Mechan-stein：一种新型以太坊区块构建框架

Mechan-stein (又名 Franken-ism) ^ 选择你自己的冒险 – 无论哪种方式，只是想把“Frankenstein”和“Mechanism”结合起来。

"别担心，兄弟，就再来一次拍卖，我发誓。看看这个。"感谢 Mallesh 提供的 推文。

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作者 mike – 星期三; 2024 年 8 月 21 日。

_^祝 Bo 生日快乐。亲爱的读者，如果你还没看过 "Inside" 或 "Inside Outtakes,"，那么观看这些就是你的作业。_

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_非常感谢 Barnabé, Julian, Thomas, Jacob, mteam, Toni, Justin, Vitalik, Max, 和 Mallesh 围绕这些主题的讨论以及对草案的评论！_

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本文 第二部分 中探讨的组合机制的想法来自 Baranbé 主导的白板会议和随附的 推文。这些想法也在 此文档 中探讨，该文档启发了 此演讲。

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摘要： 我们概述了以太坊区块构建的高层框架，该框架围绕鼓励构建者竞争、限制验证者复杂性的价值以及保持区块空间中立性的设计目标。然后，我们重点介绍了三种拟议的机制，以及它们如何与既定的基本要求相联系。最后，我们探讨了将这些设计组合成一个名为 Mechan-stein 的流程的潜在协同效应。

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目录

(1) 区块空间市场设计的基本要素（双关语）

通过 PTC 嵌入 PBS 和 MEV 燃烧

执行拍卖（证明者-提议者分离的一个实例）

FOCIL

(2) Mechan-stein

Mechan-stein 的潜在问题

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相关工作

[1] 区块空间市场设计的基本要素（双关语）

自从合并之前，关于以太坊的交易供应链和区块空间市场设计已经写了 很多 （并且还在继续）。我仍然认为 Vitalik 的 Endgame 最简洁地总结了最佳结果，

“区块生产是中心化的，区块验证是无需信任且高度去中心化的，审查仍然被阻止。”

我们可以将这些陈述中的每一个转化为我们系统的设计目标：

1. “区块生产是中心化的。”

→ MEV 是金融系统中存在的事实，一些参与者将不可避免地专注于提取它。我们不能期望单独的 质押者 运行有利可图的构建者，但我们可以鼓励 MEV 市场中的竞争和透明度。在讨论 MEV-boost 时，我们通常将其描述为旨在为所有 提议者 实现 MEV 的访问民主化（它做得非常好），但现有系统中一个未被充分讨论的要素是它通过创建一个透明的区块空间购买市场来 鼓励构建者竞争 。对于大型构建者来说，存在（并且将永远存在）优势和规模经济（例如，与 中继 的搭配、获得独家订单流交易以及在各种交易场所持有大量库存——更多信息，请参阅这篇来自 Burak、Danning、Thomas 和 Florian 的 最新论文），但任何人都可以发送区块并在拍卖中竞争。MEV-boost 的另一个重要要素是拍卖在区块提案的即时（JIT）进行，使得提议者 在区块提案截止日期前后的 时间游戏 对作为 拍卖人 的 提议者 来说很有价值。尽管如此，拍卖的实时性质确保了价值最高的构建者 对于这个特定 槽 赢得拍卖（而不是，例如，任何 槽 价值最高的构建者——参见 Max 和 Mallesh 的论点，了解为什么提前拍卖更加中心化）。 这导致了 设计目标#1：鼓励构建者竞争。 [1]

2. “区块验证是无需信任且高度去中心化的” [2]

→ 以太坊的主要关注点一直是保持 验证者 集的去中心化（为什么这在下面的第 3 项中很重要）。这一基本原则体现在工程/技术设计和经济/激励设计中。在工程方面，规范 是考虑到 最低硬件要求 而编写的。这种约束确保了考虑到（相对）适度的资源，参与以太坊的共识是 可行的 。在经济层面上，目标是尽量减少家庭 质押者 和专业运营商之间财务结果的差异。除了可行性之外，这还旨在使家庭 质押不那么不合理 。这种双重否定是半开玩笑的，但希望传达了尝试确保家庭 质押 具有一定经济可行性，而不是通过中心化提供商进行 质押 的信息。解释这一点的另一个角度是保持复杂性的边际价值较低。我们不能期望家庭运营商与 Coinbase 和 Lido 拥有完全相同的奖励（例如，因为他们可能具有更高的网络延迟），但是中心化的 质押 提供商不应从复杂性中受益匪浅。这导致了 设计目标#2：限制验证者复杂性的价值。

