Nguyên lý, hiện trạng và tương lai của bộ sắp thứ tự (Sequencer)
Tuyển chọn TechFlowTuyển chọn TechFlow
Nguyên lý, hiện trạng và tương lai của bộ sắp thứ tự (Sequencer)
Sequencer (bộ sắp xếp) là gì, và nó hoạt động như thế nào trong Layer2?
Chuyên sâu báo cáo Web3Tác giả: Giám Thục
Hiện tại nguồn thu chính của Layer2 đến từ phí Gas mà người dùng trả khi thực hiện giao dịch trên Rollup. Sau khi trừ đi khoản phí Gas mà Layer2 phải trả để gửi dữ liệu lên Layer1, phần còn lại gần như là lợi nhuận thuần. Như hình dưới đây, thống kê sơ bộ cho thấy lợi nhuận của OP Mainnet từ tháng 6 đến tháng 12 năm 2023 vào khoảng 5,23 triệu USD, Arbitrum có lợi nhuận cả năm là 16,5 triệu USD, zkSync Era từ tháng 3 đến tháng 12 năm 2023 đạt lợi nhuận 22,24 triệu USD.
Bí mật đằng sau lợi nhuận khổng lồ này là gì? Thực tế, điều này liên quan rất lớn đến Sequencer (bộ sắp xếp) duy nhất đang vận hành.
Vậy thì, Sequencer là gì và nó hoạt động ra sao trong hệ thống Layer2? Những vấn đề nào mà Sequencer tập trung đang đối mặt? Và tương lai Sequencer sẽ phát triển như thế nào? Bài viết này sẽ đi sâu phân tích những câu hỏi này.
Nguyên lý của Sequencer
Sequencer, dịch sang tiếng Trung là bộ sắp xếp hoặc định thứ tự, là một vai trò cực kỳ quan trọng trong Layer2. Chức năng chính của nó là nhận các giao dịch từ người dùng trên Layer2, thực thi chúng, rồi cuối cùng gửi các gói giao dịch đã được sắp xếp và nén (Batch) lên Layer1.
Có thể nói điều này vẫn còn khá trừu tượng, tiếp theo tác giả sẽ dùng một ví dụ cụ thể để minh họa. Trước đây, khi người dùng thực hiện giao dịch trên Ethereum, ta có thể hình dung giống như việc tự lái xe vào thành phố (Ethereum) làm việc. Khi cao điểm giao dịch xảy ra, tình trạng tắc đường tất yếu sẽ xuất hiện; lúc đó người dùng ngoài chờ đợi, chỉ còn cách trả thêm tiền để thuê bên thứ ba (chính là các trình xác thực) giúp đỡ, chứ không còn lựa chọn nào khác.
Trong thực tế có nhiều giải pháp để xử lý tắc đường, ví dụ như phát triển giao thông công cộng, mở rộng làn đường, xây thêm nhiều tuyến đường, áp dụng hạn chế lưu thông theo giờ... Layer2 cũng giống như giải pháp giao thông công cộng của Ethereum, và Sequencer chính là tài xế xe buýt. Tài xế xe buýt nói với mọi người rằng: "Các bạn không cần tự lái xe vào thành phố nữa, chỉ cần trả một khoản phí dịch vụ nhỏ (thấp hơn chi phí tự lái), tôi sẽ đưa các bạn đến đích an toàn", vừa tiết kiệm chi phí vừa giảm mệt nhọc. Đồng thời, để tối đa hóa không gian bên trong xe buýt, tài xế thường sẽ chờ chở đầy khách mới khởi hành, đồng thời sắp xếp vị trí hành khách một cách hợp lý — ví dụ như kẹp một người gầy giữa hai người béo, khiến hành khách trong xe "khít khao" như miếng ghép hoàn hảo.
Sau khi hiểu rõ quy trình này, hãy cùng trả lời một số câu hỏi được nhiều người quan tâm.
Ai có thể vận hành Sequencer?
Có một vài phương án phổ biến:
-
Sequencer tập trung
Phương án này do đội ngũ phát triển Layer2 trực tiếp vận hành hoặc chỉ định một tổ chức duy nhất vận hành Sequencer. Vì hiệu quả cao và chi phí thấp nên đây là phương án yêu thích nhất của các đội phát triển Layer2;
Tất nhiên còn có những phương án khác để quyết định ai được vận hành Sequencer, tác giả sẽ trình bày kỹ hơn ở phần “Sequencer phi tập trung”.
