Introduction

Ethereum aspire à être une couche d'infrastructure crédiblement neutre permettant des applications résistantes à la censure. La réussite de cette mission repose sur le maintien de la décentralisation et de la neutralité du protocole. Les mécanismes qui produisent de l'espace de bloc sont essentiels pour qu'Ethereum tienne sa promesse.

Sous la preuve de travail, les mineurs d'Ethereum avaient un levier unilatéral dans l'inclusion et l'ordonnancement des transactions. Depuis lors, un réseau d'approvisionnement labyrinthique est apparu avec des responsabilités réparties entre les validateurs, les constructeurs, les chercheurs, les relayers et d'autres acteurs opaques hors chaîne. Cela reflète une maturation naturelle et une évolution de l'écosystème, mais la complexité introduit de nouveaux risques. La centralisation et les points de congestion à l'un de ces niveaux peuvent permettre la censure et discréditer l'éthique et les valeurs fondamentales d'Ethereum. Comprendre les incitations dans le réseau d'approvisionnement est donc essentiel.

Cette série explore le passé, le présent et l'avenir de la chaîne d'approvisionnement Ethereum. Dans cette partie, nous couvrons l'évolution de la chaîne d'approvisionnement du proof of work (PoW) au proof of stake (PoS), à la séparation proposant-constructeur (PBS) et MEV-Boost. Nous analysons ensuite les problèmes qui menacent la neutralité du réseau aujourd'hui. Cela fournira un contexte pour les futures parties qui analyseront les propositions visant à atténuer ces problèmes.

Le passé : Preuve de travail Ethereum

Sous la preuve de travail, l'inclusion et l'ordonnancement des transactions Ethereum étaient entièrement entre les mains des mineurs. Sans marchés matures pour l'espace de bloc ciblé, les chercheurs capturaient la valeur extractible des MEV en participant aux enchères de gaz prioritaires (PGAs). Les chercheurs se disputaient l'espace de bloc en tête en surenchérissant sur le prix du gaz dans le mempool, et frontraient et backran probabilistiquement les transactions cibles en envoyant des transactions avec le même prix du gaz.

Cette méthode d'extraction de la valeur de l'ensemble des transactions a eu des externalités graves sur la chaîne. L'encombrement de la mémoire tampon et les transactions échouées aboutissant à une utilisation inefficace des ressources. Pour lutter contre cela, Flashbots a lancé Flashbots Auction, un relais centralisé hors protocole pour les ensembles de transactions à valeur ajoutée de l'ensemble des transactions. Dans le cadre de Flashbots Auction, les chercheurs ont envoyé des ensembles de transactions avec des offres via le relais d'ensemble de transactions exploité par Flashbots. Les mineurs ayant accès à Flashbots Auction ont exécuté mev-geth, construisant des blocs tout en promettant de ne pas casser les ensembles de transactions.

L'enchère Flashbots a réussi à déplacer avec succès les marchés MEV hors chaîne, a atténué certains effets centralisateurs de MEV en marchandisant la couche de recherche, et a rendu l'extraction de MEV plus efficace. Cependant, elle dépendait d'un comportement honnête de la part de l'opérateur de relais (Flashbots) et d'une surveillance active du comportement des mineurs.

Le Présent : Preuve d'Enjeu Ethereum

Sous la preuve d'enjeu, les validateurs misent remplacent les mineurs en tant que producteurs de blocs. Les validateurs doivent miser un minimum de 32 ETH pour participer au consensus. Les stakers reçoivent des récompenses pour verrouiller leur ETH et participer au consensus.

Parce que les validateurs sont maintenant les proposants de blocs, la centralisation des proposants peut devenir un problème. In @vbuterin/pbs_censorship_resistance">Les notes de Vitalik sur PBS et proposition initialepour la séparation proposant-constructeur (PBS), il remarque

Bien que les récompenses PoS normales soient raisonnablement égalitaires, car les validateurs individuels gagnent le même taux de rendement que les pools puissants, il existe des économies d'échelle significatives dans la recherche d'opportunités sophistiquées d'extraction de MEV. Une pool qui est 10 fois plus grande aura 10 fois plus d'opportunités pour extraire du MEV, mais elle pourra également consacrer beaucoup plus d'efforts à réaliser des optimisations propriétaires pour en extraire davantage de chaque opportunité.

