MEV 給以太坊帶來了哪些中心化問題？如何改進？

改進方案包括提議者構建者分離和部分區塊拍賣。

撰文：Simon Brown

編譯：0x11，Foresight News

MEV 如何成為 PoS 以太坊的中心化力量？本文是對這個問題進行探討的第二部分。第一部分寫在合併之前，旨在推測以太坊如何因 MEV 的影響而變得更加中心化。第二部寫在合併之後，着眼於合併後幾個月內實際發生的事情、當今生態系統的狀態以及未來發展方向。

文章中的引用都來自一群聰明、勤奮和誠實的人收集而來的公開信息。如果你對這個主題感興趣，歡迎查看我引用的各種數據源。

驗證者中心化

回想一下，MEV-Boost 背後的最初基本原理是試圖減輕大型質押池對 MEV 提取的規模效應，這將不可避免地導致中心化。MEV-Boost 旨在允許任何驗證者從他們提議的區塊中獲得儘可能多的 MEV，這意味着獨立質押者獲得 MEV 的機會與大型質押池一樣，從而保持公平的競爭環境。

儘管 MEV-Boost 起到了一定緩解作用，但驗證者仍然存在明顯的中心化問題。以下是 11 月 25 日從 Etherscan 獲取的驗證者集快照：

信標鏈存款明細，資料來源：Etherscan

Lido 佔據了 29.8% 的質押份額，接近共識閾值，這不免令人擔憂。

不過也存在誤解，因為 Lido 本身就是一個 DAO，這意味着它在定義上是去中心化的。Lido 圍繞其節點運營商的分佈制定了透明的政策，你可以在他們關於去中心化的帖子中閱讀更多相關信息。

如果我們將 Lido 拆分成它的節點運營商，而不是僅僅將其視為一個單一實體，那麼驗證者集的組成看起來就有所不同：

按實體劃分的存款人（包括 Lido 拆分節點），資料來源：Etherscan

情況依然不容樂觀，尤其是考慮到 Coinbase 和 Kraken（兩家美國註冊公司）一共擁有超過 21% 的質押份額。此外，Danny Ryan 認為，任何流動性質押衍生協議都存在風險，即使該協議本身是去中​​心化的，也存在獲得超過共識閾值的驗證者份額的風險。你可以在他的文章 The Risks of LSD — HackMD 中閱讀更多相關信息。

不過，這種中心化有多少是由 MEV 驅動的？鑒於 MEV-Boost 為所有驗證者提供了對所有 MEV 的公平訪問權，那麼這種中心化肯定歸因於其他因素。請記住，你擁有的驗證者越多，你選擇驗證者作為提議者的頻率就越高。目前每周至少被選為提議者一次的概率為 10%：

slots_per_week = seconds_per_week / seconds_per_slot = (60*60*24*7) / 12 

(1 / number_validators) * slots_per_week = (1 / 479652) * 50400 = 0.1

對於擁有 30% 驗證者的質押池，這個概率會增加到 315%，這意味着你每周至少能獲得三個提議區塊，並且有三倍的可能性獲得一個間歇性的高價值 MEV 區塊。這裡可以查看 Flashbots 對這種現象的分析。

鑒於驗證者直到他們能夠獲得執行層獎勵（即在合併之後）才開始訪問 MEV，我們假設如果 MEV 是驗證者中心化背後的驅動力，那麼我們將看到合併后中心化程度的增加。從實際數據來看，似乎並非如此。雖然隨着時間的推移，抵押的 ETH 數量總體上一直在增加，但自合併以來，主要參與者之間的相對份額並沒有發生太大變化。

信標鏈存款的變化

這表明 MEV-Boost 正在發揮作用，並在集合中的所有驗證者之間平均分配 MEV。當然，我們可以辯解說，自合併以來驗證者份額沒有變化可能是因為 MEV-Boost 的採用率較低，或者支付給驗證者的 MEV 數量確實很少。仔細研究這兩個指標會發現，這些都不是原因。

首先，MEV-Boost 的採用隨着時間的推移明顯增長，大約 90% 的驗證者集已經安裝了 MEV-Boost 並且已經註冊了一個或多個中繼，這表明合併后質押池的份額幾乎保持不變，並不是因為 MEV-Boost 的採用率低。

MEV-Boost 的採用率變化，來源：https ://dune.com/queries/1279670/2192739

其次，我們可以查看驗證者執行層的獎勵隨時間推移的變化。下圖顯示了支付給驗證者的總執行層獎勵，其中包括 MEV。該數據取自 Chainsight Analytics 的 MEV-Boost Dashboard。

