关于提议者和构建者的更多图景

本文深入探讨了以太坊中提议者和构建者分离(PBS)的各种设计方案,从MEV-Boost到区块拍卖、插槽拍卖等ePBS方案,再到执行拍卖和执行票,分析了每种方案的优缺点、对中继的依赖以及对MEV捕获的影响,并提出了三步PBS构建,旨在实现完全的提议者和构建者分离,并支持即时承诺。

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代理的代价

起初,一无所有。然后一个协议出现了。

该协议有目标,想要实现很多。但首先,它必须招募执行其愿景的信徒。

该协议创造了权利,并将它们分配给世俗实体,以便这些“验证者”可以提议区块并证明它们。

在这篇文章中,我们暂不关注证明(目前),我们将把注意力缩小到提议权。

粗箭头表示提议权涵盖两个不同的权利:提议共识数据块(“信标块”)的权利和提议执行负载的权利。

粗箭头表示提议权涵盖两个不同的权利:提议共识数据块(“信标块”)的权利和提议执行负载的权利。

提议权允许验证者一旦被选中,就可以创建和提议一个区块。该区块包含共识数据(例如,证明),以及执行负载(用户交易列表)。当验证者收到提议权时,它隐含地获得了决定共识数据和执行负载这两个属性内容(contents)的权利。

MEV-Boost 加入

验证者很快发现,决定执行负载内容的能力具有价值。他们可以仍然是提议者,但创建构建权,分配给构建者,构建者将提供一个排序良好的负载,以换取付款。

虚线箭头表示验证者可以选择将构建权分配给构建者,但不是必须这样做。

虚线箭头表示验证者可以选择将构建权分配给构建者,但不是必须这样做。

构建权的分配目前通过 MEV-Boost 执行,这是一种链外(out-of-protocol)的附加组件(side-car),允许验证者被动地监听构建者对其构建权的报价,并与构建者达成协议。该交易由中继(relays) посредничестве,中继是交易双方信任的实体。

区块拍卖 ePBS

协议看不到的,就无法控制,因此社区很快开始努力将一些基础设施重新纳入其协议的范围。这个方向被称为“内置提议者-构建者分离”(enshrined Proposer-Builder Separation),它将允许提议者(验证者)与构建者达成协议,而无需中继作为受信任实体的协助。特别是,ePBS 的目标有三个方面:

  1. 无条件支付的可能性:如果提议者及时承诺接受构建者的出价(该承诺由证明者证明,成为规范的,并且不会被重组),那么无论构建者是否交付他们的部分,提议者都会收到构建者的付款。

  2. 最小化信任的提议者/构建者互动可能性:该协议提供了一条路径,由其证明者集合和协议的分叉选择规则保护,供提议者和构建者达成协议,而无需中继的帮助。

  3. 共识/执行分离: 在协议识别的两个不同对象中解耦共识数据与执行负载,即使在执行负载交付失败的情况下,也允许将共识数据写入链上。

虚线箭头表示信标提议者有可能承诺给一个单独的构建者。

虚线箭头表示信标提议者有可能承诺给一个单独的构建者。

我上面介绍的是“区块拍卖 ePBS”,这是与 MEV-Boost 最直接对应的 ePBS 版本。“区块拍卖”指的是要求信标提议者(验证者,提议包含共识数据的部分区块)在承诺接受构建者时,承诺接受执行负载的内容。换句话说,提议者收到构建者的协议出价,其形式为 PB = { value, builderID, txroot }(请注意,我们省略了这些消息的签名,但下面将介绍的这些和更多消息都假定由正确的各方签名)。

当信标块被生成并包含 PB 时,分叉选择将只接受其内容哈希到 PB.txroot 的执行负载。从这个意义上讲,信标提议者仍然是真正的执行提议者(“信标-执行 提议者”),他们赚取从构建者那里收到的奖励,并最终签署要附加到链上的内容。协议出价是太坊协议可识别的对象,并承诺构建者交付信标-执行提议者已委托的区块。你可以在来自 Prysm boyz Potuz 和 Terence 的丰富文献中阅读有关设计约束和实施问题的更多信息(ePBS 规范说明, ePBS Forkchoice 注释规范, 区块拍卖 ePBS 与执行票)。

此版本的 ePBS 满足第 1. 到第 3. 点。然而,重要的是,第 2. 点不应被理解为以某种方式使中继过时。信标-执行提议者仍然完全有可能通过以下方式参与受信任的 MEV-Boost 市场:

  • 通过 MEV-Boost 渠道收听构建者的 MEV-Boost 出价

  • 选择一个出价 MB = { value, builderID, txroot }

  • 承诺协议出价 PB = { 0, MB.builderID, MB.txroot }

  • 接收 MB.value 作为执行负载的一部分,就像今天在 MEV-Boost 下所做的那样,中继确保构建者在其排序的负载中包含 MB.value 的有效付款。

  • 然后构建者 MB.builderID 交付哈希到 MB.txroot 的执行负载。如果他们未能这样做,信标提议者将不会收到付款。

因此,我们在此强调,ePBS 的第 1. 和第 2. 点仅体现了以最小化信任的方式与构建者进行交易的可能性,而不是要求。那么,自然的问题是理解在什么情况下提议者会选择使用受信任的链外 MEV-Boost 互动。保持使用 MEV-Boost 而不是诚实的 ePBS 行为的一个原因是:与 ePBS 相比,构建者无需在 MEV-Boost 中预先承诺付款,这意味着构建者可以从他们在排序的负载中实现的收益中支付给信标提议者。另请参阅 Terence 的“ePBS:绕过 Relayer”帖子,了解更多关于该主题的想法。

关于区块拍卖 ePBS 的最后一点:时间游戏时间游戏发生在提议者尽可能延迟提议他们的区块,以便从中获得更多价值时。在区块拍卖 ePBS 中,由于执行负载是在信标块发布时确定的,因此时间游戏将由验证者进行,他们将尝试尽可能延迟信标块的发布,以承诺更高价值的出价。这暗示我们,我们并没有尽可能地解耦共识和执行,所以让我们研究一个不同的设计。

插槽拍卖 ePBS

插槽拍卖 ePBS 做出一个微妙的设计更改,但会产生巨大的后果。信标提议者现在可以承诺采取 SPB = { value, exectutionProposerID } 形式的协议出价,因此不再承诺执行负载的内容,而是承诺一个特定的执行提议者。在第二步中发布的区块的内容可以由执行提议者及时确定,他们在他们的步骤中是至高无上的。执行提议者甚至能够向与自己不同的实体提供构建权,即委托的构建者,负责交付一个其承诺由执行提议者选择的区块。

执行提议者可能希望等到最后一刻才提出执行负载,因此我们假设时间游戏将在执行步骤中进行。

不太清楚信标步骤中会发生什么。为了理解,我们介绍 SA-MEV-Boost,这是一个对插槽拍卖友好的 MEV-Boost 版本,它向信标提议者提供链外出价 SMB = { value, executionProposerID }。运行 SA-MEV-Boost 的信标提议者可以选择一些出价 SMB,并承诺协议出价 SPB = { 0, executionProposerID }。然后信任执行提议者 executionProposerID 来生成一个执行负载,该负载向信标提议者支付 SMB.value,然而,与 MEV-Boost 不同的是,此时没有中继来保证付款的存在。因此,在 SA-MEV-Boost 下,信标提议者和执行提议者之间的关系可能以类似于 ePBS 中乐观中继的方式进行调解:例如,托管-中继 可能会保证资金的可用性,以在任何情况下支付信标提议者 SMB.value,但是一旦可用,托管-中继不负责执行负载的交付。

一旦选择了执行提议者 executionProposerID,该提议者可以使用经典的 MEV-Boost 基础设施将构建权分配给外部构建者。这一侧的中继的功能与当前版本的 ePBS 中的中继相同,即结合了托管-中继(如果是乐观的)和负载交付的功能。当同时调用 SA-MEV-Boost 和 MEV-Boost 时,交付的负载应包含从构建者到执行提议者的付款,以及从执行提议者到信标提议者的单独付款。

信标提议者面临以下决策树:

听取出价(协议或 SA-MEV-Boost),然后:

  1. 承诺自己作为执行提议者。 听取(MEV-Boost)构建者的出价,然后
    1. 选择他们收到的最高 MEV-Boost 出价,或者
    2. 在本地构建。
  2. 承诺其他人作为执行提议者。 从无条件支付协议设施或 SA-MEV-Boost 担保中接收价值。

