O Rollup do Ethereum é centralizado: explorando a Descentralização dos ordenadores

A ordenação de transações da segunda camada do Ethereum ( L2) tornou-se um problema cada vez mais sério. O principal papel dos rollups L2 é fornecer um local seguro para transações baratas para os usuários. Os ordenadores são entidades responsáveis por agrupar essas transações. Eles recebem as transações desordenadas dos usuários, processam-nas em grupos fora da cadeia e, em seguida, geram um lote de transações ordenadas e compactadas. Essas transações podem então ser inseridas em blocos e enviadas para a camada superior L1.

Rollup na verdade não precisa de um ordenado; esta é apenas uma escolha de design feita para proporcionar uma melhor experiência ao usuário. Por exemplo, o rollup pode usar a camada base do Ethereum para obter a disponibilidade de dados, assim como usá-la para ordenação. No entanto, a camada base do Ethereum pode ser relativamente ineficiente e cara. Isso significa que até agora, cada projeto principal de L2 rollup descobriu que executar um ordenado centralizado é mais conveniente, mais barato e também mais amigável.

Como o ordenado controla a ordem das transações, ele tem o direito de revisar a transação do usuário (, embora uma revisão completa seja pouco provável, pois os usuários podem enviar transações diretamente para o L1 ). O ordenado também pode extrair o valor máximo extraível (MEV), o que pode causar perdas econômicas para os usuários. Além disso, a validade também pode ser um grande problema - se o único ordenado centralizado falhar, os usuários não poderão usar esse ordenado, afetando todo o rollup.

A solução é um ordenado compartilhado e descentralizado. Um ordenado compartilhado é essencialmente um serviço descentralizado para rollups. Além de resolver questões como censura, extração de MEV e validade, o ordenado compartilhado também introduz funcionalidades inter-rollup, abrindo várias novas possibilidades. Espresso, Astria e Radius estão a desenvolver soluções de ordenação compartilhadas inovadoras, cada uma com características únicas em suas respectivas arquiteturas. Espresso tenta utilizar o EigenLayer para guiar sua rede, enquanto a Astria mantém um contato próximo com a rede de disponibilidade de dados modular Celestia. Radius, por sua vez, traz à discussão o seu exclusivo mempool criptográfico.

Com a popularização do ecossistema rollup L2 do Ethereum, o aspecto do ordenamento, frequentemente negligenciado, torna-se cada vez mais importante. Os ordenadores são responsáveis pela ordenação das transações; ao utilizar ordenadores através de rollup, é possível oferecer uma melhor experiência ao usuário, taxas mais baixas e confirmações de transações mais rápidas. No entanto, o problema é que atualmente todas as principais empresas L2 do Ethereum descobriram que operar seu próprio ordenador centralizado exclusivo é a opção mais conveniente, amigável ao usuário e com custos mais baixos. Considerando o poder que os ordenadores têm na revisão de transações, extração de MEV e criação de pontos únicos de falha (, ou seja, problemas de validade ), isso pode ser visto como um resultado indesejável e não condizente com o espírito das criptomoedas.

Embora a maioria das empresas de criptomoeda já tenha incluído a Descentralização dos seus ordenadores como parte do seu roteiro, ainda não há um verdadeiro consenso sobre como alcançá-la. Também devemos notar que a Arbitrum e a Optimism lançaram suas próprias soluções desde o segundo semestre de 2021, podendo-se dizer que ainda não fizeram progressos substanciais em relação aos ordenadores descentralizados.

Uma das soluções de escalabilidade mais populares no Ethereum - a camada L2 rollup, a ordenação de transações tornou-se um problema cada vez mais sério. Lembre-se de que a principal função do rollup é fornecer aos usuários um local seguro e barato para transações. Em termos simples, o L2 rollup oferece uma camada de execução para os usuários, e depois submete os dados das suas transações à camada superior L1, como Arbitrum, Optimism, zkSync, entre outros no Ethereum. As transações em lote submetidas ao L1 normalmente contêm centenas ou milhares de transações L2 comprimidas, reduzindo assim o custo de enviar dados para o L1.

