イーサリアムのRollupは中心化されている:分散化されたソートエンジンの探求

1. ポイント

• 取引の順序は、第2層(L2)分野において、ますます深刻な問題となっています。L2ロールアップは、ユーザーに安価な取引の実行レイヤーを提供し、その後取引データを第1層(L1)イーサリアムに提出します。

• ソーターは、取引をグループに並べ替える役割を担います。彼らは無秩序な取引を受け取り、オフチェーンでグループ化し、圧縮された順序付けされた取引バッチをL1に提出します。

• ロールアップは必ずしもソートラーを必要とするわけではなく、これはより良いユーザー体験を提供するためのデザイン選択です。しかし、現在すべての主要なL2プロジェクトは、中央集権的なソートラーを運営する方が便利で安価で、ユーザーフレンドリーであることを発見しています。

• 中心化されたソート器は、取引の検閲、MEVの抽出、単一障害点などの問題があります。解決策は共有された分散化されたソート器ネットワークです。

• 共有ソーターはrollupに分散化サービスを提供します。上述の問題を解決するだけでなく、cross-rollup機能を実現し、新しい可能性を開きます。Espresso、Astria、Radiusなどのプロジェクトが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。

2. 簡単な紹介

イーサリアムL2ロールアップエコシステムの普及に伴い、しばしば見落とされがちな側面であるソーティングがますます重要になっています。ソーティングは、より良いユーザー体験、より低い手数料、そしてより迅速な取引確認を提供することでロールアップを改善します。しかし、現在すべての主要なL2プロジェクトは中央集権的なソーティングを採用しており、これは暗号通貨の精神に反するものと見なされる可能性があります。

ほとんどのL2プロジェクトはそのソートエンジンを分散化する計画を立てていますが、どのように実現するかについての合意は得られていません。2021年下半期以降、ArbitrumとOptimismは分散化ソートエンジンに関して限られた進展を遂げています。

本報告は、ソートエンジンの役割とイーサリアムrollup分野の現状を詳細に研究し、分散化された共有ソートネットワークという、開発中のソリューションプロジェクトを深く掘り下げます。これらのプロジェクトの独自性を紹介し、これがイーサリアムL2 rollup分野の未来に何を意味するのかを考察します。

3. ソートエンジンとは?

ブロックチェーンは、時刻スタンプ付きのトランザクションデータをブロック順に並べた分散型台帳で構成されています。最初のトランザクションデータは無秩序であり、並べ替えられた後にブロックとして整理され、実行されて、ブロックチェーンの新しい状態が作成されます。イーサリアムなどのL1ブロックチェーンでは、トランザクションの並べ替えは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L2 rollupにおいて、取引の順序付けは重要な問題となっています。Rollupはユーザーに安価な取引の実行層を提供し、その後取引データをL1に提出します。単一バッチで提出される取引は通常、数百または数千の圧縮されたL2取引を含んでおり、L1へのデータ送信コストを低減します。

L2ロールアップでは、ソーターがトランザクションをグループに並べる役割を担います。彼らは無秩序なトランザクションを受け取り、オフチェーンでグループ化して圧縮された順序付きトランザクション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、L1に送信されることができます。バッチトランザクションは、データの可用性(DA)レイヤーでも使用できます。ソーターはユーザーに"ソフト確認"を提供し、ほぼ即時の領収書として機能します。

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なぜRollupはソートャを使用する必要があり、それがなぜ問題なのか?

ソートエンジンの根本的な目標はユーザー体験を向上させることです。ソートエンジンを使用してL2取引を行うことは、"ファストレーン"に似ており、手数料を削減し、取引確認を迅速化することができます。ソートエンジンは数百から数千のL2取引を1件のL1取引に圧縮し、ガス代を節約します。さらに、ソートエンジンが提供するソフト確認により、ロールアップ取引が迅速に確認されます。

重要なことは、ロールアップがソーターを必要としないことであり、これはより良いユーザー体験のための設計上の選択です。例えば、ロールアップはイーサリアムL1を使用してソートすることもできますが、これは相対的に非効率的で高価である可能性があります。つまり、現在すべての主要なL2プロジェクトは、分散化されたソーターを運用する方が便利で安価であり、ユーザーフレンドリーであることを発見しています。

ソートエンジンが取引の順序を制御するため、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。もしソートエンジンが1つしかない場合、中央集権的なリスクが高まります。唯一のソートエンジンが故障した場合、全体のロールアップに影響を与えます。複数のソートエンジンの設定は、このリスクを低減することができます。

