イーサリアムの Rollups は分散化されていない: 深く探る分散化ソートエンジン

1. ポイント

• 取引の順序は、第二層("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、ユーザーに実行層を提供し、その後、取引データを上位の第一層("L1")に提出します。たとえば、イーサリアムのArbitrum、Optimism、zkSyncなどです。

• ソーターは、トランザクションをグループに並べ替える権限を持つエンティティです。ソーターはユーザーからの無秩序なトランザクションを受け取り、オフチェーンでそれをグループとして処理し、その後、圧縮された秩序あるトランザクションのバッチを生成します。これらのトランザクションは、その後ブロックに追加され、親L1に送信されます。

• ロールアップは実際にはソーターを必要としません; これはユーザーにより良い体験を提供するための設計選択であり、より低い手数料とより速い取引確認速度を実現することを目的としています。例えば、ロールアップは基盤レイヤーを使用してソートすることができ、ほとんどのロールアップがデータの可用性を得るためにイーサリアム基盤レイヤーを使用するのと同様です。しかし、イーサリアムの基盤レイヤーは相対的に非効率で高価である可能性があります。これは、これまでのところ、すべての主要な L2 ロールアッププロジェクトが、中央集権的なソーターを運営する方が便利で安価であり、ユーザーにとってよりフレンドリーであることを発見していることを意味します。

• トランザクションの順序を制御する順序付け機があるため、ユーザーのトランザクション(をレビューする権限を持っていますが、ユーザーが直接L1にトランザクション)を提出できるため、完全なレビューはほぼ不可能です。順序付け機は、最大抽出可能値("MEV")を抽出することもでき、これがユーザーグループに経済的損失をもたらす可能性があります。さらに、唯一の中央集権的な順序付け機がダウンした場合、ユーザーはその順序付け機を使用できなくなり、全体のロールアップに影響を与える可能性があるため、有効性も大きな問題となる可能性があります。

• 解決策は共有の、分散化されたソートチェイナーです。共有ソートチェイナーは本質的にロールアップに対して分散化されたサービスを提供します。検閲、MEVの抽出、有効性などの問題を解決するだけでなく、共有ソートチェイナーはクロスロールアップの機能を導入し、さまざまな新しい可能性を切り開きます。Espresso、Astria、Radiusは、それぞれのアーキテクチャに異なる特徴を持つ革新的な共有ソート解決策を開発しています。EspressoはEigenLayerを利用してネットワークを導くことを試み、Astriaはモジュラーなデータ可用性ネットワークCelestiaと密接に連携しています。Radiusはその独自の暗号メモリプールを議論に持ち込みました。

2. 簡単な紹介

イーサリアム L2 rollup エコシステムの普及が進む中で、しばしば見落とされる側面はソーターです。ソーターは取引の順序付けを担当し、rollup を使用することで、より良いユーザー体験、低コスト、迅速な取引確認を提供できます。しかし、問題は、これまでのところ、すべての主要なイーサリアム L2 企業が、自社の唯一の中央集権的ソーターを運営することが最も便利でユーザーフレンドリーでコストが低いことを発見していることです。取引の審査、MEV 抽出、および単一障害点(、すなわち有効性問題)におけるソーターの権限を考慮すると、これは望ましくない結果と見なされる可能性があり、暗号通貨の精神にも反しています。

ほとんどの暗号通貨会社がそれぞれのソートエンジンの分散化問題を解決し、ロードマップの一部としているが、分散化を実現する方法については真の合意に至っていないことに注意する必要がある。また、Arbitrum と Optimism は 2021 年下半期以来、自らのソリューションを展開しており、分散型ソートエンジンにおいて実質的な進展は見られないと言える。

本報告では、ソートの役割とイーサリアムのロールアップ空間の現状を詳しく調査します。その後、分散化された共有ソートネットワークという解決策を研究しているプロジェクトを深く探ります。これらのプロジェクトとその解決策の独自性について詳細に説明します。また、これがイーサリアムのL2ロールアップ分野の将来の発展に何を意味するかについても考察します。

3. ソートとは何ですか?