No mundo dos rollups L2, o ordenante é a entidade com autoridade para agrupar transações em ordens. O ordenante recebe transações desordenadas dos usuários, processa-as em grupos fora da cadeia e, em seguida, gera um lote de transações ordenadas e comprimidas. Depois, essas transações podem ser colocadas em blocos e enviadas para o pai L1. Lotes de transações também podem estar na disponibilidade de dados (DA) camada ( geralmente é Ethereum, usado para a maioria dos rollups ) atuais. Também fornece aos usuários um compromisso suave, ou seja, após receber a transação do usuário, o ordenante fornecerá um recibo quase instantâneo como "confirmação suave". A "confirmação dura" é recebida após a transação ser enviada para a camada L1.

Fundamentalmente, o ordenhador tem um objetivo muito claro: melhorar a experiência do utilizador. Utilizar o ordenhador para transações L2 é semelhante a usar uma "via rápida", o que significa taxas mais baixas e confirmações de transações mais rápidas. De fato, o ordenhador pode agrupar centenas ou milhares de transações L2 em uma única transação L1, economizando assim taxas de gás. Além disso, a confirmação suave fornecida pelo ordenhador significa que as transações rollup podem oferecer confirmações de bloco rápidas para os utilizadores. Esta combinação ajuda a melhorar a experiência dos utilizadores ao usar rollups L2.

É importante lembrar que o rollup não precisa de um ordenado; é apenas uma escolha de design feita para uma melhor experiência do usuário. Por exemplo, assim como a maioria dos rollups usa Ethereum L1 para melhorar a disponibilidade de dados, eles também podem usá-lo para ordenação. Justin Drake da Fundação Ethereum chamou recentemente isso de "baseado em rollup". No entanto, a camada base do Ethereum é muito provável que seja relativamente ineficiente e cara, especialmente considerando o grande volume de transações L2. Em essência, a taxa de transferência de transações do rollup será limitada pela taxa de ordenação de dados do Ethereum L1. Os usuários também experimentarão a mesma demora na confirmação de transações que ocorre ao negociar no Ethereum. Isso significa que, até agora, cada um dos principais projetos de escalabilidade L2 descobriu que operar um ordenado centralizado é mais conveniente, mais barato e mais fácil para os usuários. Embora os usuários L2 possam enviar transações diretamente para L1 para contornar o ordenado, eles devem pagar taxas de gas de transação para L1 e as transações podem levar mais tempo para serem concluídas. Isso contradiz em grande medida a intenção de usar o rollup L2 para executar transações.

Dado que o ordenator controla a ordem das transações, teoricamente ele tem o direito de não incluir as transações dos usuários (. No entanto, se o usuário tiver a capacidade e estiver disposto a pagar a taxa de gas, também pode enviar transações diretamente para a L1 ). O ordenator também pode extrair MEV do grupo de transações, o que pode causar perdas econômicas para a comunidade de usuários. Se houver apenas um ordenator, como é o caso de todas as principais transações rollup atualmente, o risco de descentralização será maior. Nesse caso, a validade pode se tornar um problema, pois se o único ordenator falhar, todo o rollup será afetado. Uma configuração de múltiplos ordenators pode reduzir esse risco.

Com esta configuração, o ordenado pode ser visto como uma parte semi-confiável do usuário. Embora o ordenado não possa impedir o usuário de usar L2, ele pode atrasar as transações do usuário, resultando em taxas de gas adicionais pagas pelo usuário e obtendo valor das transações do usuário.

MEV é particularmente importante aqui. MEV refere-se ao valor obtido da produção de blocos, além das recompensas de bloco de mineração de primeira ordem ( ou de staking ) e das taxas de gas. É o valor extraído manipulando as transações dentro do bloco, ou seja, incluindo, excluindo e alterando a ordem das transações. Por exemplo, formas comuns de extração de MEV incluem front-running e ataques de sanduíche.