3. “审查被阻止。”

→ 可信的中立性是将加密经济系统与金融科技区分开来的原因。如果中心化实体决定哪些交易上链以及哪些不上链，那就结束了。为了确保以太坊的反脆弱性和中立性，我们必须依赖 地理位置分散 的 验证者 ；验证者 集是区块生产管道中最去中心化的部分。我个人认为，(i) 拥有去中心化 验证者 集的主要目的是允许这些 验证者 对上链的交易表达不同的偏好（“高偏好熵”——感谢 Monnot 博士），并且 (ii) 依赖这种去中心化是保持链中立性的唯一方法（参见 不可拥堵的包含列表，了解更多关于链中立性的讨论）。这导致了 设计目标#3：保持以太坊区块空间的中立性。

好的。总结一下：

1. “区块生产是中心化的。”

→ 设计目标#1：鼓励构建者竞争。

2. “区块验证是无需信任且高度去中心化的”

→ 设计目标#2：限制验证者复杂性的价值。

3. “审查被阻止。”

→ 设计目标#3：保持以太坊区块空间的中立性。

好的。这一切都很棒，但让我们谈谈具体细节。许多提案旨在实现上述某些设计目标。我将重点关注三项：

1. 通过 Payload-Timeliness Committee 嵌入 提议者-构建者分离 和 MEV-burn （简称 PTC）。
2. 执行拍卖/证明者-提议者分离。
3. 强制分叉选择包含列表 （简称 FOCIL）。

这可能看起来很术语化，我对此表示歉意；请查看每个主题的规范文章链接；为了更易于理解，我将在下面介绍每个提案的高级视图。

通过 PTC 嵌入 PBS 和 MEV-burn

此设计将 JIT 区块拍卖嵌入到以太坊共识层中。下图总结了 槽 期间 的区块生产管道。

1. 构建者通过 将 (区块头，投标价值) 对发送给 提议者 和委员会成员来在拍卖中 投标。
2. 提议者承诺 通过签署并发布中标来获得最高的投标价值。
3. 委员会强制执行提议者 根据他们的观点选择了足够高的 投标。
4. 构建者发布 区块。
5. 委员会强制执行构建者 发布的及时性。

分析

• PTC 允许协议（通过委员会的强制执行）充当 公平交换 中销售区块构建权的受信任第三方。MEV-burn （可能更恰当地表示为“区块最大化”，因为 燃烧 对于 投标 来说不是绝对必要的）要求 证明者 强制执行由 提议者 选择作为获胜者的 投标 阈值。
• PTC 主要实现 设计目标#1：鼓励构建者竞争。 PTC 嵌入了 MEV-boost，完全倾向于创建一个竞争激烈的区块构建市场。与 MEV-boost 中一样，实时区块拍卖允许任何构建者提交 投标，并鼓励在每个 槽 中的竞争。此外，JIT 拍卖和 MEV-burn 的 投标 阈值强制执行降低了多 槽 MEV 的风险，因为它迫使每次拍卖在 槽 期间进行。最后，PTC 和其他 ePBS 设计在历史上旨在 移除中继。通过 MEV-burn 中的 投标 阈值，协议的可绕过性 变得不太可行（即使最好的构建者绕过了，第二好的构建者也可以通过协议并确保他们的 投标 获胜）。
• PTC 略微解决了 设计目标#2：限制验证者复杂性的价值。 通过为 识别 MEV 的区块 创建显式市场，PTC 确保所有 验证者 都可以访问其 槽 中可用的大部分 MEV。MEV-burn 还可以消除 验证者 奖励的差异。但是，此拍卖设计的主要限制之一是拍卖在 槽 期间发生的“飞行中价值”（感谢 Barnabé 创造 了这个 术语）问题。由于所售商品的价格在整个 槽 中变化很大，因此 拍卖人 的角色会因复杂性而受益。除了简单的 时间游戏 之外，还可能围绕分叉选择规则使用更奇特的策略（例如，使用额外的分叉选择权重来 进一步延迟区块发布，感谢 Toni），而我们才刚刚开始看到这些策略发挥作用。
• PTC 未解决 设计目标#3：保持以太坊区块空间的中立性。 PTC 和 PBS 通常都不旨在鼓励抗审查。少数构建者占据以太坊区块的大部分这一事实并不令人惊讶，我们不应指望这些构建者维护链的可信中立性（即使他们现在是这样）。虽然 PTC 旨在保持去中心化的 验证者 集，但出售完整区块的事实通过仍然将排除交易的自由裁量权授予构建者来抵消了这种效果（例如，考虑 100% 的 验证者 是家庭 质押者 的假设 (最大程度的去中心化)，但他们都外包给同一构建者

