Espresso Systems: 通过共享排序实现 L2 扩展的创新之路

Espresso Systems 最初计划构建一个高度可扩展、注重隐私的去中心化 L1 协议。然而，随着行业发展，他们意识到无需创建新的 L1，转而专注于为以太坊生态系统提供解决方案。Espresso 的使命聚焦于两个主要方向:隐私和性能。

为提升隐私保护，Espresso 开发了 CAPE 应用程序。这是一个智能合约系统，能够在交易层面实现定制化的隐私配置。CAPE 可以部署在任何支持 EVM 的链上。

在性能方面，Espresso 着眼于改进排序器。排序器负责验证和批处理第 2 层区块链上的交易，并将其发送回第 1 层链进行结算。虽然 Rollups 并不一定需要排序器，但它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挑战是中心化倾向，可能导致交易审查、MEV 攻击和单点故障等风险。为应对这些问题，Espresso 提出了共享排序器的解决方案。这种方案依赖于独立的、无需许可的网络节点。

Espresso 正在打造一个共享排序市场。在这个市场中，第 2 层链可以将区块空间出售给共享提议者，包括以太坊主网的提议者。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。该协议允许资产创建者发行私有数字资产，同时指定特定方可以查看所有权和交易相关信息。CAPE 还支持使用私人可验证凭证、冻结密钥或阈值方案等高级策略。

VERI-ZEXE 是一种去中心化私人计算(DPC)系统。它源于 2019 年 Bowe 等人提出的方案，该方案允许用户在链外执行任意计算，并使用零知识证明来证明计算的正确性。ZEXE 系统是这一方案的具体实现，可以看作是一个"可编程的 Zcash"，将单一应用系统扩展为智能合约系统，同时保留隐私保证。

VERI-ZEXE 在交易生成效率方面比现有技术提高了约 9 倍，内存使用效率提高了约 2.6 倍。它将在 CAPE 的未来版本中使用，以支持任意用户定义的资产策略，同时保持资产隐私的可配置性。

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 协议设计。它是开放的、无权限的系统，能够分散参与排序器网络的权力。HotShot 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。

该协议采用权益证明(PoS)安全模型，Espresso 团队的一个关键要求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 应至少能扩展到包括所有以太坊验证者(目前超过 70 万)的参与规模。

Tiramisu

Tiramisu 是一个创新的数据可用性解决方案，由三个新颖的层组成:

1. Savoiardi: 基础层，是一个抗贿赂层，提供最高级别的安全性。
2. Mascarpone: 中间层，通过选举一个小型的数据管理委员会来保证高效的数据恢复。
3. Cocoa: 顶层，为 Tiramisu 提供内容交付网络，帮助实现"Web2 级性能"。

Espresso Systems 在设计协议时考虑到了灵活性和模块化，使用其排序器的 rollup 如果不想使用 Tiramisu，也可以选择其他数据可用性解决方案。

Espresso Sequencer

Espresso Sequencer 是为以太坊上的第 2 层扩展解决方案分散交易排序的系统。它围绕单一去中心化的权益证明安全模型进行设计，支持用于排序交易的共识协议和可实现进一步性能优势的数据可用性机制。

该系统包含一个汇总合约系统，负责注册已提交的排序事务块，验证其与共识协议和可用性证书的一致性，为部署到 Espresso Sequencer 的每个 zk-VM 注册更新的状态承诺，以及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，充当汇总及其底层 L1 平台之间的中间件。它被设计为一个可以部署任何 zk-VM 或乐观 VM 的平台，未来还可能通过将 VM 同时复制到多个 L1 来充当互操作层。

发展历程

• 2022年6月15日: Espresso 在 Goerli 测试网上启用 CAPE
• 2022年11月28日: 发布 Espresso 测试网 1 (Americano)，首次公开 Espresso Sequencer
• 2023年7月20日: 与 Polygon zkEVM 推出共享 Doppio 测试网
• 2023年8月5日: 向公众开放 Doppio 测试网，展示 Espresso Sequencer 与 Polygon zkEVM 堆栈的集成
• 2023年9月29日: 发布测试网 3 (Cortado)，集成 OP Stack 和 Polygon zkEVM 汇总
• 2024年1月26日: 发布测试网 4 (Gibraltar)，展示与 Arbitrum 技术堆栈的集成
• 2024年5月22日: 发布测试网 5 (Cappuccino)，将 HotShot 最终层扩展到 100 个节点，增加对 Arbitrum 欺诈证明的支持

生态系统合作

Espresso Systems 与多个项目建立了合作关系，包括:

• EigenLayer: 利用 Espresso Sequencer 网络上的重新抵押
• Injective: 集成 Espresso Sequencer，从 Cascade 开始
• AltLayer: 将 Espresso Sequencer 引入 AltLayer Stack
• Catalyst: 致力于 Espresso Sequencer 生态系统的跨链 AMM 平台
• 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: 将分散式测序引入 OP Stack
• Offchain Labs: 合作将去中心化版本的 Timeboost 交易排序引入 Arbitrum 生态系统
• Blockdaemon: 通过部署外部定序器节点支持 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

融资情况

Espresso Systems 通过种子轮和 B 轮融资共募集 6000 万美元:

• 2022年3月: 筹集 3200 万美元，由 Greylock Partners 和 Electric Capital 领投
• 2024年3月: 完成 2800 万美元 B 轮融资，由 A16zcrypto 领投

项目展望

Espresso Systems 通过共享排序器解决方案，致力于解决 L2 领域的交易排序问题。共享排序器不仅可以缓解审查、MEV 提取和有效性等问题，还为跨 rollup 功能开辟了新的可能性。

作为中间件，Espresso 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新的统一性和效率。通过公平的经济激励和排序收入分配机制，Espresso 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。