Introdução

O Ethereum aspira a ser uma camada de infraestrutura credível e neutra que permite aplicações resistentes à censura. A execução bem-sucedida desta missão depende da manutenção da descentralização e neutralidade do protocolo. Os mecanismos que fabricam espaço de bloco são críticos para o Ethereum cumprir a sua promessa.

Sob prova de trabalho, os mineradores de Ethereum tinham alavancagem unilateral na inclusão e ordenação de transações. Desde então, surgiu uma rede de fornecimento labiríntica com responsabilidades distribuídas entre validadores, construtores, buscadores, relés e outros atores opacos fora da cadeia. Isto reflete uma maturação e evolução natural do ecossistema, mas a complexidade introduz novos riscos. A centralização e os pontos de estrangulamento em qualquer uma dessas camadas podem permitir a censura e desacreditar o ethos e os valores fundamentais do Ethereum. Compreender os incentivos na rede de abastecimento é, portanto, essencial.

Esta série explora o passado, o presente e o futuro da cadeia de fornecimento do Ethereum. Nesta parte, abordamos a evolução da cadeia de fornecimento desde a prova de trabalho (PoW) até a prova de participação (PoS), a separação de proposta e construção (PBS) e o MEV-Boost. Em seguida, analisamos os problemas que ameaçam a neutralidade da rede hoje. Isso fornecerá um contexto para as partes futuras que analisam propostas para mitigar esses problemas.

O Passado: Prova de Trabalho Ethereum

Sob a prova de trabalho, a inclusão e ordenação de transações Ethereum estava inteiramente nas mãos dos mineiros. Sem mercados maduros para espaço de bloco direcionado, os pesquisadores capturaram MEV participando em leilões de gás prioritários (PGAs). Os pesquisadores competiram pelo espaço de bloco no topo do bloco, oferecendo um gás mais alto na mempool, e de forma probabilística, anteciparam e atrasaram transações-alvo enviando transações com o mesmo preço de gás.

Este método de extração de MEV teve externalidades severas na cadeia. O inchaço da mempool e transações falhadas que acabaram na cadeia levaram a uma utilização ineficiente de recursos. Para combater isso, os Flashbots lançaram o Flashbots Auction, um relé centralizado e fora do protocolo para bundles de MEV. Sob o Flashbots Auction, os searchers enviaram bundles juntamente com lances através do relé de bundles operado pela Flashbots. Os miners com acesso ao Flashbots Auction executaram o mev-geth, construindo blocos prometendo não quebrar os bundles.

O leilão Flashbots moveu com sucesso os mercados de MEV para fora da cadeia, mitigou alguns efeitos centralizadores do MEV ao commoditizar a camada de pesquisa e tornou a extração de MEV mais eficiente. No entanto, dependeu de comportamento honesto do operador de retransmissão (Flashbots) e policiamento ativo do comportamento do minerador.

O Presente: Prova de Participação Ethereum

Sob a prova de participação, os validadores apostados substituem os mineiros como produtores de blocos. Os validadores devem apostar um mínimo de 32 ETH para participar no consenso. Os apostadores recebem recompensas por bloquear o seu ETH e participar no consenso.

Porque os validadores são agora proponentes de bloco, a centralização do proponente pode tornar-se um problema. In @vbuterin/pbs_censorship_resistance">Notas da PBS do Vitalik e proposta originalpara separação entre proponente e construtor (PBS), ele observa

Embora as recompensas normais do PoS sejam razoavelmente igualitárias, uma vez que os validadores individuais ganham a mesma taxa de retorno que os grupos poderosos, existem economias significativas de escala na descoberta de oportunidades sofisticadas de extração de MEV. Um grupo que seja 10 vezes maior terá 10 vezes mais oportunidades de extrair MEV, mas também poderá dedicar muito mais esforço a fazer otimizações proprietárias para extrair mais de cada oportunidade.