支付給驗證者的獎勵，來源：https ://dune.com/queries/1279670/2192739

當然，執行層獎勵包括區塊中所有交易的優先費用以及在此基礎上捕獲的任何 MEV。為了確定合併后驗證者集中度缺乏變化是否歸因於 MEV 的數量較少，我們需要將 MEV 與優先費用分開來看。幸運的是，我們 Flashbots 的好朋友已經做到了。他們的數據分析表明，MEV 占驗證者所有支付獎勵的 73%。

將所有這些指標放在一起描繪了一幅 MEV 在整個驗證者集上相當均勻分佈的圖景，這減輕了中心化。

取款將如何影響質押的分配？

這是個有趣的問題。我們會看到質押者從一個質押提供商轉移到另一個嗎？目前，所有質押者都已鎖定。一旦啟用提款，質押池之間的競爭就會加劇。在這一點上，可能會看到質押份額的自發重新分配。

這是否會發生以及如何發生只是一個猜測，但我們很可能會看到許多人僅僅根據 APR 轉移資金，或者我們可能會看到更多的市場份額被流動性抵押衍生品協議所吸引。當以太坊上啟用提款時，我們可能會看到分佈式驗證者技術啟動並運行，請參閱 Obol 或 SSV 網絡。

中繼器中心化

截至 2022 年 11 月 23 日，Flashbots 的中繼處理了大約 80% 的 MEV-Boost 區塊，而 BloXroute 的中繼處理了大約 14% 的區塊。

中繼器處理的區塊分佈，資料來源：https ://www.mevboost.org

這清楚地表明了以太坊基礎設施中一個非常關鍵的組件的高度集中。這不太理想，8 月份美國財政部（特別是 OFAC）對 Tornado Cash 實施制裁時，這種集中化程度的潛在問題成為人們關注的焦點。他們將大量與 Tornado Cash 相關的智能合約地址添加到他們的 SDN 列表中。這產生了寒蟬效應，並導致許多組織刪除了 dapp 的 UI、GitHub 代碼倉庫，當然還有 RPC 端點提供商審查發送到 Tornado Cash 的任何交易。

目前尚不清楚 OFAC 是否真的意識到他們實際上無法阻止對 Tornado Cash 的訪問（劇透警告：它仍在被積極使用），但將這些合約地址放在 SDN 列表中產生了預期的寒蟬效應。許多 MEV-Boost 中繼開始審查 Tornado 交易（而不是冒着入獄或支付巨額罰款的風險），其中一個中繼是 Flashbots 中繼。這意味着在撰寫本文時，以太坊上所有區塊的 75% 正在被審查。

重要的是要注意，這種審查制度不會阻止訪問 Tornado Cash（或任何其他碰巧被審查的合約），它只是將路由到 Tornado Cash 延遲幾個區塊。Justin Drake 將此稱為「弱審查」，與完全阻止訪問的「強審查」相對。然而，目前使用 Tornado Cash 並不是真正的問題，問題是如果以太坊執行專制政府的法令，它就不能聲稱自己是一個可靠的中立平台。這使得 MEV-Boost 中繼的中心化成為一個問題。

那麼是什麼導致了 MEV-Boost 中繼的中心化？

回想一下，在第 1 部分中，我描述了 mev-hiding 的現象，以及它如何可能導致質押池和中繼之間的信任關係？質押池通常更喜歡他們的節點運營商連接到特定的中繼，這樣他們就可以跟蹤支付給其驗證者的 MEV 數量。這是為了識別未傳遞給驗證者的任何潛在支付給節點運營商的款項。這當然是中繼中心化一個促成因素，即一旦構建者生產出有價值的區塊，就更容易使用已建立且受信任的中繼。

區塊構建者中心化

令人驚訝的是，第三方區塊構建者向網絡提議的區塊分佈實際上相當均勻。我曾預測網絡效應只會推動少數主要區塊構建者的出現，事實上，我甚至沒有完全排除單一區塊構建者出現的可能性。

相反，我們看到的是大量區塊構建者的出現。仍然存在一些中心化，因為 50% 的 MEV-Boost 塊是由 2 個構建者創建的：Flashbots 和 0x69。大約有 8 或 9 個活躍的區塊構建者，以及數十個較小的長尾構建者，所有長尾構建者只有不到 2% 的份額。

截至 11 月 21 日至 28 日的區塊構建者分佈。資料來源：https ://www.relayscan.io/

這仍然可以改進，但它不比 PoW 的中心化差多少，PoW 中有兩個主要的礦池運營商生產了大部分區塊。

有趣的是，在合併后最初的一段時期，正如我和其他人所預測的那樣，出現了一個單一的主導區塊構建者，但隨着時間的推移，這種情況發生了變化。下圖顯示了隨着時間的推移，不同構建者提議的區塊份額的分佈。

