Problème de centralisation des solutions de scalabilité Layer 2 d'Ethereum : l'émergence des ordonnanceurs décentralisés

1. Points clés

• Le tri des transactions est devenu un problème de plus en plus grave dans le domaine de Layer 2(L2). Le rôle principal des rollups L2 est de fournir un environnement sécurisé pour les transactions à faible coût. Les rollups L2 offrent aux utilisateurs une couche d'exécution, puis soumettent les données de transaction à la couche supérieure Layer 1(L1), comme les solutions L2 Ethereum telles qu'Arbitrum, Optimism, zkSync.

• Le sélecteur est l'entité responsable de trier les transactions en groupes. Il reçoit les transactions non ordonnées des utilisateurs, les traite hors chaîne en groupes, puis génère un lot de transactions ordonnées compressées. Ces transactions peuvent ensuite être intégrées dans un bloc et envoyées à la chaîne L1 parente.

• Les Rollups n'ont en réalité pas besoin de séquenceurs ; c'est simplement un choix de conception visant à offrir aux utilisateurs une expérience avec des frais réduits et une confirmation des transactions plus rapide. Par exemple, les rollups peuvent également utiliser la couche L1 sous-jacente pour le tri, tout comme la plupart des rollups utilisent la couche de base d'Ethereum pour obtenir la disponibilité des données. Cependant, la couche de base d'Ethereum peut être relativement inefficace et coûteuse. Cela signifie qu'actuellement, chaque projet principal de rollup L2 a découvert qu'il est plus pratique, moins cher et plus convivial de faire fonctionner un séquenceur centralisé.

• Étant donné que le sélecteur contrôle l'ordre des transactions, il a le droit d'examiner les transactions des utilisateurs ( bien qu'un examen complet soit peu probable, car les utilisateurs peuvent soumettre des transactions directement à L1 ). Le sélecteur peut également extraire la valeur maximum pouvant être extraite (MEV), ce qui pourrait entraîner des pertes économiques pour la communauté des utilisateurs. De plus, la disponibilité peut également être un problème majeur - si le seul sélecteur centralisé tombe en panne, les utilisateurs ne pourront pas utiliser ce sélecteur, ce qui affectera l'ensemble du rollup.

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

2. Introduction

Avec la popularité croissante de l'écosystème de rollup L2 d'Ethereum, l'aspect souvent négligé des ordonneurs devient de plus en plus important. Les ordonneurs sont responsables du tri des transactions, et l'utilisation d'un ordonneur via un rollup peut offrir une meilleure expérience utilisateur, des frais réduits et des confirmations de transactions plus rapides. Cependant, le problème est que jusqu'à présent, tous les principaux projets L2 d'Ethereum ont constaté qu'il était plus pratique, convivial et moins coûteux de faire fonctionner leur propre ordonneur centralisé unique. Étant donné le pouvoir des ordonneurs en matière de révision des transactions, d'extraction de MEV et de création de points de défaillance uniques ( et de problèmes de disponibilité ), cela peut être considéré comme un résultat indésirable et ne correspond pas à l'esprit des cryptomonnaies.

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

Dans ce rapport, nous allons examiner attentivement le rôle des ordonnanceurs et l'état actuel de l'espace rollup d'Ethereum. Ensuite, nous explorerons en profondeur les projets qui recherchent des solutions, à savoir un réseau d'ordonnancement partagé décentralisé. Nous détaillerons les particularités de ces projets et de leurs solutions. Nous réfléchirons également à ce que cela pourrait signifier pour le développement futur du domaine des rollups L2 d'Ethereum.

3. Qu'est-ce qu'un ordonnanceur ?

Pour aller plus loin, la blockchain est un registre de données distribué, composé de données de transaction horodatées triées par blocs. À l'origine, ces données de transaction étaient désordonnées et non organisées. Après tri, elles peuvent être organisées en blocs et exécutées pour créer un nouvel état de la blockchain. Pour des blockchains L1 comme Ethereum, ce tri des transactions se produit au sein même de la couche de base d'Ethereum.

Dans la solution de scalabilité la plus populaire d'Ethereum - la couche L2 rollup, 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 L2 rollup fournit aux utilisateurs une couche d'exécution, puis soumet leurs données de transaction au L1 supérieur, c'est-à-dire Arbitrum, Optimism, zkSync d'Ethereum. Les transactions groupées soumises au L1 contiennent généralement des centaines ou des milliers de transactions L2 compressées, réduisant ainsi le coût de l'envoi de données au L1.