Uma solução fora do protocolo, como o Leilão Flashbots, não funciona imediatamente sob PoS. Lembre-se de que o Leilão Flashbots dependia da honestidade do operador de retransmissão e dos produtores de blocos (mineradores). Se fosse detectado que um pool de mineração estava se comportando mal, o operador de retransmissão poderia simplesmente cortar seu acesso aos bundles, incentivando um bom comportamento a longo prazo. Mas sob PoS, é difícil penalizar de forma credível comportamentos inadequados, enquanto se permite que pequenos detentores participem.

A centralização da participação de um pequeno número de operadores é uma ameaça para o Ethereum porque reduz a resistência à censura da rede e a capacidade de resiliência a ataques.

Separação entre o Proponente e o Construtor

A solução atual para este problema é a separação do proponente-construtor (PBS). Sob o PBS, a construção do bloco é delegada a uma terceira parte, com o proponente do bloco (validador) apenas precisando assinar o cabeçalho do bloco vencedor.

Hoje, o PBS é implementado via MEV-Boost, um acessório para clientes validadores construído pela Flashbots. Sob a arquitetura MEV-Boost, os pesquisadores enviam pacotes para os construtores de blocos. Os construtores de blocos constroem blocos, e em seguida enviam cabeçalhos de blocos e lances através de retransmissores de blocos para o proponente atual. Isso move as forças centralizadoras impulsionadas pelo MEV da camada de validação para a camada de construção de blocos.

Sob o MEV-Boost, os pesquisadores devem confiar nos construtores de blocos para os quais enviam pacotes, da mesma forma que confiaram nos relés de pacotes e mineiros sob o Leilão Flashbots. Os construtores de blocos devem confiar nos relés de blocos para não modificarem seus blocos. E o proponente de bloco deve confiar nos relés de bloco para serem honestos sobre as ofertas, e também para propagar o bloco assim que receberem o cabeçalho de bloco assinado. O relé de bloco intermedeia a confiança entre os construtores de blocos e os proponentes de blocos.

No momento da redação deste artigo, 93% dos blocos do Ethereum são propostos por validadores que executam o MEV-Boost.

Questões

Embora o MEV-Boost aborde a centralização da participação impulsionada pelo MEV, não é uma panaceia para os problemas do Ethereum. Com ele surgem um novo conjunto de questões.

Centralização e censura de relé

A implementação MEV-Boost da PBS coloca uma dependência crítica em relés de bloco externos e centralizados sem um modelo de negócio direto. Estes relés precisam ser confiados pelos construtores de blocos e validadores, mas pode ser lucrativo para os relés desviar-se do comportamento honesto. Porque não há incentivo direto para executar um relé (e uma taxa não pode ser sustentavelmente retirada sem cartelização), há pouca concorrência de relés, e seis relés representam 99% dos blocos MEV-Boost.

Sem um incentivo direto para executar um relé competitivo, os operadores de relé devem ou financiar altruisticamente bens públicos, ou verticalizarem-se.

Estes relés centralizados são vetores óbvios para censura. Alguns relés foram observados a censurar blocos contendo transações que interagem com endereços na lista negra.

Dependência de software fora do protocolo

93% dos blocos passam pelo MEV-Boost hoje. Essa dependência central em uma infraestrutura fora do protocolo pode ser perigosa para o protocolo. Essas preocupações não são apenas teóricas. Em 3 de abril de 2023, o low-carb-crusaderexplorou uma vulnerabilidade de implementação de relé para extrair mais de $20m. Como o relé não verificou se o cabeçalho do bloco assinado era válido antes de expor o corpo do bloco ao proponente, o proponente conseguiu desagregar os bundles de sanduíche em seu bloco e propor um bloco muito lucrativo às custas dos sandwichers.

Mesmo depois de mitigado esse bug de implementação, ainda é possível para um proponente desonesto assinar o cabeçalho de bloco correto do relé, ver o bloco, propor outro bloco (com pacotes desagrupados) e competir com a propagação de bloco do relé.

