Ethereum PBS

Ethereum Proposer-Builder Separation (PBS) — це критична оптимізація консенсусного шару блокчейну Ethereum, яка вирішує проблеми централізації та Maximal Extractable Value (MEV) у процесі виробництва блоків. Механізм розділяє процес генерації блоків на дві чіткі ролі: builder'и відповідають за збір і оптимізацію вмісту блоку, proposer'и — за перевірку та трансляцію цих блоків. Відокремлення функцій створення та верифікації блоків у PBS зменшує ризик неправомірного прибутку validator'ів від MEV, підвищує безпеку та децентралізацію мережі. З переходом Ethereum від proof-of-work до proof-of-stake, PBS став ключовим рішенням для подолання концентрації влади у виробництві блоків.

Передумови: Походження Ethereum PBS

Ethereum Proposer-Builder Separation виник із глибокого аналізу проблеми MEV (Maximal Extractable Value) дослідницькою спільнотою Ethereum. У 2020 році, зі стрімким розвитком децентралізованих фінансів (DeFi), економічна цінність прав на впорядкування транзакцій суттєво зросла, і validator'и отримали можливість додаткового прибутку через маніпуляції порядком транзакцій, що ставило під загрозу справедливість і децентралізацію мережі. Концепцію PBS вперше запропонував дослідник Ethereum Віталік Бутерін із командою розробників у 2021 році в рамках оновлення Ethereum після "Merge".

Початкова реалізація PBS — "MEV-Boost" — була створена та впроваджена командою Flashbots. Вона дозволила validator'ам отримувати оптимізовані пропозиції блоків від зовнішніх builder'ів, не займаючись самостійним вилученням MEV. Механізм набув широкого застосування під час переходу Ethereum до proof-of-stake, ставши тимчасовим рішенням проблеми MEV і основою для подальших вдосконалень PBS.

Механізм роботи: Як працює Ethereum PBS

Ethereum Proposer-Builder Separation забезпечує чіткий розподіл ролей і відповідальності у виробництві блоків:

1. Builder'и блоків:

• Збирають непідтверджені транзакції, формують кандидатні блоки
• Оптимізують вміст для максимізації комісій і MEV
• Надсилають sealed block headers і ставки proposer'ам
• Зазвичай це спеціалізовані учасники з потужними обчислювальними ресурсами та пошуком MEV

2. Proposer'и блоків:

• Validator'и, що випадково обираються для кожного слоту
• Обирають block header із найвищою ставкою серед builder'ів
• Бачать лише block headers і ставки, не мають доступу до повного вмісту блоку наперед
• Після прийняття ставки builder'и розкривають повний вміст блоку

3. Виконання процесу:

• Builder'и змагаються за найприбутковіші блоки
• Proposer'и обирають block header з найвищою ставкою
• Builder'и розкривають повний блок після вибору
• Мережа перевіряє відповідність вмісту блоку заявленому block header

Такий підхід запобігає маніпуляціям proposer'ів порядком транзакцій через commit-reveal патерн і забезпечує економічну ефективність виробництва блоків. Ключова технічна новація PBS — криптографічне зобов'язання до block header'ів, що дозволяє proposer'ам обирати оптимальні блоки без доступу до деталізованого вмісту транзакцій.

Які ризики та виклики має Ethereum PBS?

Попри переваги Ethereum Proposer-Builder Separation, існують суттєві технічні та екосистемні виклики:

1. Ризики централізації:

• Професійні builder'и можуть створити олігополію, контролюючи більшість прав на створення блоків
• Невелика кількість ефективних builder'ів може домінувати на ринку, суперечачи принципам децентралізації Ethereum
• Високі вимоги до ресурсів можуть виключити середніх validator'ів із ринку builder'ів

2. Технічна складність:

• Повна реалізація PBS потребує значних змін на рівні протоколу Ethereum
• Криптографічні докази та таймінгові обмеження є складними для реалізації
• Потрібен продуманий дизайн стимулюючих механізмів для забезпечення чесної поведінки builder'ів і proposer'ів

3. Питання цензури та антицензури:

• Builder'и можуть вибірково виключати транзакції, що призводить до цензури
• Розробка ефективних антицензурних механізмів залишається відкритою проблемою
• Під тиском регуляторів builder'и можуть фільтрувати чутливі транзакції

4. Питання безпеки:

• Нові механізми можуть створити невідомі вектори атак
• Некоректний дизайн може призвести до появи нових MEV-атак
• Відокремлення block header'ів і тіл блоків створює ризики таймінгових атак

У процесі розвитку мережі Ethereum вирішення цих викликів є ключовим для довгострокової життєздатності PBS. Дослідники Ethereum працюють над створенням більш стійких протокольних реалізацій PBS.

Proposer-Builder Separation має значний вплив на екосистему Ethereum. Як системне рішення проблеми MEV, PBS підвищує безпеку й справедливість мережі, сприяє спеціалізації та ефективності у виробництві блоків. Відокремлення складного процесу створення блоків від функцій валідації знижує бар'єр для участі validator'ів, сприяючи децентралізації. У межах технічної дорожньої карти Ethereum PBS стає ключовою інфраструктурною оптимізацією, що забезпечує стабільну роботу мережі в довгостроковій перспективі. У майбутньому, із впровадженням повної протокольної PBS, очікується ефективніша, справедливіша та децентралізована мережа Ethereum.