Metis 是一條基於乙太坊鏈的 Layer2，是 Optimism 最早的分叉專案，工作原理與其他 Layer2 相同，最大的亮點是其為首個成功實現排序器去中心化的 Optimistic Rollup。
作者：Ac-Core，YBB Capital Researcher
封面：MetisDAO
前言：
Layer2 在我們意識中應當是富有「乙太坊正確性」的一種擴展路徑，但受到市場傳言 Metis 的創始團隊是 “ Vitalik Buterin 媽媽 / 閨蜜” 的影響，Metis 被冠以了 MEME Layer2 的頭銜，這無疑直刺了市場投資者們對於乙太坊正統性信仰的要害。 但區塊鏈目前本質屬性仍是「代碼+金融」，而站在投資角度考慮，技術與市場一直是一對既離又合的歡喜冤家，Metis 是否可以藉助其他 Rollup 中心化的排序器問題和強控經濟模型的劣勢，從眾多 Layer2 中脫穎而出？
Metis 簡介
MEME 屬性的由來，據 Metis 官網資訊，Metis 的聯創兼首席執行官 Elena Sinelnikova 一直在推動區塊鏈行業的教育和普及工作，也是教育性非營利組織全球最大的女性區塊鏈社區 CryptoChicks 的聯創之一。 CryptoChicks 的另一位聯創是 Natalia Ameline，她是乙太坊創始人 Vitalik Buterin 的母親，此外 Vitalik Buterin 的父親 Dmitry Buterin 也牽頭創辦了區塊鏈教育公司 Blockgeeks，致力於開發與區塊鏈技術相關的課程。 Metis Network 於 2018 年成立，2021 年 5 月發行。
Metis 是一條基於乙太坊鏈的 Layer2，是 Optimism 最早的分叉專案，工作原理與其他 Layer2 相同，最大的亮點是其為首個成功實現排序器去中心化的 Optimistic Rollup。 該網路採用 Proof-of-Stake Sequencer Pool 機制以確保網路的持續可用性和審查抵抗力，同時啟用費用共用和排序器質押。 這些排序器負責確定交易的打包順序，過程中必須獲得排序器池中至少 2/3 以上的排序器簽名，才能將數據打包上傳至 Layer1 網路。 為了防止惡意行為，Metis 還引入了驗證者角色，對區塊進行抽樣調查，確保排序器對交易的排序是正確的。
MPC（多方計算）在隱私保護和去中心化方面具有優勢，然而在需要達成共識的區塊鏈網路中，它也存在一些明顯的劣勢。 由於缺乏中繼節點分發資訊，導致了通信次數的增加從而又導致了網路內通信成本的顯著上升。 Metis 的解決方案是將單點排序器轉變為排序器池，通過節點質押機制和輪換機制實現去中心化，從而使去中心化排序器能夠達成共識完成簽名。 雖然這可能使網路成本最終並不比 Layer1 低太多，但卻能夠實現抗 MEV 和解決單點故障問題，同時將收益分發給節點質押者。
近期 Metis TVL 的急劇增長引起了人們對於去中心化排序器重要性的關注，據 L2BEAT 數據，當前在所有 Layer2 網路中 OP 方案的 TVL 排名第五。 Metis 的去中心化排序器設計初衷既能主動分配蛋糕，同時也能讓市場看到 Layer2 原生代幣的價值捕獲。
Rollup 三要素
Rollup 是 Layer2 解決方案之一，也稱為卷疊。 其工作原理是將在乙太坊主網（即 Layer1）上進行的交易計算和存儲遷移至 Layer2 進行處理和壓縮，然後將壓縮后的數據上傳至乙太坊主網，從而擴展乙太坊的性能。
Rollup 根據確保壓縮數據有效性（即數據正確性）的方案不同可以分為 ZK Rollup 和 Optimistic Rollup。 它涉及鏈下計算，每隔幾分鐘將交易打包到鏈上，進行滾動驗證和記帳，並因此得名。 然而儘管我們通常將其稱為 Rollup 鏈，但 Rollup 的鏈下部分並非是完整的區塊鏈，從字面上理解 Rollup 將一堆交易捲起來形成一個 Rollup 交易，所有節點在接收到此 Rollup 交易后不執行被捲起來的邏輯而只接受這些邏輯的執行結果。
