Фундаментальные основы секвенсеров и роллапов

Что такое секвенсер?

Секвенсер — это компонент, который отвечает за определение порядка входящих транзакций до их группировки и фиксации на уровне публикации rollup. В отличие от выполнения переходов состояния, секвенсер главным образом управляет монопольным правом на порядок: он собирает пользовательские транзакции, формирует из них блоки или батчи и передаёт их на базовый уровень или в слой доступности данных. Определение порядка критически важно — оно влияет на эволюцию состояния rollup при исполнении на узлах rollup. Таким образом, секвенсер выступает контролёром порядка и времени транзакций, а архитектурные решения напрямую влияют на живучесть сети, устойчивость к цензуре и механизмы извлечения комиссии.

Централизованные и децентрализованные секвенсеры

В большинстве современных rollup-сетей секвенсеры централизованы — ими управляет команда проекта. Такой подход обеспечивает высокую пропускную способность и простоту управления, но создаёт единую точку контроля и потенциальной уязвимости. Централизованный секвенсер способен подвергать транзакции цензуре, сталкиваться с перебоями или менять правила в одностороннем порядке. Децентрализованное секвенсирование распределяет контроль за порядком между независимыми узлами или валидаторами. Децентрализованная сеть секвенсеров усиливает устойчивость к цензуре и повышает доступность. Совместные сети секвенсеров идут дальше — они создают общий слой упорядочивания для нескольких rollup, предоставляя преимущества масштаба и гарантию надёжности без необходимости каждому проекту строить собственный пул секвенсеров.

Rollup: основы

Rollup — это решения для масштабирования второго уровня, которые обрабатывают смарт-контракты и транзакции вне основной цепи, публикуя сжатые данные или доказательства на блокчейн первого уровня. Основных разновидностей две: optimistic rollup и rollup на основе zero-knowledge (zk).

В optimistic rollup предполагается изначальная корректность транзакций, а корректность подтверждается с помощью доказательств мошенничества после исполнения. В zk-rollup валидность транзакций доказывается криптографически и публикуется в виде коротких доказательств на базовый уровень.

В обоих типах секвенсер отвечает за упорядочивание и пакетирование транзакций. В optimistic rollup секвенсер собирает пакеты транзакций, которые впоследствии проверяются challenge-играми, в то время как в zk-rollup секвенсер формирует порядок транзакций, и их финализация происходит сразу после подтверждения правильности.

Секвенсирование и исполнение

Секвенсирование и исполнение — это отдельные стадии в архитектуре rollup. Сначала на внецепочечном этапе секвенсер агрегирует транзакции, присваивая им позиции в блоках до передачи на финализацию. Исполнение происходит после этого, когда узлы rollup получают упорядоченные данные и применяют их к машине состояния, рассчитывая новое состояние сети. В некоторых архитектурах секвенсер также выполняет транзакции и заранее знает их результат, что позволяет реализовать атомарное исполнение. В других схемах секвенсирование и исполнение принципиально разделены: это обеспечивает масштабируемость и позволяет запускать новые rollup без необходимости секвенсеру хранить их состояние. Такой «ленивый секвенсер» помогает избежать раздувания состояния и облегчает подключение новых rollup.

Появление совместных сетей секвенсеров

Совместные сети секвенсеров дают нескольким rollup доступ к единому сервису упорядочивания. Вместо того чтобы каждый rollup разворачивал собственный секвенсер, независимые rollup используют общий децентрализованный слой для формирования порядка транзакций. Это обеспечивает атомарное кросс-rollup включение: транзакции, направленные в разные rollup, можно объединить в один пакет и гарантировать их одновременное включение. Инфраструктуру подобного типа развивают такие проекты, как Astria, Espresso Systems, Radius, NodeKit и Rome Protocol. Например, Astria и Rome позволяют атомарно включать транзакции без выполнения их на уровне секвенсера («ленивое секвенсирование»), при этом достигают высокой устойчивости к цензуре, ускоряют упорядочивание и оптимизируют MEV.

Атомарное включение и атомарное исполнение

Атомарное включение гарантирует, что связанные транзакции для разных rollup попадут в один пакет: либо все будут включены, либо ни одна. Это менее строгий подход по сравнению с атомарным исполнением, для которого требуется, чтобы секвенсер или блок-билдер симулировал или обеспечивал успешность всех включённых транзакций при исполнении. В совместных сетях секвенсеров, где происходит только секвенсирование без исполнения, атомарное исполнение не гарантируется. К примеру, блокировка активов в Rollup A и выпуск токена в Rollup B могут попасть в один пакет, но если одна из транзакций откатится, другая всё равно выполнится. Для настоящего атомарного исполнения требуется знание машины состояний каждого rollup или блок-билдеры, реализующие условия «top-of-block». В современных архитектурах обычно поддерживается только атомарное включение, а гарантии исполнения обеспечиваются на уровне логики самого rollup.

Вызовы и компромиссы проектирования секвенсеров

Масштабируемые совместные сети секвенсеров сопряжены с рядом вызовов. Секвенсеры, которые не выполняют транзакции, независимы от состояния rollup и масштабируются легче, но не могут гарантировать успех исполнения. Выполняющие секвенсеры должны хранить полные машины состояний для каждого rollup, что становится неэффективно с ростом числа rollup. Важен также экономический запуск сети: чтобы обеспечить доверие, совместные сети требуют значительного экономического стейка. Проекты разрабатывают модели токеномики или используют существующих валидаторов как источник обеспечения. Кроме того, для конкуренции с централизованными сетями уровень доступности и задержек должен быть сопоставимым: совместные секвенсер-сети должны обеспечивать высокую доступность и минимальные задержки, чтобы действительно выступать жизнеспособной альтернативой.