以太坊的过去、现在和未来，第一部分

介绍

以太坊志在成为一个可信中立的基础设施层，使审查抗拒性应用程序得以实现。成功执行这一使命取决于保持协议的去中心化和中立性。产生区块空间的机制对以太坊兑现其承诺至关重要。

在工作量证明下，以太坊矿工在交易的包括和排序上拥有单方面的权力。随后，一个错综复杂的供应网络出现，责任分散在验证者、构建者、搜索者、转发者和其他不透明的链外行为者之间。这反映出生态系统的自然成熟和演变，但复杂性带来了新的风险。任何层面的中心化和瓶颈都可能导致审查，并使以太坊的核心理念和价值受到质疑。因此，理解供应网络中的激励机制显得尤为重要。

本系列探讨以太坊的过去、现在和未来。在这一部分中，我们将介绍从工作量证明 (PoW) 到权益证明 (PoS)、提议者-构建者分离 (PBS) 和 MEV-Boost 的演变。接着，我们分析威胁网络中立性的当今问题。 这将为未来部分提供背景，分析减轻这些问题的提议。

过去：工作量证明以太坊

在工作量证明下，以太坊交易的包括和排序完全掌握在矿工手中。由于没有针对区块空间的成熟市场，搜索者通过参与优先Gas拍卖 (PGAs) 捕获 MEV。搜索者通过在内存池中出价更高的Gas竞标争夺区块顶部的区块空间，并通过以相同的Gas价格发送交易在概率上进行了抢跑和尾随目标交易。

这种 MEV 提取方法对链产生了严重的外部性。内存池膨胀和失败的交易上链导致资源使用效率低下。为了解决这个问题，Flashbots 启动了 Flashbots Auction，一个中心化的、链外的 MEV 套餐转发服务。在 Flashbots Auction 下，搜索者通过 Flashbots 操作的套餐转发发送套餐和出价。拥有 Flashbots Auction 访问权限的矿工运行 mev-geth，在构建区块的同时承诺不破坏套餐。

![工作量证明下的与Flashbots](<Base64-Image-Removed>)

Flashbots Auction 成功地将 MEV 市场从链上转移到了链外，通过商品化搜索者层减轻了一些 MEV 的中心化效应，并使 MEV 的提取更为高效。然而，这一机制依赖于转发操作员 (Flashbots) 的诚实行为和对矿工行为的积极监督。

现在：权益证明以太坊

在权益证明下，质押的验证者取代矿工成为区块生产者。验证者必须质押至少 32 ETH 才能参与共识。质押者因锁定其 ETH 并参与共识而获得奖励。

由于验证者现在是区块提议者，提议者的中心化可能成为一个问题。在 Vitalik 的 PBS 笔记 和 提议者-构建者分离 (PBS) 的最初提案 中，他提到：

虽然普通 PoS 奖励相对平等，单个验证者获得的回报率与强大的矿池相同，但在寻找复杂的 MEV 提取机会时，存在显著的规模经济。一个规模是 10 倍的池将拥有 10 倍的 MEV 提取机会，但它也能够在专有优化上投入更多的努力，以从每个机会中提取更多的价值。

像 Flashbots Auction 这样的链外解决方案在 PoS 下无法开箱即用。请记住，Flashbots Auction 依赖于转发操作员及其区块生产者 (矿工) 的诚实行为。如果发现一个矿池表现不端，转发操作员可以简单地切断其对套餐的访问，以激励其良好的长期行为。但在 PoS 下，可信地惩罚不当行为的同时允许小型质押者参与是困难的。

对少数操作员的股份中心化对以太坊构成威胁，因为这降低了网络的抗审查能力和对攻击的韧性。

提议者-构建者分离

当前解决此问题的方案是提议者-构建者分离 (PBS)。在 PBS 下，区块构建被委托给第三方，区块提议者 (验证者) 只需要签署获胜的区块头。

今天，PBS 通过 MEV-Boost 实现，这是 Flashbots 为验证者客户端构建的侧车。在 MEV-Boost 架构下，搜索者将套餐发送给区块构建者。区块构建者构建区块，然后通过区块转发将区块头和出价发送给当前的提议者。这将 MEV 驱动的中心化力量从验证者层移到了区块构建者层。

在 MEV-Boost 下，搜索者必须信任他们发送套餐的区块构建者，就像他们在 Flashbots Auction 下信任套餐转发和矿工一样。区块构建者必须信任区块转发不会修改他们的区块。而区块提议者必须信任区块转发在出价方面诚实，并在收到签名的区块头后传播区块。区块转发在区块构建者和区块提议者之间中介信任。

