Che cos’è e come funziona un sequencer: la spina dorsale dei rollup di Ethereum

In questo articolo scopriamo che cos’è il nodo sequencer,  un componente essenziale dell’ecosistema dei rollup di Ethereum.

Questa entità infrastrutturale è responsabile di una serie di processi che portano i dati delle transazioni svolte sui L2 all’interno del L1 principale, agendo come punto di connessione.

Il funzionamento e il grado di decentralizzazione del sequencer influisce direttamente sulla sicurezza, sull’affidabilità e sulla resistenza alla censura di queste soluzioni.

Vediamo tutto nei dettagli di seguito.

Che cos’è il sequencer e qual’è il suo ruolo nel mondo EVM

Nel panorama delle soluzioni di scalabilità di Ethereum, il sequencer è un’entità che ordina, esegue e aggrega transazioni off-chain prima di pubblicarle sulla blockchain layer-1  Il suo ruolo principale è migliorare la scalabilità e l’efficienza delle soluzioni di layer 2,  come i rollup, riducendo i costi del gas e accelerando la finalizzazione delle transazioni. 

Tecnicamente definito come nodo, il sequencer elabora le transazioni eseguite sui rollup e le racchiude in un “batch” compresso. Poi invia questi dati ad Ethereum, dove vengono ufficialmente registrati ed aggiunti alla catena primaria responsabile della sicurezza.

A seconda dell’architettura del layer-2, il sequencer può essere centralizzato o decentralizzato, e può influenzare aspetti critici come l’ordine delle transazioni, la data availability e la resistenza alla censura.

Nel caso degli Optimistic rollup, come ad esempio Arbitrum ed Optimism,, il sequencer ordina le tx e le pubblica su Ethereum dando per scontato che siano tutte valide a meno che non vengano contestate. Negli zk-rollup invece, come ad esempio Starknet e ZkSync, il sequencer oltre ad elaborare le transazioni genera anche delle prove crittografiche che vengono poi verificate su Ethereum. Infine, nei rollup del tipo Validium come ZkFair e Rhino.fi, avviene un processo ibrido in quanto i dati vengono parzialmente verificati off-chain.

È importante sottolineare che questa figura viene utilizzata anche da altre blockchain e soluzioni di scalabilità,ma per evitare confusione, in questo articolo ci focalizzeremo solo sul mondo EVM. Per conoscenza, facciamo presente che esistono componenti analoghi ai sequencer in ecosistemi come Cosmos, Avalanche Subnets, e Celestia.

Il flusso di lavoro dei sequencer nei vari rollup di Ethereum

Scavando più in profondità nei diversi compiti effettuati dai sequencer, vediamo come questi gestiscono il ciclo di vita di una transazione eseguita all’interno di un rollup.

Possiamo raggruppare il loro flusso di lavoro in 3 step fondamentali: la raccolta e l’ordinamento delle transazioni, l’esecuzione e la pubblicazione su Ethereum.

1) Raccolta e ordinamento delle transazioni

Gli utenti inviano le transazioni al sequencer invece che direttamente alla L1, il quale le ordina in un determinato blocco secondo una strategia di ordering. Generalmente nei rollup troviamo una strategia “Auction-Based”, dove avviene un’asta per determinare l’ordine di esecuzione ( chi paga più fees ha la precedenza e viene ordinato prima).

Altre strategie possono essere del tipo “First Come First Served” in cui le transazioni vengono accettate e processate nell’ordine in cui arrivano.

2) Esecuzione e calcolo dello stato

 Dopo aver deciso l’ordinamento delle transazioni, Il sequencer esegue le esegue localmente, aggiornando lo stato del rollup off-chain.

Questa esecuzione è deterministica e segue le regole definite dallo smart contract del rollup su L1, assicurando così l’integrità delle operazioni.

3) Produzione di batch e pubblicazione su L1

A questo punto le transazioni vengono raggruppate in batch e inviate al L1 Ethereum., 

Il sequencer pubblica solo i dati essenziali (calldata) per la Data Availability (DA), garantendo che Ethereum possa sempre ricostruire lo stato on-chain. Questo passaggio assicura che venga impiegato il minimo sforzo computazionale per mantenere basse le fees del network L2

In base alla tipologia del rollup, questi 3 passaggi possono variare in modo più o meno significativo, come mostrato nella seguente tabella.

