を提供することです。L2 rollupはユーザーに実行層を提供し、その後、取引データを上層の第1層(L1)に提出します。たとえば、Arbitrum、Optimism、zkSyncなどです。

• ソート者はこれらの取引を整理する権限を持つエンティティです。ソート者はユーザーからの無秩序な取引を受け取り、オフチェーンでそれをグループに処理し、次に一連の圧縮された秩序ある取引を生成します。これらの取引はその後、ブロックに入れられ、親L1に送信されることができます。

• ロールアップは実際にはソーターを必要としません;これはユーザーにより低い手数料とより速い取引確認速度をもたらすことを目的とした設計上の選択です。たとえば、ほとんどのロールアップがイーサリアムの基盤レイヤーをデータの可用性を得るために使用するのと同様に、基盤レイヤーを使用してソートすることもできます。しかし、イーサリアムの基盤レイヤーは相対的に非効率的で高価である可能性があります。これは、これまでのところ、すべての主要な L2 ロールアッププロジェクトが中央集権的なソーターを運営する方が便利で安価であり、ユーザーにとってもより親しみやすいことを発見したことを意味します。

• ソーターが取引の順序を制御しているため、ユーザーの取引(を審査する権利がありますが、ユーザーが直接L1に取引)を提出できるため、完全な審査は難しいです。ソーターはまた、最大抽出可能価値(MEV)を抽出することができ、これがユーザーグループに経済的損失をもたらす可能性があります。さらに、可用性も大きな問題となる可能性があります。つまり、唯一の中央集権的ソーターがダウンした場合、ユーザーはそのソーターを使用できず、全体のロールアップに影響を及ぼすことになります。

• 問題の解決策は共有、分散化ソーターです。共有ソーターは本質的に rollup に去中心化サービスを提供します。検閲、MEV 抽出、可用性などの問題を解決するだけでなく、共有ソーターはクロス rollup の機能を導入し、さまざまな新しい可能性を開きます。Espresso、Astria、Radius はそれぞれのアーキテクチャに独自の機能を持つ革新的な共有ソーターソリューションを開発しています。Espresso は EigenLayer を利用してネットワークを導くことを試みており、Astria はモジュラーデータ可用性ネットワーク Celestia と密接に連携しています。Radius はその独自の暗号メモリプールを議論に持ち込みました。

2. 簡単な紹介

イーサリアム L2 rollup エコシステムの普及が進む中で、しばしば無視される側面であるソーターの重要性が増しています。ソーターは取引のソートを担当し、rollupを通じてソーターを使用することで、より良いユーザー体験、低コスト、より迅速な取引確認を提供できます。しかし、問題は、これまでのところ、すべての主要なイーサリアム L2 企業が、自社独自の中央集権的なソーターを運営することが最も便利でユーザーフレンドリーでコストが低いと認識していることです。取引審査、MEV 抽出、単一障害(の可用性問題)においてソーターが持つ権限を考慮すると、これは望ましくない結果と見なされる可能性があり、仮想通貨の精神にも反します。

ほとんどの暗号通貨企業がそれぞれのソートチェンジャーの分散化をロードマップの一部としていますが、分散化をどのように実現するかについては真のコンセンサスが得られていません。また、ArbitrumとOptimismは2021年下半期以来それぞれのソリューションを導入しており、分散化されたソートチェンジャーに関しては実質的な進展がないと言えるでしょう。

本報告では、ソートエンジンの役割とイーサリアム rollup 空間の現状を詳しく検討します。次に、分散化された共有ソートネットワークという研究中のソリューションを探ります。これらのプロジェクトとそのソリューションの独自性について詳しく説明します。また、これがイーサリアム L2 rollup 分野の将来の発展に何を意味するかについて考察します。

3. ソートエンジンとは?