Dans le monde des rollups L2, le sélecteur est une entité ayant le pouvoir de regrouper les transactions par ordre. Le sélecteur reçoit des transactions désordonnées des utilisateurs, les traite hors chaîne en groupes, puis génère un lot de transactions ordonnées compressées. Ces transactions peuvent ensuite être insérées dans un bloc et envoyées au L1 parent. Les transactions groupées peuvent également être traitées à la disponibilité des données (DA) couche (, qui est généralement Ethereum, utilisé pour la plupart des rollups actuels ). Il fournit également aux utilisateurs un engagement soft, c'est-à-dire qu'après avoir reçu les transactions des utilisateurs, le sélecteur fournit un reçu presque instantané en tant que "confirmation soft". La "confirmation hard" est celle reçue après que la transaction a été envoyée au niveau L1.

Pourquoi le Rollup doit-il utiliser un ordonneur, et pourquoi est-ce un problème ?

Fondamentalement, le classificateur a un objectif très clair : améliorer l'expérience utilisateur. Utiliser un classificateur pour les transactions L2 est comparable à utiliser une "voie rapide", ce qui signifie des frais réduits et une confirmation des transactions plus rapide. En fait, le classificateur peut compresser des centaines, voire des milliers de transactions L2 en une seule transaction L1, permettant ainsi d'économiser sur les frais de gas. De plus, la confirmation douce fournie par le classificateur signifie que les transactions rollup peuvent offrir aux utilisateurs une confirmation rapide des blocs. Cette combinaison contribue à améliorer l'expérience des utilisateurs lors de l'utilisation du rollup L2.

Il est important de se souvenir que le rollup n'a pas besoin de séquenceur; c'est juste un choix de conception fait pour une meilleure expérience utilisateur. Par exemple, tout comme la plupart des rollups utilisent Ethereum L1 pour améliorer la disponibilité des données, ils peuvent également l'utiliser pour le tri. Justin Drake de la Fondation Ethereum a récemment qualifié cela de "basé sur rollup". Cependant, la couche de base d'Ethereum est probablement relativement inefficace et coûteuse, surtout compte tenu du volume élevé des transactions L2. En essence, le débit de transactions des rollups sera limité par le taux de tri des données d'Ethereum L1. Les utilisateurs subiront également le même délai de confirmation des transactions que sur Ethereum. Cela signifie qu'à ce jour, chaque projet majeur d'extension L2 a découvert qu'il était plus pratique, moins coûteux et plus facile à utiliser de faire fonctionner un séquenceur centralisé. Bien que les utilisateurs L2 puissent soumettre des transactions directement à L1 pour contourner le séquenceur, ils doivent payer des frais de gas pour les transactions sur L1, et les transactions peuvent prendre plus de temps pour être finalement complétées. Cela va en grande partie à l'encontre de l'objectif d'exécuter des transactions via L2 rollup.

Étant donné que le séquenceur contrôle l'ordre des transactions, théoriquement, 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 gas, il peut également soumettre directement des transactions à L1 ). Le séquenceur peut également extraire de la MEV du groupe de transactions, ce qui peut entraîner des pertes économiques pour les utilisateurs. S'il n'y a qu'un seul séquenceur, comme c'est le cas pour toutes les principales transactions rollup actuelles, le risque de centralisation est accru. Dans ce cas, la disponibilité peut devenir un problème, c'est-à-dire que si le seul séquenceur tombe en panne, alors l'ensemble du rollup sera affecté. Une configuration multi-séquenceurs peut réduire ce risque.

Avec ce paramétrage, le triant peut être considéré comme une partie semi-fiable pour l'utilisateur. Bien que le triant ne puisse pas empêcher les utilisateurs d'utiliser L2, il peut retarder les transactions des utilisateurs, entraînant des frais de gaz supplémentaires pour l'utilisateur et tirant de la valeur des transactions des utilisateurs.

