편집 원본: 0x 11 , Foresight News
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2022년 초, MEV 및 블록 오더링 이후 블록 구축의 잠재적인 중앙 집중화와 PBS(제안자/빌더 분리)의 영향에 대한 논의가 있습니다. 저는 개인적으로 이러한 우려에 공감하고 중앙 집중화의 위험을 탐구하는 기사를 게시했습니다. Vitalik Buterin이 "Endgame보고서보고서첫 번째 레벨 제목
블록 구축은 얼마나 중앙 집중화되며 왜 분산화가 필요한가요?
이더리움은 가장 검열에 강하고 무허가 및 무신뢰 블록체인이 되기 위해 노력해 왔으며 모든 유형의 중앙 집중화는 이러한 속성을 손상시킬 수 있습니다. 주요 문제를 나열하고 일부는 중요하고 일부는 중요하지 않은 이유를 설명하겠습니다.
독점 주문 흐름:Flashbots와 커뮤니티는 배타적 주문 흐름이 단일 블록 빌더가 낙찰 및 주문 흐름을 독점하는 방식으로 이어질 수 있는 방법에 대해 적극적으로 논의하고 있습니다. 빌더가 MEV 공유, 개인 거래 및 MEV 백런 보증과 같은 인센티브를 제공하여 더 높은 가치의 블록을 구축하기 위해 다른 사람이 액세스할 수 없는 주문 스트림을 수집한다고 가정하여 지속적으로 경매에서 승리합니다. 그러나 독점성으로 이어지는 모든 유형의 인센티브를 그룹화하는 것은 너무 광범위한 질문이라고 생각하여 MEV 재분배를 통한 독점 주문 흐름 및 MEV 백런 보장, 개인 거래를 통한 독점 주문 흐름의 하위 범주로 나누었습니다. 이러한 하위 범주는 상호 배타적이지 않으며 다른 의미를 가집니다.
MEV 재분배: 향후 몇 년 동안 더 많은 주문 흐름 시장이 출시됨에 따라 이 문제의 관련성이 줄어들 수 있습니다. 시장 경쟁이 심화되고 있으며 사용자와 거래를 유치하기 위해 주문 흐름 경매를 통해 더 많은 MEV 리베이트를 제공해야 합니다. 이 경쟁은 궁극적으로 사용자가 트랜잭션 제출을 선택하는 위치에 영향을 미칩니다.
개인 트랜잭션 및 MEV 백런 보장: 이것은 일부 사람들이 선호할 수 있는 선택적 기능입니다. 그러나 이러한 유형의 독점 주문 흐름을 사용하면 규모가 커질 경우 주문 흐름 중앙화로 이어질 수 있습니다. 이를 완화하기 위해 탈중앙화 블록 빌더가 지속적으로 더 높은 가치의 블록을 제안하는 것이 유리할 것입니다.
검열:블록 빌더의 불충분한 탈중앙화는 일부 빌더가 거래를 결탁하고 검열하는 결과를 초래할 수 있습니다. 하지만crList이미지 설명
상위 5개 블록 빌더의 평균 성공률
상위 3개 블록 빌더는 한 달 동안 성공적으로 제출된 총 블록 수의 60%를 공동으로 통제했으며, 이는 거래를 공모하거나 검열하지 않는 그들의 행동에 많은 신뢰가 필요함을 나타냅니다. 이 문제를 해결하기 위해 블록 구축 프로세스를 분산시키는 프레임워크를 구현하면 담합 및 검열 비용이 증가하여 보다 신뢰할 수 없는 블록 생성 시스템이 가능해집니다.
이미지 설명
차단 성공률 그래프
그래프는 시간 경과에 따른 병합 전후의 블록 성공률을 보여줍니다. 특히 Flashbot(진한 파란색)은 블록 생성을 완전히 지배하기보다는 블록 성공률을 낮추고 다른 주요 블록 빌더와 유사한 평형점에 도달한 것을 볼 수 있습니다. 이것은 네트워크 효과로 인해 제안된 중앙 집중화와 모순되며 이 결과에 대해 여러 가지 설명이 있을 수 있습니다.
