作者：helloyyy一、前言时光飞逝，据Optimism发币已过去一年有余，据Arbitrum发币也已过去将近半年；发币仅是它们万里长征的第一步，在此期间，Optimism实现了Bedrock升级、推出了通用的模块化L2堆栈OPStack,基于此诞生了Base等明星Rollup；Arbitrum致力于探索L3推动ArbitrumOrbit的应用。Rollup赛道在两位巨人的引领下，整个赛道的TVL一度突破100亿美元，目前稳定在100亿美元上下。Rollup作为以太坊“招牌”的扩容解决方案被津津乐道的背后，它们仍然存在非抗审查、中心化的属性。主流的Rollup链普遍由官方运行中心化的排序器，虽然Arbitrum,Optimism,StarkNet等Rollup项目把排序器的去中心化列入路线图中，但均处于规划中短期内尚未实现的状态。去中心化排序器作为Rollup去中心化最重要的一块拼图，对Rollup本身而言具有非常重要的战略地位，也是民之所向。二、Rollup的交易费用了解什么是排序器之前，先来聊聊Rollup交易费用的组成。Rollup的交易费用即用户在Arbitrum等L2交易产生的gas费。主要由2部分组成：1）L2执行费用2）L1数据费用L2执行费用：交易在L2执行的成本（每笔在L2链上发起的交易都要支付一笔执行费）交易燃气价格=L2基础费用+L2优先费用L2执行费用=交易燃气价格*L2燃气使用量L1数据费用：将L2交易发布到L1的成本。通常情况下，L1数据费用要高于L2执行费用。L2交易费用=L2执行费用+L1数据费用排序器的净收入=L2的交易费用收入-排序器运营成本-L1数据费用项目方运营的中心化排序器拥有一定程度上的定价权（比如L2执行费用收高一点、L1数据费用收高一点），这也是为什么几个知名Rollup项目方赚得盆满钵满的原因。什么是排序器？排序器，顾名思义，即负责交易排序的角色。在比特币网络，交易排序的职责由矿工负责；以太坊由节点集合负责，它们均不是固定的角色，而是更具共识机制来确定谁有权参与顺序执行。目前主流的Rollup均运行中心化的单一排序器。用户在L2的交易进入mem池（此时mem池中的交易是无序状态），排序器将交易排序、压缩成一组有序的批次，然后发送到以太坊的DA层。Rollup必须要排序器吗？答案是否定的。Rollup上的交易完全可以绕过排序器提交给L1基础层，由L1来负责排序和结算，但也将面临较高的gas消耗和较长的交易确认时间。Rollup排序器类似于使用了「快车道」，把成百上千笔L2交易压缩聚合成单笔L1交易，从而极大地降低了gas成本。这也是目前主流的Rollup都运行中心化排序器的原因，为用户提供更低的gas,更快的交易确认，从而改善用户交易体验。三、中心化排序器vs.去中心化排序器中心化！中心化的优势非常明显，想怎么给交易排序就怎么排，不需要换人排序，也不需要对排序的结果达成共识。
也就意味着拥有非常快的交易确认速度，用户的体验感更好；但中心化也赋予了排序器对交易排序极大的自主权，它可以肆意对交易进行排序，以最大化自己的套利机会，攫取MEV价值，延迟用户交易甚至完全审查用户。排序器可以在单一区块内通过改变交易排序攫取MEV价值；危害更大的是，由于排序器控制着连续多个区块的排序，很容易执行跨区块MEV，从而造成规模更大的攻击。上述情况都属于排序器主动作恶，有些错误并非排序器有意为之，但仍然损害了用户的体验和权益。打个比方，排序器不小心把一笔已经花费的代币交易重新包含在软承诺中，然后发送给L1验证，可能存在交易迟迟无法得到确认的情况；又如单一的排序器掉线了，导致二层无法正常出块，网络长时间宕机。鱼和熊掌不可兼得，但Rollup性能的优化绝不能以牺牲去中心化和抗审查为代价。去中心化？如果中心化是1，那么去中心化就是多。不同去中心化排序器方案的实现路径有差异，但它们的核心理念是一致的，就是权力下放。排序器不再拥有中心化对交易排序至高无上的权利，负责排序的角色基于特定的选举机制从一组排序器集合中选出，并进行固定周期的轮换。去中心化杜绝了排序器源源不断地攫取MEV，也防止了单一排序器审查用户的交易。加之对应的作恶惩罚机制，也能有效地规范排序器的行为。四、去中心化排序器赛道概览绕了这么久，终于进入正题了。去中心化排序器，一种是Rollup项目方自己做，另一种是借助第三方实现。借助第三方实现去中心化排序器，其实也可以称之为Sequencing-as-a-Service，排序即服务。Espresso、Astria、SUAVE、Radius等项目都专注于去中心化排序器方案，它们的实现路径各不相同。