-
Sequencer hoàn toàn mở (không cần cấp phép)
Ý nghĩa là bất kỳ ai cũng có thể sắp xếp giao dịch và gửi Batch lên Layer1. Tuy nhiên, dù phương án này có vẻ đơn giản và công bằng, nhưng cũng tồn tại những nhược điểm rõ ràng: Sequencer không giống như thợ đào hay trình xác thực trên Layer1, chúng không đóng góp vào bảo mật cuối cùng, mà chỉ đơn thuần gửi Batch lên chuỗi chính. Ngay cả khi nhiều bên cùng gửi Batch, cuối cùng chỉ có một Batch được chấp nhận, dẫn đến việc lãng phí nghiêm trọng tài nguyên tính toán và phí Gas của các Sequencer khác;
Sequencer sắp xếp theo tiêu chí gì?
Thông thường có hai cách sắp xếp: thứ nhất là "đến trước phục vụ trước", tương tự như người lên xe buýt trước sẽ được ngồi ghế trước, giao dịch nào gửi trước sẽ được ưu tiên xử lý trước; cách thứ hai là sắp xếp theo mức phí Gas, nếu người dùng muốn giao dịch được xử lý gấp, họ có thể trả thêm phí cho Sequencer, lúc đó Sequencer sẽ ưu tiên xử lý giao dịch của họ bất kể thứ tự trước sau.
Hầu hết các Layer2 phổ biến hiện nay đều sử dụng phương án đầu tiên. Nhưng dù là phương án nào thì về bản chất cũng chỉ là hợp lý mà thôi — thực tế Layer2 không có quy định cứng nhắc về cách sắp xếp. Sequencer thậm chí có thể sắp xếp tùy ý, giống như tài xế xe buýt có thể từ chối cho ai đó lên xe hoặc dành chỗ trước cho người thân bạn bè, dù điều này là phi lý.
Sequencer có thể gian lận không? Và làm sao để ngăn chặn?
Lý thuyết mà nói, Sequencer hoàn toàn có thể gian lận.
Quyền lực của Sequencer thực sự rất lớn: nó có thể cố ý hủy giao dịch của ai đó nhưng báo cáo là đã thành công, hoặc chèn một giao dịch độc hại vào hàng loạt giao dịch (ví dụ chuyển tài sản của người dùng trên Layer2 về địa chỉ của mình) để trục lợi.
Tuy nhiên, để ngăn chặn hành vi gian lận tiềm tàng của Sequencer, các Layer2 khác nhau cũng có những biện pháp ràng buộc riêng. Optimistic Rollup sử dụng phương pháp "chứng minh gian lận" (fraud proof): ban đầu giả định rằng Sequencer trung thực, nếu trong giai đoạn tranh cãi (thường kéo dài một tuần) không có trình xác thực nào chứng minh dữ liệu mà Sequencer gửi lên Layer1 là sai, thì dữ liệu đó sẽ được coi là vĩnh viễn đúng. ZK Rollup thì dùng "chứng minh tính hợp lệ" (validity proof), tức là mọi Batch mà Sequencer công bố đều được kiểm tra ngay lập tức; sau khi xác minh thành công, giao dịch sẽ được xác nhận cuối cùng trên Layer1, không có giai đoạn tranh cãi.
Sơ đồ vận hành Sequencer của Starknet
Thực trạng: Vấn đề do Sequencer tập trung gây ra
Hiện nay các Layer2 phổ biến như OP Mainnet, Arbitrum One, Starknet và zkSync Era đều sử dụng mô hình Sequencer tập trung, do đội ngũ chính thức hoặc tổ chức liên kết vận hành Sequencer, ví dụ Quỹ Optimism vận hành Sequencer cho OP Mainnet, Offchain Labs vận hành Sequencer cho Arbitrum One, v.v.
Sequencer tập trung mang lại nhiều lợi ích cho dự án Layer2 như dễ quản lý, nâng cao hiệu suất và kiếm được thu nhập nhất định. Dù hầu hết đều cam kết bảo vệ lợi ích người dùng và không gian lận (hiện tại tuân thủ nghiêm ngặt nguyên tắc "đến trước phục vụ trước"), nhưng Sequencer tập trung vẫn khiến nhiều người dùng lo ngại.
Khả năng chống kiểm duyệt yếu
Do Sequencer do một thực thể tập trung duy nhất vận hành, khả năng chống kiểm duyệt của nó không thể so sánh với hàng ngàn trình xác thực hoặc thợ đào trên Layer1. Đội ngũ vận hành có thể loại bỏ một số giao dịch do yêu cầu pháp lý, hoặc đưa một số giao dịch vào danh sách đen vì những lý do khác. Mặc dù hiện tại hầu hết các Layer2 đều thiết kế cơ chế cho phép người dùng bỏ qua Sequencer và gửi giao dịch trực tiếp lên Layer1, nhưng người dùng vẫn phải chịu thêm chi phí.