경쟁자를 위한 독점 주문 흐름: 다른 경쟁 빌더는 더 높은 가치의 블록을 생성하는 독점 주문 흐름(개인 거래 등)을 가질 수 있습니다.
주문 흐름 혼잡: 너무 많은 주문이 Flashbots에 의해 블록에 포함되기를 원하여 지연이 발생합니다. 이로 인해 사용자는 특히 트래픽이 많은 시간에 블록에 커밋될 가능성을 높이기 위해 여러 빌더 간에 트랜잭션을 배치해야 할 수 있습니다.
OFAC 준수: Flashbot은 OFAC를 준수하지만 다른 것들은 그렇지 않습니다. 사용자는 일부 규제 문제에 따라 빌더를 선택하기로 결정할 수 있습니다.
Flashbots는 더 많은 경쟁을 유치하기 위해 빌더 및 릴레이 코드를 오픈 소스로 제공합니다.
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우리는 무엇을 탈중앙화하고 있습니까?
블록 생산의 힘은 탈중앙화의 핵심입니다. 블록 구축에 대한 모든 권한을 하나의 엔터티에 위임하는 대신 여러 엔터티 또는 개인이 프로세스에 참여할 수 있는 프레임워크가 있습니다. 현재 이를 달성하는 방법에는 두 가지가 있으며 상호 배타적이지 않다는 점에 유의해야 합니다.
제안자가 블록 구축에 참여
새로운 아키텍처 및 알고리즘으로 블록 빌더를 분산화하여 경쟁력 있는 블록 생산 가능(대형 설계 공간)
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방법 1: 제안자가 블록 생성에 참여
이미지 설명
구성 블록 프로세스 다이어그램, 소스 Eigenlayer
PBS 시스템은 더 높은 가치의 블록에 대한 제안에 대한 검증인의 권한을 제한함으로써 이더리움의 검열 저항성을 강화합니다. 그러나 Eigenlayer는 블록 제안자가 기존 블록 위에 추가 트랜잭션을 포함할 수 있는 MEV+라는 MEV 거버넌스 프레임워크를 제안했습니다. 이는 추가 슬래싱 조건을 부과하여 달성됩니다.
이미지 설명
블록 생성에 참여하는 제안자, 소스 Eigenlayer의 개략도
이 메커니즘은 제안자가 블록에 포함해야 하는 트랜잭션 목록인 crList와 함께 잘 작동합니다. 이는 빌더 수준에서 트랜잭션이 검열될 가능성을 줄이는 데 도움이 됩니다. 제안자가 블록 생성에 참여할 수 있도록 Merkle 루트에 대한 사전 커밋 또는 KZG 커밋과 같은 다른 솔루션이 제안되었지만 EigenLayer는 제안자의 추가 컴퓨팅 리소스가 필요하지 않은 더 간단한 대안을 제공하며 블록 생성에 참여할 수 있습니다. 같은 시간.
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접근법 2: 탈중앙화 블록 빌더
분산형 블록 빌더를 설계하는 것은 탐색하기에 매력적인 영역이며 Flashbots와 같은 팀은 이미 다양한 설계를 실험하고 있습니다. 빌더를 분산시키는 방법을 고려할 때 다음과 같은 문제를 인식하는 것이 중요합니다.
MEV 훔치기: 빌더는 찾는 사람이 제출한 번들 트랜잭션의 정보에 액세스하고 찾는 사람에게서 MEV를 훔칠 수 있습니다. 이를 방지하기 위해 제출된 번들 및 트랜잭션의 개인 정보는 설계적으로 보호되어야 합니다.
