Mechan-stein(或 Franken-ism)- 权益证明/区块提议者

本文提出了一个以鼓励构建者竞争、限制验证者能力价值、并保持区块空间中立性为中心的高层次以太坊区块构建框架。文章探讨了三种提议的机制,以及它们如何与既定的目标相互作用,并探索结合这些设计成一个名为“Mechan-stein”的流程的潜在协同效应,旨在创建一个更平衡和稳健的区块生产系统。

Mechan-斯坦 (又名 Franken-主义) ^ 选择你自己的冒险 - 无论哪种方式,只是试图将“Frankenstein”和“Mechanism”组合起来。

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^“别担心,兄弟,就一次拍卖了,我发誓。看看这个。” 感谢 Mallesh 的相关 推文

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作者 mike – 星期三; 2024年8月21日。

^hbd Bo。 亲爱的读者,如果你还没看过 “Inside”“Inside Outtakes,”,观看它们就是你的家庭作业。

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_非常感谢 Barnabé, Julian, Thomas, Jacob, mteam, Toni, Justin, Vitalik, Max, 和 Mallesh 关于这些主题的讨论和草案的评论!_

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第二部分 中探讨的组合机制的想法来自于 Baranbé 主导的白板会议和随附的 推文。 这些想法也在 此文档 中探讨,该文档启发了 此演讲

\cdot

tl;dr; 我们为以太坊区块构建草拟了一个高层次的框架,该框架围绕着鼓励构建者竞争、限制验证者复杂性的价值和保持区块空间的中立性的设计目标。 然后,我们重点介绍了三种提出的机制,以及它们如何与既定的基本要求相连接。 最后,我们探讨了将这些设计组合成一个流程的潜在协同作用,称为 Mechan-stein

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目录

(1) 区块空间市场设计的基础 (双关语)

通过 PTC 确定性 PBS & MEV-burn

执行拍卖(证明者-提议者分离的实例化)

FOCIL

(2) Mechan-斯坦

Mechan-斯坦的潜在问题

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相关工作

文章
关于提议者-构建者分离的更多文字
区块构建会话的笔记
MEV-burn
PTC
FOCIL

[1] 区块空间市场设计的基础 (双关语)

自从合并之前,关于以太坊的交易供应链和区块空间市场设计已经写了 (并且继续写) 很多。 我仍然认为 Vitalik 的 Endgame 最简洁地总结了最佳结果:

“区块生产是中心化的,区块验证是无需信任且高度去中心化的,并且仍然可以防止审查。”

我们可以将这些陈述中的每一个都转化为我们系统的设计目标:

  1. “区块生产是中心化的。”\rightarrow MEV 是金融系统中的一个事实,一些参与者将不可避免地专注于它的提取。 我们不能期望单人质押者运行有利可图的构建者,但我们可以鼓励 MEV 市场中的竞争和透明度。 在讨论 MEV-boost 时,我们通常将其描述为旨在使所有提议者都能民主化地访问 MEV (它在这方面做得非常好),但现有系统中一个未被充分讨论的要素是它通过创建一个透明的区块空间购买市场来鼓励构建者竞争。 大型构建者存在 (并且永远存在) 优势和规模经济 (例如,与中继器的位置共享,获得独家订单流交易,并在各种交易场所持有大量库存 - 更多信息,请参阅 Burak、Danning、Thomas 和 Florian 的 最近的论文),但任何人都可以发送区块并在拍卖中竞争。 MEV-boost 的另一个重要要素是拍卖发生在区块提议的 Just-In-Time (JIT),这使得围绕区块提议截止日期的 时间游戏 对作为拍卖人的提议者来说很有价值。 尽管如此,拍卖的实时性确保了_在此特定插槽_具有最高价值的构建者赢得拍卖 (而不是例如,在任何插槽中具有最高平均价值的构建者 - 请参阅 Max & Mallesh 的论点,了解为什么提前拍卖更集中)。 这导致了 设计目标 #1:鼓励构建者竞争。 ^{[1]}
  2. “区块验证是无需信任且高度去中心化的” ^{[2]}\rightarrow 以太坊的主要重点一直是保持验证者集的去中心化 (为什么这在下面的第 3 项中很重要)。 这一基本原则体现在工程/技术设计和经济/激励设计中。 在工程方面,规范 是考虑到 最低硬件要求 编写的。 这一约束确保了在给定 (相对) 适度资源的情况下,参与以太坊的共识是可行的。 在经济层面上,目标是最大限度地减少在家质押者和专业运营商之间的经济成果差异。 除了可行性之外,这还旨在使在家质押不那么不合理。 这种双重否定有点开玩笑,但希望传达的信息是试图确保在家质押具有一定的经济可行性,而不是通过中心化提供商进行质押。 另一种解释这一点的角度是保持复杂性的边际价值较低。 我们不能期望在家运营商拥有与 Coinbase 和 Lido 完全相同的奖励 (例如,因为他们可能具有更高的网络延迟),但中心化质押提供商不应从复杂性中受益匪浅。 这导致了 设计目标 #2:限制验证者复杂性的价值。
  3. “审查是受到阻止的。”\rightarrow 可信的中立性是将加密经济系统与金融科技区分开来的原因。 如果中心化实体决定哪些交易上链以及哪些不上链,那就结束了。 为了确保以太坊的抗脆弱性和中立性,我们必须依赖于 地理上分布的 验证者; 验证者集是区块生产管道中最去中心化的部分。 我认为,(i) 拥有去中心化验证者集的主要目的是允许这些验证者表达对上链交易的不同偏好 (“高偏好熵” – 感谢 Monnot 博士),并且 (ii) 依赖于这种去中心化是保持链中立性的唯一方法 (参见 Uncrowdable Inclusion Lists 有关链中立性的更多讨论)。 这导致了 设计目标 #3:保持以太坊区块空间的中立性。

好的。 总结一下:

  1. “区块生产是中心化的。”\rightarrow 设计目标 #1:鼓励构建者竞争。
  2. “区块验证是无需信任且高度去中心化的”\rightarrow 设计目标 #2:限制验证者复杂性的价值。
  3. “审查是受到阻止的。”\rightarrow 设计目标 #3:保持以太坊区块空间的中立性。

好的。 这一切都很棒,但让我们谈谈具体内容。 许多提案旨在实现上述某些设计目标。 我将重点关注三个:

  1. 确定性 提议者-构建者分离 & MEV-burn 通过 Payload-Timeliness Committee (缩写:PTC)。
  2. 执行拍卖/证明者-提议者分离
  3. 分叉选择强制包含列表 (缩写:FOCIL)。

