Metis 是一条基于以太坊链的 Layer2，是 Optimism 最早的分叉项目，工作原理与其他 Layer2 相同，最大的亮点是其为首个成功实现排序器去中心化的 Optimistic Rollup。
作者：Ac-Core，YBB Capital Researcher
封面：MetisDAO
前言：
Layer2 在我们意识中应当是富有 “以太坊正确性” 的一种扩展路径，但受到市场传言 Metis 的创始团队是 “ Vitalik Buterin 妈妈 / 闺蜜” 的影响，Metis 被冠以了 MEME Layer2 的头衔，这无疑直刺了市场投资者们对于以太坊正统性信仰的要害。但区块链目前本质属性仍是 “代码+金融”，而站在投资角度考虑，技术与市场一直是一对既离又合的欢喜冤家，Metis 是否可以借助其他 Rollup 中心化的排序器问题和强控经济模型的劣势，从众多 Layer2 中脱颖而出？
Metis 简介
MEME 属性的由来，据 Metis 官网信息，Metis 的联创兼首席执行官 Elena Sinelnikova 一直在推动区块链行业的教育和普及工作，也是教育性非营利组织全球最大的女性区块链社区 CryptoChicks 的联创之一。CryptoChicks 的另一位联创是 Natalia Ameline，她是以太坊创始人 Vitalik Buterin 的母亲，此外 Vitalik Buterin 的父亲 Dmitry Buterin 也牵头创办了区块链教育公司 Blockgeeks，致力于开发与区块链技术相关的课程。Metis Network 于 2018 年成立，2021 年 5 月发行。
Metis 是一条基于以太坊链的 Layer2，是 Optimism 最早的分叉项目，工作原理与其他 Layer2 相同，最大的亮点是其为首个成功实现排序器去中心化的 Optimistic Rollup。该网络采用 Proof-of-Stake Sequencer Pool 机制以确保网络的持续可用性和审查抵抗力，同时启用费用共享和排序器质押。这些排序器负责确定交易的打包顺序，过程中必须获得排序器池中至少 2/3 以上的排序器签名，才能将数据打包上传至 Layer1 网络。为了防止恶意行为，Metis 还引入了验证者角色，对区块进行抽样调查，确保排序器对交易的排序是正确的。
MPC（多方计算）在隐私保护和去中心化方面具有优势，然而在需要达成共识的区块链网络中，它也存在一些明显的劣势。由于缺乏中继节点分发信息，导致了通信次数的增加从而又导致了网络内通信成本的显著上升。Metis 的解决方案是将单点排序器转变为排序器池，通过节点质押机制和轮换机制实现去中心化，从而使去中心化排序器能够达成共识完成签名。虽然这可能使网络成本最终并不比 Layer1 低太多，但却能够实现抗 MEV 和解决单点故障问题，同时将收益分发给节点质押者。
近期 Metis TVL 的急剧增长引起了人们对于去中心化排序器重要性的关注，据 L2BEAT 数据，当前在所有 Layer2 网络中 OP 方案的 TVL 排名第五。Metis 的去中心化排序器设计初衷既能主动分配蛋糕，同时也能让市场看到 Layer2 原生代币的价值捕获。
Rollup 三要素
Rollup 是 Layer2 解决方案之一，也称为卷叠。其工作原理是将在以太坊主网（即 Layer1）上进行的交易计算和存储迁移至 Layer2 进行处理和压缩，然后将压缩后的数据上传至以太坊主网，从而扩展以太坊的性能。
Rollup 根据确保压缩数据有效性（即数据正确性）的方案不同可以分为 ZK Rollup 和 Optimistic Rollup。它涉及链下计算，每隔几分钟将交易打包到链上，进行滚动验证和记账，并因此得名。然而尽管我们通常将其称为 Rollup 链，但 Rollup 的链下部分并非是完整的区块链，从字面上理解 Rollup 将一堆交易卷起来形成一个 Rollup 交易，所有节点在接收到此 Rollup 交易后不执行被卷起来的逻辑而只接受这些逻辑的执行结果。
- 排序器 (Sequencer)
排序器是 L2 中负责将交易排序、整理、打包并提交到 L1 网络的角色，目前大多数 L2 项目，都依赖单一序列器（通常是项目方自己）来完成以上工作，这里存在着两个安全问题：1. 单点故障，如果该序列器因为攻击或技术故障出现问题，整个网络会因此停摆；
2. 扩展性问题，单一的序列器可能难以应付日益增长的交易量。
- 验证
交易过程中在排序器发送打包的数据需要经过验证，当前以太坊 Rollup 的验证大部分是由以太坊 Rollup 智能合约执行来以此保证数据的可信性。主要存在两种不同的验证方法：ZK Rollup（零知识证明 Rollup）和 Optimistic Rollup（乐观卷叠）。例如：
ZK Rollup:
验证方法： ZK Rollup 使用零知识证明（Zero-Knowledge Proofs）来验证在 Layer2 发生的所有交易的正确性。零知识证明允许验证方在不了解具体交易细节的情况下确认其有效性；