- 排序器（Sequencer）
排序器是 L2 中負責將交易排序、整理、打包並提交到 L1 網路的角色，目前大多數 L2 專案，都依賴單一序列器（通常是專案方自己）來完成以上工作，這裡存在著兩個安全問題：1. 單點故障，如果該序列器因為攻擊或技術故障出現問題，整個網路會因此停擺;
2. 擴展性問題，單一的序列器可能難以應付日益增長的交易量。
- 驗證
交易過程中在排序器發送打包的數據需要經過驗證，當前乙太坊 Rollup 的驗證大部分是由乙太坊 Rollup 智慧合約執行來以此保證數據的可信性。 主要存在兩種不同的驗證方法：ZK Rollup（零知識證明 Rollup）和 Optimistic Rollup（樂觀卷疊）。 例如：
ZK Rollup:
驗證方法： ZK Rollup 使用零知識證明（Zero-Knowledge Proofs）來驗證在 Layer2 發生的所有交易的正確性。 零知識證明允許驗證方在不瞭解具體交易細節的情況下確認其有效性;
隱私保護： ZK Rollup 強調使用者隱私，因為在 Layer1 上提交的是計算結果的「證明」而非交易的詳細資訊。 具體的交易內容在 Layer2 上進行，而 Layer1 只驗證零知識證明的有效性。
Optimistic Rollup:
驗證方法： Optimistic Rollup 採用「樂觀」策略，即假設所有的交易都是合法的，然後在必要時才進行驗證。 驗證是通過欺詐證明（Fraud Proofs）來完成的，即在 Layer1 上提交證明，證明 Layer2 上的交易違反了規則;
即時性： 由於假設所有交易合法，Optimistic Rollup 在 Layer2 上的交易可以迅速進行，而驗證發生在有爭議或異議產生時。
- DA(Data Availability)
DA 即數據可用性，將鏈下處理的每筆交易的狀態數據公開發佈，使其他參與者也可以訪問和使用這些交易狀態數據。 某些 Layer2 將交易的狀態數據寫入乙太坊 Layer1，從而實現 DA。 也有一些 Rollup Layer2 將交易關鍵數據寫在第三方區塊鏈上，數據可用性的前提是數據可信。 例如：
Optimistic Rollup 中的 DA： 確保 Layer1 上能夠獲得 Layer2 上所有交易的數據。 如果數據不可用，任何人都可以在 Layer1 上提出異議，這有助於防止潛在的數據篡改或遺漏;
ZK Rollup 中的 Commitment： 在 Layer2 中，所有交易的計算和存儲發生，但只有計算的結果（稱為 Commitment）被提交到 Layer1。 零知識證明用於證明這些 Commitments 的正確性。
注：在 ZK Rollup 中 “Commitment” 更側重於驗證 Layer2 上交易計算結果的正確性，而「數據可用性」更關注確保 Layer1 可以獲得 Layer2 上所有交易的數據，這兩者通常是相輔相成的，以確保整個系統的安全性和可靠性。
在 Rollup 的三個關鍵要素中，排序器被認為是最為關鍵的。 排序器負責在鏈下執行對 Layer2 交易資訊進行排序和壓縮的過程。 由於這一過程涉及數據的可信性驗證，因此實現數據的可用性至關重要。 然而當排序器是去中心化的時候，對於數據可信性驗證和可用性的實現可能不再如此緊要。
基於 PoS 共識的 Metis 去中心化排序器
- 排序器的遴選