退一步言えば、ブロックチェーンは分散化されたデータ台帳であり、ブロック順に並べられたタイムスタンプ付きの取引データで構成されています。最初、これらの取引データは無秩序で無組織でした。並べ替えた後、それらをブロックに整理して実行することで、新しいブロックチェーンの状態を作成できます。イーサリアムのような第一層(L1)ブロックチェーンにおいて、この取引の並べ替えはイーサリアムの基盤層自体で行われます。

イーサリアムで最も人気のあるスケーラビリティソリューション——Layer-2(L2) rollup 層において、取引の順序付けはますます深刻な問題となっています。rollups の主な役割は、ユーザーに安全で安価な取引の場を提供することです。簡単に言えば、L2 rollup はユーザーに実行層を提供し、その後、取引データを上位の L1、つまりイーサリアムの Arbitrum、Optimism、zkSync などに提出します。L1 に提出される単一バッチの取引は通常、数百または数千の圧縮された L2 取引を含んでおり、その結果、L1 へのデータ送信コストが削減されます。

L2ロールアップの世界では、ソーターはトランザクションをグループ化する権限を持つエンティティです。ソーターはユーザーからの無秩序なトランザクションを受け取り、オフチェーンでそれをグループに処理し、その後圧縮された順序付きトランザクションのバッチを生成します。これらのトランザクションはブロックに入れられ、親L1に送信されます。バッチトランザクションは、データの可用性(DA)層(で、通常はエーテルに基づいており、現在のほとんどのロールアップ)で使用されています。また、ユーザーにソフトコミットメントを提供し、ユーザーのトランザクションを受け取った後、ソーターは"ソフト確認"としてほぼ即時のレシートを提供します。一方、"ハード確認"はトランザクションがL1層に送信された後に受け取られます。

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なぜRollupsはソートを使用する必要があり、それが問題なのか?

基本的に、ソート業者には非常に明確な目標があります: ユーザー体験の向上です。ソート業者を使用してL2取引を行うことは、"ハイウェイ"を利用することに似ており、手数料が低く、取引の確認が迅速です。実際、ソート業者は数百から数千のL2取引を1つのL1取引にバッチ圧縮することができ、ガス代を節約します。また、ソート業者が提供するソフト確認により、ロールアップ取引はユーザーに迅速なブロック確認を提供できます。この組み合わせは、ユーザーがL2ロールアップを使用する際の体験を改善するのに役立ちます。

重要なのは、rollup はソートチェーンを必要としないことです。それは単により良いユーザーエクスペリエンスのためのデザイン選択です。例えば、ほとんどの rollup がデータの可用性を向上させるためにイーサリアム L1 を使用するのと同様に、それらもソートのために使用することができます。イーサリアム財団のジャスティン・ドレイクは最近、これらを「rollup ベース」と呼びました。しかし、イーサリアムの基盤レイヤーはおそらく相対的に非効率的で高価である可能性が高く、特に L2 の取引量が多いことを考えると。基本的に、rollup の取引スループットはイーサリアム L1 データソートレートによって制限されるでしょう。ユーザーは、イーサリアムで取引を行うのと同じ取引確認遅延を経験します。これは、これまでのところ、すべての主要な L2 rollup プロジェクトが、中央集権的なソートチェーンを運営する方が便利で安価であり、ユーザーにとって使いやすいと発見したことを意味します。L2 ユーザーは、ソートチェーンを回避するために直接 L1 に取引を提出することができますが、彼らは L1 に取引のガス料金を支払わなければならず、取引が最終的に完了するまでにより長い時間がかかる可能性があります。これは、L2 rollup を利用して取引を実行するという目的に大きく反しています。

取引の順序を制御する順序付け器は、理論的にはユーザーの取引を含めない権利を持っています(。しかし、ユーザーがガス代を支払う能力と意欲があれば、直接L1に取引を提出することも可能です)。順序付け器は、取引グループからMEVを抽出することもでき、これはユーザーグループに経済的損失をもたらす可能性があります。現在、主要なロールアップ取引のすべての状況のように、順序付け器が一つだけであれば、中央集権のリスクが高まります。この場合、唯一の順序付け器が故障した場合、全体のロールアップに影響を及ぼす可能性があるため、可用性が問題になる可能性があります。複数の順序付け器の設定は、このリスクを軽減できます。

