序文

シーケンサーは、トランザクションのソート、ブロックの作成、トランザクションの受信、トランザクションのソート、トランザクションの実行、トランザクションデータの送信、およびその他の関連操作に使用されるイーサネットスケーリングプログラムであるロールアップの重要なコンポーネントです。 イーサネットネットワークにおけるLayer2の数の増加とそのエコシステムの繁栄に伴い、Rollupでより重要なシーケンサーコンポーネントを分散化できるかどうか、シーケンサーの利益の分配を実現できるかどうかなど、Layer2自体の収益性と中央集権化の問題が徐々に人々の注目を集めています。 この記事は分析と参照のみを目的としており、プロジェクトの推進を目的としたものではありません。

ロールアップ・エコノミクスの簡単な説明

ロールアップの役割:

Ethernet Foundationのリサーチサイエンティストである @barnabemonnot氏の説明によると、Rollupシステムには、ユーザー、Rollupオペレーター、ベースレイヤーの3つの主要な役割があり、大まかに操作する主なプロセスは次のとおりです。 ユーザーがL2でトランザクションを行うと、Rollupオペレーターはユーザーとベースレイヤーの間のインターフェイスとして機能します。 最終的に、以下に示すように、ベースレイヤーにデータを公開します。

1. ユーザー: トランザクションを Layer2 ネットワーク上で送信し、Layer2 上のアセットを Rollup にデプロイして、契約上のやり取りと Rollup Operator への支払いフローを行います。
2. Rollup Operator: Layer2 ネットワーク上でトランザクションを処理するために必要なすべてのインフラストラクチャを表し、トランザクションのバッチを投稿するためのシーケンサー、宣言を投稿するためのエグゼキューター、不正の証拠を報告するためのチャレンジャー、有効性の証明を計算するための検証者など、他の多くのロールも含まれており、最も重要なのはシーケンサーです。 最も重要なのはシーケンサーです。
3. ベースレイヤー:フルノードとも呼ばれ、その目的は、すべてのトランザクションの処理と検証に使用されるロールアップによって公開されるデータのプロトコルを保護し、ロールアップの状態が正しいことを確認し、各トランザクションの有効性を確保し、エラーのあるトランザクションが見つかった場合は削除することです。

図出典:@barnabemonnot

ロールアップ コスト:

Layer2 Operator Costs:トランザクションプールの維持、バッチ処理のシーケンス、状態ルート/状態の違い/有効性の証明の計算、およびシーケンス、トランザクション検証、ブロック生成などのバッチトランザクション処理に関連するその他の問題に発生するコスト。 また、ロールアップが一元化されたため、発生するコストはプロトコル自体またはパートナーが負担します。 また、Rollup演算子が中央集権化されたため、発生するコストはプロトコル自体またはパートナーが負担し、「トランザクション圧縮」のプロセスはベースレイヤーで決済する必要があります。

レイヤ 1 データ可用性コスト:DA は、ロールアップのイーサネット セキュリティに相当します。 Rollup がイーサネット上でデータを公開するためには、オペレーターが多数のトランザクション セットを集約する場合、オペレーターはトランザクション セットを "CallData" の形式でベース レイヤーにリリースする必要があり、イーサネット L1 に寄与した DA コストが Rollup の総コストの大部分を占め、その時点でのデータの市場価格は EIP-1559 によって管理されます。

Layer2の輻輳検証コスト:これは、Rollupの総ブロックスペースの供給が既存の市場需要を満たすことができない場合に、希少なリソースに割り当てる必要がある物議を醸す影響コストであり、ガス価格とネットワークトラフィックの動的なバランスを直感的に反映しています。

ロールアップの収益:

トピックは、取引額と発行額という2つの主要なソースから得られる収益になります。

取引金額

ロールアップの本質は、イーサリアムの容量を拡大し、高速化し、レイヤー1の圧力を下げることです。 MEV関連の利益がロールアップで得られるかどうかという質問に対する答えは、実際には否定的です。 Rollup自体は、トランザクションシーケンスのガス消費量の高低に依存するシーケンサーに依存しているため、ブロックの概念がないため、Mempool自体はありませんが、最近ではOPメインネットのようなプライベートMempoolがMEVの問題を引き起こしているため、「民営化されたMempool」がない場合のRollup自体は、 Rollup自体は「プライベートMempool」なしではMEVの利益を得ることはできません、本質的に、Rollupの最大の利益は取引されたガス間の価格差から来ています。

流通

第2の収入源は発行です。 収益は、ネットワークのネイティブ暗号資産のブロックプロデューサーから新しく鋳造されたトークンの形でベースレイヤーで生成されます。 ブロックプロデューサーのインフラコストをいくらか相殺し、今度は利益が生み出されると、より多くのブロックプロデューサーが参加します。 Rollupが独自のトークンを鋳造できる場合、Rollupは新しいトークンを発行することで運営費を支払うことができると想定しています(ただし、実際には、ここでのモデルはより曖昧であり、収益源をRollupコストに適用するさまざまな方法があります)。

コストと収益収支に関連する問題については、物語を展開しない、上記は簡単な説明にすぎない、ある程度カンクンのアップグレードもロールアップ損益の問題に影響を与える、そのコアEIP - 4844(また、Proto-DankShardingとして知られている)は、段落に要約されているように、イーサネットLayer1の高いDAコストの問題を軽減することです。 一時的な外部ストレージの「ブロブ」が出現すると、レイヤ2トランザクションデータの内容を新しい一時的な「ブロブ」ストレージに移動できます。 Layer2 トランザクションのデータ コンテンツを新しい一時的な "BLOB" に移動する一時的な外部ストレージ "BLOB"。 ただし、実際には Layer2 トランザクション データを Layer1 に格納しません。 利点は、レイヤー2のストレージコストが低く、速度が速いことですが、現在のレイヤー2データブラックボックスの不確実な影響は、まだ調査する価値があります。

ロールアップのしくみを簡単に説明します。

1. 集約:ロールアップノードは、複数のトランザクションを収集し、トランザクションの検証とステータスの更新に必要な基本情報を含む圧縮された要約、つまりロールアップブロックを作成します。
2. 検証:ロールアップブロックはメインブロックチェーンに送信され、バリデータノードがブロック内のトランザクションの有効性を検証し、事前定義されたルールに準拠していることを確認します。

通常、ブロックが検証されると、ロールアップのステータスがチェーン上で更新され、トランザクションの結果が反映されます。 このようにして、Layer1 の計算負荷とデータ ストレージの要件がロールアップによって軽減され、スケーラビリティが大幅に向上します。 効果的なアプローチの1つは、計算と状態ストレージの両方をオフチェーンに移行し、データの一部をオンチェーンに保持することです。

シーケンサーとは

シーケンサーは、文字通り、トランザクションの順序付けとシステム全体の効率を改善するために、トランザクションの受け入れられたペアを彼らが支払うガスの価格でソートし、トランザクションをブロックにバンドルし、手数料を抽出する役割を担うため、ロールアップ設計の選択肢のコアコンポーネントです。 現実には、現在、イーサリアム上のすべてのロールアップは、互いに分離して一元的に実行されており、それぞれのロールアップチームによって管理されています。 この直感的な効果は、ロールアッププロバイダーが独自の集中型シーケンサーを維持してネットワークをより安価かつ高速にすることですが、これはロールアップだけの利益を食いつぶすことにもなります。

図出典:Binance Research

上記のRollupのコストと収益のセクションと同様に、その主な利益はユーザーのガススプレッドからの収益のソートから得られますが、費用は主にレイヤー2からレイヤー1のデータ可用性コストと集中型オペレーターの運用コストにあるため、シーケンサーは主にユーザー側から取引手数料を徴収し、DA料金をイーサリアムに支払います 理解しやすい:

