全面解读MEV-Boost工作原理及Ethereum分叉选择规则

原文标题：《Time, slots, and the ordering of events in Ethereum Proof-of-Stake》

原文作者：Georgios Konstantopoulos, Mike Neuder

原文编译：Kxp，BlockBeats

引言

4 月 2 日，恶意的 Ethereum 网络参与者利用 MEV-Boost 中继中的漏洞从一个 MEV 搜索者那里窃取了 2000 万美元（请参阅 Flashbots 的报告）。接下来几天，开发者通过发布五个补丁来解决这个漏洞。这些补丁，加上网络延迟和验证器策略，导致 Ethereum 网络在 4 月 6 日出现了短暂的波动。重组区块对网络健康会产生不利影响，因为它们减缓了区块的生产速率并降低了结算保障（settlement assurances）。

在这篇文章中，由于搜索者受到攻击且网络暂时不稳定，我们探讨了 MEV-Boost 与共识之间的相互作用，分析了 Ethereum 的权益证明机制的微妙之处，并列举了一些可能的前进路径。

MEV-Boost 及其重要性

MEV-Boost 是由 Flashbots 和社区设计的一个协议，旨在减轻最大可提取价值（MEV）对 Ethereum 网络的负面影响。

MEV-Boost 中有 3 个参与者：

1. 中继——相互信任的拍卖者，连接出块者和区块构建者

2. 构建者——构建区块的复杂实体，以最大化自己和出块者的 MEV

3. 出块者——Ethereum 的权益证明验证者

每个区块的大致事件序列是：

1. 构建者通过从用户、搜索者或其他（私人或公共）订单流接收交易创建一个区块

2. 构建者将该区块提交给中继

3. 中继验证块的有效性并计算它向出块者支付的金额

4. 中继向当前 slot 的出块者发送空白标题和支付值

5. 出块者评估他们收到的所有出价，并签署与最高付款相关联的空白标题

6. 出块者将此已签名标题发送回中继

7. 中继使用它们的原生信标节点发布区块，并将其返回给出块者。奖励通过区块内的交易和区块奖励分配给建设者和提议者。

中继是一个受信任的第三方，促进出块者公平交换区块空间和构建者用于 MEV 提取的交易排序。中继通过保护构建者免受 MEV 偷窃，避免出块者复制构建者交易以取走 MEV 而不分配给发现它的搜索者/构建者来保护构建者。中继通过确认构建者区块的有效性、代表出块者处理每个 slot 上的数百个区块以及确保出块者支付的准确性来保护出块者。

MEV-Boost 是关键的协议基础设施，因为它使所有出块者都能够民主地访问 MEV，而无需与构建者或搜索者建立信任关系，这有助于 Ethereum 的长期去中心化。

Ethereum 的分叉选择规则与 MEV-Boost

在探讨攻击和响应之前，我们先来看看 Ethereum 的权益证明机制和相关的分叉选择规则。分叉选择规则允许网络就链头达成共识，《Ethereum 合并后的重组》这篇文章中对其做出了定义：

「分叉选择规则是一个由客户端评估的函数，它用已看到的区块和其他消息作为输入，并向客户端输出「规范链」。分叉选择规则十分重要，因为可能有多个有效的链可供选择（例如，如果同时发布具有相同父块的两个竞争块）。」

分叉选择规则也与时间相关，这对出块有重大影响。

slot 和 sub-slot 周期

在 Ethereum 的权益证明机制中，时间被分割为每 12 秒为一组的 slot。权益证明算法随机分配验证者在该 slot 内提出块的许可证；这个验证者被称为出块者。在同一 slot 内，其他验证者被分配为根据其本地视图应用分叉选择规则来为链头进行验证（投票）的任务。这 12 秒的 slot 被细分为三个阶段，每个阶段消耗 4 秒。

在 slot 中发生的事件如下所示，其中 t= 0 表示 slot 的开始。

在 slot 期间，最关键的时刻是在 t= 4 时的认证截止时间。如果认证验证者在认证截止时间前没有看到区块，他们将会投票给链上先前被接受的头部（根据分叉选择规则）。一个区块被提出的时间越早，它就有更多的时间传播，从而积累更多的认证（因为更多的验证者在认证截止时间前看到它）。

从网络健康的角度来看，区块发布的最佳时间是 t= 0 （根据规范规定）。然而，由于区块价值随着时间单调递增，出块者有动机推迟其区块的发布，以便更多的 MEV 积累。有关详细信息，请参见  Timing games in Proof-of-Stake  和本讨论 。

以前，出块者可以在认证截止时间后（甚至接近 slot 的结束）发布区块，只要下一个验证者在建立其后续 slot 的区块之前观察到该区块即可。这是由于子区块继承父区块的权重，分叉选择规则在叶节点终止。因此，推迟区块发布没有任何副作用。为了帮助将理性行为（推迟区块发布）转向诚实行为（按时发布），实施了「诚实重组」（honest reorg）。

出块者奖励机制和诚实重组

两个新的概念被引入到共识客户端中，对认证截止时间有关键的影响。