この設定により、ソーターはユーザーの準信頼者と見なすことができます。ソーターはユーザーがL2を使用するのを阻止することはできませんが、ユーザーの取引を遅延させることができ、ユーザーが追加のガス料金を支払う原因となり、ユーザーの取引から価値を取得することができます。

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MEVの相関関係

MEV はここで特に重要です。MEV は、ブロック生成から得られる価値を指し、一階マイニング(やステーキング)のブロック報酬やガス代を超えたものです。それは、ブロック内の取引を操作すること、つまり取引を含めたり、排除したり、取引の順序を変更したりすることによって抽出される価値です。例えば、MEV を抽出する一般的な形式には、フロントランニングやサンドイッチ攻撃が含まれます。

L2ロールアップにおけるソートラーの役割を考慮すると、彼らはチェーン外のすべてのユーザー取引を理解することができます。さらに、これらのソートラーは通常、OPメインネットのオプティミスティック財団やアービトラムワンおよびノヴァのアービトラム財団など、プロジェクト自体またはその関連チームによって運営されるため、多くのユーザーは潜在的なMEV抽出を見逃すことを懸念しています。これらの懸念がなくても、プロジェクトが独自の中央集権的ソートラーを運営するにつれて、これらのプロトコルの信頼性と分散化の程度がユーザーに影響を与えることになります。これらのプロトコルの信頼性と分散化は間違いなく疑問視されるでしょう。

ソーティング市場の現状

この記事を執筆している時点で、すべての主要なイーサリアムL2は分散化されたオーダラーに依存しています。ますます多くのイーサリアム取引がL2ソリューションに移行する中で、イーサリアムのバリデーターセット自体は分散化されているものの、大量の取引(、つまりL2上の取引)は、唯一のオーダラーという形の分散化された力の影響を受けるようです。

予想通り、これらの企業のほとんどはそれぞれのソートの分散化の問題を解決し、それをロードマップの一部として組み込んでいます。これは、分散化がL2のビジョンの一部であることを示す前向きな信号ですが、ArbitrumとOptimismは2021年末から自らのソリューションを展開しており、分散化されたソートに関しては実質的な進展を遂げていないと言えるべきです。

ほとんどのトップ企業は、分散化に焦点を当てるのではなく、コア製品と機能の改善にリソースを投入しているようです。これは完全に批判ではなく、競争の激しい環境で競争力のある製品を持つ前に分散化に焦点を当てることは、どの企業の最善の利益にもならないことは理解できます。しかし、ネットワーク企業が成熟するにつれて、この見解は変わりつつあり、人々の議論は急速にソートの分散化と信頼性の向上に移っています。

その他の問題

強調すべきは、中央集権的なソーターに依存することによるリスクの程度についていくつかの議論があるということです。

上記のように、ソート者が取引の順序を制御しているため、ユーザーの取引を除外したり、MEVを抽出したりすることができます。しかし、ソート者は最終的にユーザーをロールアップ取引から完全に排除することはできません。ユーザーはソート者を回避し、直接L1に取引(を提出することができ、彼らがそれを望み、増加したガスコスト)を支払うことをいとわなければなりません。不適切な行動をするソート者は取引の遅延を引き起こし、ユーザーに追加費用を負担させる可能性がありますが、最終的には完全に検閲することはできません。その前に、大手L2企業の中でソート者の分散化に非常に焦点を当てているところはなく、これがその理由の1つである可能性が高いです。それにもかかわらず、ソート者が取引を再順序付けしてMEVを抽出することは依然として問題であり、特にOPメインネットのようなプライベートメモリプールでは顕著です。

おそらく、より大きな問題はリアルタイム性にあります。主要なロールアッププログラムが唯一の集中型オーダーラーを運営しているため、これらのオーダーラーに問題が発生した場合、全体のロールアッププログラムに悪影響を及ぼします。ユーザーはL1に直接アクセスして取引を行うことができますが、これは特に持続的な方法ではなく、大多数の取引に対して機能する可能性は低いです。L2ロールアップを使用する目的は取引コストを節約することを忘れないでください。暗号通貨の基本的な理念の1つは、唯一の中央集権に依存することを防ぐことです。