シーケンサー収益 = ユーザー・トランザクション・ガス・スプレッド・レベニュー — L2からL1へのデータ費用 — シーケンサーOpex

Op RollupsとZk Rollupsの異なるソートスキーム

Op Rollupは、多数のオフチェーントランザクションをバンドルして、基本層に投稿する前に、より大きなバッチにまとめたものです。 このプロセスにより、各バッチの多くのトランザクションに固定料金を割り当てることが容易になり、ユーザーの料金が削減されます。 トランザクションをバッチで処理するだけでなく、前述のようにさまざまな圧縮手法を使用して、基本層にポストされるデータの量を最小限に抑えます。 両者の違いは、Zk Rollupsはオフチェーントランザクションの有効性を証明するために暗号化を利用するのに対し、Op Rollupsはトランザクション計算の不正確さを特定するために不正行為を検出するメカニズムに依存していることです。

バッチ ロールアップを送信した後、チャレンジ期間が発生し、その間、誰でも不正証明を生成して畳み込みトランザクションの結果にチャレンジできます。 不正防止が成功すると、ロールアッププロトコルはトランザクションを再実行し、それに応じて畳み込みの状態を調整します。 さらに、不正証明が成功すると、シーケンサーは誤って実行されたトランザクションをブロックに含めるため、シーケンサーの賭け金はカットされます。 このプロセスでは、不正防止が成功すると、シーケンサーが誤って実行されたトランザクションをブロックに含めた場合、シーケンサーのステークは失われます。 チャレンジ期間の終了時に、ローリングバッチが未検証のままである場合(つまり、すべてのトランザクションが正しく実行されている場合)、有効として認識され、ベースレイヤーに含まれます。 インプリメンテーションのシーケンサー問題の OP は、マルチチェーンで 1 つの共有シーケンサーを使用することです。

ZK Rollupsは、トランザクションをオフチェーンで処理するバッチに集約することで、ブロックチェーンにアップロードする必要があるデータの量を減らします。 そのシーケンサーは、各トランザクションを個別に送信するのではなく、トランザクションのバッチ全体を 1 つのバッチに表現するために必要な変更を結合し、状態の変化が正しいことを確認するために有効性の証明を生成するプロセスです。 そのため、Zk Rollupsは不正証明ではなくゼロ知識の有効性の証明に依存しており、シーケンサーはL2からトランザクションデータを収集し、L1にゼロ知識証明を提出する責任があります(特定のアーキテクチャによっては、公開する責任もあります)。 シーケンサーが悪意を持って動作した場合、賭け金はカットされ、有効なブロック(または証明のバッチ)を発行する動機付けになります。 プルーバー(または、1つの役割に組み合わされている場合はシーケンサー)は、トランザクション実行の偽造不可能なプルーフを生成することで、これらの新しい状態と実行を正当化します。

次に、シーケンサーは、これらの証明を、トランザクションデータまたは少なくとも状態の違いとともに、メインイーサネットネットワーク上のバリデータコントラクトに送信します。 技術的には、シーケンサーとプルーバーの役割を1つにまとめることができます。 ただし、証明生成とトランザクションシーケンスの両方を適切に実行するには高度な専門スキルが必要であるため、これらの役割を分割することで、畳み込み設計における不必要な集中化を防ぐことができます。

多くの場合、シーケンサーはL2の状態への変更をL1に送信するだけでゼロ知識証明を実行し、このデータを検証可能なハッシュの形式でメインイーサネットネットワーク上のバリデータースマートコントラクトに提供します。 Zk Rollupsは、トランザクションを完了するために有効性の証明のみを必要とするため、Zk Rollupsとの間で基本層に資金を送金する際に遅延はありません。 Zk Rollups契約が有効性の証明を確認すると、エグジットトランザクションが実行されます。

