探究Layer2排序器的原理、現狀及未來發展

Layer2網路的主要收入來源是用戶交易時支付的Gas費。扣除向以太坊主網提交數據的成本後,剩餘部分基本就是純利潤。根據統計,2023年下半年OP Mainnet利潤約523萬美元,Arbitrum全年利潤1650萬美元,zkSync Era自3月上線以來利潤2224萬美元。

這些巨額利潤的背後,與Layer2網路運行的排序器密切相關。那麼,排序器究竟是什麼?它在Layer2中如何發揮作用?目前中心化排序器面臨哪些問題?未來又將如何演進?本文將深入探討這些問題。

排序器的工作原理

排序器是Layer2網路中的關鍵角色,主要負責接收用戶交易並執行,然後將排序壓縮後的批量交易提交到以太坊主網。

我們可以用公共交通系統來類比排序器的工作方式。Layer2相當於以太坊的公交系統,排序器就像公交車司機。用戶無需親自"開車"到以太坊,只要支付一定服務費,排序器就會負責將交易送達目的地,既省錢又省力。排序器還會盡可能裝滿"車廂",並對乘客進行合理安排,最大化利用空間。

誰可以運行排序器?

目前主要有幾種方案:

1. 中心化排序器:由Layer2團隊或指定機構獨家運營,效率高成本低,是項目方最青睞的方案。

2. 無許可排序器:任何人都可以排序並提交交易。但這種方式會造成資源浪費,因爲最終只有一個批次會被收錄。

3. 其他去中心化方案:包括地理分布、拍賣機制、質押選舉等,將在後文詳述。

排序規則是什麼?

常見的排序方式有兩種:

1. 先到先得:類似先上車先得座,先發出的交易優先排序。

2. 按Gas費排序:願意支付更高Gas費的交易優先處理。

主流Layer2多採用第一種方式。但實際上,排序規則並無硬性要求,排序器可以根據需要靈活調整。

如何防範排序器作惡?

理論上排序器確實可能作惡,如撤銷某些交易或夾帶惡意交易。爲此,不同Layer2採取了不同的防範措施:

• Optimistic Rollup使用欺詐證明機制,在爭議期內若無人證明數據有誤,則視爲最終確認。

• ZK Rollup採用有效性證明,對每批交易即時驗證,通過後直接確認,無爭議期。

中心化排序器的現狀及問題

目前主流Layer2如OP Mainnet、Arbitrum One等都採用中心化排序器方案,由官方或關聯機構運營。這種模式雖然便於管理、提高效率,還能產生收益,但也引發了一些擔憂:

1. 抗審查性弱:單一實體運營的排序器難以與以太坊主網的去中心化程度相比。可能因法規等原因過濾某些交易。

2. 弱活躍性:中心化排序器面臨單點故障風險,如硬件過載可能導致整個系統宕機。

3. MEV問題:排序器可能通過操縱交易順序獲取不當收益,尤其是在使用私有內存池的情況下。

排序器的未來發展

爲解決中心化問題,主流Layer2都提出了去中心化排序器方案,但目前多停留在文檔階段。主要包括:

1. 地理去中心化:在全球不同地點部署多個排序器,輪流工作。

2. 排序器拍賣:通過智能合約拍賣排序權。

3. 領導者選舉:從質押者中隨機選擇排序者。

4. Based Rollup:由以太坊驗證者直接排序Layer2交易。

此外,還有共享排序器的設想,即多個Layer2共用第三方排序器網路,可提高跨鏈互操作性、防止MEV等。但這也可能帶來新的中心化風險。

總的來說,排序器去中心化是一個復雜的過程,需要在效率、安全性和去中心化之間尋求平衡。相信隨着技術的發展,這些挑戰終將得到合理解決。