De uma forma geral, a área de superfície de potenciais ataques ao Ethereum é maior, uma vez que as equipas de clientes precisam de considerar não apenas a especificação central de consenso do Ethereum, mas também as especificações laterais em constante mudança.

Centralização e censura dos construtores

Como observado acima, o PBS isola os efeitos centralizadores do MEV na camada do construtor de blocos, longe da camada de consenso. Embora isso seja uma melhoria, leva à centralização na camada do construtor de blocos, já que os construtores de blocos com as capacidades mais fortes de negociação e extração de MEV são capazes de construir os blocos mais valiosos. Construtores de blocos integrando seus próprios buscadores, conforme previsto em Mercados MEV Parte 2: Prova de Participação, está a centralizar ao aumentar as barreiras à entrada para o mercado da construção.

Hoje, 88% dos blocos MEV-Boost são construídos por apenas 4 construtores de blocos,dois dos quais são construtores integrados de pesquisa.

A centralização na camada do construtor é um vetor para a censura. Alguns construtores foram observados a censurar transações que interagem com endereços na lista negra.

Fluxo de ordens privadas

À medida que a construção de blocos se centraliza, o fluxo de pedidos naturalmente se consolida. Quando os utilizadores enviam transações para a mempool pública, o seu valor marginal para um construtor de blocos vai para zero: se uma transação estiver disponível para todos os construtores de blocos, nenhum construtor tem uma vantagem assimétrica incluindo a transação e o valor da transação é capturado pelo proponente do bloco. Se as transações forem enviadas para um único construtor de blocos, este pode reter este valor do proponente do bloco, mantendo parte dele e devolvendo outra parte à aplicação ou utilizador.

Num nível elevado, os utilizadores e as aplicações podem vender o direito de executar as suas transações, capturando assim o MEV que geram.Mercados MEV Parte 3: Pagamento pelo Fluxo de Ordensexplora esta ideia com mais detalhes. Hoje, existem relés de transações privadas onde os utilizadores podem leiloar o seu fluxo de ordens aos construtores (MEV-Share e Bloqueador de MEV). Outros acordos de fluxo de pedidos privados foram observados com aplicações e carteiras que vendem o seu fluxo de pedidos. Transações exclusivas (transações não observadas na mempool) representava 30% das transações desembarcadasde 1 de junho a 15 de julho deste ano, incluindo pacotes de busca.

Em teoria, isso produz resultados melhores para os utilizadores e aplicações, que agora podem capturar o valor do seu fluxo de pedidos em vez de o deixar escapar para a camada base. Mas o fluxo de pedidos privado está a centralizar porque a maior parte do fluxo de pedidos passa por alguns pontos de estrangulamento. Por exemplo, se o Metamask enviou as suas transações através de um único construtor, esse construtor provavelmente dominaria a construção de blocos. A proliferação do fluxo de pedidos privado também aumenta as barreiras à entrada para competir como construtor de blocos, uma vez que os novos construtores começam sem acesso exclusivo ao fluxo de pedidos.

Em Fluxo de pedidos, leilões e centralização I, o autor observa que o fluxo de ordem exclusivo pode levar a uma menor concorrência no mercado de construção, resultando em extração de aluguel, má experiência do usuário, censura e influência sobre a rede.

Conclusão

Nesta parte, cobrimos a evolução da cadeia de suprimentos Ethereum do passado para o presente. Também exploramos vários problemas que surgem devido a tradeoffs feitos no passado, observando que estes levaram a tendências centralizadoras.

Na próxima parte, mergulhamos no PBS consagrado, que é uma proposta ao nível do protocolo para minimizar a dependência de retransmissões fora do protocolo. O PBS no protocolo representa, em última análise, "A Praga" no roteiro do Ethereum, que visa garantir a inclusão de transações credivelmente neutra e mitigar a centralização impulsionada pelo MEV. Vamos explorar várias ideias e propostas que compõem o roteiro do ePBS.

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