Ethereum PBS

Ethereum Proposer-Builder Separation (PBS) là một giải pháp tối ưu hóa cốt lõi ở lớp đồng thuận của blockchain Ethereum, nhằm khắc phục tình trạng tập trung hóa và Maximal Extractable Value (MEV) trong quá trình sản xuất khối. Cơ chế này tách quá trình tạo khối thành hai vai trò riêng biệt: builder chịu trách nhiệm lắp ráp, tối ưu hóa nội dung khối; proposer xác minh và phát sóng khối. Việc phân chia quyền lực giữa xây dựng và xác thực khối giúp PBS giảm nguy cơ validator thu lợi bất chính từ MEV, đồng thời tăng cường bảo mật và thúc đẩy phi tập trung cho mạng lưới. Từ khi Ethereum chuyển từ proof-of-work sang proof-of-stake, PBS đã trở thành giải pháp trọng tâm cho vấn đề tập trung hóa trong sản xuất khối.

Bối cảnh: Nguồn gốc của Ethereum PBS

Ethereum Proposer-Builder Separation ra đời từ quá trình nghiên cứu sâu rộng của cộng đồng Ethereum về vấn đề MEV (Maximal Extractable Value). Năm 2020, khi lĩnh vực tài chính phi tập trung (DeFi) phát triển mạnh mẽ, giá trị kinh tế từ quyền sắp xếp thứ tự giao dịch tăng cao, cho phép validator khai thác thêm lợi nhuận thông qua việc thao túng thứ tự giao dịch, đe dọa tính công bằng và phi tập trung của mạng lưới. Ý tưởng PBS được Vitalik Buterin và các nhà phát triển chủ chốt của Ethereum đề xuất lần đầu vào năm 2021, thuộc lộ trình cải tiến sau sự kiện "Merge".

Thiết kế PBS ban đầu có tên gọi "MEV-Boost", do nhóm Flashbots xây dựng và triển khai. Cơ chế này cho phép validator nhận đề xuất khối tối ưu hóa từ các builder bên ngoài mà không cần trực tiếp thực hiện các thao tác MEV phức tạp. MEV-Boost nhanh chóng được áp dụng rộng rãi khi Ethereum chuyển đổi sang proof-of-stake, đóng vai trò giải pháp tạm thời cho vấn đề MEV và mở đường cho các phiên bản PBS nâng cao.

Cơ chế hoạt động: Cách vận hành của Ethereum PBS

Ethereum Proposer-Builder Separation vận hành bằng cách phân định rõ ràng vai trò và trách nhiệm trong quá trình sản xuất khối:

1. Block Builder:

• Thu thập các giao dịch đang chờ và tạo khối ứng viên
• Tối ưu hóa nội dung khối nhằm tối đa hóa phí giao dịch và giá trị MEV
• Gửi tiêu đề khối đã niêm phong cùng giá thầu tới proposer
• Thường là các tổ chức chuyên biệt với năng lực tính toán mạnh và khả năng tìm kiếm MEV

2. Block Proposer:

• Validator được chọn ngẫu nhiên theo từng khung thời gian
• Chọn tiêu đề khối có giá thầu cao nhất từ nhiều builder
• Chỉ tiếp cận tiêu đề khối và giá thầu, chưa biết trước nội dung khối đầy đủ
• Sau khi chấp nhận giá thầu cao nhất, builder công bố toàn bộ nội dung khối

3. Quy trình thực thi:

• Builder cạnh tranh để cung cấp khối có giá trị lợi nhuận tối đa
• Proposer lựa chọn tiêu đề khối dựa trên giá thầu cao nhất
• Builder buộc phải công khai toàn bộ khối sau khi được chọn
• Mạng lưới xác minh nội dung khối khớp với tiêu đề đã cam kết

Cơ chế này ngăn chặn hiệu quả việc proposer thao túng thứ tự giao dịch thông qua mô hình cam kết - tiết lộ, đồng thời đảm bảo hiệu quả kinh tế trong sản xuất khối. Điểm đổi mới kỹ thuật quan trọng của PBS là cam kết mật mã đối với tiêu đề khối, giúp proposer lựa chọn khối tối ưu mà không cần biết trước chi tiết nội dung giao dịch.

Những rủi ro và thách thức của Ethereum PBS

Dù sở hữu nhiều ưu điểm, Ethereum Proposer-Builder Separation vẫn đối mặt với một số thách thức kỹ thuật và hệ sinh thái:

1. Rủi ro tập trung hóa:

• Các builder chuyên nghiệp có thể hình thành thế độc quyền, kiểm soát phần lớn quyền xây dựng khối
• Một số builder hiệu quả cao có thể chiếm lĩnh thị trường, đi ngược lại tinh thần phi tập trung của Ethereum
• Yêu cầu về nguồn lực có thể khiến validator phổ thông bị loại khỏi thị trường xây dựng khối

2. Độ phức tạp kỹ thuật:

• Triển khai PBS hoàn chỉnh đòi hỏi thay đổi lớn ở cấp độ giao thức Ethereum
• Thiết kế bằng chứng mật mã và ràng buộc thời gian rất phức tạp
• Cần xây dựng cơ chế khuyến khích hợp lý để đảm bảo builder và proposer hoạt động trung thực

3. Vấn đề kiểm duyệt và chống kiểm duyệt:

• Builder có thể loại bỏ có chọn lọc một số giao dịch, dẫn đến kiểm duyệt giao dịch
• Thiết kế cơ chế chống kiểm duyệt hiệu quả vẫn là bài toán chưa có lời giải
• Áp lực từ quy định pháp lý có thể buộc builder lọc các giao dịch nhạy cảm

4. Lo ngại về bảo mật:

• Cơ chế mới có thể mở ra các hình thức tấn công chưa từng xuất hiện
• Nếu thiết kế không tối ưu, các phương thức tấn công MEV mới có thể xuất hiện
• Việc tách biệt tiêu đề và nội dung khối có thể tạo ra rủi ro tấn công về thời gian

Khi mạng lưới Ethereum tiếp tục phát triển, việc giải quyết các thách thức trên là yếu tố sống còn cho sự bền vững lâu dài của PBS. Các nhà nghiên cứu Ethereum hiện đang tập trung hoàn thiện các phiên bản PBS mạnh mẽ hơn ở cấp độ giao thức.

Proposer-Builder Separation tạo ra ảnh hưởng sâu rộng đối với hệ sinh thái Ethereum. Là giải pháp hệ thống cho vấn đề MEV, PBS không chỉ nâng cao bảo mật và công bằng cho mạng lưới mà còn thúc đẩy chuyên môn hóa và hiệu quả trong sản xuất khối. Việc tách biệt nhiệm vụ xây dựng khối phức tạp khỏi vai trò xác thực giúp giảm rào cản trở thành validator Ethereum, góp phần mở rộng phi tập trung cho mạng lưới. Khi Ethereum tiếp tục triển khai lộ trình kỹ thuật, PBS sẽ là điểm tối ưu hóa hạ tầng cốt lõi, đóng vai trò trung tâm đảm bảo vận hành ổn định lâu dài cho mạng lưới. Trong tương lai, khi PBS được triển khai hoàn chỉnh ở cấp độ giao thức, chúng ta có thể kỳ vọng một mạng lưới Ethereum hiệu quả hơn, công bằng hơn và phi tập trung hơn.