状态锁定拍卖 - 改进以太坊区块构建

以下文章扩展了关于 State Lock Auctions 的最近研究帖子，由 Daniel Marzec 提供。

这篇文章是对研究帖的总体概述，并进一步扩展了我们对于一些本地原始用例和商业模型的思考。

我们有兴趣探讨这一新颖概念，因为随着 DeFi 可组合性和链上活动的指数增长，必然会产生第二阶效应，改变生态系统的激励和动态，特别是围绕最大化稀缺区块空间的效用。

引言

该提案的目标是使套利者，即“搜索者”，能够在新的区块顶部锁定对特定合约状态的访问。通过锁定搜索者打算通过其套利交易访问信息的某些状态，这为构建其余区块的区块构建者提供了可见性。基于对顶部交易的预见，区块构建者可以更自信地围绕这一锁定状态访问构建其他区块交易，而不会遇到冲突。

该提案概述了一个拍卖流程，具体如下。

首先，在区块截止时间之前会有一个公开拍卖。在此公开拍卖中，搜索者可以提交出价以锁定对状态的访问。出价包括：

1. 一份访问列表，详细说明他们想要锁定的特定状态（合约地址和存储槽），

2. 一个实际的套利交易，当包含在区块顶部时将访问该状态，

3. 一笔额外的支付交易，以确保锁定费用得到覆盖，

4. 搜索者的实际出价金额。

当搜索者提交出价时，中继验证某些规则——即出价金额满足最低保留价格，该价格基于锁定的存储槽数量，交易必须与访问列表匹配，并且所有交易在区块顶部时的总支付金额必须满足出价金额。

在截止时间，中继查看所有提交的有效出价，并选择价值最高的一个。这份获胜的访问列表将向公众披露，以便所有构建者可以看到锁定的状态。

在这一点之后，获胜的搜索者可以灵活地更新其套利交易，只要新交易仍然访问访问列表中的相同状态。这允许他们在必要时调整策略，同时让其他构建者了解到将要访问的状态。

区块构建者现在可以查询这一获胜的访问列表，并开始构建与即将在区块顶部与该锁定状态交互的交易兼容的部分区块负载。构建者将这些部分负载提交给中继，中继负责适当地组合获胜者的交易、部分区块，计算区块的最终状态根，并处理支付分配。

主要问题是什么？

核心问题在于以太坊的 MEV-boost 拍卖 当前对交易所需状态没有可见性。

注意：我们之前对 MEV 进行了深入研究。我们建议阅读那篇研究以更好地理解该提案。

MEV-Boost 是 Flashbots 工具套件的核心组成部分，旨在提高以太坊区块生产过程的效率、去中心化和透明度。具体而言，MEV-Boost 通过中间层促进了区块提议者（验证者）和构建者之间的分离。这种提议者-构建者分离（PBS）模型使验证者能够访问去中心化、竞争的区块构建专家市场，以构建供验证和最终确认的区块候选者。构建者根据其提议的区块的质量和预期价值向提议者竞标以获得包含权限。

MEV-boost 中使用的第一价格拍卖模型无意中推动了垂直整合，搜索者趋向于转变为“搜索者-构建者”，试图通过在拍卖中更具战略性地出价来获得竞争优势。

• 背景是，MEV-boost 实施了一个第一价格拍卖，其中出价最高者赢得在区块中首先放置交易的权利，并支付他们出价的金额，而不是第二高的金额（根据维克里拍卖格式）。

• 对出价金额的透明性使得搜索者（作为希望在价格波动传播之前执行套利交易的交易者）采取了特定的策略。通过看到领先区块所需的出价门槛，他们意识到如果能够可靠地在早期执行盈利交易，提高出价是有利可图的。

然而，为了资助这些日益激烈的竞争出价，搜索者意识到他们不能仅仅通过与每个区块争夺资金来耗尽资本。相反，许多搜索者进行了垂直整合——获得或建立自己的以太坊挖矿和交易捆绑能力。这使搜索者转变为“搜索者-构建者”。

