Ethereum PBS

Механизм разделения ролей Ethereum Proposer-Builder Separation (PBS) — это важная оптимизация уровня консенсуса блокчейна Ethereum, направленная на решение проблем централизации и максимизируемой извлекаемой стоимости (MEV) при производстве блоков. PBS разделяет процесс генерации блоков на две отдельные роли: билдера, который собирает и оптимизирует содержимое блока, и предложителя, который проверяет и транслирует эти блоки. Благодаря отделению функций создания и проверки блоков PBS снижает вероятность неправомерной выгоды валидаторов от MEV, одновременно повышая безопасность и децентрализацию сети. После перехода Ethereum с proof-of-work на proof-of-stake PBS стал ключевым решением проблемы концентрации власти при производстве блоков.

Предыстория: происхождение Ethereum PBS

Механизм Ethereum Proposer-Builder Separation возник в результате глубокого анализа проблемы MEV (Maximal Extractable Value) исследовательским сообществом Ethereum. В 2020 году, с ростом децентрализованных финансов (DeFi), экономическая ценность порядка транзакций резко увеличилась: валидаторы получили возможность получать дополнительную прибыль, манипулируя порядком транзакций, что угрожало справедливости и децентрализации сети. Концепцию PBS впервые предложили исследователь Ethereum Виталик Бутерин и другие ключевые разработчики в 2021 году как часть плана улучшений Ethereum после "Merge".

Ранняя версия PBS называлась "MEV-Boost" и была разработана командой Flashbots. Она позволяла валидаторам получать оптимизированные предложения блоков от сторонних билдеров без необходимости самостоятельно извлекать MEV. Этот механизм получил широкое распространение во время перехода Ethereum с proof-of-work на proof-of-stake, став временным решением проблемы MEV и подготовив почву для более совершенных реализаций PBS.

Механизм работы: как функционирует Ethereum PBS

Ethereum Proposer-Builder Separation четко разделяет роли и обязанности в процессе производства блоков:

1. Билдеры блоков:

• Собирают ожидающие транзакции и формируют кандидаты блоков
• Оптимизируют содержимое блока для максимизации комиссий и MEV
• Отправляют предложителям зашифрованные заголовки блоков и заявки
• Обычно это профессиональные участники с мощными вычислительными ресурсами и инструментами поиска MEV

2. Предложители блоков:

• Валидаторы, случайным образом выбираемые для каждого временного слота
• Выбирают заголовок блока с максимальной заявкой среди нескольких билдеров
• Получают только заголовки блоков и заявки, не видя полного содержимого до раскрытия
• После принятия максимальной заявки билдеры раскрывают полный состав блока

3. Схема исполнения:

• Билдеры соревнуются за создание наиболее прибыльных блоков
• Предложители выбирают заголовки блоков по максимальным заявкам
• После выбора билдер обязан раскрыть полный блок
• Сеть проверяет соответствие содержимого блока заявленному заголовку

Такой механизм предотвращает манипуляции предложителей порядком транзакций за счет commit-reveal схемы и обеспечивает экономическую эффективность производства блоков. В PBS ключевым техническим новшеством является криптографическая фиксация заголовков блоков, позволяющая предложителям выбирать оптимальные блоки без знания конкретного состава транзакций.

Каковы риски и вызовы Ethereum PBS?

Несмотря на преимущества разделения ролей Ethereum Proposer-Builder Separation, механизм сталкивается с рядом технических и экосистемных вызовов:

1. Риски централизации:

• Профессиональные билдеры могут сформировать олигополию, контролируя большинство прав на создание блоков
• Несколько эффективных билдеров способны занять доминирующее положение, что противоречит принципам децентрализации Ethereum
• Высокие требования к ресурсам исключают обычных валидаторов с рынка создания блоков

2. Техническая сложность:

• Полная реализация PBS требует значительных изменений на уровне протокола Ethereum
• Криптографические доказательства и схемы синхронизации представляют собой сложные задачи
• Необходимо тщательно продумать систему стимулов для обеспечения честного поведения билдеров и предложителей

3. Проблемы цензуры и борьбы с цензурой:

• Билдеры могут выборочно исключать отдельные транзакции, что приводит к цензуре
• Вопрос разработки эффективных антицензурных механизмов внутри системы остается открытым
• Регуляторное давление может вынудить билдеров фильтровать чувствительные транзакции

4. Угрозы безопасности:

• Новые механизмы могут создавать неизвестные векторы атак
• При недостаточной проработке схемы возможны новые виды MEV-атак
• Разделение заголовков и тел блоков может привести к рискам атак по времени

По мере развития сети Ethereum решение этих задач становится критически важным для долгосрочной устойчивости PBS. В настоящее время исследователи Ethereum работают над созданием более надежных реализаций PBS на уровне протокола.

Разделение ролей Proposer-Builder оказывает значительное влияние на экосистему Ethereum. Как системное решение проблемы MEV, PBS не только повышает безопасность и справедливость сети, но и способствует специализации и эффективности производства блоков. Отделяя сложную задачу создания блоков от функций валидации, PBS снижает порог входа для новых валидаторов Ethereum, поддерживая децентрализацию сети. По мере реализации технической дорожной карты Ethereum PBS становится ключевой инфраструктурной оптимизацией, которая сыграет важную роль в обеспечении долгосрочного стабильного функционирования сети. В будущем, с внедрением полноценного PBS на уровне протокола, можно ожидать появления более эффективной, справедливой и децентрализованной сети Ethereum.