在撰写本文时，93% 的以太坊区块是由运行 MEV-Boost 的验证者提议的。

问题

虽然 MEV-Boost 解决了 MEV 驱动的股份中心化问题，但它并不是以太坊问题的灵丹妙药。伴随而来的是一系列新的问题。

转发中心化和审查

MEV-Boost 的 PBS 实施对外部中心化区块转发有了至关重要的依赖，而这些转发没有直接的商业模式。这些转发需要得到区块构建者和验证者的信任，但转发偏离诚实行为可能会很有利可图。由于没有直接的激励机制来运行一个转发机构（而且没有付费机制是不可持续的，没有足够的卡特尔化），因此转发竞争很少，六个转发就占据了 99% 的 MEV-Boost 区块。

没有直接的激励来运营一个有竞争力的转发，转发运营商必须要么无私地资助公共产品，要么进行垂直整合。

这些中心化转发显然是审查的工具。有观察到一些转发会审查与黑名单地址进行交易的区块。

对链外软件的依赖

今天，93% 的区块都通过 MEV-Boost。这种对链外基础设施核心的依赖可能对协议构成危险。这些担忧不仅是理论上的。在 2023 年 4 月 3 日，low-carb-crusader 利用一个转发实施漏洞提取了超过 2000 万美元。由于转发在公开区块体之前没有验证签名区块头的有效性，提议者能够在他们的区块中解包三明治套餐并提出一个非常有利可图的区块，以牺牲三明治者为代价。

即使在修复了这个实现bug后，仍然存在不诚实的提议者签署正确的区块头、查看区块、然后提出另一个区块（带有未捆绑的套餐）并与转发的区块传播进行竞争的可能性。

一般来说，以太坊潜在攻击面由于客户端团队需要考虑的不仅是核心以太坊共识规范，还有日益变化的侧车规范而扩大。

构建者中心化和审查

如上所述，PBS 将 MEV 的中心化效应隔离到区块构建者层，而不是共识层。尽管这是一个改进，但这导致入口门槛在区块构建者层的中心化，因为拥有最强交易和 MEV 提取能力的区块构建者能够构建最有价值的区块。在 MEV 市场第二部分：权益证明 中预测，区块构建者整合他们自己的搜索者正通过增加构建者市场的进入壁垒来中心化。

今天，88% 的 MEV-Boost 区块仅由 4 个区块构建者构建，其中 两个为集成搜索者-构建者。

构建者层的中心化是审查的向量。一些构建者已被观察到审查与黑名单地址进行交易的情况。

隐私订单流

随着区块构建中心化，订单流自然会集聚。当用户将交易发送到公共内存池时，它对区块构建者的边际价值归零：如果一个交易可供所有区块构建者使用，那么没有哪个构建者在包括这个交易上具备不对称的优势，而这个交易的价值则被区块提议者捕获。如果将交易发送给单个区块构建者，构建者可以将这个价值从区块提议者那里隐匿，追回一部分并将其返回给应用程序或用户。

从高层次上看，用户和应用程序可以出售执行他们交易的权利，从而捕获他们生成的 MEV。 MEV 市场第三部分：订单流的支付 更详细地探讨了这个想法。今天，存在隐私交易转发，用户可以将其订单流拍卖给构建者 (MEV-Share 和 MEV Blocker)。还有观察到其他隐私订单流交易，应用程序和钱包出售订单流。独占交易（内存池中未观察到的交易） 占据了6月1日至7月15日期间到链交易的30%，包括搜索者套餐。

理论上，这为用户和应用程序提供了更好的结果，因为他们现在可以捕获订单流的价值而不是将其泄漏到基础层。但是，隐私订单流造成中心化，因为大多数订单流通过少数瓶颈。举例来说，如果 Metamask 将其交易通过一个构建者发送，这个构建者可能会主导区块构建。隐私订单流的扩散也增加了作为区块构建者的竞争壁垒，因为新构建者在起步时不会有独占访问订单流的机会。

在 订单流、拍卖与中心化 I 中，作者指出独占订单流可能导致构建者市场的竞争降低，从而引发租金提取、用户体验不佳、审查和对网络的影响。

结论

在这一部分中，我们介绍了以太坊从过去到现在的演变。我们还探讨了由于过去的权衡造成的各种问题，观察到这些问题导致了中心化倾向。

在下一部分中，我们深入探讨宪法化 PBS，这是一项旨在减少对链外转发依赖的协议级提案。协议内 PBS 最终代表着以太坊路线图中的“瘟疫”，旨在确保可信中立的交易包括，并减轻由 MEV 驱动的中心化。我们将探讨构成 ePBS 路线图的几个思想和提案。

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