Proposer-Builder-Separation (PBS) verständlich erklärt

Definition

Die Proposer-Builder-Separation, kurz PBS, ist eine grundlegende architektonische Neuerung in der Art und Weise, wie neue Blöcke erstellt und einer Blockchain hinzugefügt werden, insbesondere im Ethereum-Netzwerk. Stellen Sie sich ein großes Bauprojekt vor, bei dem der Architekt (der Proposer) dafür verantwortlich ist, die endgültigen Baupläne zu genehmigen und sicherzustellen, dass die Struktur zur Gesamtvision passt, während ein spezialisiertes Bauunternehmen (der Builder) für die detaillierte Planung, die Beschaffung aller Materialien und die Organisation der eigentlichen Bauarbeiten zuständig ist. PBS wendet diese Arbeitsteilung auf die Blockproduktion in der Blockchain an, indem es die Aufgabe des Zusammenstellens von Transaktionen zu einem Block von der Aufgabe trennt, diesen Block dem Netzwerk zur Validierung vorzuschlagen. Diese architektonische Verschiebung zielt darauf ab, die Effizienz, Sicherheit und Widerstandsfähigkeit des Netzwerks gegen Zentralisierung zu verbessern, indem ein wettbewerbsorientierter Markt für die Blockkonstruktion geschaffen wird.

Die Proposer-Builder-Separation (PBS) ist ein architektonisches Paradigma in der Blockchain, das die Rollen der Blockvorschlagserstellung und der Blockkonstruktion entkoppelt, wobei spezialisierte Block-Builder Transaktionslisten zusammenstellen und Block-Proposer (Validatoren) den profitabelsten gültigen Block zur Aufnahme in die Kette auswählen.

Kernaussage

Die Kernidee hinter der Proposer-Builder-Separation besteht darin, die Risiken im Zusammenhang mit dem Maximal Extractable Value (MEV) zu mindern und eine größere Dezentralisierung innerhalb des Konsensmechanismus der Blockchain zu fördern. Indem verschiedene Entitäten, die Builder, um das Recht konkurrieren, den wertvollsten Block zu konstruieren, zielt PBS darauf ab, die Fähigkeit einzelner Proposer zu reduzieren, MEV unfair zu extrahieren oder Transaktionen zu zensieren. Dieses wettbewerbsorientierte Umfeld für die Blockkonstruktion soll MEV gerechter verteilen, die Netzwerkwiderstandsfähigkeit gegen böswillige Akteure verbessern und letztendlich zu einer robusteren und zensurresistenteren Blockchain führen. Es wandelt die Blockproduktion von einer monolithischen Aufgabe in einen spezialisierten, marktorientierten Prozess um, der der allgemeinen Gesundheit und Integrität des Netzwerks zugutekommt.

Mechanik

In einer Blockchain, die ohne PBS betrieben wird, ist ein einzelner Validator, der zur Blockvorschlagserstellung ausgewählt wurde, sowohl für die Auswahl und Reihenfolge der Transaktionen (den Blockbau) als auch für das Vorschlagen dieses fertigen Blocks an das Netzwerk verantwortlich. Dies verleiht dem Proposer erhebliche Macht, die Transaktionsreihenfolge zu manipulieren, eigene Transaktionen strategisch einzuschließen oder sogar andere zu zensieren, um seinen Maximal Extractable Value (MEV) zu maximieren. MEV bezieht sich auf den Gewinn, der durch das Einschließen, Ausschließen oder Neuanordnen von Transaktionen innerhalb eines Blocks erzielt werden kann. Beispiele hierfür sind Front-Running bei dezentralen Börsen (DEX)-Trades, Sandwich-Angriffe oder Liquidationen.

Mit PBS werden diese beiden Rollen klar getrennt. Wenn ein Validator als Block-Proposer ausgewählt wird, verlagert sich seine Hauptverantwortung von der Blockkonstruktion auf die einfache Auswahl des besten verfügbaren Blocks aus einer Reihe von Optionen. Diese Optionen werden von Block-Buildern bereitgestellt, die spezialisierte Entitäten sind, die sich der Erstellung der profitabelsten und gültigsten Blockkörper widmen. Builder erhalten Transaktionsbündel von Benutzern und anderen Teilnehmern (oft über MEV-Boost-Relays), ordnen sie strategisch an, um MEV zu maximieren, und reichen dann ihre vorgeschlagenen Blockkörper zusammen mit einem Gebot an den Proposer ein. Der Proposer prüft dann diese Gebote und wählt den Blockkörper aus, der die höchste Zahlung bietet, wodurch das Recht, ihren Block einzuschließen, effektiv versteigert wird. Dieser Mechanismus stellt sicher, dass der durch die Transaktionsreihenfolge generierte MEV von den Buildern erfasst und dann teilweise durch wettbewerbsorientierte Gebote mit den Proposern geteilt wird, anstatt ausschließlich im Ermessen eines einzelnen Proposers zu liegen. Dieser Mechanismus führt einen Wettbewerbsmarkt für Blockplatz ein, in dem Builder darum wetteifern, die attraktivsten Blöcke zu erstellen, wodurch die Vorteile von MEV breiter verteilt und das Potenzial für einzelne Proposer, unangemessenen Einfluss oder Zensur auszuüben, reduziert werden.