一歩引いて考えると、ブロックチェーンは分散化されたデータ台帳であり、ブロック順に並べられたタイムスタンプ付きの取引データで構成されています。最初は、これらの取引データは無秩序で組織化されていませんでした。ソートされた後、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を作成します。イーサリアムのような第一層("L1")ブロックチェーンでは、この取引のソートはイーサリアムの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——Layer-2 ("L2") rollup 層において、取引の順序付けはますます深刻な問題となっています。rollups の主な役割は、ユーザーに安全で低コストの取引場所を提供することです。簡単に言えば、L2 rollup はユーザーに実行層を提供し、その後取引データを上位 L1、つまりイーサリアムの Arbitrum、Optimism、zkSync などに提出します。L1 に提出される単一のバッチ取引は通常、数百または数千の圧縮された L2 取引を含んでおり、これにより L1 へのデータ送信コストが削減されます。

L2ロールアップの世界では、ソートラーは取引をグループ化する権限を持つエンティティです。ソートラーはユーザーからの無秩序な取引を受け取り、オフチェーンでそれをグループ化し、圧縮された秩序ある取引のバッチを生成します。これらの取引は、その後、ブロックに入れられ、親L1に送信されます。バッチ処理された取引は、データの可用性("DA")層(において、通常はイーサリアム上で現在のほとんどのロールアップ)に使用されます。また、ユーザーに対してソフトコミットメントを提供し、ユーザーの取引を受け取った後、ソートラーは"ソフト確認"としてほぼ即時のレシートを提供します。一方、"ハード確認"は取引がL1層に送信された後に受け取ります。

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なぜロールアップはソーターを使用する必要があり、それが問題なのか?

基本的に、ソーターには非常に明確な目標があります: ユーザー体験の向上。ソーターを使用してL2取引を行うことは、"ファストレーン"を使用することに似ており、これは手数料が低く、取引確認が速いことを意味します。実際、ソーターは何百何千ものL2取引を一つのL1取引にバッチ圧縮することで、ガス代を節約します。さらに、ソーターが提供するソフト確認により、ロールアップ取引はユーザーに迅速なブロック確認を提供できます。この組み合わせは、ユーザーがL2ロールアップを使用する体験を向上させるのに役立ちます。

重要なのは、rollupはソートチェーンを必要としないことです; それは単により良いユーザー体験のためのデザイン選択です。例えば、ほとんどのrollupがデータの可用性を向上させるためにイーサリアムL1を使用するのと同様に、ソートにも使用することができます。イーサリアム財団のジャスティン・ドレイクは最近、これらを「rollupベース」と呼びました。しかし、イーサリアムの基盤レイヤーは、特にL2の取引量が大きいことを考慮すると、相対的に非効率的で高価である可能性があります。本質的に、rollupの取引スループットは、イーサリアムL1のデータソートレートによって制約されます。ユーザーは、イーサリアムでの取引と同じ取引確認の遅延を経験します。これは、これまでのところ、すべての主要なL2 rollupプロジェクトが、中央集権的なソートチェーンを運営する方が便利で安価であり、ユーザーにとって使いやすいことを発見したことを意味します。L2ユーザーはソートチェーンを回避するために直接L1に取引を提出できますが、彼らはL1に取引のガス料金を支払わなければならず、取引が最終的に完了するまでにより長い時間がかかる可能性があります。これは、L2 rollupで取引を実行する目的に大きく反しています。

取引を並べ替えるコントローラーがあることを考えると、理論的にはユーザーの取引を含めない権利を持っています(。しかし、ユーザーが手数料を支払う能力があり、その意思があれば、直接 L1 に取引を提出することも可能です)。並べ替え器はまた、取引グループから MEVを抽出することもできます(後で詳述します)、これはユーザーグループに経済的損失をもたらす可能性があります。もし唯一の並べ替え器が存在すれば、現在の全ての主要なロールアップ取引のように、集中化のリスクが高まります。この場合、有効性が問題になる可能性があります。唯一の並べ替え器が故障すると、全体のロールアップに影響を及ぼすためです。複数の並べ替え器設定は、このリスクを低減することができます。