La pertinence de l'MEV

MEV est particulièrement important ici. MEV désigne la valeur obtenue à partir de la production de blocs, dépassant les récompenses de blocs de première génération ( ou les récompenses de staking ) et les frais de gas. Elle est extraite en manipulant les transactions au sein des blocs, c'est-à-dire en incluant, excluant et en changeant l'ordre des transactions. Par exemple, les formes courantes d'extraction de MEV incluent les front-running et les attaques de sandwich.

Étant donné le rôle des ordonnateurs dans le rollup Layer 2, ils peuvent comprendre toutes les transactions des utilisateurs en dehors de la chaîne. De plus, comme ces ordonnateurs sont généralement gérés par le projet lui-même ou par des équipes affiliées, comme la fondation Optimistic pour OP Mainnet et la fondation Arbitrum pour Arbitrum One et Nova, de nombreux utilisateurs s'inquiètent de ne pas pouvoir voir le potentiel d'extraction MEV. Même sans ces préoccupations, à mesure que les projets gèrent leurs propres ordonnateurs centralisés, le niveau de confiance et de décentralisation de ces protocoles aura également un impact sur les utilisateurs. La crédibilité et la décentralisation de ces protocoles seront certainement remises en question.

État actuel du marché des classeurs

Au moment de la rédaction de cet article, toutes les principales versions d'Ethereum L2 dépendent d'un ordonneur centralisé. Alors qu'un nombre croissant de transactions Ethereum se déplacent vers des solutions L2, bien que l'ensemble des validateurs d'Ethereum soit lui-même décentralisé, il semble qu'un grand nombre de transactions (, à savoir celles sur L2, soient affectées par la force centralisée sous la forme d'un ordonneur unique.

Sans surprise, la plupart de ces entreprises ont déjà résolu le problème de la décentralisation de leurs propres ordonnanceurs, et l'ont intégré comme partie de leur feuille de route. Bien que cela soit un signe positif, indiquant que la décentralisation fait partie de la vision L2, nous devons noter qu'Arbitrum et Optimism ont lancé leurs propres solutions depuis la fin de 2021, et il est juste de dire qu'elles n'ont pas encore réalisé de progrès substantiels en matière de ordonnanceurs décentralisés.

La plupart des grandes entreprises semblent investir des ressources dans l'amélioration de leurs produits et fonctionnalités principaux, plutôt que de 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 de disposer de produits compétitifs n'est dans l'intérêt de aucune entreprise, ce qui est en quelque sorte compréhensible. Cependant, à mesure que les entreprises de la blockchain mûrissent, cette perspective évolue, et les discussions se tournent rapidement vers la décentralisation des ordonneurs et l'amélioration de la crédibilité.

![Interprétation de l'Institut de recherche Binance sur le tri décentralisé : La pierre angulaire de la sécurité Layer 2, élargir les cas d'utilisation des tokens natifs])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-765808320cc4ba3a805cf4bc7f43accb.webp(

Autres problèmes

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

Comme mentionné ci-dessus, étant donné que le sélecteur contrôle l'ordre des transactions, il peut exclure les transactions des utilisateurs et extraire de la MEV. Cependant, le sélecteur ne peut finalement pas complètement exclure les utilisateurs des transactions de rollup. Les utilisateurs peuvent contourner le sélecteur et soumettre directement des transactions à L1 ) tant qu'ils le souhaitent et sont prêts à payer des frais de gas accrus (. Bien que les sélecteurs malveillants puissent entraîner des retards de transaction et des frais supplémentaires pour les utilisateurs, ils ne peuvent finalement pas procéder à une surveillance complète. Avant cela, aucune grande entreprise de L2 ne s'est extrêmement concentrée sur la décentralisation de ses sélecteurs, ce qui est probablement l'une des raisons. Néanmoins, le fait que les sélecteurs réorganisent les transactions pour extraire de la MEV reste un problème, en particulier dans un mempool privé 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 négativement. Bien que les utilisateurs puissent toujours effectuer des transactions en accédant directement à L1, ce n'est pas une méthode particulièrement durable et il est peu probable qu'elle fonctionne pour la plupart des transactions. Gardez à l'esprit que tout l'intérêt d'utiliser des rollups L2 est de réduire les coûts de transaction. Étant donné que l'un des principes fondamentaux derrière les cryptomonnaies est d'éviter de dépendre d'un fournisseur centralisé unique ), tout comme dans le secteur financier traditionnel (, la centralisation des ordonnanceurs est clairement un problème urgent.