这似乎充满了术语,我对此表示歉意; 请查看每个主题的规范文章的链接; 为了更便于阅读,我将在下面介绍每个提案的高级视图。

确定性 PBS & 通过 PTCMEV-burn

此设计将 JIT 区块拍卖确定到以太坊共识层中。 下图总结了_在插槽期间_的区块生产管道。

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  1. 构建者通过 向提议者和委员会成员发送 (区块头,投标价值) 对来参与拍卖。
  2. 提议者通过 签署和发布中标来承诺最高投标价值。
  3. 委员会强制 执行提议者根据他们的观点选择了足够高的投标。
  4. 构建者发布 区块。
  5. 委员会强制 执行构建者发布的及时性。
分析
  • PTC 允许协议 (通过委员会的强制执行) 充当销售区块构建权的 公平交易 中受信任的第三方。 MEV-burn (也许更恰当地表示为“区块最大化”,因为燃烧对于投标并非绝对必要) 要求证明者对提议者选择的中标价格强制执行阈值。
  • PTC 主要实施 设计目标 #1:鼓励构建者竞争。 PTC 确定了 MEV-boost,完全倾向于创建有竞争力的区块构建市场。 与 MEV-boost 中一样,实时区块拍卖允许任何构建者提交投标,并鼓励在每个插槽期间进行竞争。 此外,JIT 拍卖和 MEV-burn 的投标阈值强制执行降低了多插槽 MEV 的风险,因为强制每次拍卖都在插槽期间进行。 最后,PTC 和其他 ePBS 设计在历史上旨在 移除中继器。 通过 MEV-burn 的投标阈值,协议的可绕过性 变得不那么可行 (即使最好的构建者绕过了,第二好的构建者也可以通过协议并确保他们的投标获胜)。
  • PTC 稍微解决了 设计目标 #2:限制验证者复杂性的价值。 通过为 MEV 感知区块创建一个显式市场,PTC 确保所有验证者都可以访问其插槽中可用的大部分 MEV。 MEV-burn 还平滑了验证者奖励的差异。 然而,这种拍卖设计的主要限制之一是拍卖在插槽期间发生的“飞行中的价值” (感谢 Barnabé 创造该术语) 问题。 由于所售物品的价值在一个插槽中发生了巨大变化,因此拍卖人的角色受益于复杂性。 除了简单的 时间游戏 之外,围绕分叉选择规则的更奇特的策略 (例如,使用额外的分叉选择权重来 进一步延迟区块发布,感谢 Toni) 是可能的,我们才刚刚开始看到这些策略发挥作用。
  • PTC 没有解决 设计目标 #3:保持以太坊区块空间的中立性。 通常 PTC 和 PBS 都不是为了鼓励抗审查性而设计的。 少数构建者占据以太坊的大部分区块这一事实并不奇怪,我们不应指望这些构建者维护链的可信中立性 (即使他们现在是)。 尽管 PTC 的确旨在维护去中心化的验证者集,但完整区块的销售抵消了这种影响,因为它仍然将排除交易的自由裁量权交给构建者 (例如,考虑假设 100% 的验证者都是在家质押者 (最大程度的去中心化),但他们都外包给同一个构建者 \implies 构建者完全决定了上链的交易)。

执行拍卖(证明者-提议者分离的实例化)

PTC 启用的 JIT 区块拍卖相反,此设计将提前插槽拍卖确定到以太坊共识层中。 插槽拍卖 仍然将整个区块分配给拍卖的获胜者,但他们不再需要在投标时承诺区块的特定内容 (例如,他们正在购买未来的区块空间) - 这允许拍卖在插槽本身之前很久就进行。 下图总结了_提前 32 个插槽_的区块生产管道 (32 只是一个任意数字; 你可以在提前或什至在插槽期间的任何时间运行拍卖; 关键区别在于投标不包含对区块内容的承诺这一事实)。

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请注意,前三个步骤与 PTC 流程几乎相同。 唯一的区别是 (a) 对 插槽 N+32 区块生产权的拍卖发生在 插槽 N 期间,并且 (b) 投标对象是单个 投标价值,而不是 (区块头,投标价值) 元组。 区块的实际构建和发布发生在 插槽 N+32 期间,并且 执行拍卖 与该过程无关。

  1. 构建者通过 向提议者和委员会成员发送 投标价值 来参与拍卖。
  2. 提议者通过签署和发布中标来承诺最高投标价值。
  3. 委员会强制执行提议者根据他们的观点选择了足够高的投标。
分析
  • 执行拍卖 允许协议 (通过委员会的强制执行) 充当销售未来插槽的区块构建权的 公平交易 中受信任的第三方。
  • 执行拍卖 主要支持 设计目标 #2:限制验证者复杂性的价值。 在实时拍卖 PTC 中,我们描述了飞行中价值问题如何导致进行拍卖的验证者的复杂性产生价值。 在 执行拍卖 中,拍卖是先验发生的,这使得出售对象的价值不太不稳定。 进行拍卖的验证者扮演的角色要简单得多,他们不会像在 JIT 拍卖中那样从时间游戏中受益,从而降低了他们从复杂性中获得的价值。
  • 执行拍卖 没有解决 设计目标 #1:鼓励构建者竞争。 通过提抢跑拍卖,价值最高的投标者将始终是擅长生产区块的构建者 (感谢 Max 和 Mallesh 正式确定这一点)。 构建者仍然可以选择在二级市场上出售区块生产权,但只能以高于他们可以提取金额的溢价出售。^{[3]}
  • 执行拍卖 没有解决 设计目标 #3:保持以太坊区块空间的中立性。 执行拍卖 不是为了鼓励抗审查性而设计的。 我们完全期望未来的区块空间和构建者市场保持中心化。 执行拍卖 的另一个主要问题是多插槽 MEV 的风险。 由于拍卖不是实时的,因此有可能获得多个连续的未来插槽,并启动多插槽 MEV 策略,而无需在插槽期间参与任何拍卖。(我们可以尝试通过使前瞻只有一个插槽来缓解这种情况 - 例如,插槽 N 期间的 插槽 N+1 拍卖,但这可能会引发围绕 JIT 区块拍卖的相同的飞行中价值问题。 需要更多的研究 (并且正在 Julian 的推动下积极进行)。)

