Single Slot PBS vs. Two Slot PBS

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这是抗审查小组的系列文章的第三篇,我们将由以太坊的 EIP-4844 开始,讨论区块链上各种不同的抗审查题目。敬请留意 Uncommons 公众号逢星期五推出的抗审查小组的系列文章!
本文来自 Uncommons Censorship-resistance Workstream

这是抗审查小组的系列文章的第三篇,我们将由以太坊的 EIP-4844 开始,讨论区块链上各种不同的抗审查题目。敬请留意 Uncommons 公众号逢星期五推出的抗审查小组的系列文章!

Single Slot PBS vs. Two Slot PBS

抗審查小組系列 #3

write / Jocelyn

design / Piggy & 瓶子(公眾號封面)

edit / @swiftevo


TL;DR

  • 抗审查指的是交易自由、免受没收的自由以及交易不可更改性。

  • PBS 减轻原 Proposer 负担,无需保存着 Ethereum 完整的状态。在一定程度上降低了成为 Proposer 的门槛,让网络更去中心化。

  • Single Slot PBS,在 mev-boost 中又称 “Slot Auction”;对“产出区块内容的权利”做竞标。

    • 优点︰架构简单,时间较短。

  • Two Slot PBS,在 mev-boost 中又称 “Block Auction”;Builder 对区块内容做竞标。

    • 优点︰较去中心化,无需受 Committee 是否在线影响。

之前提到过 PBS 的方案就是将验证者进一步的分离成两个角色。其中,Builder 负责打包区块,而 Proposer 负责区块竞价。本文将探讨 PBS 的两种解决方案演变成 2 种实现路径。

当我们一直提到关于 PBS 的主要用途时,我们首先来看下什么是 crypto 中最关心的审查抵抗力?而审查抵抗力主要是指在哪些方面实现了抗审查性。


什么是抗审查性?

抗审查指的是交易自由、免受没收的自由以及交易不可更改性。— bitcoin.com[1]

不管是信息、技术或行为,我们都希望拥有抵御审查或干扰的能力。那么在实践中体现在技术手段、政治抗议、言论自由等多种形式。目的是控制信息流动、限制言论自由、过滤敏感内容或监视公民。那我们首先来关注被审查的金融资产是什么样的?金融审查其实是对金融活动的压制,例如限高限消,例如取消你与另一方的交易,或直接冻结你的金融资产。

政府在其中通常扮演主要审查者,目前滋生更多的其他金融中介机构诞生(如银行、信用卡公司和 web2 平台),同样也可以在某些方面压制金融活动。因此,这边我们讲的抗审查是指尽管有第三方的干预,我们仍旧能进行金融行为的能力。

如上所述,加密货币抗审查的三大核心原则包括:

  1. 交易自由:任何第三方都无法阻止你进行资产的发送或接收。

  2. 资产保护:任何第三方都不能剥夺或冻结你的资产。

  3. 交易不可变性:任何第三方几乎无法在交易完成后进行更改。

在传统金融中,目前仅有黄金具有抗审查性。但其实黄金也不能说是完全具有 100% 的抗审查性,毕竟之前有过《紧急银行法[2]》的先例。

1933 年 3 月 9 日,罗斯福就职典礼过后没几天,美国参众两院即通过了《紧急银行法[3]》,要求所有人向银行上缴所持有的一切黄金及黄金凭证,按每盎司黄金 20.67 美元的价格,将其兑换成纸币或存款;银行则必须将所收黄金上缴到美联储。所有私藏黄金的美国公民都是“罪犯”。任何私藏黄金的人,将被判 10 年监禁和 25 万美元的罚款。

现有“盛世古董,乱世黄金”之说,在动荡时期,人们倾向于将资产转移到更为稳定和保值的物品上,如黄金。而我们都知道,目前的金价在不断攀升,这也反映了全球经济和政治不确定性增加的趋势。面对这种局势,金融产品的抗审查特质变得尤为重要。

对于其他类型的金融资产,例如法定货币,几乎所有政府发行的法定货币都面临着严格的审查。虽然现金可能也具有一定程度的抗审查性,但其在流通中的比例相对于总法定货币量来说非常小。此外,现金使用还面临着丢失、损坏以及通货膨胀等问题,这些因素在此不作进一步讨论。

回到区块链的抗审查特性,区块链中的提案者-构建者分离(PBS)机制在实现抗审查方面发挥了重要作用。PBS 能够减轻 Proposer 的负担,因为 Proposer 节点不需要保存以太坊的完整状态。这降低了成为提案者的门槛,从而增强了网络的去中心化。未来,随着 Danksharding 正式运行并增加区块容量,这些负担将由 Builder 来承担,因此 Proposer 的去中心化程度不会受到影响。然而,当交易排序权全部交给 Builder 时,必须关注审查问题,以确保网络的抗审查特性,crList 可以对此做出限制。

