CoinEx研究院：排序器的風險探討

知識鋪墊

如果你對排序器存在的原因有一定認識，可直接跳到文章第二部。

先從L1擴容說起

根據區塊鏈中不可能三角的存在，區塊鏈慢的主要原因，也是其安全的保障，就是需要多節點處理 + 廣播交易，最後達成協議。 在這個前提下，可擴展性就成為主要突破點。

目前主流的擴容方案主要圍繞兩方面：

基於L1 的擴容

這裡比較有名的項目就是EthStorage的解決方案，針對原生鏈的儲存進行擴容。

基於L2的擴容

基於L2的擴容主要圍繞著將執行層的抽離以及對於資料的DA方案，常見的解決方案是：Rollup （如Op， Arb， Scroll等） + DA （如Celestia）。

透過抽離以太坊的執行層，並將所有交易放在專門的地方去處理，獨立的模組可以利用優化的特定方案，進一步提升效能。 此外，以太坊L2的設計其實是弱化了不可能三角的解決方案，也就是說在擴展性能的同時，無限趨近以太坊的安全性。

排序器對於L2安全性至關重要接下來，我們來進一步了解L2排序器。

認識L2排序器

排序器通俗來講就是L2將狀態發佈到L1的參與者，其責任是確定L2上事務的規範順序並提交記錄，其收益來自用戶使用L2交易所支付的費用。 要注意的是，排序器在L2中不是一定要存在，使用者可以自行提交資料。

排序器目前存在的形式有兩種：

●中心化排序器（目前普遍存在）：單一的，集中。

●去中心化排序器（下一階段的重點）：多節點，分散式。

排序器也有以下三方面的收入來源:

●L2 Gas費用，跟以太坊的Gas類似，L2所執行的所有交易都需要Gas，計算方法也是一樣。

●L1 呼叫資料/安全費用，L2為了支付將交易發布回以太坊的費用，排序器或批次提交者需要Gas來支付這個提交過程。 使用者越多，每個人分攤的成本越低，這也是L2 Gas便宜的一個主要原因。

●後續新增費用，以太坊 4844 升級後會新增加一項新的Gas類型，這也是以太坊首次引入第二種Gas類型，也為後續收入模型調整提供新的內容。

如前文所述，排序器在L2中不是一定要存在，大多數L2採用排序器，一個主要的原因是改善用戶體驗——引入一個可靠，可擴展，便宜的排序器來充當交易層，可以使 用戶更安全可靠高效的使用各種dapp 等應用，利於web3 的大規模推廣，並將用戶成本最小化。

此外，排序器，尤其是中心化排序器（通常是項目官方），存在一定安全隱患。 我們將在後續重點分析下兩種類型排序器中存在的一些風險。

排序器風險與挑戰

中心化排序器存在的問題

目前，大多數L2都採用中心化排序器，其風險即可能來自外部攻擊，也可能來自自身的脆弱或基於經濟利益主動作惡，主要問題如下：

單點故障

所有的實體機都可能故障，雖然出現機率小，但是一旦出現，涉及範圍相當廣泛，畢竟已經存在龐大的L2用戶基數。

攻擊風險

網路上的任一台主機都有可能遭受各種攻擊，單點排序器也在其中。 如果駭客進行洪流攻擊或其他類型的阻塞攻擊，那麼就會導致單點排序器的不可用。 比起攻擊去中心化排序器的多台機器，顯然比攻擊單點排序器的成本高很多。

效能

不管zk類型還是op類型的排序器都不可避免在效能方面有問題：

ZK類的問題：

●計算複雜性：使用ZK證明來驗證交易的正確性和合法性需要大量的計算資源和時間。 這可能導致交易處理的延遲和高昂的計算成本，只能依靠硬體的發展來進行此方面問題的突破。

●可驗證的依賴：zk Rollup依賴外部進行合約驗證，需要外部驗證合約來驗證zk證明的正確性，這裡存在合約攻擊風險。

OP類別的問題：

●交易延遲與不確定性：樂觀執行的Rollup在交易執行過程中採用樂觀的假設，即假設所有交易都是有效且沒有衝突的。 但如果有衝突或無效的交易，整個系統可能需要回溯和重新執行，導致一定的不確定性和處理時間延遲，延遲期間也存在作惡的可能性。

抗審查能力弱

與以太坊中數千個分散式節點不同，中心化排序器可能無法確保用戶交易最終會被納入主鏈上。 不同法定實體控制的排序器，可能因為政策和法律的原因，而選擇性地剔除某些特定交易。

儘管目前有許多其他機制來解決弱審查性，如：強制退出，逃生通道，包含清單和門限加密等等。 然而，較弱的抗審查能力仍是不可避免的現實，這也是未來發展中不確定的風險點。

存在收賄可能性

雖然單點排序器不能惡意的增加或修改用戶正常的交易，但是因其不透明性，倘若發生受賄行為也不會被用戶知道，記錄在L2上的結果並非是同步記錄在L1上的結果，同步 的空窗期可能會導致各種意外事件的發生。