FOCIL

此设计允许多个共识参与者构建必须包含在给定插槽中的交易列表。 与之前的设计相反,这_不是_拍卖,并且_不_旨在将 MEV 市场确定到协议中。 相反,这里的重点是通过允许多方共同创建生产区块的模板 (以一组约束的形式) 来提高系统的中立性。 下图描述了_在插槽本身期间_的区块生产过程。

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  1. IL 委员会将其 包含列表发布给构建者 (为了此图将其与提议者放在一起,因为构建者必须遵循区块模板) 和证明者。
  2. 构建者发布 一个区块,该区块包含他们收到的 IL 的聚合视图,并符合其中的约束。
  3. 证明者执行 区块有效性条件,该条件现在检查构建者是否包含了足够阈值的观察到的包含列表。
分析
  • FOCIL 通过允许多个验证者在区块共同创建中表达他们的偏好来提高协议的中立性。
  • FOCIL 主要有助于 设计目标 #3:保持以太坊区块空间的中立性。 这是直接目标; 更多区块构建的输入似乎是明智之举 (非常符合最新的 并发提议者研究 线程)。 关键的是,FOCIL 有意不向包含列表构建者提供任何 MEV 权力 (有关更多信息,请参见 Uncrowdability),以避免对该角色的经济俘获。 特别是,FOCIL 旨在约束构建者普遍提取 MEV 的能力; 构建者仍然可以在他们的区块生产过程中随意重新排序和插入交易。 相反,是他们_任意排除_交易的能力,FOCIL 会降低这种能力。
  • FOCIL 没有解决 设计目标 #1:鼓励构建者竞争。 除了强制执行不能任意排除交易的区块模板之外,FOCIL 与确切的区块生产过程无关。
  • FOCIL 没有解决 设计目标 #2:限制验证者复杂性的价值。 除了强制执行不能任意排除交易的区块模板之外,FOCIL 与确切的区块生产过程无关。

好的。 这是本文的“吃蔬菜”部分。 关键的要点是 上述每个提案主要解决了一个引用的设计目标,但没有一个同时解决所有三个目标。 这使得很容易指出任何特定设计的缺陷。

你可能看到了我们的方向。 让我们不要拐弯抹角。 如果我们将它们组合起来会怎么样? 每种方案都发挥着特定的作用,并且作用于插槽持续时间的不同部分; 为什么不试试呢?

[2] Mechan-斯坦

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有了奠定的基础,我们可以~几乎~直接组合这三种机制。 然而,有一个问题,这是因为两次拍卖都出售了相同的对象 - 插槽 N+32 的提议权。 因此,第一次拍卖 (在 插槽 N 期间进行的 插槽 N+32 的插槽拍卖出售) 的投标将没有任何经济意义,因为投标者将竞争该插槽,但到该插槽到达时将被迫出售。 为了解决这个问题,第二次拍卖 (在插槽期间及时进行) 可以改为区块顶部拍卖 (例如,区块中消耗的前 5mm gas)。 有许多文章探讨了区块顶部/区块剩余部分的拆分(有时称为区块前缀/后缀) (请参阅例如 此处, 此处, 此处),因此我们将不详细介绍促进这种交换所需的共识更改。 假设它的可行性,Mechan-斯坦的双重拍卖设计更有意义。

