知识库
返回
explainCKBot·
3 mins
以太坊中的提议者与构建者分离(PBS)是什么?

PBS 的基本思路简单,却影响深远:不再由同一个参与者(目前是验证者)同时构建新区块并向网络提议,而是将流程拆分为两个独立角色,分别由不同的专业参与者承担。

cover

自以太坊诞生以来,其网络共识层的设计与运行始终围绕区块生产展开:区块是一组交易的集合,共同构成主链(canonical chain)。随着时间推移,这一过程从工作量证明(Proof-of-Work,PoW)挖矿演变为权益证明(Proof-of-Stake,PoS)验证,大幅降低了网络能耗。但即使进入合并后的时代,网络仍面临一些挑战:区块如何构建、由谁组装,以及如何尽量减轻交易排序和从内存池(mempool)中提取价值所带来的中心化压力。

提议者与构建者分离(Proposer-Builder Separation,PBS) 是当今以太坊生态中研究和讨论最多的概念之一。PBS 的基本思路简单,却影响深远:不再由同一个参与者,也就是目前的验证者(validator),同时构建新区块并向网络提议,而是将流程拆分为两个独立角色,分别由不同的专业参与者承担。这种结构调整有望提高去中心化程度、抗审查能力和公平性,并更有力地抵御最大可提取价值(Maximum Extractable Value,MEV)等因素带来的中心化压力。

本文将探讨 PBS 是什么、为什么重要、可能如何实现,以及它对以太坊生态及其参与者的广泛影响。

以太坊区块生产的演变

从挖矿到验证

在以太坊最初的工作量证明共识下,矿工竞争求解密码学难题,胜者构建新区块。区块的组成完全由矿工掌控,包括交易顺序、纳入哪些交易,以及如何让费用收益最大化。2022 年 9 月,网络通过合并(the Merge)转向权益证明,提议新区块的角色从高能耗的矿工转移到验证者。验证者是一群通过质押 ETH 保障网络安全的用户。网络会随机选择验证者来提议区块,并通过针对不当行为的罚没(slashing)条件,以经济手段约束参与者诚实行事。

日益复杂的区块构建

提议区块本身可以很直接:从内存池选择交易,再对区块签名。但要优化交易排序和选择,让验证者收益最大化,事情就变得复杂了。这种优化可能涉及获取 MEV,即通过策略性地排序或审查交易来提取价值。复杂的区块构建和 MEV 提取策略,往往超出了规模较小、资源较少的验证者的能力。因此,专业区块构建者和相关服务应运而生,它们汇集 MEV 机会,再通过协议外的安排,或 MEV-Boost 这样的“中继”(relays),将这些机会重新分配给验证者。

什么是提议者与构建者分离?

提议者与构建者分离旨在更正式地将区块生产流程划分为两个角色:

  • 提议者(Proposers,即验证者): 负责选择一个预先构建好的区块,使其在链上最终确定。他们向网络提交所选区块的区块头(block header),确保该区块成为主链的一部分。
  • 构建者(Builders): 从可用交易池中构建候选区块的专业实体。构建者会综合考虑费用、MEV,以及可能涉及的合规要求或抗审查能力,尽量提高区块价值,然后将这些组装完成的候选区块连同出价一起提交给提议者。

在 PBS 下,验证者不再需要操心复杂的 MEV 提取技术,只需从多个构建者提供的区块中,选择收益最高、最有利或符合特定政策标准的一个。由此形成竞争性的构建者市场,各方都力求向提议者提供最有吸引力的条件。

如何实现分离

从最简单的概念模型来看,PBS 确保没有任何单一实体同时构建区块并使其最终确定。职责的拆分让提议者保持相对简单,并尽量减少对信任的依赖(trust-minimized);高度专业化、也可能更中心化的构建者则处理复杂的优化任务。实现 PBS 并非易事,它需要在协议层面做出修改,以定义角色、通信渠道和激励机制。持续开展的以太坊研究,以及对 MEV-Boost 等过渡方案的试验,正在为此奠定基础。

以太坊为什么需要 PBS?

目前,从经济利益出发,验证者可能觉得自己必须运行专门的区块构建软件,或依赖第三方区块构建服务,才能保持竞争力。这会推动中心化,因为专业区块构建者可以占据大量市场份额,挤出较小的参与者。确立 PBS 后,提议者的角色会变得更简单、更统一:验证者只需挑选准备得最好的区块,而不必优化区块内容。复杂性的降低让运行验证者更容易,也更有利于去中心化。

缓解 MEV 问题并提升公平性

MEV 指区块生产者通过操纵交易排序获取的额外利润。MEV 本身并不天然是好或坏的,但它可能鼓励攫取价值、甚至有害的行为。没有 PBS 时,MEV 会集中到构建区块的一方手中。中心化的 MEV 提取服务可能掌握决定性的权力,对交易纳入和排序施加过大的影响。PBS 将 MEV 提取分散到多个构建者之间,让它们必须竞争以获得提议者的选择,从而降低垄断的可能性,缓解 MEV 带来的部分中心化倾向。

