Introducción

Ethereum aspira a ser una capa de infraestructura creíblemente neutral que permita aplicaciones resistentes a la censura. La ejecución exitosa de esta misión depende de mantener la descentralización y neutralidad del protocolo. Los mecanismos que fabrican espacio de bloque son críticos para que Ethereum cumpla su promesa.

Bajo la prueba de trabajo, los mineros de Ethereum tenían un poder unilateral para incluir y ordenar transacciones. Desde entonces, ha surgido una compleja red de suministro con responsabilidades distribuidas entre validadores, constructores, buscadores, retransmisores y otros actores opacos fuera de la cadena. Esto refleja una maduración y evolución natural del ecosistema, pero la complejidad introduce nuevos riesgos. La centralización y los puntos críticos en cualquiera de estas capas pueden permitir la censura y desacreditar el ethos y los valores fundamentales de Ethereum. Por lo tanto, es esencial comprender los incentivos en la red de suministro.

Esta serie explora el pasado, presente y futuro de la cadena de suministro de Ethereum. En esta parte, cubrimos la evolución de la cadena de suministro desde la prueba de trabajo (PoW), hasta la prueba de participación (PoS), la separación de proponente-constructores (PBS) y MEV-Boost. Luego analizamos los problemas que amenazan la neutralidad de la red hoy. Esto proporcionará antecedentes para futuras partes que analizan propuestas para mitigar estos problemas.

El Pasado: Prueba de trabajo de Ethereum

Bajo la prueba de trabajo, la inclusión y el orden de las transacciones de Ethereum estaba completamente en manos de los mineros. Sin mercados maduros para el espacio de bloque dirigido, los buscadores capturaron MEV participando en subastas de gas prioritarias (PGAs). Los buscadores compitieron por el espacio superior de bloque al ofertar un gas más alto en el mempool, y de manera probabilística frontrunearon y backrunearon transacciones objetivo enviando transacciones con el mismo precio de gas.

Este método de extracción de MEV tuvo externalidades severas en la cadena. La inflación de la mempool y las transacciones fallidas que llegan a la cadena llevaron a un uso ineficiente de recursos. Para combatir esto, Flashbots lanzó la Subasta de Flashbots, un relé centralizado y fuera del protocolo para paquetes de MEV. Bajo la Subasta de Flashbots, los buscadores enviaban paquetes junto con ofertas a través del relé de paquetes operado por Flashbots. Los mineros con acceso a la Subasta de Flashbots ejecutaban mev-geth, construyendo bloques mientras prometían no romper los paquetes.

La subasta de Flashbots movió con éxito los mercados de MEV fuera de la cadena, mitigó algunos efectos centralizadores de MEV al mercantilizar la capa de búsqueda y hizo la extracción de MEV más eficiente. Sin embargo, dependía del comportamiento honesto del operador de retransmisión (Flashbots) y de la vigilancia activa del comportamiento de los mineros.

El Presente: Prueba de participación Ethereum

Bajo la prueba de participación, los validadores con participaciones reemplazan a los mineros como productores de bloques. Los validadores deben apostar un mínimo de 32 ETH para participar en el consenso. Los apostadores reciben recompensas por bloquear sus ETH y participar en el consenso.

Porque los validadores son ahora proponentes de bloques, la centralización de los proponentes puede convertirse en un problema. In@vbuterin/pbs_censorship_resistance">Notas de PBS de Vitalik y propuesta originalpara la separación proponente-constructor (PBS), señala

Si bien las recompensas normales de PoS son razonablemente igualitarias, ya que los validadores individuales ganan la misma tasa de rendimiento que los grupos poderosos, existen economías significativas de escala para encontrar oportunidades sofisticadas de extracción de MEV. Un grupo que sea 10 veces más grande tendrá 10 veces más oportunidades para extraer MEV, pero también podrá dedicar mucho más esfuerzo a realizar optimizaciones propietarias para extraer más de cada oportunidad.