최적이 아닌 MEV: 이상적으로 빌더는 최적의 MEV를 유지하면서 분산되어야 합니다. 탈중앙화로 인해 일부 설계는 비효율적인 블록 구성으로 이어지고 블록의 MEV 감소로 이어져 블록 경쟁력 저하로 이어질 수 있습니다. 그러나 탈중앙화된 빌더가 다른 빌더보다 더 많은 주문 흐름을 끌어들이는 한 최적이 아닌 블록 생산이 허용된다는 주장도 있을 수 있습니다.
중앙화 빌더와의 경쟁: 탈중앙화 빌더는 MEV 생산에서 중앙화 빌더와 경쟁해야 합니다. 분산 빌더의 목표는 중앙 집중식 빌더 간의 중앙 집중식 주문 흐름과 경쟁하기 위해 가능한 한 많은 주문 흐름을 집계하는 것입니다.
대기 시간: 블록 생산은 시간에 민감하며 상당한 대기 시간 문제가 있을 수 있습니다.
관할권(검열에 대한 저항): 분산형 빌더는 OFAC와 같은 사법 조사에 저항할 수 있도록 여러 관할권에 분산되어야 합니다. 규제는 대부분의 국가에서 여전히 모호한 영역이며 빌더 네트워크가 단일 규제 기관에 의해 중단되는 위험을 감수하고 싶지 않습니다.
이러한 문제를 염두에 두고 연구 커뮤니티 전반에 걸쳐 제안된 분산 빌더 설계에 대해 논의하고 이를 둘러싼 몇 가지 잠재적인 문제를 탐구하고 싶습니다. 현재 분산 빌더에는 두 가지 주요 유형이 있습니다.
Seeker-Aggregator 모델: Seeker는 트랜잭션 번들을 제출하고 Aggregator는 제출된 번들에 대한 많은/전혀 정보 없이 블록을 구축합니다.
슬롯 경매 모델: 블록 공간은 순차적으로 경매되고 블록은 여러 빌더에 의해 점진적으로 구축되며 애그리게이터가 없습니다.
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디자인 1: TEE/TPM을 사용하는 Seeker-Aggregator 모델
이미지 설명
TEE 기반 블록 빌더, 소스 Vitalik 다이어그램
Flashbots는진행 보고서, Intel에서 개발한 TEE인 SGX에서 Geth를 실행한 경험을 설명합니다. 많은 기술적인 문제가 있지만 SGX의 암호화된 스왑 공간과 SGX용으로 설계된 라이브러리 운영 체제 중 하나인 Gramine, 500GB RAM, 1TB SSD 스왑 공간 및 64GB 보호 메모리를 사용하여 Geth를 성공적으로 실행했습니다. 다음은 실험에서 얻은 몇 가지 주요 내용입니다.
SGX에서 Geth를 실행하는 것은 가능하지만 리소스 집약적이고 시간 소모적이어서 온체인 데이터를 저장하고 암호화하는 데 많은 메모리와 3시간의 시작 시간이 필요합니다.
암호화된 스왑 공간은 우수한 성능을 제공하지만 여전히 사이드 채널 공격, 비밀 채널 공격 및 기타 프로그래밍 오류로 인한 정보 공개에 취약합니다.
성능과 리소스 사이에는 트레이드 오프가 있습니다. 예를 들어 리소스를 적게 사용하는 방법은 성능이 좋지 않으며 정보 유출 문제가 더 심각할 수 있습니다.
또한 SGX를 사용할 때 고려해야 할 다른 문제가 있습니다.
몇 가지가 있습니다방법정보 유출 문제는 완화할 수 있지만 일부 방법은 성능 저하를 유발할 수 있으므로 SGX를 실행하기 위한 최상의 프레임워크를 연마하기 위해 더 많은 시행 착오가 필요합니다.