MEV

MEV 代表 Miner（礦工）或 Maximum Extractable Value（最大可提取價值）。

礦工（或驗證者、排序器）在其生產的區塊中透過其能力任意打包、排除或重新排序交易可以獲得一定的利潤，而 MEV 便是衡量該利潤的一種度量。 礦工必須能夠對交易進行優先排序，以防止未經許可的區塊鏈受到 spam（垃圾郵件）和 DoS 攻擊。 簡單來講就是打包者透過幹擾待處理交易的執行來賺錢，常見方式如下（這些方式可以排序器所有者來做，或者找第三方合作夥伴來實現）：

1.DEX套利：不同的DEX之間的價格可能具備差異，利用區塊鏈的原子交易特性，可以在低價DEX上買入並在高價DEX上賣出，實現無風險套利。

2.借貸清算：借貸協議當抵押率低於事先設定的比例時，協議通常允許任何人對抵押品進行清算，立即償還貸款人。 清算時借款人通常需要支付巨額的清算費，其中一部分歸清算者所有，也帶來了MEV機會。 排序器所有者及其合作方可以低價進行清算，並高價出售清算資產，完成利潤獲取。

3.Front Running：可以理解為搶跑，當搶跑者監控到有利潤的交易時，以更高的交易費提交相同交易，從而讓搶跑者已提交交易在原交易之前被納入區塊，獲取 利潤。 當然，Front Running不單指重複提交相同交易，廣義上是在某交易前插入一個交易以獲取利潤。

4.Back Running：對於使用AMM自動做市機制的DEX，大規模的交易會產生顯著的滑點。 當大規模交易發生後，市場處於不均衡狀態，這時候，排序器所有者或其合作方則可以大規模交易後添加交易，以低於市場均衡價格買入資產。

5.三明治交易：三明治交易是Front Running與Back Running的結合。 更具體，排序器所有者或其合作方可以大規模交易前以低價買入，當大規模交易拉高價格後，以高價賣出以獲取高利潤。

在目前排序器中心化的前提下，排序器擁有者可以輕鬆完成其中的邏輯調整，從而達到利益最大化。 前兩者MEV可以為市場提供流動性和幫助其快速恢復到平衡點，而後兩者惡性MEV則以犧牲用戶的利益為基礎，像Front-Running與三明治交易會導致糟糕的用戶體驗與更嚴重的 損失，相互競爭的MEV搜尋者將透過Gas競拍造成網路擁塞和拉高GasFee等惡性影響。

總的來說，目前所有安全保障的前提都是信任中心化排序器（一般是專案官方），這顯然是與Web3的精神有所違背。 因此，目前產業也在探索和推進共享排序器，減少對信任的依賴（如下圖）。

共享排序器的挑戰

首先，我們先理解共享排序器的工作原理。 共享排序器是區塊鏈的模組化組件，負責對交易進行排序而不執行它們，這將排序、執行和證明交易的原始任務分開，形成獨立的排序層，從而降低原有的耦合度，節點 也不需要儲存所有不同Rollup的完整狀態，單點排序的一些瓶頸在此消失。

簡單來描述下這個過程：

●使用者將交易傳送到排序層。

●排序層對交易進行排序並建構區塊。

●該區塊被提交到匯總。

●Rollup 依照排序層提供的順序執行事務。

●最後，Rollup將交易提交給結算層或資料可用性（DA）進行最終確定。

將中心化的排序器改為去中心化共享排序器，實際上是讓多個Rollup選擇使用一個排序器來使用。 這其中存在不同Rollup之間互通適配問題。

共享排序器的推動存在不少挑戰：

1.項目方需放棄一定收益

如果多個二層鏈選擇一個共用排序器來使用，則代表專案方放棄可觀的中心化排序器收入。 這是為什麼儘管當前許多專案方都在聲稱致力於實現定序器的去中心化，但實際推進並不明顯。 尤其，目前L2生態競爭激烈，專案方也需要用排序器中所賺取的利益支援扶持專案生態。

2.使用者體驗會下降

去中心化則伴隨著區塊鏈的不可能三角，當安全性和去中心化的提高，那麼在可擴展性方面肯定會出現一些問題，如交易延遲，tps 下降等。 這會導致中心化的使用者體驗還是會存在一定差異。

3.資源依賴性大

目前產業發展已經不是早期的野蠻生長，所有項目的發展，都離不開各種資源的整合對接，當去中心化排序器實現後，需要不同Rollup來進行對接，如果沒有強力的背景以及資源整合 能力，其它的一些Rollup是很難對接過來，這其中涉及到利潤分配、接口協議統一、內容一致性、跨鏈協調等諸多問題，這些很檢驗項目方的實力。

4.Rollup 適配難度高

不同的Rollup接入共享排序器，其都要適配對應的協議，然而每種Rollup的協議不盡相同，這將帶來許多技術上的挑戰。

總之，共享排序器的發展由於各方利益，發展目標等因素遲遲沒有統一，其推進進度也是十分緩慢。

概括：

去中心化排序器的關鍵點在於，能否解決用戶交易審查和盡量消除有害 MEV，並透過收益模型的改變去提升生態活躍度，同時保持專案方利潤。 隨著生態整體的發展改變，共享排序器的進展也會加速到來，一起期待更繁榮的生態。 在文中，我們詳細的討論了中心化及去中心化排序器的一些風險，希望可以起到拋磚引玉的作用，活躍大家對於排序器的討論，共同推進行業建設。