Sequencerの原理、現状および将来
TechFlow厳選深潮セレクト
Sequencerの原理、現状および将来
「Sequencer」とは何ですか、またLayer2ではどのように機能するのですか？
Web3業界の深掘り報道に専念し潮流を洞察執筆：鑑叔
現在、Layer2の主な収益源は、Rollup上でユーザーが取引を行う際に支払うGas手数料です。Layer2がLayer1にデータを提出する際に支払うGas手数料を差し引いた残りがほぼ純利益となります。下図の概算によると、OP Mainnetは2023年6月から12月までの利益が約523万ドル、Arbitrumは年間で1650万ドル、zkSync Eraは2023年3月から12月までで2224万ドルの利益を上げています。
これほど巨額な利益を生み出している背景には何があるのでしょうか？実は、そのほとんどが唯一稼働しているシーケンサー（Sequencer）によるものです。
では、シーケンサーとは何か、Layer2においてどのように機能しているのか？また、中央集権的なシーケンサーが抱える問題とは？将来のシーケンサーの進化の方向性についても、本稿で詳しく探っていきます。
シーケンサーの仕組み
Sequencer（シーケンサー）は、日本語では「順序決定装置」や「定序器」と訳され、Layer2において極めて重要な役割を果たします。その主な機能は、Layer2のユーザーから送信された取引を受け取り実行し、それらを順序付け・圧縮したバッチ（Batch）としてLayer1に提出することです。
抽象的すぎて分かりにくいかもしれませんので、具体的な例えで説明しましょう。従来、ユーザーがイーサリアム上で取引を行う場合、まるで自分で車を運転して街（イーサリアム）へ用事をしに行くようなものです。取引のピーク時には渋滞が発生し、ユーザーは待つしかないか、あるいは高額な手数料を支払ってバリデーター（支援者）に頼んで先に処理してもらうしかありません。
現実世界で渋滞を解消する方法には、公共交通の整備、道路拡張、新たな道路建設、時間帯別通行規制などがあります。Layer2はまさにイーサリアムのための公共交通システムであり、その中のシーケンサー（Sequencer）はバスの運転手のような存在です。この運転手は、「あなた方は自分で街まで行く必要はありません。わずかなサービス料金（自家運転より安い）を払えば、目的地まで確実に連れて行きます」と呼びかけます。これにより、コストと労力の両方が節約されます。さらに、バス内の空間を最大限に活用するために、乗客が満員になるまで出発せず、乗車位置も最適化します。例えば、太った人同士の間に細身の人を挟むことで、全員がぴったりと詰まるように整理します。
このプロセスを理解した上で、よくある疑問に答えていきましょう。
誰がシーケンサーを運営できるのか？
主に以下の方式があります：
-
中央集権型シーケンサー
これは、Layer2チーム自身または指定された組織が唯一のシーケンサーを運営する方式です。効率が高くコストも低いため、Layer2プロジェクトにとって最も好まれる方式です。
他にも、誰がシーケンサーを運営するかを決める方式があり、これらについては後述の「非中央集権型シーケンサー」の項で詳しく説明します。
-
完全無許可型シーケンサー
誰でも取引の順序付けを行い、Layer1に提出できるという方式です。一見公平に見えますが、明らかな欠点もあります。シーケンサーはLayer1のマイナーまたはバリデーターとは異なり、最終的な安全性を提供するわけではなく、単にバッチをメインチェーンに提出するだけです。複数の参加者が同時にバッチを提出しても、実際に採用されるのは1つのみであり、他のシーケンサーの計算リソースとGas手数料が大量に浪費されることになります。
シーケンサーはどのような基準で取引を並べるのか？
一般的には2つの方式があります。1つは「先着順」で、バスに早く乗った人が座席を確保できるように、早く送信された取引が優先的に処理されます。もう1つは「Gas手数料順」で、緊急の取引を希望するユーザーはシーケンサーに高い手数料を支払うことで、優先的に処理してもらえます。
主流のLayer2は多くの場合前者を採用していますが、どちらの方式も本質的には常識的な範囲内です。しかし、シーケンサーには実際のところ強制的なルールはなく、自由に順序を決めることも可能です。バスの運転手が特定の人物を乗車拒否したり、親族に座席をあらかじめ確保したりするのと同じように、理論上は不自然な行動も可能です。
シーケンサーは悪意を持つことができるのか？また、どうやってそれを防ぐのか？
理論上、シーケンサーは悪意を持つことができます。