隐私保护： ZK Rollup 强调用户隐私，因为在 Layer1 上提交的是计算结果的 “证明” 而非交易的详细信息。具体的交易内容在 Layer2 上进行，而 Layer1 只验证零知识证明的有效性。
Optimistic Rollup:
验证方法： Optimistic Rollup 采用 “乐观” 策略，即假设所有的交易都是合法的，然后在必要时才进行验证。验证是通过欺诈证明（Fraud Proofs）来完成的，即在 Layer1 上提交证明，证明 Layer2 上的交易违反了规则；
实时性： 由于假设所有交易合法，Optimistic Rollup 在 Layer2 上的交易可以迅速进行，而验证发生在有争议或异议产生时。
- DA(Data Availability)
DA 即数据可用性，将链下处理的每笔交易的状态数据公开发布，使其他参与者也可以访问和使用这些交易状态数据。某些 Layer2 将交易的状态数据写入以太坊 Layer1，从而实现 DA。也有一些 Rollup Layer2 将交易关键数据写在第三方区块链上，数据可用性的前提是数据可信。例如：
Optimistic Rollup 中的 DA: 确保 Layer1 上能够获得 Layer2 上所有交易的数据。如果数据不可用，任何人都可以在 Layer1 上提出异议，这有助于防止潜在的数据篡改或遗漏；
ZK Rollup 中的 Commitment: 在 Layer2 中，所有交易的计算和存储发生，但只有计算的结果（称为 Commitment）被提交到 Layer1。零知识证明用于证明这些 Commitments 的正确性。
注：在 ZK Rollup 中"Commitment" 更侧重于验证 Layer2 上交易计算结果的正确性，而"数据可用性" 更关注确保 Layer1 可以获得 Layer2 上所有交易的数据，这两者通常是相辅相成的，以确保整个系统的安全性和可靠性。
在 Rollup 的三个关键要素中，排序器被认为是最为关键的。排序器负责在链下执行对 Layer2 交易信息进行排序和压缩的过程。由于这一过程涉及数据的可信性验证，因此实现数据的可用性至关重要。然而当排序器是去中心化的时候，对于数据可信性验证和可用性的实现可能不再如此紧要。
基于 PoS 共识的 Metis 去中心化排序器
- 排序器的遴选
在 Metis 上锁仓 $Metis 有机会成为节点，会根据锁仓的 $Metis 数量计算权重，算法会为这些节点分别分配一个范围。Metis Rollup 对"交易数据验证板块"进行了改进。在 Layer2 层的计算过程中，引入了一个名为"验证人"的角色，并通过竞争挖矿机制来激励验证节点快速验证交易，并且这一过程通过竞争机制实现。与其他采用 Proof-of-Stake（PoS）机制的 Layer1 网络类似，Metis 的交易也需要节点进行验证。因此，从 Metis 上打包并传送到 L1 上的数据不存在争议问题，也就避免了将资产从 Metis 提取到以太坊主网上出现间隔和延时的问题。
与 Optimistic Rollup 相比，Metis Rollup 的一个显著区别在于，资产从 Metis 提取到以太坊 L1 层仅需要几个小时或几分钟。这突显了 Metis Rollup 在处理交易的效率和速度方面的优势。总体上，锁仓金额越高的节点加入排序器的概率越高。当然这其中也有一些随机成分。
- 排序器的 MPC(多方计算)
Metis 实现排序器的去中心化涉及三个关键角色：管理员（Admin）、排序器和基于 PoS 的共识层。
管理员：负责设置整体网络的关键参数，以及管理排序器加入排序器池的资格。协议方不再直接掌握此类事务的绝对控制权，而是通过提案审定后由管理员执行。实现去中心化的难点之一在于排序器的管理必须以去中心化的方式进行，同时要保持高效和便利；
排序器：Metis 采用了基于 TSS（Threshold Signature Scheme）的 MPC（Multi-Party Computation）签名来管理多个排序器的签名权限。每个排序器有权决定一个批次，并通过 MPC 签名的方式让所有排序器参与。如果签名数量超过 2/3，则认为该批次有效，可以提交到 L1 上的 Rollup 合约中。排序器池进行的 MPC 签名由基于 PoS 网络中的另一个合约进行管理。当 PoS 网络检测不到 MPC 地址时，会触发 MPC 模块以生成密钥；
基于 PoS 的共识层：PoS 网络负责管理排序器签名权限的合约，监控 MPC 地址，以及触发密钥的生成。生成的密钥会被分片后分发给池中的每个排序器，用于进行 MPC 签名。该模块的设置涵盖了密钥的生命周期管理，包括多重签名生成、密钥重新共享、应用签名、删除签名等；
采用 TSS 的原因在于其具有高容错性和高灵活性的属性。相较于多签，TSS 无需在链上对每个签名进行验证，而是将所有签名者的签名聚合后统一进行校验，从而提高了交易确认速率。此外，PoS 节点间的通信使用独立的 Tendermint 通道，而 MPC 运行时的通信则采用了 libp2p 协议。这一整套系统的设计旨在实现高效、安全的排序器去中心化管理。