在我看来,信标提议者的期望值通过首先选择承诺自己,然后运行 MEV-Boost 以从外部构建者那里获得最佳报价来最大化。执行权拍卖提供了一个有价值的商品:知道自己可以控制提议执行负载的知识,这可以被预确认系统利用。然而,在分配执行提议权的拍卖结算和预期执行负载交付之间,可能会涌入更多的交易,并增加构建者可能从排序中提取的价值。通过承诺自己,信标提议者可以成为“预确认领导者”,小费会支付给他们,以换取预确认服务。然后可以使用例如 PEPC-Boost(“中继强制执行的提议者承诺”,另请参阅结尾处的奖励部分)根据信标提议者提供的承诺对预确认的交易进行排序,以确保构建者交付满足信标提议者输入的预确认的执行负载。

尽管如此,上述讨论清楚地表明,我们期望信标提议者大量参与执行负载的构成,如果信标提议者承诺自己并在最后一英里运行 MEV-Boost 以分配构建权,这确实是一种占主导地位的策略,那么我们在减少系统对中继的依赖方面也没有获得太多好处。然而,插槽拍卖 ePBS 可以作为实现完全解耦的中间步骤。在到达那里之前,我们需要另一个中间步骤,所以让我们接下来介绍它。

插槽拍卖 +32 ePBS

我们现在建议让插槽 N 的信标提议者决定插槽 N +32 的执行提议者,即运行一个 插槽拍卖 +32 ePBS。虽然这看起来像一个奇怪的结构,但我们在此旨在进一步解耦给定插槽的信标提议者和执行提议者之间的联系。特别是,这种结构允许由插槽 N 的信标提议者创建的现货包含列表,并绑定插槽 N 的执行提议者(后者由插槽 N-32 的信标提议者决定)。

尽管如此,我们可能仍然处于这样一种情况下,即插槽 N 的信标提议者承诺自己作为插槽 N +32 的执行提议者是一种占主导地位的策略,因此我们还没有完成我们的解耦。特别是,信标提议者仍然收到控制执行提议权分配所获得的所有价值。“执行票” (ETs) 背后的推动力确实是完全消除这种依赖性,虽然我们最终得到的设计并不完全是 ET,但我们将争辩说它也实现了这个目标。让我们继续讨论这个结构。

执行拍卖 (原名 APS-Burn)

我们现在建议一个类似于 MEV-Burn 的结构,只是应用于插槽 N 的信标提议者决定承诺哪个出价,其中出价是为插槽 N +32 的执行提议权而提出的。这个结构,执行拍卖,实现了 Justin Drake 在哥伦比亚密码经济学 2023 上介绍的“证明者-提议者 分离”的概念。正如我在之前的帖子 重新考虑 PBS 的市场结构 中所论证的那样,APS 可以理解为市场结构解耦了证明/验证和提议执行区块的角色,ET 体现了一种实现这种市场结构的特定分配机制。执行拍卖也是一种分配机制,是执行票的一个单独提案,如下所述,它可能提供一些优势。

箭头现在是实线,因为证明者强制信标提议者选择一个特定的出价。然而,执行提议者保留了将其构建权分配给构建者的代理权。

箭头现在是实线,因为证明者强制信标提议者选择一个特定的出价。然而,执行提议者保留了将其构建权分配给构建者的代理权。

插槽 N 的证明者观察到为购买插槽 N +32 的执行提议权而提出的出价。预计信标提议者承诺接受他们看到的最高出价,而证明者只有在承诺的出价与证明者观察到的最高出价一致时才投票支持信标块。

过去提出的 MEV-Burn,其中插槽 N 的信标提议者承诺接受分配插槽 N 的执行提议权的出价,在我看来有两个相当致命的问题:

  1. 飞行中的价值问题: 信标提议者和证明者旨在就一个对象的价值达成共识,该对象的价值在尝试达成共识时会发生剧烈变化。实际上,要在插槽 N 的执行负载中包含的交易在拍卖期间会涌入,并且 CEX 上的价格也会同时变化,从而导致拍卖试图引出的价值的差异很大。依赖于提前 32 个插槽运行的插槽拍卖的设计确保了在拍卖时只有极少量的信息与估计执行负载最终可能返回的价值相关,因此它看起来更像是在押注平均值。

  2. 长期存在的预确认问题: 强制信标提议者选择为同一插槽的执行提议权提供的最高出价也意味着不可能提供长期存在的预确认,这些预确认是在插槽 N 之前承诺的。如果同插槽 MEV-Burn 作为插槽拍卖而不是区块拍卖提供,则获胜的执行提议者仍然可以提供短期存在的 预确认,这些预确认是在分配执行提议权的结算和最终交付执行负载之间承诺的。通过执行拍卖,执行提议权的获胜者有 32 个插槽,然后轮到他们提议执行负载,并且在此期间可以提供长期存在的预确认。