シーケンサーは非常に大きな権限を持っています。例えば、特定の取引を意図的にキャンセルして成功したと偽る、あるいは多数の取引の中に悪意のある取引（例：Layer2上のユーザー資産を自分のアドレスに移動する）を混ぜて利益を得ることも可能です。
しかし、こうした悪意行為を防ぐために、各Layer2は異なる対策を講じています。Optimistic Rollupは「詐欺証明（Fraud Proof）」を採用しており、まずシーケンサーは誠実であると仮定し、異議期間（通常1週間）中にバリデーターが提出データの誤りを証明しない限り、そのデータは永久に確定します。一方、ZK Rollupは「有効性証明（Validity Proof）」を用いており、シーケンサーが公開するバッチに対して即時検証を行い、検証通過後にLayer1で最終確定します。異議期間は存在しません。
Starknet シーケンサーの動作図
現状：中央集権型シーケンサーが引き起こす問題
現在、OP Mainnet、Arbitrum One、Starknet、zkSync Eraといった主要なLayer2はいずれも中央集権型シーケンサーを採用しており、公式チームまたは関連組織がシーケンサーを運営しています。例えば、Optimism財団がOP Mainnetのシーケンサーを、Offchain LabsがArbitrum Oneのシーケンサーをそれぞれ運営しています。
中央集権型シーケンサーは、Layer2プロジェクトにとって管理が容易で効率的であり、一定の収益を得られるなどの利点があります。ほとんどのプロジェクトはユーザーの利益を守り、悪意を持たないと約束していますが（現時点では先着順の原則を厳守）、それでも多くのユーザーは不安を抱いています。
検閲耐性の低下
シーケンサーが単一の中央集権的な主体によって運営されているため、その検閲耐性はLayer1の数千に及ぶバリデーターやマイナーと比べてはるかに弱くなります。法的要請により特定の取引を除外したり、何らかの理由で取引をブラックリストに載せたりする可能性があります。多くのLayer2は、ユーザーがシーケンサーを経由せずに直接Layer1に取引を提出できるメカニズムを備えていますが、その場合ユーザーは追加のコストを負担しなければなりません。
ユーザーによる直接取引提出方式（出典：L2BEAT）
活性の低下
「弱活性（weak liveness）」とは、つまり単一障害点（single point of failure）の問題です。1秒間に数千もの取引リクエストがある中で、ハードウェアの制約などにより中央集権的なシーケンサーが処理しきれず、バックアップのシーケンサーがない場合、システム全体がダウンするリスクがあります。例えば、Arbitrumのエアドロップ配布時に一時的なシステム停止が発生したことがあります。
不正なMEV収益の獲得
MEV（Maximal Extractable Value：最大抽出可能価値）とは、マイナー／バリデーターが取引の追加・削除・再順序化によって得られる追加収益のことです。通常はGas手数料が高い順に取引をブロックに含めることがありますが、大きな利益が見込まれる取引を検知した場合、ブロック内に取引を挿入・削除・順序変更することで、ブロック報酬以外の利益を得られます。俗に言う「審判兼選手」の状態です。
Layer2においても、シーケンサーはLayer1のマイナー／バリデーターと同様に取引順序を操作する権限を持っています。シーケンサーはLayer2チームが運営していますが、本質的には完全に信用することはできません。特にOP Mainnetのようにプライベートmempool（ユーザーの取引を一時保管する場所）を使用している場合、まるでブラックボックスのようであり、他人が取引を監視して不正なMEVを獲得するのを防ぐという名目であっても、透明性に欠けます。
未来
主要なLayer2（OP Mainnet、Arbitrum One、Starknet、zkSync Era）も、中央集権型シーケンサーがもたらす問題に気づいており、それぞれ非中央集権化されたシーケンサープランを発表しています。
ただし、現時点では公式ドキュメントやホワイトペーパー上の提案にとどまっており、自らの権限と収益を分散させるよりも、ネットワーク性能やエコシステム構築といったコア競争力を磨くことに注力しているようです。
非中央集権型シーケンサー
以下に、いくつかの非中央集権型シーケンサープランを紹介します：
-
地理的非中央集権化
これはシンプルな方法で、複数のシーケンサーを世界中の異なる地域に配置し、評判が良く利害関係のある企業／組織に運営させます。一定期間ごとに担当者を交代することで取引の順序付けを行います。完全な解決ではないものの、単一の中央集権型シーケンサーよりも検閲耐性と活性が向上します。