⟹ 构建者完全决定了上链的交易）。

执行拍卖（证明者-提议者分离的一个实例）

与 PTC 启用的 JIT 区块拍卖相比，此设计将提前 槽 拍卖嵌入到以太坊共识层中。槽 拍卖 仍然将整个区块分配给拍卖的获胜者，但是他们不再需要在 投标 时承诺区块的特定内容（例如，他们正在购买未来的区块空间）——这允许拍卖在 槽 本身之前很久进行。下图总结了 提前 32 个 槽 的区块生产管道（32 只是一个任意数字；你可以在提前的任何时间甚至在 槽 本身期间运行拍卖；关键的区别在于 投标 不包含对区块内容的承诺）。

注意，前三个步骤与 PTC 流程几乎相同。唯一的区别是 (a) Slot N+32 区块生产权的拍卖在 Slot N 期间进行，以及 (b) 投标 对象是一个 投标价值，而不是 (区块头，投标价值) 元组。区块的实际构建和发布发生在 Slot N+32 期间，并且 执行拍卖 与该过程无关。

1. 构建者通过 将 投标价值 发送给 提议者 和委员会成员来在拍卖中 投标。
2. 提议者承诺 通过签署并发布中标来获得最高的 投标 价值。
3. 委员会强制执行提议者 根据他们的观点选择了足够高的 投标。

分析

• 执行拍卖 允许该协议（通过委员会的强制执行）充当销售未来 槽 的区块构建权的 公平交换 中受信任的第三方。
• 执行拍卖 主要支持 设计目标#2：限制验证者复杂性的价值。 对于 PTC 的实时拍卖，我们描述了飞行中价值问题如何导致 验证者（进行拍卖）的复杂性产生价值。在 执行拍卖 中，拍卖是先验进行的，从而降低了所售对象价值的波动性。进行拍卖的 验证者 扮演的角色要简单得多，他们不像在 JIT 拍卖中那样受益于时间游戏，从而降低了他们从复杂性中获得的价值。
• 执行拍卖 不解决 设计目标#1：鼓励构建者竞争。 通过提抢跑拍卖，最高价值的出价人将永远是最好地生产区块的构建者（感谢 Max 和 Mallesh 正式确定了这一点）。构建者仍然可以选择在二级市场上出售区块生产权，但只能以高于他们可以提取的溢价出售。 [3]
• 执行拍卖 不解决 设计目标#3：保持以太坊区块空间的中立性。 执行拍卖 并非旨在鼓励抗审查 。我们完全期望未来的区块空间和构建者市场保持中心化。执行拍卖 的另一个主要问题是多 槽 MEV 的风险。由于拍卖不是实时的，因此可以获得多个连续的未来 槽，并启动多 槽 MEV 策略，而无需在 槽 本身期间参与任何拍卖。（我们可以尝试通过仅提前查看单个 槽 来缓解此问题——例如，在 Slot N 期间进行 Slot N+1 拍卖，但这可能会引发与 JIT 区块拍卖相关的相同飞行中价值问题。此处需要更多的研究（并且 Julian 正在积极进行研究）。）