Giải pháp người dùng tự gửi giao dịch (Nguồn: L2BEAT)
Tính sẵn sàng thấp
Tính sẵn sàng thấp còn được gọi là điểm lỗi đơn (single point of failure). So với hàng chục nghìn yêu cầu giao dịch mỗi giây, một Sequencer tập trung do giới hạn phần cứng khó có thể xử lý đồng thời lượng lớn yêu cầu. Khi Sequencer quá tải mà không có Sequencer dự phòng nào khác, toàn bộ hệ thống có thể sập. Ví dụ, Arbitrum từng gặp sự cố ngừng hoạt động trong một thời gian khi phát airdrop.
Chiếm đoạt lợi nhuận MEV bất chính
MEV (Maximal Extractable Value – Giá trị có thể trích xuất tối đa) là lợi nhuận bổ sung mà thợ đào/trình xác thực có thể thu được bằng cách thao túng giao dịch (thêm, xóa, sắp xếp lại). Thông thường họ sẽ sắp xếp giao dịch theo mức phí Gas từ cao xuống thấp, nhưng khi phát hiện lợi nhuận lớn, họ có thể chèn, xóa hoặc thay đổi thứ tự giao dịch để thu lợi ngoài phần thưởng khối — nói nôm na là “vừa làm vận động viên vừa làm trọng tài”.
Trong Layer2, Sequencer cũng có quyền lực tương tự như thợ đào/trình xác thực trên Layer1 trong việc thao túng thứ tự giao dịch. Dù Sequencer do đội ngũ Layer2 vận hành, nhưng về bản chất chúng ta vẫn không thể hoàn toàn tin tưởng họ, đặc biệt là OP Mainnet sử dụng mempool riêng (nơi tạm lưu trữ giao dịch người dùng trước khi Sequencer xử lý), điều này giống như vận hành hộp đen. Dù họ tuyên bố lý do là để ngăn người khác theo dõi giao dịch và chiếm đoạt MEV bất chính, nhưng rủi ro vẫn tồn tại.
Tương lai
Các Layer2 phổ biến (OP Mainnet, Arbitrum One, Starknet, zkSync Era) cũng không phải không nhận ra những vấn đề do Sequencer tập trung gây ra. Vì vậy, tất cả đều đã đề xuất phương án Sequencer phi tập trung riêng.
Tuy nhiên, hiện tại các phương án này mới chỉ nằm trong tài liệu chính thức hoặc whitepaper. Có vẻ như so với việc phân tán quyền lực và lợi nhuận, hiện tại họ đang tập trung hơn vào xây dựng năng lực cốt lõi (hiệu năng mạng, phát triển hệ sinh thái).
Sequencer phi tập trung
Dưới đây tác giả sẽ giới thiệu sơ lược một số phương án Sequencer phi tập trung:
-
Phi tập trung theo địa lý
Đây là cách đơn giản và trực tiếp: triển khai nhiều Sequencer ở các vị trí địa lý khác nhau trên toàn cầu, do các công ty/tổ chức uy tín và có lợi ích gắn bó vận hành. Họ có thể luân phiên nhau để quyết định ai sẽ thực hiện sắp xếp giao dịch trong một giai đoạn nhất định. Dù vẫn còn tồn tại vấn đề, nhưng so với Sequencer tập trung đơn lẻ, phương án này cải thiện đáng kể khả năng chống kiểm duyệt và tính sẵn sàng.
-
Đấu giá Sequencer
Rollup có thể tổ chức đấu giá quyền vận hành Sequencer thông qua hợp đồng thông minh. Bất kỳ ai cũng có thể đấu giá. Cuộc đấu giá có thể diễn ra từng khối hoặc theo từng khoảng thời gian. Tất nhiên, bên chiến thắng cuối cùng phải đặt cọc một khoản ký quỹ để đảm bảo nếu họ gian lận sẽ bị phạt. Đồng thời, số tiền thu được từ đấu giá cũng có thể được phân bổ hợp lý bởi Rollup.
-
Bầu chọn người dẫn đầu
Theo phương án này, bất kỳ ai cũng có thể đặt cược token (ETH hoặc token gốc của Layer2) vào hợp đồng thông minh của Layer2. Mỗi Sequencer gửi Batch sẽ được chọn ngẫu nhiên từ nhóm người đặt cược (xác suất trúng có thể tỷ lệ thuận với số lượng đặt cược).
-
Based Rollup
Đây là một phương án gần đây được thảo luận trong cộng đồng Ethereum: để chính các trình xác thực Ethereum phụ trách việc sắp xếp giao dịch Layer2, thay thế hoàn toàn Sequencer riêng của Layer2. Tất nhiên, phương án này khó thực hiện hơn các phương án trước và hiện vẫn còn nhiều vấn đề kỹ thuật cần giải quyết.