提議到網絡的區塊份額分佈，來源：https ://dune.com/queries/1306635/2237247

如你所見，Flashbots 曾一度構建了超過 60% 的 MEV-Boost 塊。如果將這些數字與驗證者對 MEV-Boost 的總採用率結合起來，你可以看到，在某一時刻，Flashbots 產生了以太坊上大約 30% 的區塊。這在某種程度上是意料之中的，但也很令人擔憂，因為在那個時候，這種趨勢似乎會繼續下去。

下圖顯示了由 Flashbots 構建的向網絡提議的 MEV-Boost 塊的百分比份額，由藍線表示。紅線表示驗證者集對 MEV-Boost 的整體採用，黃線表示 Flashbots 構建的區塊佔整體採用 MEV-Boost 的百分比。

Flashbots 在 MEV-Boost 區塊中的份額與整體 MEV-Boost 採用率的對比。

來源：https ://dune.com/queries/1306635/2237247

希望構建者加速進入該領域並贏得更多提議區塊份額的趨勢隨時間繼續發展。值得讚揚的是，Flashbots 決定通過開源他們的區塊構建者來鼓勵這種做法，這應該會讓區塊構建者更容易競爭。

區塊構建者的數量變化，來源：mevboost.org

以太坊的前景如何？

很明顯，MEV-Boost 不僅僅是一個軟件，它是以太坊基礎設施的關鍵部分。Flashbots 創造的東西從根本上改變了網絡的設計理念。展望未來，Flashbots 希望 MEV-Boost 的管理和治理由社區負責。

10 月初，Flashbots 呼籲社區更多地參與，並得到了積極響應。許多組織已經挺身而出，為 MEV-Boost 的持續管理和發展做出貢獻。

未來將圍繞如何實施部分區塊拍賣、交易包含列表、新交易類型等做出決定，希望我們會看到更多人參與並為這一過程做出貢獻。

該領域有許多創新旨在減輕 MEV 作為以太坊中心化力量的風險，其中許多創新有望取得相當成功。事實上，MEV 緩解措施在以太坊路線圖中有自己的泳道，被貼上了「天災」的標籤。路線圖上這條泳道的中心是「協議內 PBS」。

以太坊路線圖，來源：https://twitter.com/vitalikbuterin/status/1588669782471368704

協議內 PBS（提議者構建者分離）

PBS 是一種設計理念，實現 PBS 的方法有多種，研究它的原因也有多種。

PBS 最初是作為一種減輕 MEV 中心化效應的方法提出的。我們的想法是，如果我們將 MEV 提取外包給經驗豐富的專家，並讓每個驗證者平等地訪問外包服務，這將防止質押池從規模經濟中獲益，以致於獲得越來越大的驗證者集的份額。

PBS 也對可擴展性有影響——即 danksharding。製作一個 danksharding 大區塊並不是所有驗證者都能做到的。如果沒有 PBS，網絡上的驗證者數量可能會明顯減少，因此 PBS 被視為啟用 danksharding 的關鍵。

MEV-Boost 可以被認為是一種「proto-PBS」，或者存在於協議之外的 PBS。在某種程度上，它可以被視為對這個想法的一個很好的測試。然而，這種方法的問題在於它將 MEV-Boost 中繼器置於受信任的位置，受到區塊構建者和提議者的信任。如果沒有某種受保護的 PBS，就不存在一種無需信任的方式讓提議者確信構建者的區塊將被釋放並且他們將收到付款，而構建者也沒有無需信任的方式來確信他們區塊中的 MEV 沒有被偷走。

因此，PBS 似乎很可能會以某種方式被納入協議中，但截至目前，尚不清楚這將如何發生，因為有許多這樣做的提議。

有關當前如何在協議中實現 PBS 的想法的更多信息，請參閱這些線程中描述的想法：

• 提議者 / 構建者分離的費用市場設計
• 雙時隙提議者 / 建設者分離
• 使用證明者作為分佈式可用性預言機的單時隙 PBS

其他方向：部分區塊拍賣

正如我們所見，將區塊的全部內容建設外包給第三方區塊構建者可能會導致對區塊內容的偏好不一致，例如，構建者試圖避免與美國政府發生任何潛在問題，從而審查某些交易。

解決方案似乎是僅外包部分區塊內容的構建，這種想法通常被稱為部分區塊拍賣。

有很多方法可以解決這個問題，但它們似乎都圍繞一個想法：提議者創建包含交易的區塊前綴或後綴，而區塊中的其餘交易來自區塊構建者。目前，我們還沒有看到允許多個區塊構建者向單個區塊貢獻交易的提案。

