Espresso Systems: 通过共享排序打造新一代L2扩展方案

Espresso Systems最初致力于构建高度可扩展、注重隐私的去中心化L1协议。后来,团队意识到市场并不需要那么多L1公链,于是将重心转向为以太坊生态系统提供基础设施服务。Espresso的使命聚焦于两个核心方向:提升隐私性和性能。

为了增强隐私保护,Espresso开发了CAPE应用程序。这是一套智能合约系统,可实现交易级别的隐私定制,并且可部署在任何EVM兼容链上。

在性能提升方面,Espresso着力于优化排序器。排序器负责验证和批处理二层网络的交易,并将其发送回一层网络(如以太坊)进行结算。虽然Rollup并不一定需要排序器,但引入排序器可以为用户带来更低的费用和更快的交易确认速度。

目前排序器面临的主要问题是中心化程度高,往往由单一运营商控制。这可能导致交易审查、MEV套利、单点故障等风险。为此,Espresso提出了共享排序器的解决方案,依托于独立的、无许可的节点网络。Espresso正在打造一个共享排序市场,二层网络可以在此出售区块空间给共享提议者,包括以太坊主网的提议者在内。这些提议者通过满足多个链上的用户需求来创造额外价值。

技术架构

CAPE

CAPE是Espresso Systems在以太坊上实现的可配置资产隐私协议。它允许资产发行者创建私密数字资产,同时指定可查看所有权和交易数据的特定方。CAPE还支持使用私密可验证凭证、冻结密钥或门限方案等高级策略。

VERI-ZEXE是一种去中心化私密计算(DPC)系统。2019年,Bowe等人提出了DPC方案,允许用户在链下执行任意计算,并使用零知识证明提交交易来证明计算的正确性。他们实现了名为ZEXE的系统,将单一应用系统扩展为智能合约系统,同时保留了隐私保证。VERI-ZEXE在交易生成效率上提升了约9倍,内存使用减少了约2.6倍。未来CAPE版本将使用VERI-ZEXE来支持任意用户定义的资产策略。

HotShot

HotShot是一个优先考虑高吞吐量和快速最终确定的共识协议,基于HotStuff协议开发。HotShot是开放的、无许可的,它将参与排序器网络的权力下放,在提供高吞吐量和快速最终结果的同时,还保证了安全性和有效性。HotShot采用权益证明(PoS)安全模型,其设计目标之一是在不影响验证器集规模的情况下实现强大的性能。具体来说,HotShot至少应能扩展到包括所有以太坊验证者(目前超过70万)的参与。

Tiramisu

Tiramisu是一个数据可用性解决方案,由三个创新层组成:

1. Savoiardi - 基础层,提供抗贿赂功能,安全性最高但对用户最不友好。

2. Mascarpone - 中间层,通过选举小型数据管理委员会来保证高效的数据恢复。

3. Cocoa - 顶层,为Tiramisu提供内容分发网络,大幅提升数据传播速度。这一层是可选的,主要用于提高性能。

Espresso在设计协议时考虑了灵活性和模块化,使用其排序器的Rollup也可以选择其他数据可用性解决方案。

Espresso Sequencer

Espresso Sequencer是为以太坊上的二层扩展解决方案提供去中心化交易排序的系统。它基于单一去中心化的权益证明安全模型设计,支持交易排序的共识协议和可进一步提升性能的数据可用性机制。

Espresso Sequencer还包含一个汇总合约系统,负责:

• 注册已提交的排序交易块
• 验证其与共识协议和可用性证书的一致性
• 为部署在Espresso Sequencer上的每个zk-VM注册更新的状态承诺
• 接收并验证状态更新的证据

Espresso Sequencer支持L2的去中心化,处理汇总交易的去中心化排序和数据可用性,充当汇总与底层L1之间的中间件。它被设计为一个可以部署任何zk-VM或乐观VM的平台。未来,Espresso还可以通过将VM同时复制到多个L1来充当跨链互操作层。

发展进程

• 2022年6月,Espresso开始在Goerli测试网上使用CAPE
• 2022年11月,发布Espresso测试网1(Americano),首次公开Espresso Sequencer
• 2023年7月,与Polygon zkEVM推出共享Doppio测试网
• 2023年8月,向公众开放Doppio测试网
• 2023年9月,发布测试网3(Cortado),集成OP Stack和Polygon zkEVM汇总
• 2024年1月,发布测试网4(Gibraltar),展示与Arbitrum技术栈的集成
• 2024年5月,发布测试网5(Cappuccino),将HotShot扩展到100个节点,增加对Arbitrum欺诈证明的支持

生态系统合作

Espresso Systems已与多个项目建立合作关系,包括:

• EigenLayer:利用Espresso Sequencer网络上的重新质押
• Injective:集成Espresso Sequencer,从Cascade开始
• AltLayer:将Espresso Sequencer引入AltLayer Stack
• Catalyst:提高互操作性,成为首个致力于Espresso Sequencer生态系统的应用
• Spire:计划使用Espresso Sequencer进行排序和数据可用性
• Polygon zkEVM:推出集成测试网
• Caldera:将去中心化排序引入OP Stack
• Offchain Labs:将去中心化版本的Timeboost交易排序引入Arbitrum生态系统
• Blockdaemon:部署外部排序器节点支持Espresso Systems
• Across:利用Espresso的快速预确认功能进行跨Rollup桥接

项目团队

• Ben Fisch:CEO兼联合创始人,耶鲁大学计算机科学助理教授
• Charles Lu:CEO兼联合创始人,前币安实验室负责人
• Benedikt Bünz:联合创始人兼首席科学家,斯坦福大学博士生

项目融资

Espresso通过种子轮和B轮融资总计募集6000万美元:

• 2022年3月:完成3200万美元种子轮,由Greylock Partners和Electric Capital领投
• 2024年3月:完成2800万美元B轮融资,由a16z crypto领投

项目总结

排序器作为区块链网络的关键组件,其去中心化已成为二层网络面临的重要挑战。共享、去中心化排序器为Rollup提供了解决方案。除了解决审查、MEV提取和有效性等问题,共享排序器还开启了跨Rollup功能的新可能性。

Espresso作为中间件,主要提供共享排序服务。通过共享排序市场和强大的最终性工具,为Rollup和以太坊生态系统带来了新的统一性和高效性。其公平的经济激励和排序收入分配机制,不仅解决了当前Rollup碎片化的问题,还为未来的跨链操作和更广泛的生态系统发展奠定了基础。