1.EspressoEspressoSystems早期是一家专注于隐私解决方案的服务商，2022年3月宣布获得由ElectricCapital,红杉，BlockchainCapital参投的近3000万美元的A轮融资。EspressoSystems目前基本转型做EspressoSequencer，专门为Rollup提供去中心化排序器的服务。L2交易在Espresso排序器的排序机制下，大体经历的生命周期如下：1）用户在二层发生的交易发送到Rollup服务器（API）；2）交易进入mem池，排序器（通过HotShot共识选举）将交易排序并包含在一个区块中；3）排序器将交易广播，经由其他节点达成HotShot共识后出块，交易被执行；软承诺提供快速交易确认；4）排序器将包含交易的区块承诺附带共识证书（QC:QuorumCertificate）发送并存储在L1排序器合约中（证明该区块通过共识达成软最终性）；5）已执行该区块的Rollup节点将新的Rollup状态发送到L1（此时zkRU需要附带有效性证明，ORU打开挑战期）；6）L1Rollup合约通过验证排序器合约发送来的QC检查状态更新的有效性。这个流程看起来晦涩难懂，简单理解就是：HotShot共识在一群排序器集合中选出其中之一，由它负责Rollup交易的排序并把交易包含在一个区块中；这个区块必须经由其他的Rollup节点签署达成共识（2/3以上HotShot节点同意）才具有「最终性」，然后相关的区块承诺和新的Rollup状态根才提交给L1基础层做验证。上面的「最终性」带了引号，这个带引号的「最终性」和不带引号的最终性不是一个概念。带引号的「最终性」是为了让Rollup的交易更快地确认，延迟少，用户的体验更好；但Rollup的交易最终还是要L1基础层去做验证（zkRU要验证有效性证明，ORU要等待挑战期结束），验证Rollup提交的交易没问题的情况下，这时Rollup的交易才具有真正的最终性。也就意味着：如果L1基础层验证交易是无效的话，相关的已出块的L2区块就会面临回滚。
所以，「最终性」是为了让交易快速确认，最终性是为了继承以太坊的安全性。Espresso+EigenLayerEspresso基于HotShot共识解决了排序器轮换问题和交易「最终性」的确定问题，通过引入EigenLayer解决排序器的准入问题。EigenLayer的再质押机制使以太坊的质押者同时成为Espresso排序器成为可能，为HotShot共识提供安全保障。简言之，以太坊的节点质押者可以通过EigenLayer的再质押机制成为EspressoSequencer(ESQ)，以太坊质押者在获得PoS节点收益的同时，也捕获了二层MEV的价值。ETH持有者的潜在收益=原生网络的节点奖励+L2EVM+其他PoS链的节点奖励（使用EigenLayer再质押机制），三重buff极大赋能了ETH。Espresso作为通用类的去中心化排序器解决方案，生态合作项目除EigenLayer外，还包括Arbitrum,OPStack,Caldera,AltLayer等一众明星模块化项目。2.AstriaAstria的定位是通用、无需许可的去中心化排序器，为不同Rollup提供了开箱即用的共享排序器服务。融资方面，Astria在2023年4月宣布完成由Maven11领投的550万美元种子轮融资，跟投机构包括1k(x),DelphiDigital,Lemniscap,RobotVentures等。虽然融资规模不大，但机构阵容非常华丽。运行机制Astria去中心化排序器的运行机制和EspressoSequencer大同小异，目的都是通过把交易排序权利下放来弱化排序者的特权。具体来看：针对排序器的轮换，Astria提出了2种轮换机制：简单的领导者轮换（LeaderRotation）和拜占庭容错（BFT）共识算法。1）领导者轮换通过选举的排序器组成一个集合，排序器集合轮流对Rollup交易进行排序。这种方式杜绝了单一排序器长时间持续垄断交易的排序权，一定程度上解决了对用户持续审查的问题。2）BFT共识算法跟领导者轮换机制类似，轮到的排序器有权负责交易排序，但排序器集合中必须有2/3及以上成员需要就这个排序达成共识。两种方法各有优缺点：前者交易确认速度更快，实现快速出块，效率接近于中心化排序器。但折衷点是仍然很难约束轮到的排序器不去作恶；采用BFT共识作恶的概率更小，需要集合中2/3的排序器投票达成共识才出块。但需要一定的时间进行共识投票，造成了网络延迟的问题。3.SUAVESUAVE是Flashbots构建的去中心化、即插即用的共享排序器解决方案，作为通用类方案，SUAVE能为任意L1/L2提供内存池和去中心化区块构建。SUAVE与前述共享排序器设计的不同之处在于，SUAVEChain本身是一条EVM兼容链，通过区块“竞标”的方式实现交易排序。SUAVE架构SUAVE的架构由3大核心组件构成：通用偏好环境、最佳执行市场和去中心化区块构建。1）偏好环境偏好覆盖范围广泛，从简单的交易到复杂的事件。用户的偏好以交易的形式反映在mempool中，偏好环境作为一个公共的mempool将偏好汇聚在一起。
