排序器的原理、现状及未来发展

Layer2的主要收入来源是用户交易时支付的Gas费。扣除提交数据到Layer1的成本后,剩余部分基本就是纯利润。根据统计,2023年下半年OP Mainnet利润约为523万美元,Arbitrum全年利润为1650万美元,zkSync Era从3月到12月的利润达2224万美元。

这些巨额利润与排序器的运作密切相关。那么,什么是排序器?它在Layer2中如何工作?中心化排序器面临哪些问题?排序器未来又将如何发展?本文将深入探讨这些问题。

排序器的原理

排序器是Layer2中的关键角色,主要功能是接收用户交易并执行,然后将排序压缩后的批处理提交到Layer1。

可以将Layer2比作以太坊的公共交通系统,排序器就像公交车司机。司机告诉大家无需亲自开车进城,只要支付一些服务费(低于自驾成本)就能送达目的地,既省钱又省力。为最大化利用车内空间,司机会尽可能装满乘客再发车,并对乘客进行重新排列,使车内"严丝合缝"。

谁可以运行排序器?

常见的方案包括:

1. 中心化排序器:由Layer2团队直接或指定某组织运行,效率高成本低,是团队最喜欢的方案。

2. 完全无许可排序器:任何人都可以排序并提交到Layer1。但这种方案虽然看似公平,却有明显缺点。排序器不同于Layer1矿工或验证者,不提高最终安全性,只是提交批处理。多个参与者同时提交时最终只有一个被收录,导致大量资源浪费。

排序标准是什么?

通常有两种方式:

1. 先到先服务:类似先上车先占座,先发出的交易优先排序。

2. 按Gas费排序:急需处理的交易可多付费用获得优先权。

主流Layer2多采用第一种方式。但实际上Layer2对排序方式并无硬性规定,排序器甚至可以随意排序,就像公交司机可以拒载或提前为亲友占座一样。

排序器可以作恶吗?如何防范?

理论上排序器可以作恶。它可以撤销某些交易并谎报成功,或在交易中夹杂恶意交易来获利。

为防范作恶,不同Layer2采取了不同约束措施:

• Optimistic Rollup使用欺诈证明,在争议期内(通常一周)若无人证明数据有误,提交的数据将永久不可更改。

• ZK Rollup采用有效性证明,对每个批处理进行即时验证,通过后在Layer1得到最终确认,没有争议期。

现状:中心化排序器引发的问题

目前主流Layer2如OP Mainnet、Arbitrum One、Starknet及zkSync Era都采用中心化排序器,由官方或附属组织运行。

中心化排序器对Layer2项目有诸多好处,如易于管理、提高效率并获取收入。但尽管它们承诺维护用户利益,不会作恶,仍引发了用户担忧。

抗审查性弱

单一中心化实体运行的排序器抗审查性远不如Layer1的众多验证者或矿工。团队可能因法规要求剔除某些交易,或将一些交易列入黑名单。虽然大多Layer2设计了用户可绕过排序器直接向Layer1提交交易的机制,但用户需付出额外成本。

弱活跃性

相比每秒成千上万的交易请求,单一中心化排序器可能因硬件等原因无法同时处理,导致系统宕机。例如Arbitrum发放空投时就曾短暂宕机。

获取不当MEV收益

MEV(最大可提取价值)指通过操纵交易顺序获取的额外收益。Layer2排序器与Layer1矿工/验证者类似,有权操纵交易顺序。尽管排序器由Layer2团队运行,但我们仍无法完全信任他们,特别是像OP Mainnet使用私有内存池,相当于黑箱操作。

未来发展

主流Layer2意识到中心化排序器的问题,都提出了去中心化排序器方案。但目前仅体现在官方文档或白皮书中,相比分散权力和收益,它们似乎更专注于打造核心竞争力。

去中心化排序器

几种去中心化排序器方案:

1. 地理去中心化:在全球不同地点部署多个排序器,由声誉良好的利益相关方运行,通过轮换决定排序权。

2. 排序器拍卖:通过智能合约进行拍卖,任何人可竞标排序器运行权。获胜方需质押保证金以防作恶。

3. 领导者选举:允许任何人质押代币,每次提交批处理时随机选择排序者(概率可与质押金额成正比)。

4. Based Rollup:由以太坊验证者主导Layer2交易排序,完全取代Layer2自身排序器。此方案操作难度高,仍有技术问题待解决。

共享排序器

共享排序器指取消单个Layer2专属排序器,多个Layer2共用第三方排序器网络。

优点包括:Layer2间原子可组合性、防止MEV提取等。目前多个项目正在建立共享排序器网络,如Astria、Radius和Espresso。

总结与思考

去中心化排序器或共享排序器能否完美解决中心化排序器问题?未必。

从MEV角度看,以太坊The Merge后,区块提议者已实现大量REV提取。适度套利有利市场稳定,但过度MEV提取会损害用户利益。若Rollup排序器完全开放,可能形成类似市场格局。

共享排序器虽能提高互操作性,但若广泛使用,可能演变为控制多个Rollup的强大网络,引发新的中心化问题。

区块链去中心化是漫长艰难的过程。排序器受关注是因其在Rollup中的重要作用。相信未来经过不断探索,当前问题终将得到合适解决。