Dado o papel que os ordenadores desempenham nos L2 rollups, eles podem entender todas as transações dos usuários fora da cadeia. Além disso, como esses ordenadores são geralmente operados pelo próprio projeto ou por equipes afiliadas, como a Optimistic Foundation da OP Mainnet e a Arbitrum Foundation do Arbitrum One e Nova, muitos usuários estão preocupados que não possam ver a potencial extração de MEV. Mesmo sem essas preocupações, à medida que os projetos operam seus próprios ordenadores centralizados, a confiabilidade e o nível de descentralização desses protocolos também impactarão os usuários. A credibilidade e a descentralização desses protocolos certamente serão questionadas.

No momento da redação deste artigo, todas as principais versões do Ethereum L2 dependem de ordenadores centralizados. À medida que mais transações do Ethereum são transferidas para soluções L2, embora o conjunto de validadores do Ethereum em si seja descentralizado, parece que uma quantidade significativa de transações (, ou seja, aquelas nas L2 ), serão influenciadas por forças centralizadas na forma de um único ordenador.

Como era de se esperar, a maioria dessas empresas já resolveu o problema da descentralização de seus ordenadores e incluiu isso como parte de seu roadmap. Embora isso seja um sinal positivo, indicando que a descentralização faz parte da visão L2, devemos observar que a Arbitrum e a Optimism lançaram suas próprias soluções desde o final de 2021 e, pode-se dizer, que ainda não fizeram grandes progressos em relação aos ordenadores descentralizados.

A maioria das principais empresas parece estar a alocar recursos para melhorar os seus produtos e funcionalidades principais, em vez de se focar na descentralização. Isso não é exatamente uma crítica, pois em um ambiente altamente competitivo, focar na descentralização antes de ter produtos competitivos não está nos melhores interesses de nenhuma empresa, o que é compreensível até certo ponto. No entanto, à medida que as empresas de rede amadurecem, essa perspectiva está a mudar, e as discussões estão rapidamente a mudar para a descentralização dos ordenadores e para o aumento da credibilidade.

É importante enfatizar que existe alguma discussão sobre o grau de risco associado à dependência de ordenadores centralizados.

Como mencionado acima, uma vez que os ordenadores controlam a ordem das transações, eles podem excluir transações de usuários, bem como extrair MEV. No entanto, os ordenadores também não conseguem excluir completamente os usuários das transações de rollup. Os usuários podem contornar os ordenadores e enviar transações diretamente para o L1 (, desde que estejam dispostos a pagar os custos adicionais de gas ). Embora um ordenador que se comporte de forma inadequada possa levar a atrasos nas transações e custos extras para os usuários, ele não consegue revisar completamente. Antes disso, nenhuma grande empresa de L2 estava extremamente focada em descentralizar seus ordenadores, e isso provavelmente é uma das razões. No entanto, a reordenação de transações pelos ordenadores para extrair MEV continua a ser um problema, especialmente em mempools privados como o OP Mainnet.

Talvez, a questão maior esteja na temporalidade. Dado que os principais programas de rollup estão a operar um único ordenator centralizado, se esses ordenadores tiverem problemas, todo o programa de rollup será afetado negativamente. Embora os usuários ainda possam concluir transações acessando diretamente o L1, isso não é um método particularmente durável e é improvável que funcione para a maioria das transações. Lembre-se de que todo o sentido de usar rollups L2 é economizar nos custos de transação. Dado que um dos princípios fundamentais por trás das criptomoedas é evitar a dependência de um único fornecedor centralizado (, assim como no setor financeiro tradicional ), a centralização dos ordenadores é claramente um problema importante que precisa ser resolvido, e também é uma das chaves que os ordenadores compartilhados trarão para o mercado de rollups L2.

A nova solução para os problemas mencionados é o ordenamento compartilhado descentralizado. Embora as soluções de diferentes projetos variem, a ideia básica que substitui o único ordenamento centralizado é a mesma. Aqui, "compartilhado" refere-se ao fato de que múltiplos rollups diferentes podem usar a mesma rede, ou seja, as transações de vários rollups são agregadas em um pool de memória antes da ordenação, o que ajuda a reduzir a extração de MEV e a possibilidade de censura (. Aqui, "descentralizado" refere-se ao conceito de rotação de líderes, ou seja, não é sempre um único ator que ordena todas as transações, mas sim um líder escolhido de um grupo de atores descentralizados. Isso ajuda.