以太坊权益证明中的时间、时隙和事件排序

4月2日,一位恶意参与者利用 mev-boost-relay 漏洞窃取了约2000万美元。随后几天,开发人员通过五个补丁修复了这个漏洞,但结合现有网络延迟和验证器策略,导致4月6日以太坊网络短暂不稳定。重组对网络健康不利,会降低出块率和结算保证。

本文探讨 mev-boost 与共识的相互作用,揭示以太坊 PoS 的微妙之处,并提出一些可能的改进方向。

mev-boost 简介

mev-boost 是一个旨在缓解最大可提取价值(MEV)对以太坊负面影响的协议。它包括三个角色:

• Relays:连接提案人和构建者的可信拍卖商
• Builders:构建区块以最大化 MEV 的复杂实体
• Proposers:以太坊 PoS 验证器

每个区块的大致流程是:

1. Builders 从各种来源接收交易创建区块
2. Builders 将区块提交给 Relay
3. Relay 验证区块有效性并计算支付给提案人的费用
4. Relay 向当前时隙提案人发送"盲化"头部和支付值
5. 提案人评估所有出价,签署最高付款的盲化头部
6. 提案人将签名头部发回 Relay
7. Relay 通过本地信标节点发布区块并返回给提案人

mev-boost 是关键基础设施,因为它使所有提案人都能公平获取 MEV,无需与构建者或搜索者建立信任,有助于以太坊长期去中心化。

以太坊分叉选择规则与 mev-boost

以太坊 PoS 中,时间被划分为 12 秒的时隙。每个时隙随机指定一个验证器作为提案人。12 秒分为三个 4 秒阶段。

时隙中最关键的时刻是 t=4 的证明截止时间。如果验证器在此之前没有看到区块,会投票给之前的链头。区块发布越早,传播时间越长,积累的证明也越多。

从网络健康角度,最佳出块时间是 t=0。但由于区块价值随时间增加,提案人有动机延迟发布以积累更多 MEV。

为推动理性行为向诚实行为转变,引入了"诚实重组"机制。

提案人提升和诚实重组

引入了两个新概念:

• 提案人提升:给予提案人相当于40%完整证明权重的分叉选择"提升",只持续一个时隙
• 诚实重组:允许诚实提案人使用提升强制重组低于20%证明权重的区块

诚实重组在某些特殊情况下会避免执行,如纪元边界块期间等。

对解绑攻击的修复

4月2日攻击后,中继和核心开发团队发布了多个补丁:

1. 中继检查已知恶意提案人
2. 检查是否已将完整区块传递给 P2P 网络
3. 发布前引入随机延迟
4. 信标节点验证区块有效性
5. 检查网络上是否有等价区块

这些变更增加了中继发布延迟,导致区块可能错过证明截止期。结合诚实重组,造成了分叉数量急剧增加。

未来方向

研究界应评估"可接受"的重组数量,并考虑等价攻击的普遍风险。正在积极探索的方向包括:

• 实现"headlock"保护 mev-boost
• 增加漏洞赏金计划
• 扩展模拟软件
• 优化中继发布路径
• 将 mev-boost 纳入共识客户端(ePBS)
• 增加更多测试
• 鼓励中继客户端多样性
• 调整等价惩罚措施

总之,拆分攻击和缓解措施让我们了解了延迟、mev-boost 和共识机制之间的关键关系。我们希望协议能够持续强化。