对于验证者-提议者分离的市场结构,执行拍卖为 ET 提供了一种替代的分配机制。在我看来,这种形状的分配机制可能比 ET 提供的格式更有意义,但在提出这个论点之前,让我们快速(重新)介绍 ET。

执行票 (ET)

由 Justin Drake 和 Mike Neuder 建议,ET 允许执行提议者进入市场,在那里他们购买“票”,这些票在未来的某个不确定时间内兑换执行提议权。

另一种说法是协议赋予一些被称为“ET 市场”的新抽象模块以执行提议权。这些权利由执行提议者从 ET 市场购买。然而,关于应该如何购买这些权利的问题仍然存在。特别是,我不清楚信标提议者是否应该负责在链上包括与 ET 市场相关的交易,或者执行提议者是否应该承担此责任。人们可能会想象,包括与 ET 市场相关的交易可能会诱导 MEV,无论这些交易是否包含在信标块或执行负载中。通过执行拍卖,这种风险似乎得到了缓解。

执行拍卖的另一个可能好处是确定的兑换期,例如 32 个插槽。ET 在未来的某个随机时间兑换,这有助于在单个执行提议者能够按顺序捕获一组票的情况下进行混合,但为票持有人创造了更多的差异,这可能会反映在协议捕获的票价中。虽然有可能使 ET 在未来的某个确定时间兑换,但那时人们可能希望考虑如何设计执行提议者能够获得许多连续票的情况。与此同时,执行拍卖对每个插槽都强制执行新的竞争。

无论哪种情况,对于 ET 或执行拍卖,我认为应考虑采取措施,以防止有毒的多区块 MEV 扰乱链的活跃性,当单个执行提议者控制多个连续的插槽时。有毒的多区块 MEV 似乎主要来自提议者“冻结”一个插槽的状态(不包含或很少包含交易),并在随后的插槽中获取 MEV。

两种措施似乎有所帮助:包含列表未命中插槽惩罚。包含列表确保执行提议者必须包含一些由信标提议者提供的最小数量的交易,以便执行负载不能是空的。然而,执行提议者可以通过离线一个插槽并_未命中_提议执行负载来克服包含列表。在这种情况下,未命中插槽惩罚将为执行提议者创造经济压力,迫使其提出一些东西,并且通过包含列表的属性提出一些非平凡的东西。

最后说明:Conor McMenamin 最近提出的第三种机制,“指定的执行提议者”,也为证明者-提议者分离市场结构执行分配,其形状与执行拍卖或 ET 不同。我希望将来讨论这篇文章中的一些想法,将其与彩虹质押等主题联系起来。

怎么办?

我认为我们需要更好地理解执行拍卖或 ET 等事物有意义所需满足的条件。

  • 从共识的角度来看,单插槽终结性或两步 PBS 很可能需要用于插槽拍卖 +32 ePBS 及更高版本,因为当当前插槽 N 的信标提议者没有选择同一插槽 N 的执行提议者时,执行提议者的交付保证较弱。

  • 管道 [区块拍卖 ePBS → 插槽拍卖 ePBS → 插槽拍卖 +32 ePBS → 执行拍卖] 提供了一种迭代方法,以提供真正的验证者-提议者分离,包括捕获 MEV 的能力。然而,MEV-Burn 应用于插槽拍卖 +32 机制的问题仍然存在:这是否清楚地将 MEV 奖励与信标提议者分开,这是验证者-提议者分离的目标之一?如果由于 MEV-Burn 机制的不精确性而存在残留 MEV,则信标提议者步骤中的时间游戏可能会持续存在。一个混乱的想法是赋予执行提议者执行提议权,以便将 MEV-Burn 小工具应用于插槽 N 的执行提议者,而不是应用于插槽 N 的信标提议者,以便分配插槽 N +32 的执行提议权。

  • 管道 [区块拍卖 ePBS (→ 插槽拍卖 ePBS (→ 插槽拍卖 +32 ePBS)) → ET] 也是可能的(SA-ePBS 和 SA+32-ePBS 都是可选的中间步骤),但跳到 ET 世界似乎更令人生畏。我脑海中的主要问题是 ET 创造的 MEV 有多糟糕,即如何设计它们的集成作为太坊协议提供的新“原生资产”。

奖励:Et tu, PEPC?