Una solución fuera de protocolo como Flashbots Auction no funciona de forma predeterminada en PoS. Recuerde que Flashbots Auction se basó en la honestidad del operador de retransmisión y en los productores de bloques (mineros). Si se detectaba que un grupo de minería tenía un mal comportamiento, el operador de retransmisión podría simplemente cortar su acceso a los paquetes, incentivando un buen comportamiento a largo plazo. Pero bajo PoS, es difícil penalizar de manera creíble el mal comportamiento mientras se permite que los pequeños stakers participen.

La centralización de la participación en un pequeño número de operadores es una amenaza para Ethereum porque reduce la resistencia a la censura de la red y la capacidad de recuperación ante ataques.

Separación de proponente y constructor

La solución actual para este problema es la separación entre propuesta y construcción (PBS). Bajo PBS, la construcción de bloques se delega a un tercero, con el proponente de bloques (validador) solo necesitando firmar el encabezado del bloque ganador.

Hoy, PBS se implementa a través de MEV-Boost, un complemento a los clientes validadores construido por Flashbots. Bajo la arquitectura MEV-Boost, los buscadores envían paquetes a los constructores de bloques. Los constructores de bloques construyen bloques, luego envían encabezados de bloque y ofertas a través de relés de bloque al proponente actual. Esto traslada las fuerzas centralizadoras impulsadas por MEV de la capa de validadores a la capa de constructores de bloques.

Bajo MEV-Boost, los buscadores deben confiar en los constructores de bloques a los que envían paquetes, así como confiaban en los retransmisores de paquetes y mineros bajo Flashbots Auction. Los constructores de bloques deben confiar en los retransmisores de bloques para no modificar sus bloques. Y el proponente de bloques debe confiar en los retransmisores de bloques para ser honestos sobre las ofertas, y también para propagar el bloque una vez que reciban el encabezado de bloque firmado. El retransmisor de bloques intermedia la confianza entre los constructores de bloques y los proponentes de bloques.

En el momento de la redacción de este artículo, el 93% de los bloques de Ethereum son propuestos por validadores que utilizan MEV-Boost.

Problemas

Si bien MEV-Boost aborda la centralización de las apuestas impulsada por MEV, no es la panacea para los problemas de Ethereum. Con él vienen un nuevo conjunto de problemas.

Centralización y censura de relés

La implementación de MEV-Boost de PBS coloca una dependencia crítica de relés de bloque centralizados externos sin un modelo de negocio directo. Los constructores y validadores de bloques deben confiar en estos relés, pero puede ser rentable que los relés se desvíen de un comportamiento honesto. Debido a que no existe un incentivo directo para ejecutar un relé (y no se puede cobrar una tarifa de manera sostenible sin cartelizar), hay poca competencia de relevos, y seis relés representan el 99% de los bloques MEV-Boost.

Sin un incentivo directo para llevar a cabo un relevo competitivo, los operadores de relevo deben o bien financiar altruistamente bienes públicos, o verticalizarse.

Estos relés centralizados son vectores obvios de censura. Se ha observado que algunos relés censuran bloques que contienen transacciones que interactúan con direcciones en lista negra.

Dependencia de software fuera del protocolo

El 93% de los bloques pasan por MEV-Boost hoy. Esta dependencia central en una pieza de infraestructura fuera del protocolo puede ser peligrosa para el protocolo. Estas preocupaciones no son solo teóricas. El 3 de abril de 2023, low-carb-crusaderexplotó una vulnerabilidad de implementación de retransmisión para extraer más de $20 millones. Debido a que la retransmisión no verificó que el encabezado del bloque firmado fuera válido antes de exponer el cuerpo del bloque al proponente, el proponente pudo desglosar los paquetes de sandwich en su bloque y proponer un bloque muy rentable a expensas de los que hacen los sandwiches.

Incluso después de que se mitigó este error de implementación, aún es posible que un proponente deshonesto firme el encabezado de bloque correcto desde el relé, luego vea el bloque, luego proponga otro bloque (con paquetes desagrupados) y compita con la propagación de bloques del relé.