この設定により、ソーターはユーザーの半信任者と見なすことができます。ソーターはユーザーがL2を使用するのを阻止することはできませんが、ユーザーの取引を遅延させることができ、これによりユーザーは追加のガス代を支払い、ユーザーの取引から価値を取得します。

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MEVの相関関係

MEVはここで特に重要です。MEVは、ブロック生成から得られる価値を指し、一階採掘(やステーキング)のブロック報酬およびガス代を超えるものです。これは、ブロック内の取引を操作することによって、つまり取引の取り込み、排除、順序の変更を通じて抽出される価値です。例えば、MEVを抽出する一般的な形式には、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、彼らはチェーン外のすべてのユーザー取引を把握できます。さらに、これらのソーターは通常、プロジェクト自体や、OPメインネットのオプティミスト財団や、アービトラムワンおよびノヴァのアービトラム財団など、関連チームによって運営されるため、多くのユーザーは潜在的なMEV抽出を確認できない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、プロジェクトが独自の中央集権的ソーターを運営することで、これらのプロトコルの信頼性と分散化の程度がユーザーに影響を与えることになります。これらのプロトコルの信頼性と分散化は確実に疑問視されるでしょう。

ソーティング市場の現状

この記事を書いている時点では、すべての主要なイーサリアム L2 バージョンは中央集権的なオーダーシューターに依存しています。ますます多くのイーサリアム取引が L2 ソリューションに移行するにつれて、イーサリアムのバリデーターセット自体は分散化されているにもかかわらず、大量の取引(、つまり L2 上の取引)は、唯一のオーダーシューターという形の中央集権的な力の影響を受けるようです。

予想通り、これらの企業のほとんどは、それぞれのソートエンジンの分散化の問題を解決し、これをロードマップの一部としている。これは、分散化がL2のビジョンの一部であることを示す前向きな信号であるが、ArbitrumとOptimismは2021年末以来、自らのソリューションを導入しており、分散化されたソートエンジンに関しては実質的な進展を遂げていないと言えるべきである。

大多数のトップ企業は、権力の分散に焦点を当てるのではなく、コア製品と機能の改善にリソースを投入しているようです。これは完全に批判ではなく、競争の激しい環境では、競争力のある製品を持つ前に分散化に焦点を当てることは、どの企業にとっても最善の利益には合致しないというのは理解できることです。しかし、ネット企業の成熟が進むにつれて、この見方は変わりつつあり、人々の議論は急速にソートエンジンの分散化と信頼性の向上に移っています。

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その他の問題

強調すべきは、中央集権的なソートエンジンに依存することによるリスクの程度についていくつかの議論が存在することです。

上記のように、ソーターが取引の順序を制御しているため、ユーザーの取引を排除したり、MEVを抽出したりすることができます。しかし、ソーターは最終的にユーザーを完全にロールアップ取引から排除することはできません。ユーザーはソーターを迂回し、直接L1に取引(を提出することができ、彼らが喜んで追加のガスコスト)を支払う意志があれば可能です。不正行為を行うソーターは取引の遅延を引き起こし、ユーザーに追加費用を負担させる可能性がありますが、完全に検閲することはできません。それ以前には、大手L2企業の中でソーターの分散化に極めて注力しているところはありませんでしたが、これがその一因である可能性があります。それにもかかわらず、ソーターが取引を再順序付けしてMEVを抽出することは、特にOP Mainnetのようなプライベートメモリプールでは依然として問題です。

おそらく、より大きな問題はリアルタイム性にあります。主要なロールアッププログラムが唯一の中央集権的なソートを実行しているため、これらのソートに問題が発生すると、全体のロールアッププログラムに悪影響を与えます。ユーザーはL1に直接アクセスして取引を行うことができますが、これに関してはまだ