SUAVE提供的通用偏好环境使多链的用户偏好公开透明，消除了信息差，在一定程度上解决了跨链MEV的问题。2）执行市场执行市场是由执行者参与的网络，执行者负责监听SUAVEmemepool并相互竞争，竞争驱动它们为用户偏好提供最佳的执行。可以理解为所有的执行者通过“竞标”的方式去实现用户的偏好，将用户交易产生的MEV尽可能多地返还给用户。3）去中心化区块构建最后，依据收集到的偏好和最佳的执行路径，去中心化区块构建网络将它们包含在区块中。至此实现交易发现、交易排序、出块的全流程。4.RadiusRadius的定位是一个无需信任的共享排序层。与前述方案的实现机制均不同，Radius通过启用加密mempool,确保Rollup交易被无需信任地排序，从而消除有效的MEV和用户交易审查。融资方面，Radius于2023年6月宣布完成由Hashed领投的170万美元Pre-seed轮融资，跟投机构包括Superscrypt,LambdaClass和Crypto.com。Espresso,Astria等基于共识机制的去中心化排序器在一定程度上降低了MEV和审查风险，但是以牺牲网络可扩展性和时间效率为代价的，带来了一定的交易确认延迟（需要就交易排序达成共识）。此外，虽然交易排序处在一个去中心化的环境中，由于mempool的相关交易是透明的，排序器仍然有作恶的空间攫取MEV.Radius通过加密mempool,相关交易信息对排序器不可见，旨在从源头扼杀排序器恶意攫取MEV和审查交易的问题。技术架构Radius技术架构可分为以下4大功能层级：排序层（Radius）、执行层（Rollup）、结算层和数据可用性层。1）排序层1.用户提交加密交易和证明给排序器；2.排序器验证证明并验证交易；3.排序器对交易进行排序，在此之前无法解密交易；4.排序器构建一个区块；5.排序器将区块提交给Rollup执行。2）执行层1.Rollup接收来自排序器的区块，并按照提供的顺序执行交易；2.Rollup将交易状态和状态证明提交给结算层。3）结算层1.结算层接收来自Rollup的状态和状态证明，负责验证证明并确定交易的最终性；2.排序层验证执行是否与顺序匹配。4）数据可用性层数据可用性层存储数据并确保数据可用。mempool的加密机制-PVDERadius采用基于零知识证明的加密方案「实用可验证延迟加密」（PVDE）来创建加密mempool。具体流程如下：当用户向排序器提交交易时：1.用户生成一个时间锁谜题和一个对称密钥；2.用户使用对称密钥对交易进行加密，加密后的交易进入mempool；3.排序器对加密交易进行排序，排序器需要解锁时间锁谜题才能获得解密密钥；4.排序器在解锁时间锁谜题前计算订单承诺，并将承诺提交的结算层（用于验证排序器按顺序将交易提交给了Rollup）。排序器的去中心化方案加密mempool确保了排序器的无需信任，但单点故障风险仍然存在。如果运行单一排序器+加密mempool,排序器故障会导致网络宕机。为了解决这个问题，Radius提出了多种去中心化排序器实现方案，包括秘密领导者选举机制、排序器组分片机制等。当然，Radius也可以选择参考Espresso和Astria的排序器轮换机制，同时实现交易排序的去中心化和无需信任。区块空间优化Radius通过区块空间优化，旨在实现既保护用户又最大化Rollup利润的目标。
Rollup采用先到先服务（FCFS）的排序机制，优点是能有效防止MEV,弊端是必须牺牲区块空间拍卖的潜在利润。为了解决上述交易排序的两难困境，Radius通过将区块空间划分为顶部块空间和底部块空间2部分：其中顶部块空间专用于用户交易，将用户交易加密，消除交易排序操纵，从而保护用户免受有害MEV和审查风险；底部区块引入一个基于拍卖的交易市场，套利者可以将捆绑交易和它们的出价提交给排序器，排序器会选择出价最高的捆绑交易包含在区块中，这种方法能够使Rollup利润最大化。以上就是目前主流的通用去中心化排序器解决方案。对于Rollup而言，面临着运行中心化排序器还是去中心化排序器？集成第三方通用排序器方案还是自己实现去中心化？采用哪种技术实现方案实现交易排序的去中心化？