オリジナル編集: 0x 11 、Foresight News
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2022 年初頭には、ブロック構築の一元化の可能性と、MEV およびブロック順序付け後の PBS (提案者/構築者の分離) の影響について議論されます。私は個人的にこの懸念に共鳴しており、集中化のリスクを調査する記事を公開しました。この問題に関してコミュニティは意見が分かれており、ヴィタリック・ブテリン氏が「Endgame報告報告最初のレベルのタイトル
ブロック構築はどの程度集中化されていますか?なぜ分散化が必要なのでしょうか?
イーサリアムは、最も検閲に強く、パーミッションレスでトラストレスなブロックチェーンを目指して努力してきましたが、いかなる種類の集中化もこれらの特性を損なう可能性があります。主な問題を列挙し、なぜ重要なものとそうでないものがあるのかを説明します。
独占的な注文の流れ：Flashbot とコミュニティの両方が、排他的な注文フローによって単一のブロック ビルダーが落札価格と注文フローを独占する可能性について積極的に議論しています。より価値の高いブロックを構築するために他の人がアクセスできない注文ストリームを収集するために、建設業者が MEV 共有、プライベート トランザクション、MEV バックラン保証などのインセンティブを提供すると仮定して、オークションで一貫して勝利します。ただし、独占性につながるすべての種類のインセンティブをグループ化するのは広すぎると思います。そのため、これらを次のサブカテゴリに分割しました: MEV 再配布による独占的注文フローと MEV バックラン保証、プライベート トランザクションによる独占的注文フロー。これらのサブカテゴリは相互に排他的ではなく、異なる意味を持つことに注意してください。
MEV の再配布: 今後数年間でより多くの注文フロー マーケットプレイスが開始されるにつれて、この懸念はあまり重要ではなくなる可能性があります。市場の競争は激化しており、ユーザーと取引を引き付けるために、オーダーフローオークションを通じてより多くのMEVリベートを提供する必要がある。この競争は最終的に、ユーザーがトランザクションを送信する場所を選択することに影響します。
プライベート トランザクションと MEV バックラン保証: これは、一部の人が好むオプションの機能です。ただし、このタイプの排他的な注文フローを使用すると、大規模に成長する場合は注文フローが集中化する可能性があります。これを軽減するには、分散型ブロックビルダーがより価値の高いブロックを一貫して提案することが有益です。
検閲：ブロックビルダーの分散化が不十分な場合、一部のビルダーが共謀してトランザクションを検閲する可能性があります。それでもcrList画像の説明
上位 5 つのブロック ビルダーの平均成功率
上位 3 つのブロック ビルダーは、その月に送信に成功したブロックの総数の 60% を共同で管理しており、共謀やトランザクションの検閲を行わないという彼らの行動に多大な信頼を置く必要があることを示しています。これに対処するには、ブロック構築プロセスを分散化するフレームワークを実装すると、共謀と検閲のコストが増加し、よりトラストレスなブロック生成システムが可能になります。
画像の説明
ブロック成功率グラフ
このグラフは、マージ前後のブロック成功率を経時的に示しています。特に、Flashbot (濃い青色) は、ブロック生成を完全に支配するのではなく、ブロックの成功率を低下させ、他の主要なブロック ビルダーと同様の均衡点に達していることがわかります。これは、ネットワーク効果による提案された集中化と矛盾しており、この結果については複数の説明が考えられます。
競合他社向けの排他的な注文フロー: 他の競合ビルダーは、より価値の高いブロックを生成する排他的な注文フロー (プライベート トランザクションなど) を持っている場合があります。
注文フローの混雑: Flashbot によってブロックに含めたい注文が多すぎるため、遅延が発生します。これにより、特にトラフィックが多いときに、ユーザーが複数のビルダー間でトランザクションを配置し、ブロック内でコミットされる可能性が高まる可能性があります。
OFAC 準拠: Flashbot は OFAC に準拠していますが、そうでないものもあります。ユーザーは、いくつかの規制上の問題に基づいてビルダーを選択することを決定する場合があります。
Flashbot は、より多くの競争を呼び込むために、ビルダーと中継コードをオープンソースにしています。
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何を分散化しているのでしょうか?