FOCIL

此设计允许多个共识参与者构建必须包含在给定 槽 中的交易列表。与之前的设计相比，这 不是 一次拍卖，并且 不 旨在将 MEV 市场嵌入到协议中。相反，这里的重点是通过允许多方共同创建已生产区块的模板（以一组约束的形式）来提高系统的中立性。下图描述了 槽 本身期间 的区块生产过程。

1. IL 委员会将其 包含列表发布给构建者（在此图中将其与 提议者 组合在一起，因为构建者必须遵循区块模板）和 证明者。
2. 构建者发布 一个包含他们收到的 IL 的聚合视图并符合其中约束的区块。
3. 证明者强制执行 区块有效性条件，现在检查构建者是否包含了足够阈值的观察到的包含列表。

分析

• FOCIL 通过允许多个 验证者 在区块共同创建中表达他们的偏好来提高协议的中立性。
• FOCIL 主要有助于实现 设计目标#3：保持以太坊区块空间的中立性。 这是直接目标；对区块构建有更多的输入似乎是显而易见的（非常符合最新的 并发 提议者 研究）。至关重要的是，FOCIL 有意不向包含列表构造者提供任何 MEV 权力（请参阅 不可拥堵性 以了解更多信息），以避免对该角色进行经济捕获。特别是，FOCIL 不 旨在限制构建者普遍提取 MEV 的能力；构建者仍然可以在其区块生产过程中随意地重新排序和插入交易。相反，FOCIL 减少了他们 任意排除 交易的能力。
• FOCIL 不解决 设计目标#1：鼓励构建者竞争。 除了强制执行一个区块模板来处理不能任意排除的交易之外，FOCIL 与确切的区块生产过程无关。
• FOCIL 不解决 设计目标#2：限制验证者复杂性的价值。 除了强制执行一个区块模板来处理不能任意排除的交易之外，FOCIL 与确切的区块生产过程无关。

好的。这是本文的“吃蔬菜”部分。重要的结论是 上述每项提案主要解决一个被引用的设计目标，但没有一项同时解决所有三个目标。 这使得很容易指出任何特定设计的缺陷。

…

你可能看到了我们的方向。我们不要拐弯抹角。如果我们把它们结合起来呢？每个都在特定角色中发挥作用，并在 槽 持续时间的不同部分中运行；为什么不试试呢？

[2] Mechan-stein

有了奠定的基础，我们可以 ~几乎~ 直接组合这三种机制。但是，有一个问题，这是因为两个拍卖都在出售相同的对象——Slot N+32 的建议权。因此，第一次拍卖（在 Slot N 期间出售 Slot N+32 的 槽 拍卖）的 投标 将不具有任何经济意义，因为竞标者将争夺该 槽，但到该 槽 到来时将被迫出售。为了解决这个问题，第二次拍卖（在 槽 期间实时进行）可以是一个区块顶部拍卖（例如，区块中消耗的前 5 毫米气体）。有许多文章在探讨区块顶部/区块其余部分的拆分（有时称为区块前缀/后缀）（例如，请参阅 此处、此处、此处），因此我们将不再讨论促进此交换所需的共识更改的详细信息。假设其可行性，Mechan-stein 的双重拍卖设计更有意义。

- 在 Slot N 期间进行的拍卖 1 出售 Slot N+32 的建议权，并由 Slot N 的 提议者 进行。

- 在 Slot N+32 期间进行的拍卖 2 将区块顶部出售给指定要在区块中首先执行的特定交易集的（可能不同的）构建者。此拍卖由拍卖 1 的构建者/获胜者实时进行。

通过这种框架，拍卖 1 的获胜者有效地购买了构建（或出售）Slot N+32 的区块其余部分的选项——因此，该拍卖中 投标 的预期价值将是区块后缀中可提取的 MEV 的平均数量（旁注：这可能与 预确认 一起很好地发挥作用）。下图以高级别显示了流程（为便于理解而省略了许多来回）。