Il problema della centralizzazione dei sequencer

Al momento la maggior parte dei sequencer su Ethereum è centralizzata, visto che quasi tutti i rollup presentano un unico nodo incaricato di gestire la connessione tra L2 ed L1. Questa configurazione è essenziale nella fasi di “Stage 0” dei rollup, dove è necessario un compromesso tra decentralizzazione e scalabilità per poter rendere funzionante ed efficiente l’intera infrastruttura nella sua fase di sviluppo iniziale.

Andando avanti con il tempo, i rollup mirano a decentralizzare i propri sequencer, introducendo nuove soluzioni di condivisione e federazione di nodi, passando così a fasi “Stage 1” e “ Stage 2”. Nel frattempo però l’eccessiva centralizzazione dei sequencer, seppur per un periodo di tempo limitato, potrebbe creare gravi problemi strutturali al network di secondo livello in questione.

Innanzitutto, affidare il controllo a un singolo nodo introduce un “single point of failure”: se il sequencer dovesse subire un attacco, un guasto tecnico o una manipolazione, l’intera infrastruttura potrebbe essere compromessa, portando a ritardi nelle transazioni o addirittura a interruzioni del servizio.Inoltre, questa concentrazione di potere, potrebbe facilitare il rischio di censura sulle transazioni, in quanto il singolo operatore avrebbe la possibilità di escludere o riordinare le transazioni in maniera arbitraria, applicando strategie MEV.

Un altro aspetto critico riguarda la fiducia: la mancanza di un meccanismo di validazione distribuito rende difficile per gli utenti verificare in modo indipendente che le transazioni siano state gestite correttamente. Tutto ciò compromette il principio di decentralizzazione che è alla base della filosofia di Ethereum. 

La centralizzazione dei nodi rappresenta un’arma a doppio taglio: l’esempio pratico del layer-2 Linea.

Un’eccessiva centralizzazione dei sequencer si configura come arma a doppio taglio, capace di salvare letteralmente un intero ecosistema dal collasso ma allo stesso tempo in grado di portare ad una censura fortemente arbitraria del network.

Quanto successo al layer-2 Linea a giugno dello scorso anno, durante l’hack e l’exploit del protocollo Velocore, ne è un esempio lampante.

In quell’occasione, durante l’attacco informatico al DEX, il team di Consensys ( che gestisce il rollup Linea) ha deciso di stoppare la produzione blocchi, “spegnendo” il proprio sequencer. Così facendo, con la chain praticamente congelata,  il team di Velocare è riuscito ad arginare l’incidente, risolvendo la vulnerabilità di codice riscontrata. Nel frattempo Consensys ha censurato l’indirizzo dell’attaccante, rendendo impossibile la comunicazione con il sequencer ( che ricordiamo valida le transazioni e le manda al L1).

Se non si fosse spento il sequencer, ci sarebbero state conseguenze economiche molto gravi, con impatti non solo su Linea, ma anche su Ethereum.

Gli hacker avrebbero potuto drenare più fondi dagli smart contract vulnerabili, portando all’azzeramento del valore degli asset basati su Linea. In più, l’attaccante avrebbe potuto alterare lo stato della rete, rendendo più difficile rilevare e correggere il problema.

Questo avrebbe avuto ripercussioni anche su altri protocolli DeFi collegato a Linea, portando molti utenti a subire liquidazioni o perdite irreversibili.

L’evento dell’hack di Velocore ha portato la comunità di Ethereum a riflettere sul delicato equilibrio tra sicurezza e decentralizzazione. Da un lato, l’intervento rapido di Consensys ha evitato un disastro finanziario, proteggendo utenti e protocolli da perdite ingenti. Dall’altro, lo spegnimento del sequencer e la censura dell’indirizzo dell’attaccante hanno sollevato preoccupazioni sull’eccessivo potere centralizzato detenuto dagli operatori di layer-2.