Eigenlayer 提出了一種似乎越來越受歡迎的方法，他們使用了重新抵押機制。

通過重新抵押進行部分區塊拍賣

重新抵押的想法非常簡單。當驗證者在協議中註冊時，他們將 32 ETH 存入存款合約，並提供他們的取款憑證，指定了一個地址用於取款，以防驗證者想要取消質押。

重新抵押建立在提供智能合約地址作為提款地址的想法之上。一旦驗證者取消質押，他們就會將餘額提取到這個重新質押的智能合約中，然後必須退出該智能合約才能獲得他們的質押和驗證者獎勵。

這允許智能合約對驗證者施加額外的懲罰，因此為了獲得他們的質押和驗證者的全部獎勵，他們將需要履行他們作為驗證者做出的承諾。事實上，Eigenlayer 允許制定各種重新質押合約，並將它們稱為「中間件」。通過這種方式，Eigenlayer 可以被認為是一種「可編程的削減協議」。

驗證者可以簽署的承諾的一個例子是部分區塊拍賣，即驗證者可以自己創建區塊的一部分，並允許另一部分由塊構建者創建。驗證者可以允許塊構建者創建區塊任意大小的部分，並自己提議其餘部分。

在此設置中，MEV-Boost 中繼存儲構建者部分的交易，並將交易的默克爾根轉發給驗證者。所描述的設置仍然依賴於一個中央可信中繼，但驗證者維護一個備份區塊，如果出現任何問題，他們可以提出這個建議。此外，Eigenlayer 可以使用另一個中間件完全消除可信中繼器，該中間件被設計為數據可用性層。

使用這個數據可用性中間件，構建者將他們的區塊部分發送到「數據可用性仲裁者」。他們通過秘密共享他們的區塊給 DA 仲裁中的節點來做到這一點，這樣沒有一個節點可以訪問關於該區塊的任何信息。仲裁節點對他們收到的秘密區塊進行簽名，並將其返回給構建者，然後構建者以聚合簽名的形式創建一個「證書」，並將其包含在對提議者的出價中。提議者選擇所有具有有效證書的出價中的最高出價，並在該出價中包含的區塊頭上簽名。然後，提議者將這個簽名的區塊頭髮送給 DA 仲裁者，後者將各自的秘密區塊發布給提議者，提議者現在可以重新組裝區塊的構建者部分。

這種方法非常有趣，原因有二：這意味着提議者可以自己構建部分區塊，這將有助於緩解目前影響以太坊的審查制度問題，還有助於分散 MEV-Boost 基礎設施，消除對中心化中繼器的依賴。

通過 PEPC 進行部分區塊拍賣

請注意，Barnabé Monnot 也進行了一項探索，體現了在協議級別重新質押的形式。這將允許驗證者與任何第三方達成任何類型的一般承諾，並由證明委員會在協議級彆強制執行此承諾，而無需 Eigenlayers 重新抵押合約 / 中間件。這個想法被稱為協議強制提議者承諾，或「PEPC」。這種方法背後的主要理由是，正如 Barnabé 所說，當協議不再知道有多少驗證者有效地處於危險之中時，它最終可能會破壞共識的穩定（儘管我相信 Eigenlayer 有另一個緩解這種情況的想法，包括程序化觸發驗證者退出）。

PEPC 促進部分區塊拍賣的方式與重新質押如出一轍，不同在於，它允許協議跟蹤哪些驗證者被削減以及削減到何種程度。當然，這是假設協議強制執行的提議者承諾比重新質押智能合約對驗證者和第三方更具吸引力。

協議級部分區塊拍賣

這種形式的部分區塊拍賣被提議作為 PBS 中 crLists（抗審查列表）的替代方案，稍後我將深入探討。在這個方案中，部分區塊拍賣將由協議本身促進。有了這個想法，提議者可以提供前綴或後綴，基本上意味着構建者將提供區塊的一部分，而提議者將提供其餘部分。Vitalik 談到了兩種方法之間的權衡，例如它給提議者帶來了額外的負擔，這可能會阻礙最終無狀態的進展。

交易包含列表 /crLists/ 混合 PBS

交易包含列表、crLists 是一種減輕區塊構建者對交易審查的方法，不需要提議者自己實際提供區塊的任何部分。

在高層次上，這個想法是允許提議者創建一個他們在公共內存池中觀察到的有效交易列表（即有效隨機數、簽名、餘額、maxFeePerGas 等），這些交易應該基於 Gas Price 被包含在一個區塊中。

