ethereum PBS

La séparation Proposer-Builder (PBS) d’Ethereum représente une optimisation majeure de la couche de consensus de la blockchain Ethereum, conçue pour répondre aux enjeux de centralisation et de Maximal Extractable Value (MEV) dans la production des blocs. Ce mécanisme distingue deux fonctions dans la génération des blocs : les builders, qui assemblent et optimisent le contenu des blocs, et les proposers, qui vérifient et diffusent ces blocs. En dissociant la création et la validation des blocs, PBS limite efficacement les possibilités pour les validateurs de profiter indûment du MEV, tout en renforçant la sécurité et la décentralisation du réseau. Depuis la transition d’Ethereum du proof-of-work au proof-of-stake, PBS s’est affirmé comme une solution essentielle à la concentration du pouvoir dans la production des blocs.

Contexte : Origine du PBS sur Ethereum

La séparation Proposer-Builder trouve son origine dans les recherches approfondies de la communauté Ethereum sur la problématique du MEV (Maximal Extractable Value). En 2020, avec l’essor de la finance décentralisée (DeFi), la valeur économique liée à l’ordonnancement des transactions est devenue particulièrement importante, permettant aux validateurs de générer des profits supplémentaires en manipulant l’ordre des transactions, ce qui menaçait l’équité et la décentralisation du réseau. Le concept de PBS a été initialement proposé en 2021 par Vitalik Buterin et d’autres développeurs principaux dans le cadre de la feuille de route d’amélioration post-"Merge" d’Ethereum.

La première version de PBS, appelée "MEV-Boost", a été développée et mise en œuvre par l’équipe Flashbots. Elle permettait aux validateurs de recevoir des propositions de blocs optimisés de la part de builders externes, sans avoir à gérer eux-mêmes l’extraction complexe du MEV. Ce mécanisme a été largement adopté lors de la transition d’Ethereum vers le proof-of-stake, constituant une solution intermédiaire au problème du MEV et préparant le terrain à des implémentations PBS plus avancées.

Mécanisme de fonctionnement : Comment fonctionne le PBS sur Ethereum

La séparation Proposer-Builder repose sur une répartition claire des rôles et responsabilités dans la production des blocs :

1. Builders de blocs :

• Collectent les transactions en attente et construisent des blocs candidats
• Optimisent le contenu des blocs pour maximiser les frais de transaction et la valeur MEV
• Soumettent les en-têtes de blocs scellés et les offres aux proposers
• Sont généralement des entités spécialisées dotées de ressources informatiques importantes et d’outils avancés de recherche MEV

2. Proposers de blocs :

• Validateurs sélectionnés aléatoirement à chaque intervalle de temps
• Choisissent l’en-tête de bloc présentant la meilleure offre parmi plusieurs builders
• Ont accès uniquement aux en-têtes de blocs et aux offres, sans connaître à l’avance le contenu intégral des blocs
• Après acceptation de la meilleure offre, les builders révèlent le contenu complet du bloc

3. Déroulement de l’exécution :

• Les builders rivalisent pour proposer les blocs les plus rentables
• Les proposers sélectionnent les en-têtes de blocs selon les meilleures offres
• Les builders doivent révéler le bloc complet après sélection
• Le réseau vérifie que le contenu du bloc correspond à l’en-tête engagé

Ce mécanisme empêche efficacement les proposers de manipuler l’ordre des transactions via un schéma d’engagement-révélation, tout en assurant l’efficacité économique de la production des blocs. L’engagement cryptographique sur les en-têtes de blocs constitue une innovation technique clé du PBS, permettant aux proposers de choisir les blocs optimaux sans connaître le détail des transactions.

Quels sont les risques et défis du PBS sur Ethereum ?

Malgré ses nombreux avantages, la séparation Proposer-Builder présente plusieurs défis techniques et écosystémiques :

1. Risques de centralisation :

• Les builders professionnels pourraient former un oligopole et contrôler la majorité des droits de construction
• Quelques builders efficaces pourraient dominer le marché, en contradiction avec l’esprit de décentralisation d’Ethereum
• Les exigences en ressources risquent d’exclure les validateurs ordinaires du marché de la construction de blocs

2. Complexité technique :

• La mise en place complète du PBS nécessite des modifications importantes du protocole Ethereum
• La conception des preuves cryptographiques et des contraintes de synchronisation est particulièrement complexe
• Il est essentiel de concevoir des mécanismes d’incitation adaptés pour garantir l’intégrité des builders et des proposers

3. Problèmes de censure et d’anti-censure :

• Les builders peuvent exclure sélectivement certaines transactions, entraînant une censure
• La conception de mécanismes anti-censure efficaces reste une question ouverte
• La pression réglementaire pourrait inciter les builders à filtrer certaines transactions sensibles

4. Enjeux de sécurité :

• Les nouveaux mécanismes peuvent introduire des vecteurs d’attaque inconnus
• Une conception inadéquate pourrait permettre l’émergence de nouvelles méthodes d’attaque MEV
• La séparation des en-têtes et des corps de blocs pourrait exposer à des risques d’attaques par synchronisation

À mesure que le réseau Ethereum évolue, il est primordial de relever ces défis afin d’assurer la pérennité du PBS, les chercheurs d’Ethereum travaillant actuellement à la conception d’implémentations plus robustes au niveau du protocole.

La séparation Proposer-Builder a un impact majeur sur l’écosystème Ethereum. En tant que solution systémique au problème du MEV, PBS renforce la sécurité et l’équité du réseau, tout en favorisant la spécialisation et l’efficacité dans la production des blocs. En dissociant la construction des blocs de la validation, PBS abaisse la barrière d’entrée pour devenir validateur sur Ethereum, contribuant ainsi à la décentralisation du réseau. Au fil de la mise en œuvre de la feuille de route technique d’Ethereum, PBS s’impose comme une optimisation d’infrastructure centrale, destinée à jouer un rôle clé dans la santé durable du réseau. À l’avenir, avec l’implémentation complète du PBS au niveau du protocole, on peut s’attendre à un réseau Ethereum plus efficace, équitable et décentralisé.