복잡한 설정과 SGX 호환 칩의 희소성은 높은 진입 장벽으로 이어집니다. 클라우드 서비스 공급자는 SGX 접근성을 제공하고 임시 솔루션으로 사용할 수 있지만 장기적으로 클라우드 운영자는 중요한 중앙 집중화 요소가 될 것입니다.
SGX 누출은 여전히 문제입니다. SGX에서 악용 가능한 다른 취약점이 발견되면 애그리게이터는 시간이 오래 걸릴 수 있는 Intel의 응답을 기다리지 않고 자체 TCB 복구(SGX 환경을 다시 인스턴스화하도록 설계된 프로세스)를 즉시 수행해야 합니다.
중앙 집중식 빌더와 달리 분산 빌더는 원칙적으로 주문 흐름의 집계를 환영하고 장려해야 합니다. 정보 유출이 없다고 가정하면, searcher-aggregator 모델은 암호화와 SGX가 완벽하게 작동한다는 것을 신뢰하는 최소한의 신뢰 보안을 가져야 합니다. 그러나 애그리게이터를 실행하는 개체가 많지 않은 곳에서 높은 수준의 신뢰할 수 있는 활동을 할 수 있습니다. 이는 번들이 자연스럽게 가장 성공적인 애그리게이터로 집계되기 때문에 가능합니다. 이 경우 주문 흐름/번들에 검열 문제가 없지만 활성 문제가 있을 수 있습니다.
애그리게이터를 운영하는 기업의 수가 적으면 지리적 분포가 불충분하여 관할권이 왜곡되어 네트워크가 규제 조사에 더 취약해질 수 있습니다.
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설계 2: 임계값 암호화 및 ZK-SNARK를 사용한 Seeker-Aggregator 모델
이미지 설명
TE 및 ZKP 기반 블록 생성기의 개략도
이 설계에서는 애그리게이터와 제안자 간의 결탁 가능성이 있습니다. 임계값 암호화는 상태 루트가 계산되기 전에만 번들의 프라이버시를 보장하며 상태 루트를 계산하는 애그리게이터는 트랜잭션 정보 또는 상태 업데이트에 대한 액세스가 필요합니다. 이 액세스는 해당 트랜잭션을 추적하여 MEV 도용을 가능하게 합니다. 이 디자인은 TEE/TPM에 대한 필요성을 제거하지만 제안자가 계산할 상태 루트의 암호 해독을 허용하기 전에 블록을 커밋하도록 요구하는 것과 같은 추가 복잡성을 추가하지 않고는 이러한 공모를 방지할 수 없습니다. 이러한 유형의 디자인에는 다음과 같은 몇 가지 문제가 있습니다.
블록에 대한 제안자의 초기 약속은 재스테이킹 인프라(예: Eigenlayer)를 통해 달성할 수 있지만 ETH 스테이커는 관련 슬래싱 조건의 균형을 맞추기 위해 충분히 인센티브를 받아야 하므로 추가 운영 비용이 발생합니다.
제안자는 블록을 일찍 제출함으로써 더 높은 가치의 블록을 놓칠 수 있습니다.
ZK-SNARK 및 임계값 암호화 생성의 추가된 계산 오버헤드 및 대기 시간으로 인해 이 모델은 실제로 실행 불가능할 수 있습니다.
임계값 암호화 패키지의 적격 키홀더가 누구인지에 대한 질문과 관련하여 Seeker가 키를 보유하고 있는 경우 Seeker로 가장한 공격자가 암호 해독을 방지하고 블록 생성을 지연시킬 수 있습니다. 반대로 애그리게이터는 키를 보유할 수 없습니다. 각 애그리게이터는 블록 생산을 위해 경쟁하고 다른 애그리게이터를 차단하도록 인센티브를 받을 수 있기 때문입니다. 이를 위해서는 검색자도 집계자도 아닌 제3자가 필요할 수 있으며 분산 빌더의 무신뢰/신뢰 최소화 속성을 줄일 수 있는 추가 신뢰 가정을 도입할 수 있습니다.