1. Slot N 提议者拍卖** Slot N+32 的建议权。
2. Slot N 证明者强制执行 槽 拍卖的 投标** 阈值。
3. [32 个插槽之后] Slot N+32 IL 委员会发布 他们的 IL。
4. Slot N+32 构建者拍卖 Slot N+32 的区块顶部。
5. Slot N+32 PTC 强制执行 区块顶部拍卖的 投标 阈值。
6. Slot N+32 PTC 强制执行 中标构建者发布的区块的及时性。
7. Slot N+32 证明者强制执行** 最终区块的 IL 阈值。

是的，是的——有很多步骤，但宣传很有说服力。

• Mechan-stein 解决了 设计目标#1：鼓励构建者竞争。 允许的 JIT 区块顶部拍卖通过 迫使 槽 拍卖获胜者出售区块的一部分或至少支付一个阈值来构建完整的区块本身，从而有助于缓解 执行拍卖 中多 槽 MEV 的风险。
• Mechan-stein 解决了 设计目标#2：限制验证者复杂性的价值。 现在，普通 验证者 在区块生产中的角色是简单地结合（1）进行提前 槽 拍卖，以及（2）当作为 IL 委员会的一部分时发布他们的包含列表。这样极大地减少了授予 验证者 的权力，因为（1）他们现在正在先验地进行拍卖（因此，延迟和时间游戏的作用较小），并且（2）包含列表有意不为 MEV 交易生成太多价值（因为它仅保证包含而不是排序）。
• Mechan-stein 解决了 设计目标#3：保持以太坊区块空间的中立性。 通过允许多个参与者共同创建对每个区块的构建者强制执行的一组约束，实现了高偏好熵，而不会不适当地有益于落在包含列表中的交易，因为区块构建者仍然可以随意地重新排序和插入。但是，构建者排除的能力受到限制，从而消除了他们对区块中交易的某些垄断权力。

组合机制创建了一组制衡措施，其中孤立设计中的弱点是另一种设计的优势。一切都很完美，对吧？

Mechan-stein 的潜在问题

可能不仅是彩虹和蝴蝶。在不全面（既没有在潜在问题列表中，也没有在对所述问题的响应中）的情况下，让我们研究一下 Mechan-stein 的一些最明显的问题以及一些初步的反驳点。

• 要点#1 – 复杂性，复杂性，复杂性。这可能（也许应该）算作多个要点（感谢 Mallesh 提供的相关 推文）。这些提议中的每一个都涉及对以太坊共识层的重大更改，并具有广泛的影响（尤其是在分叉选择规则上）。魔鬼真的在细节中，而且要指定和实施类似的东西将是一项巨大的研究和工程提升——让我们这样说吧 奥卡姆的威廉 不会留下深刻的印象。
  • 反驳点#1 – 在一个无需许可且高度金融化的世界中构建金融的未来并非易事（“罗马不是一天建成的”）。对于构建一个 意识到 MEV，去中心化，可信赖的中立区块链 而言，似乎没有灵丹妙药，这不应该令人震惊。也许现在承受复杂性可以使链条处于更稳定的平衡状态。此外，在组合设计中可能存在显着的协同作用（例如，对 FOCIL 和 PTC 使用相同的委员会）。你可能会做 Mechan-stein 的一个子集，并且仍然获得一些好处（例如，FOCIL + PTC）。
• 要点#2 – 提前进行的 槽 拍卖可能会如何扭曲 MEV 市场？主要只是在重复 Max 和 Mallesh 的 论点（本文中第三次引用该论文，哈哈）。通过消除初始拍卖的实时性，你将其偏向于最佳构建者（或“最佳区块空间未来价值评估者™”）的赢家通吃。我会说这在精神上类似于 Phil Daian 的观点，即尽可能地使竞争具有确定性（例如，"确定性与统计机会"）。
  • 反驳点#2 – 这仍然是让 PTC 进行 JIT 区块顶部拍卖的目的。我认为这感觉很合理。但是，在 JIT 拍卖中，拍卖人（可能是构建者本身）仍然具有轻微的优势，他们可以受益于复杂性和延迟投资，因为他们是 拍卖人 和参与者。如上所述，你可以考虑跳过 Mechan-stein 的 执行拍卖 部分，而仅使用 FOCIL + PTC（甚至让 MEV-boost 单独作为主要的 PBS 市场并仅使用 FOCIL）。（感谢 Justin 指出你可以尝试进行 执行拍卖，其中选择多个 提议者（多个拍卖获胜者）——另一种尝试缓解多 槽 MEV 风险的组合机制。）
• 要点#3 – 作为区块生产者仍然有力量。正如 此评论 及其对 FOCIL 帖子的 回应 中指出的那样，作为区块构建者仍然具有一定的自由裁量权。也就是说，他们可以选择从其聚合中排除哪些 IL，直至达到某种协议强制执行的容差。拥有 IL“聚合器”的这种概念是 FOCIL 与像 Braid 这样的无领导者方法 之间的主要区别。
  • 反驳点#3 – 这似乎是一个基本特征。再次，我发现自己依靠 Phil 的评论和心理模型来“经济力量如何在协议中表达”。在具有网络延迟和地理去中心化的分布式系统中，某些参与者将比其他参与者具有优势。假设协议没有明确地在某个时间段内赋予某些参与者权力（例如，通过选举一名领导者）。在这种情况下，该权力仍将在其他地方表现出来，可能以一种更加隐含（因此更复杂）的方式表现出来。这更多是一个元点，我很高兴被说服。