ブロック生成の力が分散化の鍵となります。ブロック構築の完全な制御を 1 つのエンティティに委任するのではなく、複数のエンティティまたは個人がプロセスに参加できるようにするフレームワークがあります。現在、これを実現するには 2 つの方法があり、これらは相互に排他的ではないことに注意してください。
提案者が街区建設に参加
新しいアーキテクチャとアルゴリズムによるブロック ビルダーの分散化により、競争力のあるブロック生産が可能になります (大きな設計スペース)
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方法1：提案者がブロック制作に参加する
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構築ブロックプロセス図、ソースEigenlayer
PBS システムは、バリデーターの権限をより価値の高いブロックの提案に制限することで、イーサリアムの検閲耐性を強化します。ただし、Eigenlayer は、ブロック提案者が既存のブロックの上に追加のトランザクションを含めることを可能にする MEV+ と呼ばれる MEV ガバナンス フレームワークを提案しました。これは、追加のスラッシュ条件を課すことによって実現されます。
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ブロック生成に参加するプロポーザーの概略図、ソースEigenlayer
このメカニズムは、提案者がブロックに含める必要があるトランザクションのリストである crList と組み合わせてもうまく機能します。これは、トランザクションがビルダー レベルで検閲される可能性を減らすのに役立ちます。提案者がブロック生成に参加できるようにするマークル ルートへの事前コミットメントや KZG コミットメントなど、他のソリューションが提案されていますが、EigenLayer は、提案者が追加のコンピューティング リソースを必要とせず、ブロック生成に参加できるよりシンプルな代替案を提供します。同時。
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アプローチ 2: 分散型ブロック ビルダー
分散型ブロック ビルダーの設計は探究すべき魅力的な分野であり、Flashbot のようなチームはすでにさまざまな設計を実験しています。ビルダーを分散化する方法を検討するときは、次の課題を認識することが重要です。
MEV の盗用: ビルダーは、Seeker によって送信されたバンドル トランザクション内の情報にアクセスし、Seeker から MEV を盗むことができます。これを防ぐには、送信されたバンドルとトランザクションのプライバシーを設計上保護する必要があります。
準最適な MEV: 理想的には、最適な MEV を維持しながら、ビルダーは分散化されるべきです。分散化により、一部の設計では非効率なブロック構築が行われ、ブロックの MEV の低下につながり、その結果、ブロックの競争力の低下につながる可能性があります。しかし、分散型ビルダーが他のビルダーよりも多くの注文フローを引き付ける限り、次善のブロック生産は許容されると主張することもできます。
集中型ビルダーとの競争: 分散型ビルダーは、MEV の生産において集中型ビルダーと競合する必要があります。分散型ビルダーの目標は、集中型ビルダー間で集中型の注文フローと競合するために、できるだけ多くの注文フローを集約することです。
レイテンシー: ブロックの生成は時間に敏感であり、重大なレイテンシーの問題が発生する可能性があります。
管轄区域 (検閲への抵抗): 分散型ビルダーは、司法審査 (OFAC など) に抵抗できるように、複数の管轄区域にまたがって分散する必要があります。ほとんどの国では規制は依然としてグレーゾーンであり、建設業者のネットワークが単一の規制機関によって閉鎖されるリスクを負いたくありません。
これらの課題を念頭に置き、提案されている分散型ビルダー設計について研究コミュニティ全体で議論し、それらを取り巻く潜在的な問題のいくつかを掘り下げていきたいと思います。現在、分散型ビルダーには主に 2 つのタイプがあります。
Seeker-Aggregator モデル: Seeker はトランザクションのバンドルを送信し、Aggregator は送信されたバンドルに関する情報をあまり知らなくてもブロックを構築します。