  • 插槽 N 期间的拍卖 1 出售 插槽 N+32 的提议权,并由 插槽 N 的提议者进行。

  • 插槽 N+32 期间的拍卖 2 将区块顶部出售给 (可能不同的) 构建者,该构建者指定要在区块中首先执行的特定交易集。 此拍卖由拍卖 1 的构建者/获胜者及时进行。

通过这种框架,拍卖 1 的获胜者实际上购买了为 插槽 N+32 构建 (或出售) 区块剩余部分的期权 - 因此,该拍卖中投标的预期价值将是区块后缀中可提取的 MEV 的平均数量 (顺便说一句:这可能与 预确认 相吻合)。 下图以高级别显示了流程 (省略了许多来回传递以提高可读性)。

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  1. 插槽 N 提议者拍卖了 插槽 N+32 的提议权。
  2. 插槽 N 证明者执行 插槽拍卖的投标阈值。
  3. [32 个插槽之后] 插槽 N+32 IL 委员会发布了 他们的 IL。
  4. 插槽 N+32 构建者拍卖了 插槽 N+32 的区块顶部。
  5. 插槽 N+32 PTC 执行 区块顶部拍卖的投标阈值。
  6. 插槽 N+32 PTC 执行 来自中标构建者的区块发布的及时性。
  7. 插槽 N+32 证明者执行 最终区块的 IL 阈值。

是啊,是啊 - 步骤很多,但说辞很有说服力。

  • Mechan-斯坦解决了 设计目标 #1:鼓励构建者竞争。 许可自由的 JIT 区块顶部拍卖有助于通过_强制_插槽拍卖的获胜者出售区块的一部分,或者至少支付一个阈值来自己构建完整区块,从而减轻了 执行拍卖 中的多插槽 MEV 的风险。
  • Mechan-斯坦解决了 设计目标 #2:限制验证者复杂性的价值。 普通验证者在区块生产中的角色现在是 (1) 进行提前插槽拍卖和 (2) 在作为 IL 委员会的一部分时发布他们的包含列表的简单组合。 这大大降低了授予给验证者的权力,因为 (1) 他们现在正在进行先验拍卖 (因此,延迟和时间游戏所起的作用较小),并且 (2) 包含列表有意地没有为携带 MEV 的交易产生太多价值 (因为它仅保证包含,而不是排序)。
  • Mechan-斯坦解决了 设计目标 #3:保持以太坊区块空间的中立性。 通过允许多个参与者共同创建对每个区块的构建者强制执行的约束集,可以在不Unduly地使进入包含列表的交易受益的情况下实现高偏好熵,因为区块构建者仍然可以随意重新排序和插入。 但是,构建者排除的能力受到限制,从而消除了他们对区块中交易的一些垄断权力。

组合机制创建了一组制衡措施,其中一种设计孤立的弱点是另一种设计的优势。 一切都很完美,对吧?

Mechan-斯坦 的潜在问题

可能不仅仅是彩虹和蝴蝶。 在没有全面性 (无论是潜在问题的列表还是对所述问题的回应) 的情况下,让我们回顾一下 Mechan-斯坦 最明显的一些问题以及一些最初的对位。

  • 要点 #1 - 复杂性、复杂性、复杂性。 这可能 (并且可能应该) 计入多个要点 (感谢 Mallesh 提供相关的 推文)。 这些提案中的每一个都涉及对以太坊共识层的重大更改,并具有广泛的影响 (尤其是在分叉选择规则上)。 真正的魔鬼在于细节,而将类似这样的东西制定出来并实施将是一项巨大的研究和工程提升 - 让我们说 [奥卡姆的威- 反驳观点 #1 – 在一个无需许可和过度金融化的世界中构建金融的未来并非易事(“罗马不是一天建成的”)。对于构建一个具有 MEV 感知、去中心化和可信中立的区块链来说,似乎没有万能的解决方案,这不应该令人震惊。也许现在吃掉复杂性可以使链处于更稳定的平衡状态。此外,结合设计可能存在显著的协同效应(例如,对 FOCILPTC 使用同一个委员会)。你可能可以只做 Mechan-stein 的一个子集,仍然能获得一些好处(例如,FOCIL + PTC)。
  • 观点 #2 – 提前进行的 slot auction 会如何扭曲 MEV 市场?主要只是复述 Max 和 Mallesh 的 论点(这篇文章里第三次引用这篇论文了,笑)。通过移除初始 auction 的实时性,你会使其偏向于最佳 builder 的赢者通吃(或者说是“最佳区块空间未来价值评估器™”)。我会说这在精神上类似于 Phil Daian 关于尽可能使竞争具有确定性的观点(例如,“确定性 vs 统计性机会”)。