好吧，就到这里了；希望你觉得它有趣。还有很多需要思考的。

感谢你的阅读♥ -mike

脚注

[1]：值得注意的是，以强大的抗审查属性为前提，垄断构建者和构建者的竞争市场之间的差异并不那么重要。正如与 Barnabé 和 Julian 讨论的那样，如果垄断构建者开始滥用其权力，那么也许更重要的属性是垄断构建者的“可替代性”。在所有其他条件相同的情况下，我仍然更喜欢我们拥有多个构建者的结果，即使仅仅是因为拥有单个区块构建者的拟议现实看起来高度中心化，即使其他共识参与者对他们施加很大限制。因此，构建者竞争仍然感觉像是合理的愿望。 ↩︎

[2]：Vitalik 指出，当他最初写这篇文章时，他更多的是指验证区块的行为（例如，通过验证 ZK 证明），而不是明确地参与共识。名称“验证者”表示参与共识的人，自从 信标链 启动以来，这一直是一个命名痛点。尽管如此，我仍然喜欢保持某种形式的共识参与去中心化（主要作为更好地实现链中立的一种手段）的框架，因此我会稍微滥用命名上的混淆。 xD ↩︎

[3]：值得注意的是，验证者 也可以选择仅通过使用 MEV-boost 的 min-bid 功能以溢价出售他们的区块。有关 min-bid 的更多信息，请参阅 Julian 和 Data Always。 ↩︎

…

星期三快乐！很高兴分享一篇题为“Mechan-stein”的新文章，该文章探讨了结合针对不同结果的现有提案（例如，透明的 MEV 市场与抗审查性）可能如何导致更完整的解决方案。

🧟🧪🧬➷

https://ethresear.ch/t/mechan-stein-alt-franken-ism/20321

Barnabé 首先在推文中提出了这个想法：https://x.com/barnabemonnot/status/1808444733305258047 我们进一步在区块构造会议中探讨了它：https://efdn.notion.site/Block-construction-session-bd611621250f45948eff05fcf6a34067?pvs=4

非常感谢 @barnabemonnot @_julianma @soispoke @jacobykaufmann @mteamisloading @nero_eth @drakefjustin @VitalikButerin @MaxResnick1 @malleshpai 对草案的讨论和/或评论。我在此呼应 Vitalik 的观点：https://x.com/VitalikButerin/status/1820993698106368166——进展令人兴奋！

（随便提一下：我最近看了 Bo Burnham 的 Inside Outtakes，而且碰巧今天是他的生日。一个有趣的巧合还是命运？……你告诉我。无论如何，我不应该错过这个机会来宣传他的作品——太棒了）

https://www.youtube.com/watch?v=5XWEVoI40sE

• 原文链接： hackmd.io/@mikeneuder/me...
• 登链社区 AI 助手，为大家转译优秀英文文章，如有翻译不通的地方，还请包涵～