この設定により、ソートエンジンはユーザーの準信頼者と見なすことができます。ユーザーがL2を使用するのを防ぐことはできませんが、取引を遅延させ、追加のガス代を引き起こし、取引から価値を得ることができます。

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MEVの相関

MEVは、ブロック生成から得られる通常の報酬を超える価値であり、取引の順序を操作することによって抽出されます。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ターの役割を考慮すると、彼らはすべてのチェーン外取引を理解できます。プロジェクト自身が運営することが多いため、多くのユーザーは潜在的なMEVの抽出を見逃すのではないかと懸念しています。これらの懸念がなくても、中央集権的なソーターはプロトコルの分散化の程度に影響を与えます。

シーケンサー市場の現状

現在、すべての主要なイーサリアムL2は、中央集権的なオーダーラーに依存しています。より多くの取引がL2に移行するにつれて、大量の取引が中央集権的な力の影響を受けることになります。

ほとんどのL2プロジェクトは分散化されたオーダーラーを計画していますが、進展は限られています。多くのプロジェクトは分散化に注力するのではなく、コア製品の改善にリソースを費やしています。これはある程度理解できますが、プロジェクトが成熟するにつれて、議論は急速にオーダーラーの分散化に移行しています。

その他の問題

依存する中央集権型ソート装置のリスクの程度についていくつかの議論があります。

ソーターは取引やMEVの引き出しを排除できますが、ユーザーは最終的にソーターを回避して直接L1に取引を提出できます。これは遅延や追加費用を引き起こす可能性がありますが、ソーターは完全に検査することはできません。これは大規模なL2プロジェクトが分散化ソーターにあまり焦点を当てていない理由の一つかもしれません。

おそらくより大きな問題はリアルタイム性です。唯一の中央集権型ソーターに問題が発生した場合、全体のロールアップに影響が出ます。ユーザーはL1に直接アクセスできますが、これは長期的には持続可能な方法ではありません。

暗号通貨の基本理念の一つは、唯一の中央集権的なプロバイダーへの依存を防ぐことであるため、ソートの中央集権化は明らかに解決が急務の重要な問題です。

4. ソリューション:分散型共有シーケンサー

###概要

上述の問題を解決する新しいソリューションは、分散化共有ソーターです。異なるプロジェクトの具体的なソリューションはさまざまですが、基本的な理念は同じです。

"共有"は、複数のrollupが同じネットワークを使用できることを指し、複数のrollupからの取引が順序付けの前に1つのmempoolに集約されます。これにより、MEVの抽出と検閲を減少させるのに役立ちます。

"分散化"はリーダー交代メカニズムを採用し、単一のアクターがすべてのトランザクションを順序付けるのではなく、分散化されたアクターのグループからリーダーを選出することを指します。これは検閲を防ぎ、妥当性の保証を提供するのに役立ちます。

共有ソート器は、MEVの抽出を緩和し、検閲耐性を提供し、ロールアップの有効性保証を向上させることを目的としています。さらに、注意すべき2つの点があります:

1. 分散化即サービス:共有ソートエンジンは任意の数のrollupに分散化サービスを提供し、彼らが検閲耐性と有効性を享受できるようにし、独自にネットワークを構築する必要がありません。これは主なセールスポイントであり、現在のところソートエンジンの分散化を実現しているプロジェクトは存在せず、これは簡単なことではないことを示しています。

2. クロスロールアップの相互運用性: 複数のロールアップの順序を処理することで、独自の相互運用性保証を提供できます。例えば、ユーザーはロールアップ1の取引がロールアップ2の特定の取引も同じブロックに含まれている場合にのみ実行されるように指定できます。これにより、原子的なクロスロールアップのアービトラージなど、新しい可能性が生まれます。

多くのプロジェクトが共有ソートソリューションを開発しており、以下にいくつかとその戦略を重点的に紹介します。

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エスプレッソ

Espresso Systemsは、Web3をメインストリームに導入するためのツールの構築に取り組んでおり、特にL2ロールアップとイーサリアムエコシステムに焦点を当てています。共有ソートエンジンの開発に先立ち、彼らはブロックチェーンのプライバシー改善に取り組み、CAPEアプリケーションを開発しました。また、Jellyfish暗号ライブラリやHyperplonkなどのイニシアチブを通じてオープンソース開発者向けのツールに貢献しています。