而目前有两种 PBS 架构设计:Two Slot PBS 和 Single Slot PBS,这两者均是 Vitalik 对过去方案的改良和优化(之前我们有提到方案1、方案2)。

Single Slot PBS,去中心化委员会作为中介来存储区块的内容

在 Single Slot PBS 中,去中心化的委员会(Committee)作为中介保管区块的内容。通常在 mev-boost 中使用 Single Slot PBS。Builder 将区块头(Head)发送给拍卖子网(Auction subnet),同时将加密后的区块主体内容(Body)发送给委员会保管。当委员会获得区块的最终投票结果后,Proposer 发送提案,委员会收到后,将加密的区块内容解密并广播。

顾名思义,Single Slot PBS 能够单个 slot 完成 PBS 的出块。它在揭示与承诺区块内容的同时,也解决了向提案者支付相关款项的问题。

Source: ethresear.ch,Single Slot PBS 设计方案,架构简单速度快

Two Slot PBS,引入“中间块”来存储获胜 Builder 的区块内容

Two Slot PBS 机制是一种分阶段处理区块的方式,从而提高抗审查性和网络去中心化。

  1. 区块分阶段处理:在 Slot n,Proposer 首先提议一个信标区块(Beacon Block),其中包含对获胜 Builder 区块内容的承诺(Commitment)。在 Slot n+1,中标的构建者提议一个中间块(Intermediate Block:Two Slot PBS 新增加的一种区块类型),其中包含中标的区块内容。这个过程将一个大区块分成两个部分来完成,第一部分是区块头,第二部分是区块主体。

  2. 委员会投票验证:这两个区块都需要经过 Committee 的投票验证。Beacon Block 的投票由一个Committee 负责,而 Intermediate Block 的投票由该 Slot 中剩余的所有委员会成员进行。每个区块的投票结果都会在下一个 Slot 的区块中体现。

  3. 处理延迟和防止损失:如果 Builder 没有及时看到 Beacon Block,这可能意味着 Beacon Block 没有被发布,导致 Builder 不会发布 Intermediate Block 。为了避免这种情况下 Builder 的损失,PBS 提出了分叉选择规则(Fork Choice Rule),以确保延迟发布的 Beacon Block 会被拒绝,从而避免对 Builder 的不利影响。Fork Choice Rule 能够确保在分阶段处理区块时,如果某个区块延迟发布或出现问题,系统能够正确地选择和拒绝区块,保护系统的正常运行和用户的利益。

Source: ethresear.ch,Two Slot PBS 方案设计,Intermediate Block 用来放中标 Builder 的区块内容。完成 PBS 出块需要 2 部分:前半部分是 Block Header,后半部分是 Block Body。两个部分都需要经过 Committee 投票验证。

简单来说,Two Slot PBS的方案设计将原本 1 个 slot 的验证拆分成 2 个 slot,相对复杂。不过好在整体方案设计更加去中心化,对 committee 的要求也较低。

Single Slot PBS vs. Two Slot PBS

综上,

Single Slot PBS:Single Slot PBS 通过在单个验证槽(slot)内完成区块的提议和生成来实现抗审查性。在这种机制下,Proposer 在一个槽内提议一个完整的区块,包括区块头和区块主体。这样的设计简化了流程,但也有可能增加对 Proposer 的要求和负担。

Two Slot PBS:Two Slot PBS 通过将验证过程分成两个 Slot 来实现抗审查性和去中心化。在第一个 slot 中,Proposer 提出 Beacon Block,包含对获胜 Proposer 区块内容的承诺。在第二个 Slot 中,中标的 Proposer 提出中间区块,包含实际的区块内容。这种设计增加了系统的灵活性,但也带来了一定的复杂性。

选择使用哪种 PBS 机制取决于具体的需求和情况。Single Slot PBS 的设计可能更简单直接,适用于简化流程、减少负担的情况;而 Two Slot PBS 的设计则更加灵活,适用于希望在增强去中心化的需求。

我们将会在第四篇深入到针对 Proposer 和 Builder 权利中寻求另外的 PBS 拍卖方案,尽情期待!

Reference

https://notes.ethereum.org/@fradamt/H1TsYRfJc

https://www.ethereum.cn/Eth2/crlist

https://www.ethereum.cn/Eth2/pbs_censorship_resistance

https://ethresear.ch/t/single-slot-pbs-using-attesters-as-distributed-availability-oracle/11877

https://ethresear.ch/t/two-slot-proposer-builder-separation/10980

https://www.bitcoin.com/zh/get-started/what-is-censorship-resistance/

https://medium.com/taipei-ethereum-meetup/mev-proposer-builder-separation-968d519a4898

https://mirror.xyz/0x03c29504CEcCa30B93FF5774183a1358D41fbeB1/CPYI91s98cp9zKFkanKs_qotYzw09kWvouaAa9GXBrQ




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