這並不像看起來那麼簡單，並且該方法有各種不同的變體。crLists 方法的所有變體似乎都集中在一個中心原則上，即該協議將迫使構建者生成一個完整的區塊，或者一個接受提議者包含列表的區塊。

這樣做的理由是，如果建造者創建了一個不使用所有可用區塊空間的區塊，儘管內存池中有可以包含的交易，那麼我們是否可以假設理性的建造者出於某種原因正在審查交易，因為不包括所有可用的交易只是把錢留在桌面上，這是不合理的。如果塊構建者生成的塊沒有使用所有可用空間，那麼他們生成的塊沒有理由不包含 crList 中的交易。

在這個方案下，想要避免包含來自 crList 的交易的審查，構建者需要填充一個區塊達到 gas 限制，以便他們的區塊被提議者和網絡接受。為了做到這一點，他們需要自己用隨機交易填充區塊。這對於一個或兩個區塊來說在經濟上可能是可行的，但請記住：在 EIP-1559 下，一旦達到區塊限制，基礎費用就會增加，這意味着構建者將需要為交易支付更多 Gas，以避免必須包含 crLists。隨着時間的推移，基礎費用的增加將意味着大多數正常交易將無法包含在區塊中，這反過來又使構建者必須「填充」更大的空間量。

更可能的情況是，區塊構建者將放棄生成區塊，直到 crLists 不包含受制裁的交易，這應該重新平衡區塊構建者的格局，以支持非審查構建者。

這種方法似乎都依賴於利他主義。crLists 的各種設計都確保提議者創建 crLists 的成本不高，因此理論上不會花費他們任何費用，但是也沒有明確的動機讓他們創建 crLists。

如果當前時隙的提議者負責為該時隙製作 crList，那麼就有動機創建一個空列表，因為這將確保區塊構建者將繼續構建最有利可圖的區塊。當主要的區塊構建者（他們通常構建最高價值的區塊）都在審查時，尤其如此。

因此，設想為未來的時隙創建 crList。例如，當前時隙 2n 的提議者為 2n+2 創建了一個 crList。這被稱為「前向包含列表」。這樣，當前時隙的提議者就不會因創建 crList 而招致財務不利的風險。這也具有與單一秘密領導者選舉或 SSLE 兼容的良好特性，因為提議者不會通過在他們的位置之前發布 crList 來自我欺騙。

本文檔概述了 crLists 方案設計的非詳盡變體列表。

開放問題

上面列出的所有想法都在積極討論中，我發現其中一些非常有前景。然而，我有一些問題：驗證者為什麼不將 100% 的區塊外包給構建者？我們只是依靠利他主義嗎？提議者為了提供部分區塊而做任何工作的動機是什麼？為什麼驗證者會耗費精力創建 crLists？如果是因為以太坊客戶端默認執行此操作，驗證者是否可以選擇禁用它？我可以想象，某些質押池的節點運營商將不願意發布 crList 或包含受制裁交易的區塊前綴 / 後綴。

激勵措施錯位怎麼辦？如果提議者提供了區塊的一部分，這是否會帶走構建者可以用來派生 MEV 的寶貴區塊空間？即使沒有足夠的交易來填充一個區塊，提議者也需要小心選擇不會與構建者的捆綁包衝突的交易。

就 crLists 而言，如果提議者不在 P2P 網絡上發布 crList 會怎樣？這可以通過共識來執行嗎？這有很強的同步假設，會增加複雜性，我鏈接到的一些原始材料中已經提到了這一點。

此外，crLists 如何與部分區塊拍賣（即區塊前綴 / 後綴）一起使用？例如，如果許多驗證者通過重新質押註冊部分區塊拍賣，那麼在實施 crLists 時會發生什麼？

結論

以上只是我在寫這篇文章時想到的幾個問題，還有比我更聰明的人提出的更具挑戰性的問題。因此，正如你所看到的，在確定任何具體方向或方法之前，仍有許多懸而未決的問題和潛在的擔憂需要解決。在這方面，我們可能需要幾年時間才能看到有效解決方案的出現，到那時整個 MEV 格局可能會大不相同。

通過研究這篇文章，我得出的主要結論是，自合併以來，我更加看好以太坊，因為看到了為解決新產生的中心化問題而出現的大量創新想法。此外，其中一些想法顯然正在發揮作用。我們已經看到生態系統各個關鍵部分逐漸去中心化的趨勢，並且這些趨勢看起來將繼續下去，這將使以太坊在未來處於更加強大和穩健的地位，給那些正在構建工具的人帶來信心和鼓勵以改善人們的生活。