Une solution hors protocole comme Flashbots Auction ne fonctionne pas prête à l'emploi sous PoS. Rappelons que Flashbots Auction reposait sur l'honnêteté de l'opérateur de relais et des producteurs de blocs (mineurs). Si un pool de minage était détecté avec un mauvais comportement, l'opérateur de relais pouvait simplement couper son accès aux bundles, incitant à un bon comportement à long terme. Mais sous PoS, il est difficile de pénaliser de manière crédible les mauvais comportements tout en permettant aux petits stakers de participer.

La centralisation de l'enjeu sur un petit nombre d'opérateurs est une menace pour Ethereum car elle réduit la résistance à la censure du réseau et sa résilience aux attaques.

Séparation du proposant-constructeur

La solution actuelle pour ce problème est la séparation du proposant et du constructeur (PBS). Sous PBS, la construction de blocs est déléguée à un tiers, le proposant de bloc (validateur) n'ayant besoin que de signer l'en-tête de bloc gagnant.

Aujourd'hui, PBS est mis en œuvre via MEV-Boost, un sidecar aux clients validateurs construit par Flashbots. Sous l'architecture MEV-Boost, les chercheurs envoient des bundles aux constructeurs de blocs. Les constructeurs de blocs construisent des blocs, puis envoient les en-têtes de bloc et les offres via des relais de blocs au proposant actuel. Cela déplace les forces centralisatrices entraînées par MEV de la couche des validateurs à la couche des constructeurs de blocs.

Sous MEV-Boost, les chercheurs doivent faire confiance aux constructeurs de blocs à qui ils envoient des bundles, tout comme ils ont fait confiance aux relais de bundles et aux mineurs dans le cadre de l'enchère Flashbots. Les constructeurs de blocs doivent faire confiance aux relais de blocs pour ne pas modifier leurs blocs. Et le proposant de bloc doit faire confiance aux relais de blocs pour être honnête concernant les offres, ainsi que pour propager le bloc une fois qu'ils reçoivent l'en-tête de bloc signé. Les relais de blocs intermédiaires font confiance entre les constructeurs de blocs et les proposants de blocs.

Au moment de la rédaction de cet article, 93% des blocs d'Ethereum sont proposés par des validateurs utilisant MEV-Boost.

Problèmes

Bien que MEV-Boost aborde la centralisation des enjeux entraînée par MEV, ce n'est pas une panacée aux problèmes d'Ethereum. Avec cela vient un nouvel ensemble de problèmes.

Centralisation des relais et censure

L'implémentation MEV-Boost de PBS repose fortement sur des relais de blocs externes et centralisés, sans modèle économique direct. Ces relais doivent être de confiance pour les constructeurs de blocs et les validateurs, mais il peut être rentable pour les relais de dévier d'un comportement honnête. Comme il n'y a pas d'incitation directe à exécuter un relais (et qu'une taxe ne peut pas être prélevée de manière durable sans cartelisation), il y a peu de concurrence entre les relais, et six relais représentent 99 % des blocs MEV-Boost.

Sans incitation directe à exécuter un relais compétitif, les opérateurs de relais doivent soit financer de manière altruiste les biens publics, soit se verticaliser.

Ces relais centralisés sont des vecteurs évidents de censure. Certains relais ont été observés censurer des blocs contenant des transactions qui interagissent avec des adresses blacklistées.

Dépendance aux logiciels hors protocole

93% des blocs passent par MEV-Boost aujourd'hui. Cette dépendance fondamentale à une infrastructure hors protocole peut être dangereuse pour le protocole. Ces préoccupations ne sont pas seulement théoriques. Le 3 avril 2023,low-carb-crusaderexploité une vulnérabilité de mise en œuvre de relais pour extraire plus de 20 millions de dollars. Parce que le relais n'a pas vérifié que l'en-tête de bloc signé était valide avant d'exposer le corps du bloc au proposant, le proposant a pu défaire les bundles sandwich dans leur bloc et proposer un bloc très rentable aux dépens des sandwichers.

Même après que ce bogue d'implémentation ait été atténué, il est encore possible pour un proposant malhonnête de signer l'en-tête de bloc correct à partir du relais, puis de visualiser le bloc, puis de proposer un autre bloc (avec des bundles non groupés) et de concurrencer la propagation du bloc du relais.