等多个维度的利弊权衡。五、Rollup间的博弈权衡1:是否去中心化？Optimism,Arbitrum,zkSync,Base等几大主流Rollup靠运行中心化排序器赚得盆满钵满，去中心化将交易排序的权利下放必然涉及分润。在不考虑Rollup赛道愈发激烈的竞争格局的前提下，谁也不愿意把这份到手的香饽饽分出去。但假设有Rollup率先启动去中心化排序器，这或许是一个巨大的流量入口，在Rollup细分赛道中形成示范效应，从而倒逼其他Rollup项目将其排序器去中心化。权衡2:集成通用第三方vs.内部专用解决方案排序器实现去中心化的路径总体而言就2种：一种是别人做好的拿过来用；另一种是自己下场干。像Espresso,Astria等第三方能够为Rollup提供开箱即用的去中心化排序器服务，那么Rollup本身就能继续专注于产品差异化和优化性能，提高自身的核心竞争力；此外，集成通用类的去中心化排序器方案也更利于实现互操作性，带来包括跨Rollup套利等更多的可能性。而此方案的弊端可能在于无法对Rollup本身的原生代币进行有效的赋能。Rollup如果采用内部专用解决方案实现去中心化排序器，这是最耗时且昂贵的方案，但确实实现Rollup原生代币赋能的最行之有效的方式。如StarkNet的项目方可以要求用户质押协议原生代币成为排序器集合参与Rollup的交易排序，并收取一定的服务费用，从而实现价值的累积。权衡3:采用哪种技术实现方案实现去中心化排序？如前所述，实现去中心化交易排序的技术实现方案有很多，包括但不限于基于不同的共识机制、FCFS、区块竞价、加密mempool等方案。每种技术实现方案各有优缺点：基于共识机制将受限于时间效率、加密mempool无法实现Rollup利润最大化等，当然也可以参考Astria融合2种不同的技术实现方案。各种不同技术实现方案间的权衡点是所有Rollup项目需要深思熟虑的问题。写在最后虽然目前Rollup赛道的龙头Optimism、Arbitrum均已发币，但这或许仅仅是个起点，真正意义上的竞争可能才刚刚开始。至少从目前的趋势看，去中心化排序器一定是兵家必争之地。zk系Rollup项目也在悄然崛起，在竞争日趋激烈的环境下，走错一步可能都会造成无法弥补的损失。但在影响项目生死存亡的革新面前，Rollup们无从选择，只能顺应大势。参考文献[1]BinanceResearch:Ethereum’sRollupsareCentralized.ALookIntoDecentralizedSequencershttps://www.binance.com/en/research/analysis/ethereums-rollups-are-centralized-a-look-into-decentralized-sequencers[2]EspressoHotShot:ConsensusDesignedforRollupshttps://medium.com/@espressosys/espresso-hotshot-consensus-designed-for-rollups-b080ba7362d1[3]Basedrollups—superpowersfromL1sequencinghttps://ethresear.ch/t/based-rollups-superpowers-from-l1-sequencing/15016[4]IntroducingAstria:TheSharedSequencerNetworkhttps://blog.astria.org/introducing-astria/[5]IntroducingtheAstriaDevelopmentClusterhttps://blog.astria.org/introducing-the-astria-development-cluster/[6]WhyDecentralizeSequencers?https://blog.astria.org/why-decentralize-sequencers/[7]IOSG详解SUAVE：MEV规模化增长的新十年https://foresightnews.pro/article/detail/24673[8]TheFutureofMEVisSUAVEhttps://writings.flashbots.net/the-future-of-mev-is-suave/[9]RadiusGitbookhttps://docs.theradius.xyz/overview/introduction-to-radius