Атомарна композиційність у середовищі мульти-ролапів

Визначення атомарної композитності

Атомарна композитність — це властивість, що забезпечує виконання кількох операцій у різних системах як одного, неподільного цілого: або всі операції проходять успішно, або не виконується жодна. У традиційних монолітних блокчейнах ця властивість забезпечується за замовчуванням: додатки, які розгорнуті на одній мережі, можуть вільно комбінувати транзакції, оскільки всі вони виконуються у межах спільного глобального стану. Наприклад, децентралізована біржа може провести взаємодію з лендинговим протоколом в межах однієї транзакції — без ризику часткового виконання.

У мульти-ролапній архітектурі ця властивість втрачається. Кожен ролап підтримує власний стан і власну часову шкалу виконання, тож транзакція в одному ролапі може підтверджуватися незалежно від іншого. Без шару координації крос-ролапні дії, такі як блокування активів у Rollup A та створення деривативів у Rollup B, не можуть гарантувати атомарність. Це призводить до ризиків часткової невдачі, подвійної експозиції чи блокування коштів. Механізми атомарної композитності спрямовані на повернення цієї гарантії у модульних екосистемах.

Атомарне включення та атомарне виконання

У моделях із загальним секвенсером розрізняють два ключові типи атомарності: атомарне включення та атомарне виконання. Атомарне включення означає, що транзакції, які впливають на декілька ролапів, потрапляють до одного й того ж пакета або блоку разом. Наприклад, і операція блокування у Rollup A, і операція емісії у Rollup B або разом включаються, або разом відхиляються — тож неможлива ситуація, коли одна виконана, а інша — ні. Але це гарантує лише порядок, а не підсумковий результат.

Атомарне виконання йде далі, забезпечуючи, що всі пов’язані операції або виконуються колективно, або всі скасовуються. Для цього потрібно враховувати стан кожного ролапа при формуванні порядку виконання, дозволяючи секвенсеру чи білдеру гарантувати, що пов’язані транзакції не будуть відхилені. Такий підхід істотно складніший. Ролапи часто відрізняються використаними віртуальними машинами, системами доказів і логікою виконання, що ускладнює й робить дорогим синхронне підтвердження стану у різних середовищах.

На сьогодні більшість мереж із загальними секвенсерами забезпечують лише атомарне включення, але не атомарне виконання. Наприклад, Astria формує крос-ролапні пакети транзакцій, але не контролює зміни стану, тому гарантії результату покладаються на логіку окремих ролапів. Дослідницькі ініціативи на кшталт Espresso чи екосистеми PBS (Proposer-Builder Separation) в Ethereum експериментують із додаванням доказів стану до процесу секвенування, але такі підходи ще перебувають на стадії експериментів.

Чому атомарна композитність є критичною

Композитність — фундаментальна складова децентралізованих фінансів та архітектури Web3-застосунків. Стратегії отримання дохідності, флеш-кредити та багатопротокольний арбітраж базуються на можливості поєднувати кілька дій без ризику часткового невиконання. За відсутності композитності користувачі змушені звертатися до містків, кастодіальних сервісів або зовнішньої координації, що підвищує затримки й загрожує безпеці.

У фрагментованому світі ролапів відсутність композитності підриває мережеві ефекти, що колись забезпечили успіх DeFi-екосистеми Ethereum. Мережі із загальними секвенсерами частково вирішують цю проблему через синхронізоване впорядкування, але без повноцінного атомарного виконання складні стратегії залишаються недоступними. Баланс між цими підходами став ключовим у дебатах щодо майбутнього ролапів — чи мають вони залишатися суверенними, чи рухатися до спільних шарів стану.

Сучасні підходи до забезпечення атомарності

Нинішні рішення з атомарної композитності реалізуються на основі багаторівневих конструкцій, а не є монолітними. Один із підходів — оптимістичні крос-ролапні містки, де транзакції групуються атомарно, але потребують ролап-специфічних доказів шахрайства або валідності для фіналізації. Інший підхід — архітектури на основі інтенцій, у яких солвери чи будівельники координують багатоланцюгові дії поза мережею, подаючи їх агрегованими пакетами секвенсерам. Це знижує складність за рахунок перенесення частини логіки поза блокчейн, а порядок забезпечується загальним секвенсером.

Дослідження концепції “супербілдерів” просуває цю ідею далі: супербілдер може підтримувати повну або часткову обізнаність про стани кількох ролапів, створювати крос-ролапні пакети, які вже є валідними на момент включення, і тим самим забезпечувати справжню атомарність. Це схоже на діяльність крос-доменних MEV-шукачів і активно розглядається як частина розвитку Ethereum із акцентом на ролапи.

Такі проєкти, як Espresso, вже випробовували аукціони загального секвенсера, де будівельники змагаються за включення крос-ролапних пакетів із гарантіями композитності. Перші результати свідчать про зниження затримок і прослизання при арбітражних стратегіях, хоча залишаються проблеми з реорганізаціями блоків і розбіжностями у станах між ролапами.

Виклики у реалізації атомарного виконання

Впровадження атомарного виконання між ролапами стикається із суттєвими перешкодами. Перша — гетерогенність: різні ролапи можуть працювати на різних системах доказів (zk-SNARK, STARK, оптимістичні докази шахрайства) чи віртуальних машинах (EVM, WASM, власних), а синхронна перевірка їхнього стану є надзвичайно ресурсоємною. Секвенсер, що намагається валідовувати всі стани, може легко перетворитися на точку вузького місця.

Друга проблема — затримки. Перевірка кількох станів ролапів у режимі реального часу може призвести до затримок, що значно погіршить користувацький досвід і нівелює переваги швидкодії централізованих секвенсерів. Гібридні моделі (з перевіркою лише критично важливих пакетів) можуть стати компромісом, але додають складності до архітектури.

Ще один важливий аспект — економічна безпека. Мережі з загальними секвенсерами стають цінними мішенями, особливо якщо вони координують атомарне виконання фінансових операцій. Стимули мають правильно мотивувати валідацію, а санкції за неправомірні дії мають бути розроблені так, щоб запобігати змові чи цензурі, але не відлякувати чесних учасників.

Наслідки для розробників застосунків

Для розробників крос-ролапних застосунків критично розрізняти поняття включення та виконання. Застосунки, яким достатньо синхронізованого порядку (наприклад, пакетні аукціони чи міжланцюгове управління), вже можуть функціонувати на існуючих мережах із загальним секвенсером. Для додатків із вимогою гарантованого виконання у кількох ролапах — наприклад, складних DeFi-стратегій чи композитних деривативів — потрібні додаткові запобіжники: механізми відкоту, ескроу-контракти, відкладене фіналізування.

З появою API спільних секвенсерів і протоколів на основі інтенцій, значна частина цієї складності поступово буде прихована від розробників. Вони зможуть задавати бажані результати (наприклад, “своп на Rollup A, лендінг на Rollup B за умови ставки вище X”) і покладатися на солверів та секвенсерів для атомарного виконання. Подібна архітектура перегукується з моделями генералізованих інтенцій, які вже досліджуються такими проєктами, як Anoma та SUAVE, що прагнуть об’єднати ліквідність і композитність у децентралізованих мережах.