在 Metis 上鎖倉 $Metis 有機會成為節點，會根據鎖倉的 $Metis 數量計算權重，演算法會為這些節點分別分配一個範圍。 Metis Rollup 對「交易數據驗證板塊」進行了改進。 在 Layer2 層的計算過程中，引入了一個名為「驗證人」的角色，並通過競爭挖礦機制來激勵驗證節點快速驗證交易，並且這一過程通過競爭機制實現。 與其他採用 Proof-of-Stake（PoS）機制的 Layer1 網路類似，Metis 的交易也需要節點進行驗證。 因此，從 Metis 上打包並傳送到 L1 上的資料不存在爭議問題，也就避免了將資產從 Metis 提取到乙太坊主網上出現間隔和延時的問題。
與 Optimistic Rollup 相比，Metis Rollup 的一個顯著區別在於，資產從 Metis 提取到乙太坊 L1 層僅需要幾個小時或幾分鐘。 這突顯了 Metis Rollup 在處理交易的效率和速度方面的優勢。 總體上，鎖倉金額越高的節點加入排序器的概率越高。 當然這其中也有一些隨機成分。
- 排序器的 MPC（多方計算）
Metis 實現排序器的去中心化涉及三個關鍵角色：管理員（Admin）、排序器和基於 PoS 的共識層。
管理員：負責設置整體網路的關鍵參數，以及管理排序器加入排序器池的資格。 協定方不再直接掌握此類事務的絕對控制權，而是通過提案審定後由管理員執行。 實現去中心化的難點之一在於排序器的管理必須以去中心化的方式進行，同時要保持高效和便利;
排序器：Metis 採用了基於 TSS（Threshold Signature Scheme）的 MPC（Multi-Party Computation）簽名來管理多個排序器的簽名許可權。 每個排序器有權決定一個批次，並通過 MPC 簽名的方式讓所有排序器參與。 如果簽名數量超過 2/3，則認為該批次有效，可以提交到 L1 上的 Rollup 合約中。 排序器池進行的 MPC 簽名由基於 PoS 網路中的另一個合約進行管理。 當 PoS 網路檢測不到 MPC 位址時，會觸發 MPC 模組以生成密鑰;
基於 PoS 的共識層：PoS 網路負責管理排序器簽名許可權的合約，監控 MPC 位址，以及觸發密鑰的生成。 生成的金鑰會被分片後分發給池中的每個排序器，用於進行 MPC 簽名。 該模組的設置涵蓋了密鑰的生命週期管理，包括多重簽名生成、金鑰重新共用、應用簽名、刪除簽名等;
採用 TSS 的原因在於其具有高容錯性和高靈活性的屬性。 相較於多簽，TSS 無需在鏈上對每個簽名進行驗證，而是將所有簽名者的簽名聚合后統一進行校驗，從而提高了交易確認速率。 此外，PoS 節點間的通信使用獨立的 Tendermint 通道，而 MPC 運行時的通信則採用了 libp2p 協定。 這一整套系統的設計旨在實現高效、安全的排序器去中心化管理。
- Metis 排序器的交易流程
1. 啟動用戶開始交易; 2. 交易被轉發到網路排序器節點; 3. 區塊生成：排序器接受交易有效時創建區塊; 4. 最終確定：多方計算（MPC）節點講區塊合併轉發到乙太坊主鏈。
- MetisEDF
Metis 生態發展基金（MetisEDF）為此提供資金支持，涵蓋了多個方面，如激勵協議的開發和部署，提供流動性支持，進行安全審計和實施流動性挖礦計劃等。 分配包括：
Sequencer 挖礦：65.4%（3 百萬 $METIS / >2.6 億美元）;
生態系統資助：34.6%（1.6 百萬 $METIS / >1.4 億美元）。
中心化的排序器問題
乙太坊的原理是，每個節點都存儲且執行使用者提交給它的每筆交易，這種高級別的安全方式也導致整個網路十分昂貴，所以需要為整個網路擴容而採取 Rollup 解決方案。 簡單來說，Rollup = Layer1 的一組合約 + Layer2 的自身網路節點，即鏈上智慧合約 + 鏈下聚合器，在結算、共識、數據可用性方面均依賴乙太坊，自己僅負責執行 Rollup。
- 鏈上智能合約，表示了它的信任模型就是乙太坊上的一個智能合約，借用了乙太坊的安全性;