- Metis 排序器的交易流程
1. 启动用户开始交易；2. 交易被转发到网络排序器节点；3. 区块生成：排序器接受交易有效时创建区块；4. 最终确定：多方计算（MPC）节点讲区块合并转发到以太坊主链。
- MetisEDF
Metis 生态发展基金（MetisEDF）为此提供资金支持，涵盖了多个方面，如激励协议的开发和部署，提供流动性支持，进行安全审计和实施流动性挖矿计划等。分配包括：
Sequencer 挖矿：65.4%（3 百万 $METIS / >2.6 亿美元）;
生态系统资助：34.6%（1.6 百万 $METIS / >1.4 亿美元）。
中心化的排序器问题
以太坊的原理是，每个节点都存储且执行用户提交给它的每笔交易，这种高级别的安全方式也导致整个网络十分昂贵，所以需要为整个网络扩容而采取 Rollup 解决方案。简单来说，Rollup = Layer1 的一组合约 + Layer2 的自身网络节点，即链上智能合约 + 链下聚合器，在结算、共识、数据可用性方面均依赖以太坊，自己仅负责执行 Rollup。
- 链上智能合约，表示了它的信任模型就是以太坊上的一个智能合约，借用了以太坊的安全性；
- 链下聚合器，表示了它会链下执行并聚合交易，将大批量的交易进行压缩，并最终放上以太坊主网，达成更快且更便宜的目的。
Layer2 网络节点又由很多部分组成，其中排序器组件最为重要。它负责接收 Layer2 上的交易请求，以此决定它们的执行次序并将交易序列进行 Batch，最终传送给 Rollup 项目在 Layer1 上的合约，目前以太坊所有 Layer2 Rollups 的排序器都是中心化的，Metis 却正好占据了去中心化排序器的先机。
Layer2 的全节点可以通过两种方式获得交易序列：一是直接从排序器获取，二是读取排序器发送到 Layer1 的 Batch，但后者拥有更强的不可修改属性。由于交易执行会改变区块链账本的状态，为确保一致性，Layer2 全节点除了需要获得交易次序，还必须与排序器同步账本状态。因此，排序器的任务不仅是将交易批次发送到 Layer1 的 Rollup 合约，还要将交易执行后的状态更新结果 StateRoot/StateDiff 传送至 Layer1，通俗来讲排序器的工作是将交易处理和排序为添加到区块链中的块，负责批量处理交易并将其发布到 Layer1 智能合约。
对于 Layer2 的全节点来说，只要获取了 Layer1 上 Rollup 的交易序列和最初的 StateRoot，就能够还原出 Layer2 的区块链账本，并计算得出最新的 StateRoot。反之，Layer2 全节点自己计算得到的 StateRoot 与排序器发布到 Layer1 的 StateRoot 不一致，就意味着排序器存在欺诈行为。综上相比 Layer2 自身的网络，Layer1 会更加去中心化、去信任（Trustless）和更安全。
Optimistic Rollup 举例它允许 Layer2 全节点提供欺诈证明，证明排序器在 Layer1 发布的数据是错误的。但对于没有欺诈证明的 Optimism 来说，如果它真想通过排序器来盗走 Layer2 的用户资产，只需让排序器运行者伪造交易指令，并将其他人在 Layer2 的资产转移至自己的地址，最后通过 Rollup 自带的 Bridge 合约来把盗来的币转移至 Layer1。
对于 Metis 的看法
Layer2 近期最大的炒作热点无疑是坎昆升级，但这对于 Metis 不会产生独有的利好而是普遍性的。抛开 “ Vitalik Buterin 妈妈 / 闺蜜” 的市场情绪影响，Metis 与其他 Layer2 最大的竞争点在于其去中心化的排序器和权益下放的经济模型，TVL 表现出的市值整体更加贴合市场用户对于 Metis 信心的反馈。
Metis 与其他 Layer2 自己紧握财政大权的方式不同，而是把更多的收益分给了用户。OP Rollup 的经济模型整体是强控制状态，通过中心化的方式，不断给生态发放 OP Token 奖励来刺激开发和交互以此通过赚取 Gas 价差获利，与此方式不同的是，Metis 则是把收益权益下放给了质押者们参与竞争，大幅释放 Layer2 基础设施金融化的属性，以此吸引到市场的大量关注度。
MEME 更多代表着一种文化和一些社会经济学因素，好比我们在买 MEME 的过程中除了对它十倍、百倍甚至千倍的投资预期外，更多一部分是来自我们对它叙事方式和各类因素的认可和喜爱， 但总归拉盘即正义，Metis 不断增长的 TVL 也是市场对于其投资预期的一种反馈。MEME 属性问题在抛开技术层面站在市场端的角度来考虑，我的观点是，如果铭文是公链性能的测试器，那 MEME 一定程度上是市场认可度的试金石。
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