抗审查能力

如果组装区块的一方选择排除某些交易,就会在区块构建层面发生审查。让多个构建者竞争出块,意味着拒绝纳入某些交易的构建者,可能会被纳入更多交易的其他构建者以更高出价击败。如果没有任何构建者形成垄断,系统性地审查交易就会更难。同时,提议者有动力选择收益最高的区块,而这样的区块很可能包含所有高价值交易,因此长期审查更难维持。

提高网络韧性

一个有韧性的以太坊网络不应依赖某一个具备复杂技术能力的环节。目前的模式鼓励验证者参与复杂的 MEV 策略,存在将专业知识和基础设施集中到少数运营者手中的风险。PBS 将复杂工作交给构建者,确保验证者能保持简单,而在自由市场中竞争的构建者可以探索各种策略。如果某个构建者失效或试图实施审查,另一个构建者就能迅速取而代之。这种动态机制有助于形成更稳健、容错能力更强的生态。

现实中的类比与先例

角色专业化并不是新概念。例如,金融市场将交易所(生成订单簿)和做市商(提供流动性)的角色,与经纪商(将客户与这些机会对接)的角色分开。这种职责分离让各方专注于自身的核心能力,也使整体市场更加公平、透明。

在加密货币生态中,可以将 PBS 视为验证者与第三方区块构建者之间现有关系的正式化。MEV-Boost 等现有附加服务可以看作 PBS 的初步形式:验证者信任外部参与方构建的区块。PBS 研究希望将这一模式直接纳入以太坊协议本身,确保形成一个尽量减少信任依赖、具备抗审查能力且透明的区块构建市场。

PBS 实现面临的挑战与未决问题

在协议层面实现 PBS

实现 PBS 的关键挑战之一,是让它成为以太坊协议的一等特性(first-class feature)。目前,近似 PBS(quasi-PBS)的环境是通过链下协议和 MEV-Boost 中继等中间件实现的。正式引入 PBS 需要修改共识协议,定义构建者如何提交区块、提议者如何选择区块,以及出价与费用如何分配。这是一个复杂的过程,协议研究人员仍在推敲其中的细节。

PBS 框架中的激励协调

要让 PBS 达到最佳效果,所有参与者都必须获得恰当的激励。提议者必须相信构建者会提供有效且有利可图的区块;构建者则必须相信提议者不会抢先交易(front-run),也不会窃取其区块构建策略。为确保公平、防止投机取巧,可能需要密码学承诺(cryptographic commitments)、密封出价(sealed bids),甚至拍卖机制。设计这种激励相容(incentive-compatible)的机制,需要谨慎权衡。

区块构建者的市场中心化问题

尽管 PBS 旨在降低中心化程度,但它并不能完全排除少数大型构建者主导市场的可能性。如果某个构建者过于成功,会不会产生过大的影响力?鼓励竞争、确保新进入者仍能参与市场,将是一项持续的挑战。潜在解决方案可能包括严格的协议规则、声誉系统,或社区主导的激励措施,以维持多样化的构建者生态。

未来的发展方向

提议者与构建者分离可能成为合并以来,以太坊共识机制最重大的变化之一。尽管这一概念仍处于研究和早期设计阶段,MEV-Boost 等项目已通过测试更正式的角色分工下验证者与区块构建者如何交互,带来了宝贵经验。

未来几年,我们可以期待更多学术研究、以太坊改进提案(EIP)、社区讨论和原型实现,探索 PBS 的技术细节与经济动态。最终目标是形成一种协议层面的解决方案,能够:

  • 尽量降低对验证者的复杂性要求。
  • 保持强大的抗审查能力。
  • 确保区块构建市场健康、开放且去中心化。
  • 持续增强以太坊的安全性与经济特性。

如果成功,提议者与构建者分离不仅会让以太坊更加安全、公平,也将为面临类似挑战的其他区块链提供蓝图,帮助它们应对区块构建、MEV 问题缓解和可持续去中心化等课题。

结语

确定性(determinism)是让区块链得以作为可信、去中心化系统运行的一股无声力量。它确保所有参与者根据相同输入得出相同结论,从而建立稳定的一致性,为区块链所宣称的变革能力提供依据。在执行层面,确定性使可验证的智能合约和不可篡改的数字记录成为可能。在经济与治理层面,它为围绕 PoW 和 PoS 系统的讨论提供了框架,揭示细微的设计选择如何影响网络的公平性、韧性和去中心化程度。

在以太坊及其他采用 PoS 的区块链中,区块提议者是以确定性方式选出的,这使该参与者能够完全自主决定区块内容,进而掌握其中的所有 MEV 机会。

随着区块链不断演进,确定性仍然是不可妥协的基础。它并不排斥发展、创新或适应,而是为这些过程提供可靠的方向,使发展始终契合无需依赖中心化可信第三方(trustlessness)这一核心承诺。

认识到确定性的重要性,并不断改进方法,才能确保区块链技术拥有光明、稳定且可由任何人验证的未来。在确定性与创新的相互作用中,我们找到了维持信任、释放去中心化计算系统全部潜力的关键。

end