En general, la superficie de ataque potencial en Ethereum es mayor ya que los equipos de clientes deben tener en cuenta no solo la especificación central de consenso de Ethereum, sino también las especificaciones cambiantes de sidecar.

Centralización y censura de constructores

Como se señaló anteriormente, PBS aísla los efectos de centralización de MEV en la capa de construcción de bloques, lejos de la capa de consenso. Si bien esto es una mejora, conduce a la centralización en la capa de construcción de bloques, ya que los constructores de bloques con las capacidades de comercio y extracción de MEV más fuertes pueden construir los bloques más valiosos. Los constructores de bloques que integran sus propios buscadores, como se predijo en Mercados de MEV Parte 2: Prueba de Participación, se está centralizando al aumentar las barreras de entrada para el mercado constructor.

Hoy, el 88% de los bloques de MEV-Boost son construidos por solo 4 constructores de bloques.dos de los cuales son buscadores-constructores integrados.

La centralización en la capa del constructor es un vector para la censura. Se ha observado que algunos constructores censuran transacciones que interactúan con direcciones en lista negra.

Flujo de pedidos privados

A medida que la centralización de la construcción de bloques se centraliza, el flujo de pedidos se consolida naturalmente. Cuando los usuarios envían transacciones a la mempool pública, su valor marginal para un constructor de bloques se reduce a cero: si una transacción está disponible para todos los constructores de bloques, ningún constructor tiene una ventaja asimétrica que incluya la transacción y el valor de la transacción es capturado por el proponente de bloques. Si, en cambio, las transacciones se envían a un solo constructor de bloques, el constructor puede retener este valor del proponente de bloques, conservando parte y devolviendo parte a la aplicación o usuario.

A un alto nivel, los usuarios y aplicaciones pueden vender el derecho a ejecutar sus transacciones, capturando así el MEV que generan.Mercados de MEV Parte 3: Pago por flujo de órdenesexplora esta idea con más detalle. Hoy en día, existen relés de transacción privada donde los usuarios pueden subastar su flujo de pedidos a los constructores (MEV-ShareyBloqueador de MEV). Se han observado otros acuerdos de flujo de órdenes privadas con aplicaciones y billeteras que venden su flujo de órdenes. Transacciones exclusivas (transacciones no observadas en la mempool) representaba el 30% de las transacciones realizadasdesde el 1 de junio hasta el 15 de julio de este año, incluidos paquetes de búsqueda.

En teoría, esto produce mejores resultados para los usuarios y las aplicaciones, que ahora pueden capturar el valor de su flujo de pedidos en lugar de filtrarlo a la capa base. Pero el flujo de pedidos privado se centraliza porque la mayoría del flujo de pedidos pasa por unos pocos puntos de estrangulamiento. Por ejemplo, si Metamask enviara sus transacciones a través de un único constructor, ese constructor probablemente dominaría la construcción de bloques. La proliferación del flujo de pedidos privado también aumenta las barreras de entrada para competir como constructor de bloques, ya que los nuevos constructores comienzan sin acceso exclusivo al flujo de pedidos.

En Flujo de órdenes, subastas y centralización I, el autor señala que el flujo de pedidos exclusivo puede llevar a una menor competencia en el mercado de constructores, lo que resulta en extracción de alquiler, mala experiencia del usuario, censura e influencia sobre la red.

Conclusión

En esta parte, cubrimos la evolución de la cadena de suministro de Ethereum desde el pasado hasta el presente. También exploramos varios problemas que surgen debido a los compromisos hechos en el pasado, observando que estos han llevado a tendencias centralizadoras.

En la próxima parte, nos sumergimos en PBS consagrado, que es una propuesta a nivel de protocolo para minimizar la dependencia de retransmisiones fuera del protocolo. PBS en protocolo representa en última instancia "La Plaga" en la hoja de ruta de Ethereum, que tiene como objetivo garantizar la inclusión de transacciones creíblemente neutrales y mitigar la centralización impulsada por MEV. Exploraremos varias ideas y propuestas que conforman la hoja de ruta de ePBS.

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