スロット オークション モデル: ブロック スペースは順次オークションに掛けられ、ブロックは複数のビルダーによって徐々に構築され、アグリゲーターは存在しません。
副題
設計 1: TEE/TPM を使用したシーカー アグリゲーター モデル
画像の説明
TEE ベースのブロック ビルダーの図、出典 Vitalik
Flashbot が公開した経過報告では、Intel が開発した TEE である SGX で Geth を実行した経験について説明しています。技術的な課題は数多くありますが、SGX と Gramine の暗号化されたスワップ スペースを使用して、500 GB RAM、1 TB SSD スワップ スペース、および 64 GB の保護されたメモリを備えた SGX 用に設計されたライブラリ オペレーティング システムの 1 つである Gramine を使用して、Geth を実行することに成功しました。実験から得られた重要なポイントは次のとおりです。
SGX で Geth を実行することは可能ですが、リソースを大量に消費し、時間がかかり、オンチェーン データの保存と暗号化に大量のメモリと 3 時間の起動時間が必要になります。
暗号化されたスワップスペースは優れたパフォーマンスを提供しますが、サイドチャネル攻撃、コバートチャネル攻撃、その他のプログラミングエラーによる情報漏洩に対して依然として脆弱です。
パフォーマンスとリソースの間にはトレードオフがあります。たとえば、リソースをあまり消費しない方法はパフォーマンスが低く、より深刻な情報漏洩の問題が発生する可能性があります。
さらに、SGX を使用する場合には、他にも考慮すべき問題があります。
幾つかある方法情報漏洩の問題は軽減できますが、一部の方法ではパフォーマンスの低下が発生する可能性があるため、SGX を実行するための最高のパフォーマンスのフレームワークを磨き上げるには、より多くの試行錯誤が必要になります。
セットアップが複雑であり、SGX 互換チップが不足しているため、参入障壁が高くなります。クラウド サービス プロバイダーは SGX へのアクセスを提供し、一時的なソリューションとして使用できますが、長期的にはクラウド オペレーターが重要な集中化要素となるでしょう。
SGX の漏洩は依然として問題です。 SGX に他の悪用可能な脆弱性が見つかった場合、アグリゲーターは、Intel からの応答を待つのではなく (SGX 環境を再インスタンス化するように設計されたプロセス) 独自の TCB リカバリ (SGX 環境を再インスタンス化するように設計されたプロセス) を直ちに実行する必要があります。これには長い時間がかかる場合があります。
集中型ビルダーとは異なり、分散型ビルダーは原則として注文フローの集約を歓迎し、奨励する必要があります。情報漏洩がゼロであると仮定すると、検索者とアグリゲーターのモデルには、暗号化と SGX が完璧に機能することを信頼する、信頼最小限のセキュリティが必要です。ただし、少数のエンティティのみがアグリゲータを実行する場合、高度な信頼性の高いアクティビティが存在する可能性があります。これは、バンドルが最も成功したアグリゲータに自然に集約されるため可能です。この場合、注文フロー/バンドルに検閲の問題はありませんが、活性の問題が発生する可能性があります。
アグリゲーターを実行するエンティティの数が少ない場合、地理的な分散が不十分なため、管轄区域が偏り、ネットワークが規制の監視に対してより脆弱になる可能性があります。
副題
設計 2: しきい値暗号化と ZK-SNARK を使用したシーカー アグリゲーター モデル
画像の説明
TE および ZKP に基づくブロック ジェネレーターの概略図
この設計では、アグリゲータとプロポーザの間で共謀が起こる可能性があります。しきい値暗号化は、状態ルートが計算される前にのみバンドルのプライバシーを保証し、状態ルートを計算するアグリゲーターはトランザクション情報または状態更新へのアクセスを必要とします。このアクセスにより、対応するトランザクションを追跡することで MEV の盗難が可能になります。この設計により TEE/TPM の必要性がなくなりましたが、ステート ルートの復号化の計算を許可する前に提案者にブロックへのコミットを要求するなど、さらに複雑さを加えなければ、このような共謀を防ぐことはできません。このタイプの設計には次の問題があります。
