以太坊權益證明中的時間、時隙和事件排序

4月2日,一位惡意參與者利用 mev-boost-relay 漏洞竊取了約2000萬美元。隨後幾天,開發人員通過五個補丁修復了這個漏洞,但結合現有網路延遲和驗證器策略,導致4月6日以太坊網路短暫不穩定。重組對網路健康不利,會降低出塊率和結算保證。

本文探討 mev-boost 與共識的相互作用,揭示以太坊 PoS 的微妙之處,並提出一些可能的改進方向。

mev-boost 簡介

mev-boost 是一個旨在緩解最大可提取價值(MEV)對以太坊負面影響的協議。它包括三個角色:

• Relays:連接提案人和構建者的可信拍賣商
• Builders:構建區塊以最大化 MEV 的復雜實體
• Proposers:以太坊 PoS 驗證器

每個區塊的大致流程是:

1. Builders 從各種來源接收交易創建區塊
2. Builders 將區塊提交給 Relay
3. Relay 驗證區塊有效性並計算支付給提案人的費用
4. Relay 向當前時隙提案人發送"盲化"頭部和支付值
5. 提案人評估所有出價,簽署最高付款的盲化頭部
6. 提案人將籤名頭部發回 Relay
7. Relay 通過本地信標節點發布區塊並返回給提案人

mev-boost 是關鍵基礎設施,因爲它使所有提案人都能公平獲取 MEV,無需與構建者或搜索者建立信任,有助於以太坊長期去中心化。

以太坊分叉選擇規則與 mev-boost

以太坊 PoS 中,時間被劃分爲 12 秒的時隙。每個時隙隨機指定一個驗證器作爲提案人。12 秒分爲三個 4 秒階段。

時隙中最關鍵的時刻是 t=4 的證明截止時間。如果驗證器在此之前沒有看到區塊,會投票給之前的鏈頭。區塊發布越早,傳播時間越長,積累的證明也越多。

從網路健康角度,最佳出塊時間是 t=0。但由於區塊價值隨時間增加,提案人有動機延遲發布以積累更多 MEV。

爲推動理性行爲向誠實行爲轉變,引入了"誠實重組"機制。

提案人提升和誠實重組

引入了兩個新概念:

• 提案人提升:給予提案人相當於40%完整證明權重的分叉選擇"提升",只持續一個時隙
• 誠實重組:允許誠實提案人使用提升強制重組低於20%證明權重的區塊

誠實重組在某些特殊情況下會避免執行,如紀元邊界塊期間等。

對解綁攻擊的修復

4月2日攻擊後,中繼和核心開發團隊發布了多個補丁:

1. 中繼檢查已知惡意提案人
2. 檢查是否已將完整區塊傳遞給 P2P 網路
3. 發布前引入隨機延遲
4. 信標節點驗證區塊有效性
5. 檢查網路上是否有等價區塊

這些變更增加了中繼發布延遲,導致區塊可能錯過證明截止期。結合誠實重組,造成了分叉數量急劇增加。

未來方向

研究界應評估"可接受"的重組數量,並考慮等價攻擊的普遍風險。正在積極探索的方向包括:

• 實現"headlock"保護 mev-boost
• 增加漏洞賞金計劃
• 擴展模擬軟件
• 優化中繼發布路徑
• 將 mev-boost 納入共識客戶端(ePBS)
• 增加更多測試
• 鼓勵中繼客戶端多樣性
• 調整等價懲罰措施

總之,拆分攻擊和緩解措施讓我們了解了延遲、mev-boost 和共識機制之間的關鍵關係。我們希望協議能夠持續強化。