2022年11月、EspressoはEspresso Sequencerでの作業の共有を開始しました。

概要

Espresso Sequencerは、分散化された共有ソートネットワークであり、分散化されたrollupを目指し、安全、高スループット、低遅延の取引ソートとデータの可用性を提供します。

それの設計目的は、ロールアップの分散化されたソートとデータの可用性を処理し、ロールアップと基盤となるL1の間のミドルウェアネットワークとして機能することです。

Espresso Sequencerの設計は仮想マシン(VM)とは無関係であり、非イーサリアムVM、ゼロ知識VM、および楽観VMで使用できます。

それはどのように機能しますか?

ソートのコアはコンセンサスプロトコルHotShotです。HotShotはHotStuffコンセンサスプロトコルを基にしており、複数の異なる分野の最新の成果を組み合わせています。

HotShotはオープンで、無許可のもので、参加者のソートネットワークの権力を分散化し、高スループットと迅速な最終結果を提供しつつ、安全性と有効性を保証します。HotShotは、(PoS)セキュリティモデルを採用しており、Espressoチームが提案した重要な要件の1つは、バリデーターセットの規模に影響を与えずに強力なパフォーマンスを実現することです。具体的には、HotShotは少なくとも全てのイーサリアムバリデーター(の参加者70万人)を含むまで拡張できる必要があります。

Espresso Systemsは、イーサリアムの既存のバリデーターセットを使用することで、そのオーダーリングにイーサリアムレベルのセキュリティを実現しようとしています。この設定には2つの重要な理由があります:

1. セキュリティ: 分散化PoSコンセンサスプロトコルを起動するコストは非常に高く、膨大なエネルギーを消費する必要があります。それにもかかわらず、十分な数のネットワーク参加者を獲得することは大きな課題となる可能性があります。イーサリアムと同じ検証者を使用することで、オーダーラーは自らが達成するのが難しいセキュリティ、効率性、分散化のレベルに到達できます。

2. インセンティブの一致: 概念的には、イーサリアムL1のバリデーターがイーサリアムL2のロールアップが実行されるプロトコルに参加することは合理的です。実際の運用では、中央集権的なソーティング機構の設定において、ロールアップによって生じるほぼすべての手数料とMEVがソーターによって取得される可能性があります。(がない場合や、L1バリデーターとこれらの価値をほとんど共有しない場合、ロールアップのセキュリティに影響を与えるかどうかについて懸念する理由があります。

Espressoは、重質押契約を通じて、特にEigenLayerとの協力関係を築くことを目指します。EigenLayerの重質押を通じて、ユーザーは複数のプロトコルにおいて彼らのETHおよびETH流動性質押トークンを質押することができ、経済的セキュリティをイーサリアム自体の外にまで拡張します。

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)# ティラミスデータの可用性

大多数rollupはL1ブロックチェーン###、例えばイーサリアム(にデータを提供させることに依存しています。しかし、これは理想的ではありません。なぜなら、L1ブロックスペースは不足しており高価であり、ユーザーの取引手数料が高騰するからです。Espresso Systemsは、その効率的なTiramisuデータ可用性ソリューションを使用してこの問題を解決します。

ティラミスには3つの層があります:

1. サヴォイアルディ:贈収賄防止層、最高レベルのセキュリティを提供します。
2. マスカルポーネ: 小規模データ管理委員会の選挙を通じて効率的なデータ復旧を保証します。
3. Cocoa: Tiramisuにコンテンツデリバリーネットワークを提供し、"Web2レベルのパフォーマンス"を実現する。

Espresso Systemsはそのプロトコルを設計する際に柔軟性とモジュール性を考慮し、Tiramisuを使用したくない場合は、同社のソートエンジンのロールアップで他のデータの可用性ソリューションを使用することもできます。

)# 最新のアップデート

• 2022年11月28日:Americanoは、Espresso SequencerとHotShotの最初のテストネットです。
• 2023年7月20日:DoppioはHotShotとEspresso Sequencerの第二の重要なマイルストーンおよびテストネットです。同時にプロジェクト全体のホワイトペーパーが発表されました。DoppioはHotShotに多くの効率的な改善をもたらしました。
• 2023年8月4日:Doppioテストネットワークが正式に一般公開されました。性能ベンチマークと今後の計画が発表されました。

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