作为搜索者-构建者，他们现在可以在赢得拍卖的块中有策略地插入额外的交易。这会产生更多的交易费用收入，帮助补贴他们为其关键套利交易放出的高出价。

这种整合

• 搜索（识别盈利的交易顺序）和

• 构建（在区块提案中捆绑交易）

提高了进入壁垒。

新参与者缺乏进行这种级别的垂直整合所需的资本和基础设施。它还导致了次优的市场动态，因为搜索者对创新提取策略的关注减少，而更多关注于硬件操作的扩展。

这导致以下下游 问题：

1. 交易冲突：获胜的交易覆盖了后续捆绑交易所需的状态，破坏了价值。在现有的 MEV-boost 过程中，套利者为在尚未传播价格变动的新构建块中最早放置其交易的权利而竞争出价。然而，负责在拍卖获胜者之后安排所有其他交易的区块构建者对第一个交易将访问什么状态没有任何洞察。

   1. 因此，构建下一个交换操作的交易 B 可能无意中覆盖了在区块排序早期获得的获胜套利交易 A 中访问的状态变量（如流动资金池储备）。这破坏了价值，因为第一个交易的状态变更在提取发生之前被取消。

2. 低效的区块构建：第二种浪费来自于由于数据冲突而导致的创建交易失败后的冗余区块构建工作。构建者在最优安排交易排序上的计算周期投入了大量精力，结果却因早期状态不一致而导致延长的序列被破坏。

   1. 如果没有机制展示读取和写入分布存储之间的依赖关系，则块在有序逻辑的相互依赖操作被竞态条件无效化后变得荒谬地损坏，浪费构建者的资源配置。

3. 市场整合：搜索者整合到构建中以管理状态变化，从而减少竞争。长期以来，单纯作为“搜索者”而外部化区块创建的不可靠性导致专注于套利的实体购买了自己的专有构建能力。通过成为“搜索者-构建者”，参与者可以在周围区块空间更小心地插入额外的交易，而不会削弱他们获得的高优先级套利交易。

   1. 这种垂直整合使选手可以创建一个保护环境，但显著增加了进入壁垒，因为现在需要大额资本用于硬件、算法和出价预算，以便可靠地访问盈利的交易排序。领域中的新创新者具有新颖的交易排序见解，但又没有资源，使他们面临巨大的突破挑战。

   2. 随着整合加剧，方法的多样性也缩小了，因为焦点转向工业规模而不是创意价值发现。因此，整个生态系统都受到这些复合向下影响的影响。

什么是状态锁定？

以太坊的状态是一个包含所有账户余额、智能合约代码和合约存储的全面账本。状态是键值对的集合，键是由合约地址和存储槽索引组合而成的唯一标识符，值是存储在该位置的数据。

例如，如果在地址 0xABC...DEF 的合约中在存储槽 12345 中存储数据，则查询带有地址和槽索引组合的区块链即可检索存储在该位置的数据。

提议的状态锁定确保事务在区块构建过程中对特定存储槽具有独占访问权。这种独占访问意味着，一旦具有状态锁定的交易包含在区块中，其他交易在区块最终确定之前将无法更改锁定的存储槽，从而避免在同一区块内的冲突交易。

来源: State Lock Auctions: Towards Collaborative Block Building

状态锁定是通过通过一个明确的提案机制发出意图信号来实现的，该机制指定：

1. 要锁定存储的合约地址。

2. 要锁定的存储槽位置。

3. 打算访问和修改这些锁定位置的交易。

这种信号传递并未隐藏交易的数据或逻辑，但确保访问某些状态变量的意图是明确且无冲突的。

状态锁定机制旨在保持两个基本特性：

• 可见性：交易打算访问的地址和存储槽作为区块构建协议的一部分公开可见。这种可见性对于区块提议者和验证者之间的协调至关重要，有助于有效管理状态并减少交易冲突。

• 独占性：在保持可见性的同时，状态锁定的独占性确保在当前区块构建过程中，只有放置锁定的交易能够读写锁定状态。这种独占性对于维护交易执行的原子性至关重要。

通过实施状态锁定，以太坊能够更有效地管理并发交易执行，减少冲突的可能性，并确保交易以可预测和有序的方式执行。这有助于增强以太坊区块链及其智能合约平台的整体健壮性和可靠性。