    • 反驳观点 #2 – 这正是仍让 PTC 进行 JIT 区块顶部 auction 的目的。我认为这感觉合理。然而,auctioneer(他们本身可能就是 builder)在 JIT auction 中仍然具有轻微的优势,因为作为 auctioneer 和参与者,他们可以从复杂性和延迟投资中获益。如上所述,你可以考虑跳过 Mechan-stein 的 Execution Auctions 部分,直接采用 FOCIL + PTC(或者甚至保持 MEV-boost 作为主要的 PBS 市场,只进行 FOCIL)。(感谢 Justin 指出你可以尝试进行 Execution Auctions,其中选择多个 proposer(不止一个 auction 赢家)——另一种尝试减轻多 slot MEV 风险的组合机制。)
  • 观点 #3 – 成为区块生产者仍然具有影响力。正如这个 评论其回复FOCIL 帖子中指出的那样,作为区块 builder 仍然具有一定的自由裁量权。即,他们可以选择从他们的聚合中排除哪些 IL,但有一定的协议强制容忍度。这种拥有 IL “聚合器” 的概念是 FOCIL 和像 Braid 这样的无领导者方法之间的主要区别。

    • 反驳观点 #3 – 这似乎是一个基本特征。再次,我发现自己倾向于 Phil 关于“经济力量如何在协议中表达自身”的评论和思维模型。在一个具有网络延迟和地理分散的分布式系统中,一些参与者将比其他参与者具有优势。如果协议没有在某个时期明确地赋予某些参与者权力(例如,通过选举领导者),那么这种权力仍会在其他地方体现出来,可能以一种更隐式(因此也更复杂)的方式。这更多的是一个元观点,我很乐意被说服。

好了,就到这里了;希望你觉得有趣。还有很多需要思考的。

谢谢你的阅读!:heart: -mike


脚注

^{[1]}: 值得注意的是,以具有强大的抗审查性为前提,垄断 builder 和具有竞争力的 builder 市场之间的区别并非那么重要。正如与 Barnabé 和 Julian 讨论的那样,也许一个更重要的属性是,如果垄断 builder 开始滥用他们的权力,那么他们的“可替代性”如何。在所有条件相同的情况下,我仍然更喜欢我们有多个 builder 的结果,即使只是因为拥有单个区块 builder 的 memetic 现实看起来高度中心化,即使其他的共识参与者对他们进行了很大的约束。因此,builder 竞争仍然感觉是一个合理的愿望。:leftwards_arrow_with_hook:

^{[2]}: Vitalik 指出,当他最初写这篇文章时,他更多的是指验证区块的行为(例如,通过验证 ZK 证明),而不是明确地参与共识。 “验证者” 这个名称表示参与共识的人,自 beacon 链启动以来,这一直是一个命名上的痛点。尽管如此,我仍然喜欢保持某种形式的共识参与去中心化(主要作为更好地实现链中立性的一种手段)的框架,所以我将稍微滥用一下这个命名上的混乱。xD :leftwards_arrow_with_hook:

^{[3]}: 值得注意的是,验证者也可以选择通过使用 MEV-boostmin-bid 功能,在更一般的情况下以溢价出售他们的区块。有关 min-bid 的更多信息,请参见 JulianData Always:leftwards_arrow_with_hook:

  • 原文链接: ethresear.ch/t/mechan-st...
  • 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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