ethereum PBS

A Ethereum Proposer-Builder Separation (PBS) é um mecanismo de otimização da camada de consenso que separa o processo de produção de blocos em dois papéis distintos: os builders, responsáveis por montar e otimizar o conteúdo dos blocos, e os proposers, encarregados de verificar e difundir os blocos. Esta abordagem visa mitigar os riscos de centralização associados ao Maximal Extractable Value (MEV), ao dissociar a criação de blocos das funções de validação, reforçando a segurança da rede e limitando a possi

A Separação Proposer-Builder (PBS) da Ethereum representa uma otimização essencial da camada de consenso da blockchain Ethereum, concebida para resolver problemas de centralização e Maximal Extractable Value (MEV) na produção de blocos. Este mecanismo divide o processo de geração de blocos em dois papéis distintos: builders, responsáveis por montar e otimizar o conteúdo dos blocos, e proposers, incumbidos de verificar e difundir esses blocos. Ao separar as funções de criação e validação de blocos, a PBS reduz significativamente o potencial de os validadores beneficiarem indevidamente do MEV, ao mesmo tempo que reforça a segurança e a descentralização da rede. Desde a transição da Ethereum de proof-of-work para proof-of-stake, a PBS tornou-se uma solução determinante para mitigar a concentração de poder na produção de blocos.

Contexto: Origem da PBS na Ethereum

A Separação Proposer-Builder na Ethereum surgiu de uma análise aprofundada da comunidade de investigação da Ethereum sobre o problema do MEV (Maximal Extractable Value). Em 2020, com o crescimento das finanças descentralizadas (DeFi), o valor económico associado ao direito de ordenar transações tornou-se especialmente relevante, permitindo aos validadores extrair lucros adicionais ao manipular a ordem das transações, ameaçando a justiça e a descentralização da rede. O conceito de PBS foi inicialmente apresentado pelo investigador da Ethereum Vitalik Buterin e por outros developers principais em 2021, integrando o roteiro de melhorias pós-"Merge" da Ethereum.

O design inicial da PBS, denominado "MEV-Boost", foi desenvolvido e implementado pela equipa Flashbots. Este mecanismo permitia aos validadores receber propostas de blocos otimizadas de builders externos, sem necessidade de procederem à extração complexa de MEV por si próprios. A solução foi amplamente adotada durante a transição da Ethereum para proof-of-stake, constituindo uma resposta provisória ao problema do MEV e abrindo caminho para implementações PBS mais avançadas.

Funcionamento: Como opera a PBS na Ethereum

A Separação Proposer-Builder na Ethereum assenta numa divisão clara de papéis e responsabilidades no processo de produção de blocos:

Block Builders:

Recolhem transações pendentes e constroem blocos candidatos
Otimizam o conteúdo dos blocos para maximizar as taxas de transação e o valor MEV
Submetem cabeçalhos de bloco selados e propostas aos proposers
São, geralmente, entidades especializadas com recursos computacionais elevados e capacidades de pesquisa de MEV

Block Proposers:

Validadores selecionados aleatoriamente para cada intervalo temporal
Escolhem o cabeçalho de bloco com a proposta mais elevada entre múltiplos builders
Apenas têm acesso aos cabeçalhos de bloco e propostas, não ao conteúdo integral dos blocos de antemão
Após aceitarem a proposta mais elevada, os builders revelam o conteúdo completo do bloco

Fluxo de Execução:

Os builders competem para apresentar os blocos mais rentáveis
Os proposers selecionam os cabeçalhos de bloco com base nas propostas mais elevadas
Após a seleção, os builders têm de revelar o bloco completo
A rede verifica se o conteúdo do bloco corresponde ao cabeçalho comprometido

Este mecanismo impede eficazmente que os proposers manipulem a ordem das transações, recorrendo a um modelo commit-reveal, e assegura eficiência económica na produção de blocos. A principal inovação técnica da PBS reside no compromisso criptográfico dos cabeçalhos de bloco, permitindo aos proposers selecionar os blocos mais vantajosos sem conhecimento prévio do conteúdo das transações.

Quais são os riscos e desafios da PBS na Ethereum?

Apesar das vantagens evidentes da Separação Proposer-Builder na Ethereum, subsistem vários desafios técnicos e de ecossistema:

Riscos de Centralização:

Builders profissionais podem formar um oligopólio, controlando a maioria dos direitos de construção de blocos
Alguns builders eficientes podem dominar o mercado, contrariando o princípio de descentralização da Ethereum
Os requisitos de recursos podem excluir validadores comuns do acesso ao mercado de construção de blocos

Complexidade Técnica:

A implementação integral da PBS exige alterações profundas ao protocolo da Ethereum
A conceção de provas criptográficas e restrições temporais é altamente complexa
É necessária uma estrutura de incentivos rigorosa para garantir o comportamento honesto de builders e proposers

Censura e Anti-Censura:

Builders podem excluir seletivamente certas transações, promovendo censura
A definição de mecanismos anti-censura eficazes permanece um desafio em aberto
A pressão regulatória pode levar builders a filtrar transações sensíveis

Preocupações de Segurança:

Novos mecanismos podem introduzir vetores de ataque desconhecidos
Se mal desenhados, podem surgir novos métodos de exploração MEV
A separação entre cabeçalhos e corpos dos blocos pode criar riscos de ataques temporais

À medida que a rede Ethereum evolui, ultrapassar estes desafios é essencial para a sustentabilidade da PBS a longo prazo, estando os investigadores da Ethereum empenhados em desenvolver implementações PBS mais robustas ao nível do protocolo.

A Separação Proposer-Builder tem um impacto profundo no ecossistema Ethereum. Enquanto resposta sistémica ao problema do MEV, a PBS reforça não só a segurança e a justiça da rede, mas também fomenta a especialização e a eficiência na produção de blocos. Ao separar a complexidade da construção de blocos das funções de validação, a PBS reduz as barreiras de acesso ao papel de validador da Ethereum, promovendo a descentralização da rede. À medida que a Ethereum avança no seu roteiro técnico, a PBS consolida-se como uma otimização estrutural fundamental, desempenhando um papel central na garantia da operação saudável e sustentável da rede. No futuro, com a implementação plena da PBS ao nível do protocolo, é expectável uma rede Ethereum mais eficiente, justa e descentralizada.

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