逐步分析

为了定量分析该提案，我们可以分解其组成部分并评估其影响。

状态锁定拍卖的核心思想是通过允许参与者（搜索者）锁定区块链上的特定状态（或状态集合），从而使区块构建过程更加协作和高效。（有关变量的定义，请查阅附录）

1. 拍卖机制：想象一下你在一个拍卖会上，人们竞标锁定一个宝箱（在区块链术语中称为“状态”），以便能在一段时间内安全地存储他们的贵重物品（交易），不让其他人干扰。

   • 考虑一个区块链，在任何给定时间都有 (N) 个参与者希望锁定特定状态。

   • 每个参与者可以请求锁定一个或多个状态，每个请求 (R_i) 指定状态 (S_j) 和出价金额 (B_ij)。

   • 拍卖在离散时间间隔（Slot）内进行，每个Slot都有一个截止时间 (T_cutoff) 用于提交。截止时间 (T_cutoff) 的状态的最高出价者获胜并获得锁定状态的权利。

2. 状态锁定定价模型：想象每个宝箱都有一个基础价格，就像拍卖的起始出价一样，但锁定的最终成本可能会根据有多少人想要锁定同一个宝箱而上涨。

   • 锁定成本：锁定状态的成本 (C) 根据需求动态确定。一个简单的模型可能设置 (C = C_ base + 𝛿 |A|)，其中

     • C_ base 是一个固定的基础费用，

     • |A| 是要锁定的访问列表的大小（锁定的状态数量），并且

     • Δ 是一个随 |A| 增长的函数。

   • 出价评估：出价根据其价值 (B_{ij}) 相对于锁定成本 (C) 进行评估。仅对出价 B_{ij} ≥ C 的有效出价进行考虑。

3. 对交易效率和吞吐量的影响

   • 交易包含：通过状态锁定，参与者可以确保交易的包含，潜在地增加每个区块提取的价值。如果我们假设由于更具战略性的操作执行导致交易价值的平均增加为 Δ V，则每个区块提取的总价值可能会在 (N) 笔交易中显著增加。

   • 吞吐量考虑：该机制可能因拍卖过程而引入区块构建的延迟 (D)。然而，这一延迟通过在执行交易时提高确定性和效率得到弥补，导致系统吞吐量和价值提取的净增。

4. 经济影响

   • 拍卖生成的收入 R =∑C_i 对于每个区块，其中 (C_i) 是每个状态锁定的获胜出价者支付的费用。这一收入可能通过增加验证者的奖励来增强区块链的安全性。

   • 引入状态锁定拍卖可以通过为大参与者和小参与者之间削平竞争的土壤改变市场动态。通过比较实施前后能够赢得拍卖的参与者分布，可以建模其对市场参与的定量影响。

L2IV 思考

随着 DeFi 可组合性和链上活动的指数增长，必然会产生二阶效应，改变生态系统的激励和动态，特别是围绕最大化稀缺区块空间的效用。

新角色与专业化的出现

我们已经见证了 MEV 搜索者、中继和链上数据分析师从提取有序交易中的价值的竞争中崭露头角。随着需求不断超越顺序交易槽的供给，更多专业套利细分市场将因需要提升效率而出现。

增强战略性区块构建

稀缺性催生了竞争加剧，交易槽周围的零和动态激励更多战略性区块构建行为。区块构建者通过放弃即时回报而使用空区块来抑制区块空间供给，排序工具破坏竞争对手的进展以保持在套利的追逐中领先，并且从用户提取的价值被回收用于补贴交易费用以维持地位——这些都是参与者在追逐吞吐量访问时所采取的举措的指标。

围绕优先权的二级市场

优先权变得足够有价值，以至于围绕优先槽访问本身的二级市场可能会出现。我们可以通过交易顺序交换市场的增长看到最早的迹象，允许参与者交易序列位置。区块空间周围的衍生合同最终可能像商品一样交易，因为稀缺性使包含概率更加波动。