-
シーケンサー入札
Rollupはスマートコントラクトを通じてシーケンサーの運営権を入札で決定できます。誰でも入札に参加でき、ブロック単位または期間単位で実施されます。勝者となった参加者は一定量の保証金をステーキングし、悪意行為があった場合には罰則が適用されます。また、入札収益はRollup側で適切に分配することが可能です。
-
リーダー選出
この方式では、誰でもETHまたはLayer2のネイティブトークンをLayer2のスマートコントラクトにステーキングできます。バッチを提出するシーケンサーは、これらのステーキング参加者の中からランダムに選ばれます（当選確率はステーキング額に比例することも可能）。
-
Based Rollup
これは最近イーサリアムコミュニティで提唱された方式で、Layer2の取引順序を直接イーサリアムのバリデーターが行い、独自のシーケンサーを完全に置き換えるものです。ただし、他の方式と比較して技術的難易度が高く、多くの課題が残されています。
共有シーケンサー
非中央集権型シーケンサーの議論は、あくまでLayer2が自らシーケンサーの運営権をどのように分散させるかという話です。一方、共有シーケンサーとは、個々のLayer2専用のシーケンサーを廃止し、複数のLayer2が共通の第三者シーケンサーネットワークを利用する方式です。
これには多くの利点があります。例えば、異なるLayer2間での原子的相互運用性（異なるLayer2の取引が同じmempool内で処理される）、MEVの防止などが挙げられます。現在、Astria、Radius、Espressoなど多くのプロジェクトが共有シーケンサーネットワークの構築を目指しています。
まとめと考察
単一障害点の排除とシステミックリスクの緩和は、暗号資産の精神の一つです。シーケンサーの非中央集権化も、この精神の延長線上にあると言えます。しかし、現実的な観点から考えてみると、非中央集権型シーケンサーまたは共有シーケンサーが、本当に中央集権型シーケンサーの問題を今すぐ解決できるでしょうか？筆者の考えでは、必ずしもそうではありません。
MEVの観点から見てみましょう。イーサリアムの場合、Flashbotsのデータによると、The Merge以降、統計対象のブロック提案者（Proposer）はすでに288,829ETHのREV（既に抽出されたMEV）を獲得しています。
これはFlashbotsによる不完全な統計にすぎませんが、許可不要のイーサリアムにおけるMEV市場がいかに巨大かを示しています。
健全な裁定取引によって生じるMEVは市場の安定に寄与しますが、巨大な利益を狙った悪意ある操作（例：サンドイッチアタック）はネットワーク全体に悪影響を及ぼします。たとえマイナー自身が悪意を持たなくても、チェーン外での共謀や賄賂市場が生まれるリスクがあります。これはイーサリアムの理念に反するだけでなく、一般ユーザーの利益を大きく損ないます。現在イーサリアムはソートと提案の分離など解決策を探っていますが、短期的にはこの問題は依然として存在します。
現在のイーサリアムのMEV構造は市場の自然発生的なものですが、Rollupのシーケンサーも同様に開放・非中央集権化された場合、長期的にこのような市場構造が形成されるでしょうか？Rollupチームを信頼することで生じる単一障害点よりも、市場の無秩序な競争が引き起こす混乱や新たな形の中央集権化の方が、より恐ろしいかもしれません。
また、共有シーケンサーは異なるRollup間の相互運用性を高めますが、将来的に多くの第三者共有シーケンサーが使われるようになれば、それらは複数のRollupを支配するネットワークとなり、権力が集中する可能性があります。そうなれば、再び同じ中央集権化の問題が起きるのではないでしょうか？そして、共有シーケンサー自体を非中央集権化するための仕組みが必要になるかもしれません。これらはすべて、さらなる検討を要する課題です。
ブロックチェーンの発展と非中央集権化は、長く困難な道のりです。シーケンサーが注目されるのは、それがRollup全体において極めて重要な役割を担っているからです。今後、継続的な探求と努力を通じて、現在直面している問題はいずれ適切に解決されていくことでしょう。
TechFlow公式コミュニティへようこそ
Telegram購読グループ：https://t.me/TechFlowDaily
Twitter公式アカウント：https://x.com/TechFlowPost
Twitter英語アカウント：https://x.com/BlockFlow_News
@jianshubiji