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설계 3: 혼돈 반복 검색에 기반한 슬롯 경매 모델
이미지 설명
슬롯 경매 기반 블록 빌더의 개략도
이 디자인은 주어진 x 빌더(여기서 n = f(x) 및 n)에서 블록의 최대 가스를 n개의 슬롯으로 나누어 여러 블록 빌더가 단일 블록 구축에 참여할 수 있도록 하는 것을 목표로 합니다.
암호화 슬롯이 공개되면 경매의 효율성이 결정됩니다(입찰이 해당 MEV에 가까울수록 MEV가 슬롯의 "진정한" 가격이 되기 때문에 경매가 더 효율적이 됩니다). 슬롯 N 경매 전에 암호화 슬롯 N-1이 공개되면 빌더가 예상 MEV를 기반으로 입찰할 수 있으므로 경매가 효율적입니다. 그러나 슬롯의 엄격하게 순차적인 경매 및 암호 해독에는 시간이 걸릴 수 있으므로 실제로 대기 시간 문제가 발생할 수 있습니다. 따라서 또 다른 옵션은 빌더가 모든 슬롯에 대해 블록을 구축할 수 있는 권리에 대해 미리 입찰하도록 하고 빌더가 슬롯을 채울 때 순차적으로 블록을 해독하는 것입니다. 빌더가 입찰 전에 슬롯의 MEV를 모르기 때문에 경매가 비효율적일 수 있으며(슬롯 N에 대한 MEV를 결정하려면 슬롯 N-1의 트랜잭션을 알아야 함) 빌더는 실현된 MEV 초과 입찰이 없기 때문에 부주의할 수도 있습니다. 슬롯. 그러나 이 문제는 블록의 지정된 위치에서 슬롯에 대한 과거 입찰 가격의 통계 분석을 수행하여 완화할 수 있습니다.
빌더가 이전 슬롯의 거래를 수정하지 못하도록 하려면 다른 빌더가 증인 역할을 하고 일종의 사기 증거를 제공해야 합니다.
슬롯이 순서대로 해독되면 중앙 집중식 빌더는 일부 MEV를 훔칠 수 있습니다. 사용자가 슬롯 옥션을 기반으로 하는 이 빌더 네트워크를 통해서만 주문 흐름을 제출하는 경우 MEV 도용 문제는 그다지 심각하지 않지만 중앙 집중식 빌더 및 이 빌더 네트워크를 통해 주문 흐름을 제출하는 경우 MEV 도용이 문제가 될 수 있습니다.
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설계 4: 제안자 약정이 있는 순차적 슬롯 경매
첫 번째 레벨 제목
블록 건설의 미래에 대한 전망
탈중앙화는 블록체인 기술의 중요한 측면이며 블록 빌더가 탈중앙화되도록 하는 것이 중요합니다. 이 기사에서는 블록 빌더를 분산화하는 몇 가지 가능한 접근 방식에 대해 설명합니다. 그러나 이것은 연구 커뮤니티가 탐색하고 협업할 수 있는 열린 디자인 공간으로 남아 있습니다.
경쟁력 있는 분산 블록 빌더를 설계하려면 많은 실험이 필요하며 Flashbots와 같은 팀은 이미 SGX 및 기타 개인 정보 보호 기술을 탐색하고 있습니다. 그러나 이러한 기술의 잠재력을 최대한 실현하려면 더 많은 혁신과 연구가 필요합니다.
전반적으로 블록 빌더를 탈중앙화하는 것은 암호화폐를 넘어 광범위한 연구 커뮤니티의 협력과 전문 지식을 필요로 하는 지속적인 과제입니다. 실험, 테스트 및 혁신을 통해 우리는 네트워크의 검열 저항을 강화하는 분산되고 경쟁력 있는 블록 빌더를 만들기 위해 노력할 수 있습니다.