提案者のブロックへの早期コミットメントは、再ステーキングインフラストラクチャ（Eigenlayer など）を通じて達成できますが、関連するスラッシュ条件のバランスをとるために ETH ステーカーに十分なインセンティブを与える必要があるため、追加の運用コストが発生します。
提案者はブロックを早期に送信すると、より価値の高いブロックを逃す可能性があります。
ZK-SNARK の生成としきい値暗号化に伴う計算オーバーヘッドとレイテンシが追加されるため、このモデルは実際には実行不可能になる可能性があります。
しきい値で暗号化されたパッケージの適格なキー所有者が誰になるかという問題に関しては、シーカーがキーを保持している場合、シーカーを装った攻撃者は復号化を阻止し、ブロックの生成を遅らせることができます。逆に、アグリゲーターはそれぞれがブロックの生成をめぐって競合しており、他のアグリゲーターをブロックするようインセンティブが与えられる可能性があるため、キーを保持することはできません。これには、検索者でもアグリゲーターでもない第三者が必要になる可能性があり、分散型ビルダーのトラストレス/信頼最小化特性を低下させる可能性のある追加の信頼仮定が導入される可能性があります。
副題
デザイン 3: カオス的反復検索に基づくスロット オークション モデル
画像の説明
スロットオークションに基づくブロックビルダーの概略図
この設計の目的は、ブロックの最大ガスを n 個のスロットに分割することによって、複数のブロック ビルダーが 1 つのブロックの構築に参加できるようにすることです (x ビルダーが与えられた場合、n = f(x) および n)。
暗号スロットがいつ公開されるかによって、オークションの効率が決まります (入札額が対応する MEV に近づくほど、オークションの効率が高くなります。MEV がスロットの「真の」価格になるためです)。暗号スロット N-1 がスロット N オークションの前に公開されている場合、ビルダーは予想される MEV に基づいて入札できるため、オークションは効率的になります。ただし、厳密に連続したスロットのオークションと復号には時間がかかる可能性があるため、実際には遅延の問題が発生する可能性があります。したがって、別のオプションは、ビルダーにすべてのスロットのブロックを構築する権利を事前に入札させ、ビルダーがスロットを埋めるときにブロックを順番に復号化することです。ビルダーは入札前にスロットの MEV を知らないため、オークションは非効率になる可能性があり (スロット N の MEV を決定するにはスロット N-1 のトランザクションを知る必要がある)、またビルダーは MEV の過剰入札が実現されていないために不注意になる可能性さえあります。スロット用。ただし、この問題は、ブロック内の特定の位置にあるスロットの過去の入札価格の統計分析を実行することで軽減できます。
ビルダーが以前のスロットのトランザクションを変更できないようにするには、他のビルダーが証人として行動し、何らかの形式の不正行為の証拠を提供する必要があります。
スロットが順番に復号化されると、集中ビルダーは一部の MEV を盗むことができます。ユーザーがスロット オークションに基づいてこのビルダーのネットワークを通じてのみ注文フローを送信する場合、MEV 盗用の問題はそれほど深刻ではありませんが、注文フローが集中型のビルダーとこのビルダーのネットワークを通じて送信される場合、MEV 盗用は問題となる可能性があります。
副題
デザイン 4: 提案者のコミットメントを伴うシーケンシャル スロット オークション
最初のレベルのタイトル
街区建設の未来への展望
分散化はブロックチェーン テクノロジーの重要な側面であり、ブロック ビルダーが分散化されていることを確認することが重要です。この記事では、ブロック ビルダーを分散化するためのいくつかの可能なアプローチについて説明します。ただし、これは研究コミュニティが探索および共同作業できるオープンな設計スペースのままです。
競争力のある分散型ブロック ビルダーを設計するには多くの実験が必要であり、Flashbot のようなチームはすでに SGX やその他のプライバシー対応テクノロジーを検討しています。ただし、これらのテクノロジーの可能性を最大限に発揮するには、さらなる革新と研究が必要です。
全体として、ブロックビルダーの分散化は継続的な課題であり、暗号通貨を超えた広範な研究コミュニティの協力と専門知識が必要です。実験、テスト、イノベーションを通じて、ネットワークの検閲耐性を強化する、分散型で競争力のあるブロック ビルダーの作成に努めることができます。