En général, la surface d'attaque potentielle sur Ethereum est plus grande car les équipes de clients doivent prendre en compte non seulement la spécification de consensus de base d'Ethereum, mais aussi les spécifications changeantes du sidecar.

Centralisation des constructeurs et censure

Comme indiqué ci-dessus, PBS isole les effets de centralisation de l'EMV vers la couche des constructeurs de blocs, loin de la couche de consensus. Bien que cela soit une amélioration, cela conduit à une centralisation au niveau des constructeurs de blocs, car les constructeurs de blocs avec les capacités de trading et d'extraction d'EMV les plus puissantes sont capables de construire les blocs les plus précieux. Les constructeurs de blocs intégrant leurs propres chercheurs, comme prédit dans Marchés MEV Partie 2: Preuve d'enjeu, se centralise en augmentant les barrières à l'entrée pour le marché des constructeurs.

Aujourd'hui, 88% des blocs MEV-Boost sont construits par seulement 4 constructeurs de blocs,deux d'entre eux sont des constructeurs-intégrateurs.

La centralisation au niveau du constructeur est un vecteur de censure. Certains constructeurs ont été observés en train de censurer les transactions qui interagissent avec des adresses blacklistées.

Flux de commandes privées

Au fur et à mesure que la construction de blocs se centralise, le flux de commandes se consolide naturellement. Lorsque les utilisateurs envoient des transactions au mempool public, leur valeur marginale pour un constructeur de blocs passe à zéro : si une transaction est disponible pour tous les constructeurs de blocs, aucun constructeur n’a de bord asymétrique incluant la transaction et la valeur de la transaction est capturée par le proposant de blocs. Si, au lieu de cela, les transactions sont envoyées à un seul générateur de blocs, le constructeur peut retenir cette valeur du proposant de blocs, en conserver une partie et en renvoyer une partie à l’application ou à l’utilisateur.

À un niveau élevé, les utilisateurs et les applications peuvent vendre le droit d'exécuter leurs transactions, capturant ainsi la MEV qu'ils génèrent.Marchés MEV Partie 3: Paiement pour l'acheminement des ordresexplore cette idée plus en détail. Aujourd'hui, des relais de transaction privée existent où les utilisateurs peuvent mettre aux enchères leur flux de commande aux constructeurs (Partage de MEVetBloqueur de MEV). D'autres transactions de flux de commandes privées ont été observées avec des applications et des portefeuilles vendant leur flux de commandes. Transactions exclusives (transactions non observées dans le mempool) représentait 30 % des transactions effectuéesdu 1er juin au 15 juillet de cette année, y compris les ensembles de recherche.

En théorie, cela produit de meilleurs résultats pour les utilisateurs et les applications, qui peuvent désormais capturer la valeur de leur flux de commandes plutôt que de laisser échapper vers la couche de base. Mais le flux de commandes privé est centralisateur car la plupart des flux de commandes passent par quelques points de congestion. Par exemple, si Metamask envoyait ses transactions par le biais d'un seul constructeur, ce constructeur dominerait probablement la construction de blocs. La prolifération du flux de commandes privé accroît également les obstacles à l'entrée pour concurrencer en tant que constructeur de blocs, car les nouveaux constructeurs commencent sans accès exclusif au flux de commandes.

Dans Flux d’ordres, enchères et centralisation I, l'auteur note que le flux de commandes exclusif peut entraîner une concurrence moindre sur le marché des constructeurs, entraînant une extraction de loyer, une mauvaise expérience utilisateur, de la censure et une influence sur le réseau.

Conclusion

Dans cette partie, nous avons couvert l'évolution de la chaîne d'approvisionnement Ethereum du passé à nos jours. Nous avons également exploré les divers problèmes qui découlent des compromis passés, observant que ceux-ci ont conduit à des tendances centralisatrices.

Dans la prochaine partie, nous plongeons dans PBS consacré, qui est une proposition de niveau de protocole visant à minimiser la dépendance aux relais en dehors du protocole. PBS en protocole représente finalement "La Fléau" dans la feuille de route d'Ethereum, qui vise à garantir l'inclusion de transactions crédibles et neutres et à atténuer la centralisation entraînée par le MEV. Nous explorerons plusieurs idées et propositions qui composent la feuille de route de l'ePBS.

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