因此，我们认为可以期待一些新的原始机制受到状态锁拍卖提案的启发：

1. 高级 DeFi 工具：状态锁拍卖可以显著减少由于状态冲突而导致的交易失败的发生，使 DeFi 协议更可靠和高效。这种可靠性可能促使创建更复杂的金融工具，这些工具要求精确的执行条件，例如高频交易平台、链上衍生合同以及动态对冲工具。这些工具可以以较高的确定性执行交易结果，鼓励区块链上的更复杂金融策略。

2. 增强的套利和清盘机制：通过状态锁拍卖，套利者和清盘者可以确保他们交易的包含，有保证其必要的状态在执行之前不会被更改。这种确定性可能会促使开发更加激进的套利策略，依赖于瞬间优势。类似地，清盘机器人可以更有效地工作，因为它们知道其交易不会因意外状态变化而失败。

3. 去中心化的订单簿和匹配引擎：去中心化交易所可以利用状态锁拍卖建立更高效的链上订单簿和匹配引擎。通过锁定交易执行所需的状态，这些去中心化交易所可以确保订单准确、公平地被填充，而不会受到抢先交易或其他与 MEV 相关活动的干扰。

如果你正致力于任何原始机制，请与我们联系。我们将很高兴地与你讨论并协助你朝着这个理念前进。

结论

在这里结束时，我们能否花点时间去欣赏这些状态锁拍卖的潜力？最初对以太坊数据高速公路拥堵情况的窥探可能证明是一项关键的升级，随着交通的激增变得至关重要。

通过为智能合约提供简单的信号通道，指明它们将修改的数据内容，我们可以协调拥堵并避免后续的堆积。无需复杂的数学，只需简单的常识规则，以便并行工作负荷在追求 Web3 的未来时不会相互冲突。

当然，关于我们将如何收取这些优先权限的费用，细节仍待明晰。然而，正如本研究论文所示，一些小的补充以实现组织信号，可能会使区块构建顺利进行。若监管治理团队采取行动实施严谨的逻辑版本，优越的效率与商业创新都是可以实现的。

附录：

1. 拍卖机制变量

• N（参与者）：参与者的总数。每个参与者都试图确保对其交易的某些状态变量的独占访问。

• R_i（锁定请求）：代表每个参与者（按 i 索引）提交的单独请求以锁定一个状态。这是对确保特定状态部分的表达。

• S_j（要锁定的状态）：这是参与者希望锁定的特定状态或状态集。它可以指与执行自己交易相关的以太坊区块链中特定存储槽。

• B_ij（出价金额）：这是参与者 “ i” 愿意支付锁定状态 “j” 的金额。这是拍卖中用于确保独占访问权的出价。

• T_cutoff（提交截止时间）：这是特定拍卖Slot内提交所有出价的最后期限。它定义了该特定拍卖轮次的出价期间的结束。

2. 状态锁定定价模型变量

• C（锁定成本）：该变量表示锁定状态的成本，是基于对特定状态的需求确定的。它是一个动态值，会随着对锁定某些状态兴趣的变化而变化。

• C_base（基础成本）：这是锁定状态的固定基础成本，无论需求如何。它为状态锁定拍卖设定了最低价格底线。

• |A|（访问列表的大小）：这是指参与者希望锁定的状态变量或存储槽的数量。它反映了锁定请求的范围。

• δ（需求函数）：该函数根据访问列表的大小 |A| 成比例地增加锁定的成本。用于计算锁定多个状态的总成本。

3. 对交易效率和吞吐量的影响变量

• ΔV（交易价值的平均增加）：这代表由于状态锁定促进操作执行的更具战略性，潜在平均增加的每个区块提取价值。

• D（区块构建的延迟）：该变量表示因拍卖过程引入的区块构建时间线中的潜在时间延迟。它是因状态锁拍卖机制而导致的最终确定哪些交易被包含于区块中的额外时间。

4. 经济影响变量

• R（收入生成）：这是从拍卖生成的总收入，等于每个状态锁定的获胜出价者支付的成本总和。它代表了从拍卖中获得的区块链生态系统的财务利益。

• C_i（获胜者支付的单个状态锁定成本）：这是获胜参与者在拍卖中确保的每个状态锁定所支付的成本。

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• 原文链接： l2ivresearch.substack.co...
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