選別機の集中化と分散化

ソーターには集中型と分散型のポイントがあり、現在のL2シーケンサーは中央集権型ですが、将来の分散型シーケンサーも特に重要であり、イデオロギー的な観点から、信頼の前提が存在するため、単一の集中型シーケンサーの前提は望ましくありません。 ただし、シーケンサーは必須ではなく、選択の設計ではRullupのみであり、置き換える新しいプログラムはなく、Rollupはトランザクションのソートを解決するためにシーケンサーを使用しているため、L2BEATの公式データに示されているように、現在のRollupの進行状況の分析を行うのは現在の集中型シーケンサーのみです。

• 集中型シーケンサー

利点:取引確認速度を大幅に向上させ、取引コストを削減し、使いやすいユーザー取引体験を提供します。

短所:ダウンタイムのリスクと独占の単一ポイントからの最も重要な欠陥、ダウンタイム問題の単一ポイントは、より多くの精緻化を行う必要はありません、今日ではロールアップダウンタイムイベントは新しいものではなく、リスクの独占も自明であり、集中型ソートマシンは間違いなくトランザクションをソートする権利を取得し、独自の利益を簡単に最大化します。 そして第二に、それはまた、アンチレビューの相対的な弱さをもたらすでしょう。

• 分散型ソーター

利点:分散型選別機を使用するかどうかは、ロールアップが本当に分散化されているかどうかを測定するための重要な基準になっているようですが、その利点は自明であり、分散化の程度を非常に強力な程度に高めることができ、オペレーターが悪を犯すのを防ぎ、ユーザーの資産の安全性を大幅に確保します。 また、ロールアップであらゆる種類のダウンタイム現象が発生するのを効果的に防ぎます。

デメリット:分散化とセキュリティを向上させるためのコストは、トランザクション速度の低下またはトランザクションコストの増加であり、ユーザーのインタラクティブエクスペリエンスをある程度低下させることにつながります。

図出典:L2BEAT

図出典:L2BEAT

第2層のさまざまなタイプ

Vitalik氏は、最近の記事「Different types of layer 2s」で、レイヤー2プロジェクトにおける異質性の傾向は今後ますます明らかになり、Arbitrum、Optimism、Scrollに代表される従来のパブリックチェーンや、KakarotやTaikoに代表されるEVMエコシステムの最近の開発など、この傾向は続くと述べています。 以下の理由によります。

• 現在スタンドアロンのレイヤー1であるプロジェクトの中には、イーサリアムエコシステムに近づくことを目指しているものもあり、これらのプロジェクトは徐々に移行し、レイヤー2になる可能性もあるかもしれません。 しかし、このテクノロジでは、すべてをロールアップする準備ができていないためです。
• 一部の中央集権型プロジェクトは、ユーザーにより多くのセキュリティ保証を提供したいと考えており、ブロックチェーンベースの手段を模索しています。 多くの場合、これらのプロジェクトは、前時代には「許可されたコンソーシアムチェーン」を模索していたでしょう。 実際には、「中途半端な家」レベルの分散化しか必要としないかもしれません。 さらに、これらのプロジェクトのスループットは高くなる傾向があるため、少なくとも短期的にはローリング開発にも適していません。
• ゲームやソーシャルアプリケーションなどの脆弱な金融アプリケーションも、分散化を望んでいます。 ソーシャルメディアの場合、ユーザー名の登録やアカウントの復旧など、稀で価値の高いアクティビティはロールアップし、投稿や投票などの頻繁で価値の低いアクティビティはセキュリティを低くするだけで済みます。 チェーンの故障により投稿が消えるリスクは許容範囲です。 チェーンの障害によってアカウントが失われた場合、それははるかに大きな問題です。

Ether Layer1の現在のアプリケーションとユーザーは、短期的には少額のロールアップ料金を支払うだけで済みますが、この記事では、関連する拡張機能へのリンクでFaustが説明しているように、ユーザーがLayer2からLayer1に問題なく資産を安全に引き出すことができるかどうか、つまり「強制引き出し」と「脱出ハッチ」機能について説明します[1]。

図の出典:さまざまなタイプのレイヤー2

Layer1にある資産があり、別のウォレットアドレスに転送する前にL2に預け入れる必要がある場合、簡単な図に示すように、この資産をLayer1に取得できることをどの程度保証できますか?