- 鏈下聚合器，表示了它會鏈下執行並聚合交易，將大批量的交易進行壓縮，並最終放上乙太坊主網，達成更快且更便宜的目的。
Layer2 網路節點又由很多部分組成，其中排序器元件最為重要。 它負責接收 Layer2 上的交易請求，以此決定它們的執行次序並將交易序列進行 Batch，最終傳送給 Rollup 專案在 Layer1 上的合約，目前乙太坊所有 Layer2 Rollups 的排序器都是中心化的，Metis 卻正好佔據了去中心化排序器的先機。
Layer2 的全節點可以通過兩種方式獲得交易序列：一是直接從排序器獲取，二是讀取排序器發送到 Layer1 的 Batch，但後者擁有更強的不可修改屬性。 由於交易執行會改變區塊鏈帳本的狀態，為確保一致性，Layer2 全節點除了需要獲得交易次序，還必須與排序器同步帳本狀態。 因此，排序器的任務不僅是將交易批次發送到 Layer1 的 Rollup 合約，還要將交易執行後的狀態更新結果 StateRoot/StateDiff 傳送至 Layer1，通俗來講排序器的工作是將交易處理和排序為添加到區塊鏈中的塊，負責批量處理交易並將其發佈到 Layer1 智慧合約。
對於 Layer2 的全節點來說，只要獲取了 Layer1 上 Rollup 的交易序列和最初的 StateRoot，就能夠還原出 Layer2 的區塊鏈帳本，並計算得出最新的 StateRoot。 反之，Layer2 全節點自己計算得到的 StateRoot 與排序器發佈到 Layer1 的 StateRoot 不一致，就意味著排序器存在欺詐行為。 綜上相比 Layer2 自身的網路，Layer1 會更加去中心化、去信任（Trustless）和更安全。
Optimistic Rollup 舉例它允許 Layer2 全節點提供欺詐證明，證明排序器在 Layer1 發佈的數據是錯誤的。 但對於沒有欺詐證明的 Optimism 來說，如果它真想通過排序器來盜走 Layer2 的用戶資產，只需讓排序器運行者偽造交易指令，並將其他人在 Layer2 的資產轉移至自己的地址，最後通過 Rollup 自帶的 Bridge 合約來把盜來的幣轉移至 Layer1。
對於 Metis 的看法
Layer2 近期最大的炒作熱點無疑是坎昆升級，但這對於 Metis 不會產生獨有的利好而是普遍性的。 拋開 “ Vitalik Buterin 媽媽 / 閨蜜” 的市場情緒影響，Metis 與其他 Layer2 最大的競爭點在於其去中心化的排序器和權益下放的經濟模型，TVL 表現出的市值整體更加貼合市場用戶對於 Metis 信心的反饋。
Metis 與其他 Layer2 自己緊握財政大權的方式不同，而是把更多的收益分給了使用者。 OP Rollup 的經濟模型整體是強控制狀態，通過中心化的方式，不斷給生態發放 OP Token 獎勵來刺激開發和交互以此通過賺取 Gas 價差獲利，與此方式不同的是，Metis 則是把收益權益下放給了質押者們參與競爭，大幅釋放 Layer2 基礎設施金融化的屬性，以此吸引到市場的大量關注度。
MEME 更多代表著一種文化和一些社會經濟學因素，好比我們在買 MEME 的過程中除了對它十倍、百倍甚至千倍的投資預期外，更多一部分是來自我們對它敘事方式和各類因素的認可和喜愛， 但總歸拉盤即正義，Metis 不斷增長的 TVL 也是市場對於其投資預期的一種反饋。 MEME 屬性問題在拋開技術層面站在市場端的角度來考慮，我的觀點是，如果銘文是公鏈性能的測試器，那 MEME 一定程度上是市場認可度的試金石。
免責聲明：作為區塊鏈資訊平臺，本站所發佈文章僅代表作者及嘉賓個人觀點，與 Web3Caff 立場無關。 文章內的資訊僅供參考，均不構成任何投資建議及要約，並請您遵守所在國家或地區的相關法律法規。