提议者承诺最近随着预确认而受到更多关注,因此可能值得思考一下 PEPC(协议强制执行的提议者承诺) 在所有这些中处于什么位置,以及如何根据提议和构建权的框架来考虑它。

本质上,PEPC 是一种让执行提议者出售_可编程构建权_的解决方案。在 PEPC 的设计中,提议者可以在他们提议的区块上添加可编程的有效性条件(提议者承诺),这样,如果区块不满足提议者注册的提议者承诺,则该区块不能包含在规范的以太坊链中。换句话说,执行提议者创建规范或模板,由此必须创建结果区块,并且提议者聘用的构建者负责根据其规范交付区块。

请注意,PEPC 也可以通过 PEPC-Boost 绕过,因为信标-执行提议者可以承诺一个微不足道的承诺,并信任中继执行提议者通过链外方式传达给中继的提议者承诺。

请注意,PEPC 也可以通过 PEPC-Boost 绕过,因为信标-执行提议者可以承诺一个微不足道的承诺,并信任中继执行提议者通过链外方式传达给中继的提议者承诺。

举例说明:

  1. 提议者Alice 可以承诺在区块的索引 0 处包含哈希为 0xabc 的交易。该承诺在链上(以太坊)注册,要么在 Alice 的插槽之前,要么在她提出包含上图步骤 1 中所示的提议者承诺的信标块时。

  2. 提议者 Alice 提供出售她的构建权,听取来自一组构建者的报价。

  3. 构建者 Bob 为构建权向 Alice 提供 10 ETH。Alice 通过签署 Bob 的报价来接受该报价,并将其包含在她的承诺中。

  4. Bob 知道 Alice 的承诺(它在链上,因此对所有在 Alice 的分支上构建的参与者来说都是常识)。Bob 创建一个在索引 0 处包含 0xabc 的区块。如果 Bob 创建任何其他区块,例如,在索引 0 处包含交易 0xdef,则该区块将被链的验证者判定为无效,但 Alice 仍然会获得 10 ETH 的报酬,因为 Bob 的承诺已作为协议报价写入链上。

请注意,Bob 在他提供的出价金额中考虑了 Alice 的承诺,例如,Alice 的承诺可能降低了 Bob 可以从区块中提取的价值,因为否则 Bob 可能会利用区块中的第一个位置,这是一个非常有价值的位置。但是,Alice 能够做出这些承诺的能力可能对她自己有超出 Bob 可以用它做的价值,例如,Alice 可以从提供承诺中收集预确认小费,或者,使用提议的 PEPC 功能,她可以分割区块空间,以便部分构建者各自构建区块的特定部分,甚至提前出售区块的构建权(“区块空间期货”,尽管如果执行提议权本身也被提前出售,那么后者可能不太重要)。

PEPC 在架构上如何与之前的设计相适应,在之前的设计中,信标提议者和执行提议者是解耦的?如果已知 Alice 是插槽 N 的执行提议者,比方说提前 32 个插槽,那么 Alice 可能会提前注册承诺。问题是这些承诺是否会注册为 EVM 交易,在这种情况下,它们应该由执行提议者包含在其交易负载中;或者注册为特殊的共识层交易,在这种情况下,它们应该由信标提议者包含在其信标块中。

  • 如果执行提议者注册承诺,Alice 最多有插槽 N-1 的执行提议(包括)来注册她的承诺。

  • 如果信标提议者注册承诺,Alice 最多有插槽 N 的信标提议(包括)注册她的承诺。

但在任何一种情况下,Alice 都依赖于除她自己以外的提议者来注册她的承诺。她也无法注册“即时”承诺,因为她即将把她的构建权出售给构建者。PEPC 最初被提议作为“双插槽 PBS”设计的覆盖层,如上文用“区块拍卖 PEPC”所描述的那样。

我们可以更进一步,以获得我们关心的所有属性:

  • 完全解耦信标提议者和执行提议者。

  • 让执行提议者做出即时承诺,即让执行提议者能够在承诺的构建者交付区块之前立即创建区块模板。

为了实现这一点,我们需要一个三步 PBS 结构,如图所示:


加粗我自己的观点,评论不是认可:我从与 Potuz 和 Terence、RIG 团队 + Mike + Fradamt + Ansgar、ephema 团队、Drew、Conor 的对话中受益匪浅,与 Taiko 人员的讨论以及许多其他人。这需要一个村庄……加粗

  • 原文链接: mirror.xyz/barnabe.eth/Q...
  • 登链社区 AI 助手,为大家转译优秀英文文章,如有翻译不通的地方,还请包涵~
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