探究Layer2排序器的原理、现状及未来发展

Layer2网络的主要收入来源是用户交易时支付的Gas费。扣除向以太坊主网提交数据的成本后,剩余部分基本就是纯利润。根据统计,2023年下半年OP Mainnet利润约523万美元,Arbitrum全年利润1650万美元,zkSync Era自3月上线以来利润2224万美元。

这些巨额利润的背后,与Layer2网络运行的排序器密切相关。那么,排序器究竟是什么?它在Layer2中如何发挥作用?目前中心化排序器面临哪些问题?未来又将如何演进?本文将深入探讨这些问题。

排序器的工作原理

排序器是Layer2网络中的关键角色,主要负责接收用户交易并执行,然后将排序压缩后的批量交易提交到以太坊主网。

我们可以用公共交通系统来类比排序器的工作方式。Layer2相当于以太坊的公交系统,排序器就像公交车司机。用户无需亲自"开车"到以太坊,只要支付一定服务费,排序器就会负责将交易送达目的地,既省钱又省力。排序器还会尽可能装满"车厢",并对乘客进行合理安排,最大化利用空间。

谁可以运行排序器?

目前主要有几种方案:

1. 中心化排序器:由Layer2团队或指定机构独家运营,效率高成本低,是项目方最青睐的方案。

2. 无许可排序器:任何人都可以排序并提交交易。但这种方式会造成资源浪费,因为最终只有一个批次会被收录。

3. 其他去中心化方案:包括地理分布、拍卖机制、质押选举等,将在后文详述。

排序规则是什么?

常见的排序方式有两种:

1. 先到先得:类似先上车先得座,先发出的交易优先排序。

2. 按Gas费排序:愿意支付更高Gas费的交易优先处理。

主流Layer2多采用第一种方式。但实际上,排序规则并无硬性要求,排序器可以根据需要灵活调整。

如何防范排序器作恶?

理论上排序器确实可能作恶,如撤销某些交易或夹带恶意交易。为此,不同Layer2采取了不同的防范措施:

• Optimistic Rollup使用欺诈证明机制,在争议期内若无人证明数据有误,则视为最终确认。

• ZK Rollup采用有效性证明,对每批交易即时验证,通过后直接确认,无争议期。

中心化排序器的现状及问题

目前主流Layer2如OP Mainnet、Arbitrum One等都采用中心化排序器方案,由官方或关联机构运营。这种模式虽然便于管理、提高效率,还能产生收益,但也引发了一些担忧:

1. 抗审查性弱:单一实体运营的排序器难以与以太坊主网的去中心化程度相比。可能因法规等原因过滤某些交易。

2. 弱活跃性:中心化排序器面临单点故障风险,如硬件过载可能导致整个系统宕机。

3. MEV问题:排序器可能通过操纵交易顺序获取不当收益,尤其是在使用私有内存池的情况下。

排序器的未来发展

为解决中心化问题,主流Layer2都提出了去中心化排序器方案,但目前多停留在文档阶段。主要包括:

1. 地理去中心化:在全球不同地点部署多个排序器,轮流工作。

2. 排序器拍卖:通过智能合约拍卖排序权。

3. 领导者选举:从质押者中随机选择排序者。

4. Based Rollup:由以太坊验证者直接排序Layer2交易。

此外,还有共享排序器的设想,即多个Layer2共用第三方排序器网络,可提高跨链互操作性、防止MEV等。但这也可能带来新的中心化风险。

总的来说,排序器去中心化是一个复杂的过程,需要在效率、安全性和去中心化之间寻求平衡。相信随着技术的发展,这些挑战终将得到合理解决。