データソース:さまざまなタイプのレイヤー 2

これは、多くの中間オプションを持つ単純化されたモデルであることは注目に値します。 例えば：

• RollupとValidiumの間:Validiumでは、誰でも取引の費用を賄うためにオンチェーンで支払いを行うことができ、その時点でオペレーターはチェーンにデータを提供するか、デポジットを失うことを余儀なくされます。
• PlasmaとValidiumの間:Plasmaシステム[2]は、畳み込みのようなセキュリティ保証とオフチェーンデータの可用性を提供しますが、限られた数のアプリケーションしかサポートしていません。 システムは、これらのより複雑なアプリケーションを使用しないユーザーにはプラズマ・レベルの保証を、使用するユーザーにはバリディウム・レベルの保証を備えた完全なEVMを提供することができます。

これらの中間オプションは、畳み込みとRMSの間のスペクトルと考えることができます。 しかし、アプリケーションがスペクトル上の点を選択する動機は、左または右の点ではなく、何でしょうか。 ここには主に2つの要因があります。

1. イーサネットのネイティブデータ可用性のコストは、テクノロジーが向上するにつれて減少します。 イーサネットの次のハードフォークであるDencun [3]は、毎秒約32KBのオンチェーンデータ可用性を提供するEIP-4844を導入しました。 今後数年間で、完全な「オンチェーンデータスライシング」[4]の導入により、このデータの可用性は段階的に増加し、最終的には毎秒~1.3MBに達すると予想されます。 同時に、データ圧縮技術[5]の向上により、同じ量のデータでより多くのことを行うことが可能になります。
2. アプリケーション自体のニーズ:ユーザーは、アプリケーションエラーと比較して、高いコストにどの程度苦しむか? 金融アプリケーションは、アプリケーション障害の影響をより強く受けることになります。ゲームやソーシャル メディアでは、ユーザーあたりのアクティビティが多く、価値の低いアクティビティも比較的少ないため、セキュリティのトレードオフは異なります。

分散型シーケンサーは、Rollupプロジェクトによって作成されるか、サードパーティによって実装されます。 分散型シーケンサーのサードパーティ実装は、Sequencing-as-a-Serviceと呼ぶこともできます。Espresso、SUAVE、Astria、Radiusなどのプロジェクトは、すべて分散型シーケンサーソリューションに焦点を当てており、実装までの道のりは異なります。

分散型シーケンサーのソリューション

1)エスプレッソ:5つの主要コンポーネントで構成されています:1.HotStuffベースの共有メカニズム[6]そのプロセスは、決定され、不可逆的であるために3分の2の多数決で通過する必要があります。2. DAレイヤーは、データ取得用に2つの異なるパスを提供します。 最初のパスは楽観的で高速ですが、2 番目のパスは信頼性は高くなりますが、バックアップが遅く、敵対的な条件向けに設計されています。3. ロールアップ REST API: ロールアップ プログラムは、この API を使用して Espresso Sequencer とシームレスに統合します。4. ソーターコントラクト:ソーターコントラクトは、HotShotコンセンサスを検証するスマートコントラクトであり、取引注文のチェックポイントを管理し、HotShotプロトコルのステークテーブルを監督するライトクライアントとして機能することができます。5.ネットワーク層:この層は、DA層とHotShotコンセンサスに参加しているノード間の通信を容易にするために使用されます。 一般に、次の図に示すように、ユーザーのトランザクションがロールアップに送信されると、ZK またはオプティミスティック スキームを使用して検証されます。