Sequencer chia sẻ
Các phương án Sequencer phi tập trung về bản chất bàn về việc Layer2 phân phối quyền vận hành Sequencer như thế nào, trong đó đội ngũ Layer2 vẫn giữ vai trò chủ đạo. Còn Sequencer chia sẻ (shared sequencer) lại loại bỏ Sequencer độc quyền của từng Layer2, thay vào đó nhiều Layer2 cùng sử dụng một mạng lưới Sequencer do bên thứ ba cung cấp.
Việc này mang lại nhiều lợi ích như khả năng kết hợp nguyên tử giữa các Layer2 (giao dịch của các Layer2 khác nhau nằm trong cùng một mempool), ngăn chặn việc trích xuất MEV,... Hiện nay có nhiều dự án đang xây dựng mạng lưới Sequencer chia sẻ như Astria, Radius và Espresso.
Tổng kết và suy ngẫm
Loại bỏ điểm lỗi đơn và giảm thiểu rủi ro hệ thống là một trong những tinh thần cốt lõi của tiền mã hóa. Ý tưởng phi tập trung hóa Sequencer về cơ bản cũng là sự mở rộng của tinh thần này. Tuy nhiên, nếu xét từ góc độ thực tiễn, liệu Sequencer phi tập trung hay Sequencer chia sẻ có thực sự giải quyết hoàn hảo các vấn đề do Sequencer tập trung gây ra ngay lúc này? Theo tác giả, chưa hẳn.
Xét về MEV, lấy Ethereum làm ví dụ: theo dữ liệu từ Flashbots, kể từ khi Ethereum chuyển sang The Merge, các người đề xuất khối (Proposer) mà Flashbots thống kê đã trích xuất được 288.829 ETH giá trị REV. (Ghi chú: REV là MEV đã được trích xuất).
Đây còn chưa phải dữ liệu đầy đủ từ Flashbots, có thể thấy thị trường MEV lớn đến mức nào ngay cả trên Ethereum – một hệ thống không cần cấp phép.
MEV sinh ra từ các hoạt động chênh lệch giá lành mạnh có lợi cho ổn định thị trường, nhưng dưới sức hút lợi nhuận khổng lồ, các thao tác độc hại (ví dụ tấn công sandwich) sẽ ảnh hưởng xấu đến toàn mạng. Ngay cả khi bản thân thợ đào không gian lận, vẫn sẽ hình thành một thị trường hối lộ và cấu kết ngoài chuỗi. Điều này rõ ràng trái ngược tinh thần ban đầu của Ethereum và gây tổn hại nghiêm trọng đến lợi ích người dùng bình thường. Dù hiện tại Ethereum đang tìm giải pháp (ví dụ tách riêng người sắp xếp và người đề xuất), nhưng ngắn hạn tình trạng này vẫn tồn tại.
Cấu trúc MEV hiện tại của Ethereum là kết quả tự phát của thị trường. Vậy nếu Rollup cũng mở cửa và phi tập trung hóa Sequencer, liệu lâu dài có hình thành cấu trúc thị trường tương tự không? So với rủi ro điểm lỗi đơn khi tin tưởng đội ngũ Rollup, sự hỗn loạn và dạng thức tập trung mới do cạnh tranh thị trường vô trật tự cũng khiến người ta lo sợ.
Đồng thời, mặc dù Sequencer chia sẻ giúp các Rollup khác nhau có khả năng tương tác ở tầng sắp xếp, nhưng nếu trong tương lai ngày càng nhiều bên thứ ba cung cấp Sequencer chia sẻ được sử dụng, về bản chất chúng sẽ trở thành mạng lưới kiểm soát nhiều Rollup, quyền lực ngày càng lớn. Liệu đến lúc đó có lại nảy sinh vấn đề tập trung tương tự? Và liệu chúng ta có cần một giải pháp nào đó để phi tập trung hóa chính các Sequencer chia sẻ này? Những câu hỏi này cần được suy nghĩ thêm.
Sự phát triển và phi tập trung hóa blockchain là một quá trình dài và đầy khó khăn. Lý do Sequencer được quan tâm là vì nó đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong toàn bộ hệ thống Rollup. Tin rằng trong tương lai, qua quá trình khám phá và nỗ lực không ngừng, những vấn đề hiện tại sẽ tìm được giải pháp phù hợp.
Chào mừng tham gia cộng đồng chính thức TechFlow
Nhóm Telegram:https://t.me/TechFlowDaily
Tài khoản Twitter chính thức:https://x.com/TechFlowPost
Tài khoản Twitter tiếng Anh:https://x.com/BlockFlow_News
@jianshubiji
