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什么是以及如何运作一个sequencer:Ethereum rollup的脊柱

在本文中,我们将探讨什么是序列节点,  这是以太坊汇总生态系统中的一个基本组成部分。

该基础设施实体负责一系列过程,将在L2上进行的交易数据带入主要的L1,作为连接点。

Sequencer的运作方式和去中心化程度直接影响这些解决方案的安全性、可靠性和抗审查能力。

我们将在下面详细查看所有内容。

什么是sequencer及其在EVM世界中的作用

Ethereum的可扩展性解决方案中,sequencer是一个在将交易发布到layer-1区块链之前对其进行排序、执行和聚合的实体。其主要角色是通过减少gas费用和加速交易的最终确定来提高layer 2解决方案的可扩展性和效率,例如rollup。

技术上被定义为节点,sequencer 处理在 rollup 上执行的交易,并将其压缩成一个“batch”。然后将这些数据发送到 Ethereum,在那里它们被正式记录并添加到负责安全性的主链中。

根据第2层的架构,sequencer可以是集中式或去中心化的,并且可以影响关键方面,如交易顺序、数据可用性和抗审查能力。

Optimistic rollup的情况下,例如Arbitrum和Optimism,sequencer对交易进行排序并发布到以太坊上,假设它们都是有效的,除非受到质疑。而在zk-rollup中,例如Starknet和ZkSync,sequencer不仅处理交易,还生成加密证明,然后在以太坊上进行验证。最后,在像ZkFair和Rhino.fi这样的Validium类型的rollup中,由于数据部分在链下验证,因此发生了一种混合过程。

重要的是要强调,这个图形也被其他区块链和可扩展性解决方案使用,但为了避免混淆,本文将仅专注于 EVM 世界。为了知识普及,我们指出在 Cosmos、Avalanche Subnets 和 Celestia 等生态系统中存在类似于 sequencer 的组件。

以太坊中不同rollup的sequencer工作流程

深入研究由sequencer执行的不同任务,我们可以看到它们如何管理在rollup内执行的交易的生命周期。

我们可以将他们的工作流程分为三个基本步骤:交易的收集和排序、执行以及在Ethereum上的发布。

1) 收集和整理交易

用户将交易发送到 sequencer 而不是直接发送到 L1,sequencer 根据一种排序策略将其排序到特定区块中。通常在 rollup 中,我们会发现一种“Auction-Based”策略,其中进行拍卖以确定执行顺序(谁支付更多的 fees 就有优先权并被优先排序)。

其他策略可以是“First Come First Served”类型,其中交易按照到达的顺序被接受和处理。

2) 执行和状态计算

 在决定交易的排序后,sequencer 在本地执行它们,更新链下 rollup 的状态。

此执行是确定性的,并遵循由 L1 上的智能合约定义的规则,从而确保操作的完整性。

3) 批次生产和在L1上发布

此时,交易被分组为批次并发送到 L1 Ethereum., 

Sequencer仅发布Data Availability (DA)的基本数据(calldata),确保Ethereum始终能够重建链上状态。此步骤确保使用最少的计算努力来保持L2网络的费用较低

根据汇总的类型,这三个步骤可能会有所不同,如下表所示。

汇总类型数据收集执行发布到L1
Optimistic Rollup (Arbitrum, Optimism)排序器收集用户发送的交易。排序器排序并执行交易,然后批量发布。数据发布在链上,交易在挑战期后被接受。
ZK-Rollup (Starknet, zkSync)排序器收集交易,创建数据批次以进行处理。排序器执行交易并生成ZK证明以证明有效性。加密证明确保交易的有效性,无需挑战。
Validium (StarkEx)排序器收集交易数据但保持离线。排序器离线执行交易并更新状态。数据不完全在链上,降低成本但安全性低于链上汇总。

中心化 sequencer 的问题

目前,以太坊上的大多数sequencer是集中的,因为几乎所有的rollup都有一个节点负责管理L2和L1之间的连接。这种配置在rollup的“Stage 0”阶段是必需的,在这个阶段,需要在去中心化和可扩展性之间进行妥协,以便在其初始开发阶段使整个基础设施有效运作。

随着时间的推移,rollup 旨在去中心化其排序器,引入新的节点共享和联合解决方案,从而过渡到“Stage 1”和“Stage 2”阶段。然而,与此同时,排序器的过度集中化,即使在有限的时间内,也可能对相关的二级网络造成严重的结构性问题。

首先,将控制权交给单个节点会引入“single point of failure”:如果sequencer遭受攻击、技术故障或操控,整个基础设施可能会受到影响,导致交易延迟甚至服务中断。此外,这种权力集中可能会加剧交易审查的风险,因为单个操作员可以任意排除或重新排序交易,应用MEV策略。

另一个关键方面涉及信任:缺乏分布式验证机制使用户难以独立验证交易是否已被正确处理。所有这些都损害了以太坊哲学基础上的去中心化原则。 

节点的集中化是一把双刃剑:layer-2 Linea 的实际例子。

Sequencer的过度集中化被视为一把双刃剑,能够从字面上拯救整个生态系统免于崩溃,但同时也可能导致对网络的高度任意审查。

去年六月在 layer-2 Linea 发生的事情,在 Velocore 协议的黑客攻击和利用期间,是一个 bull 和 bear 的明显例子。

在那次事件中,在对DEX的网络攻击期间,Consensys(管理rollup Linea的团队)决定停止区块生产,“关闭”他们的sequencer。 这样做,随着链几乎被冻结,Velocare团队成功遏制了事故,解决了发现的代码漏洞。同时,Consensys审查了攻击者的地址,使其无法与sequencer通信(我们记得它验证交易并将其发送到L1)。

如果sequencer没有关闭,将会有非常严重的经济后果,不仅影响Linea,还会影响Ethereum。

黑客本可以从易受攻击的智能合约中抽取更多资金,导致基于Linea的资产价值归零。此外,攻击者本可以改变网络状态,使得检测和纠正问题更加困难。

这也会对与Linea相关的其他DeFi协议产生影响,导致许多用户遭受清算或不可逆转的损失。

Velocore的黑客事件促使以太坊社区反思安全性和去中心化之间的微妙平衡。一方面,Consensys的快速干预避免了一场金融灾难,保护了用户和协议免受重大损失。另一方面,关闭sequencer和对攻击者地址的审查引发了对layer-2运营商持有过多集中权力的担忧。

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