画像クレジット:技術:シーケンサー(エスプレッソシーケンシングプロセスの概要)

2)上品:他のブロックネットワークとメモリプールを共有できる独立したネットワーク層であり、イーサリアムやその他のパブリックチェーンのスマートコントラクトとは連携できません。 代わりに、メモリプールとブロック生成部分を既存のパブリックチェーンから分離し、より多くのレイヤー1またはレイヤー2ネットワークをサポートし、ロールアップチェーンの共有シーケンサーになることができます。 そのため、クロスチェーンMEVや異なるロールアップ間のトランザクション順序付けにはいくつかの利点がありますが、クロスチェーンブリッジと同じリスクをもたらします。

3)Astriaは、集中型シーケンサーの欠点を回避するために共有シーケンサーネットワーク層を構築し、Tendermintベースのリーダーローテーションメカニズムに依存して、トランザクションシーケンスのスケーラビリティと集中型単一障害点のダウンタイムリスクを解決すると同時に、Astiraシーケンサーアーキテクチャは、複数のロールアップからのトランザクションを集約するように設計されています。 同時に、Astiraのシーケンサーアーキテクチャは、1つのブロックに対して異なる状態ルートを生成するのではなく、複数のロールアップからのトランザクションを集約するように設計されており、結果のトランザクションは「まとまり」のあるブロックにシーケンスされ、Layer1のDAレイヤーにリリースされるため、トランザクションのシーケンスと実行が効果的に分離されます。 また、この分離により、Astriaはさまざまな状態遷移関数を持つさまざまなロールアップに対応できます。

4) Radiusは、他の実装とは異なり、暗号化されたmempoolを有効にし、複数のシーケンサーを同時に実行して、ロールアップトランザクションが信頼なしでシーケンスされるようにすることで、MEVに関連するリスクを排除します。 検証可能な遅延暗号化メカニズム(PVDE)[7]を使用して暗号化されたMempoolを実装し、ゼロ知識証明暗号化の使用は、トランザクションが信頼されずにソートされることを保証し、集中型ソーターに関連するリスクを防ぐ役割を果たします。 しかし、ゼロ知識証明でセキュリティを強化するコストは、MEV保護にもかかわらず、ユーザーエクスペリエンスのトランザクション遅延の可能性です。Radiusのトランザクションフローは次のとおりです。

1. ユーザーがソート層にトランザクションを送信します
2. ソートレイヤーはトランザクションをソートし、ブロックを生成します
3. その後、構成されたブロックはロールアップ関連プログラムに送信されます
4. ロールアップは、並べ替えレイヤーによって指定された順序でトランザクションを実行します。
5. 最後に、ロールアップは実行された取引を決済レイヤ DA に送信し、最終確認を行います。

出所:The tech: Sequencers(Radius取引フローの概要)

5)マダラ これは、Layer2ネットワークStarkNetで使用される選別機であり、集中的または分散的に実行してさまざまなアプリケーションに合わせてカスタマイズできる、より柔軟な仕分け方法です。 現在、MadaraはStarkNetの既製の選別機ソリューションであり、それに関連する研究開発作業はまだ進行中です。

前途

ブロックチェーンシーケンサーの展望は、ブロックチェーンエコシステムが進化するにつれてシーケンサーが大きな変化を遂げ、中央集権的な設計からより分散化され、効率的で適応性の高いソリューションに移行することで、エキサイティングで変革的な旅となるでしょう。 シーケンシング技術の進歩は、イーサリアムのエコシステムがトランザクションの効率、スケーラビリティ、セキュリティを向上させるために重要です。

分散化は暗号通貨の哲学的基盤であり、共有注文ネットワークは経済メカニズムを通じて価値の蓄積と収入の分配に対処し、最後に、注文者向けのモジュール式ビルディングブロックと開発フレームワークのますます成熟したエコシステムは、将来の業界にとって強力な触媒になることは間違いありません。

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