Trading-Relevanz

Für Trader hat PBS mehrere indirekte, aber bedeutende Auswirkungen. Erstens zielt PBS durch die Schaffung eines Wettbewerbsmarktes für die Blockkonstruktion darauf ab, die Häufigkeit und den Einfluss bestimmter MEV-Extraktionsstrategien, wie Front-Running und Sandwich-Angriffe, die Trader direkt betreffen, zu reduzieren. Während MEV selbst nicht eliminiert wird, ändert sich der Mechanismus seiner Extraktion und Verteilung. Theoretisch könnte ein wettbewerbsintensiverer Builder-Markt zu weniger vorhersehbaren MEV-Möglichkeiten für einzelne Akteure führen, da Builder Anreize haben, einen Teil ihres MEV mit Proposern zu teilen, um den Block zu gewinnen. Dies könnte sich in einem etwas faireren Spielfeld für reguläre Trader niederschlagen, da die gravierendsten Formen der MEV-Extraktion für einzelne Entitäten ohne Wettbewerb schwieriger auszuführen werden.

Zweitens trägt PBS zur allgemeinen Stabilität und Dezentralisierung des Netzwerks bei, was indirekt allen Teilnehmern, einschließlich Tradern, zugutekommt. Ein dezentraleres und zensurresistenteres Netzwerk ist weniger anfällig für systemische Risiken und bietet eine größere langfristige Zuverlässigkeit. Trader verlassen sich auf die Integrität und Vorhersehbarkeit der Blockchain für ihre Operationen, und PBS trägt dazu bei, diese Eigenschaften zu stärken. Obwohl PBS keine direkten neuen Trading-Strategien oder -Signale bietet, untermauert es die Marktstruktur und beeinflusst die Wahrscheinlichkeiten der Transaktionsaufnahme und die Gesamtkosten von Transaktionen. Das Verständnis von PBS hilft Tradern, die zugrunde liegenden Mechanismen zu erfassen, die die Transaktionsfinalität und potenzielle Slippage bestimmen, was einen fundierteren Ansatz für Hochfrequenz- oder Großvolumen-Trades ermöglicht, bei denen MEV-Überlegungen von größter Bedeutung sind.

Risiken

Trotz ihrer Vorteile birgt PBS neue Risikofaktoren und potenzial zur Zentralisierung. Eine Hauptsorge ist das Potenzial für eine Builder-Zentralisierung. Während PBS darauf abzielt, die MEV-Extraktionsfähigkeiten der Proposer-Rolle zu dezentralisieren, könnte es unbeabsichtigt zu einer Konzentration der Macht bei einigen wenigen hochqualifizierten und gut ausgestatteten Block-Buildern führen. Diese Builder könnten mit überlegener Infrastruktur, Verbindungen mit geringer Latenz und ausgeklügelten Algorithmen kleinere Builder konsequent übertreffen, was zu einem Oligopol führen würde. Wenn eine kleine Anzahl von Buildern einen erheblichen Teil der Blockproduktion kontrolliert, könnten sie kollektiv Zensur betreiben oder kolludieren, um MEV auf eine Weise zu extrahieren, die dem Netzwerk schadet.

Ein weiteres Risiko liegt in der Komplexität des PBS-Designs selbst, insbesondere mit der Einführung von MEV-Boost-Relays. Diese Relays fungieren als Vermittler zwischen Buildern und Proposern, indem sie Gebote aggregieren und die Privatsphäre gewährleisten. Relays selbst werden jedoch zu Zentralisierungspunkten und potenziellen Fehlerquellen. Ein kompromittiertes oder bösartiges Relay könnte Transaktionen zensieren, Gebote manipulieren oder sogar Angriffe erleichtern. Darüber hinaus könnten sich die wirtschaftlichen Anreize innerhalb von PBS auf unvorhergesehene Weise entwickeln und möglicherweise zu neuen Formen der MEV-Extraktion oder Marktineffizienzen führen, die ursprünglich nicht erwartet wurden. Die laufende Forschung und Entwicklung rund um "In-Protocol PBS" zielt darauf ab, einige dieser Bedenken zu adressieren, indem der PBS-Mechanismus direkt in das Ethereum-Protokoll integriert wird, wodurch die Abhängigkeit von externen, vertrauenswürdigen Drittanbietern wie MEV-Boost-Relays reduziert wird. Doch selbst In-Protocol-PBS-Designs müssen Effizienz, Sicherheit und Dezentralisierung sorgfältig abwägen, um die Schaffung neuer Schwachstellen zu vermeiden.

Geschichte und Beispiele

Das Konzept der Proposer-Builder-Separation entwickelte sich zu einem entscheidenden Bestandteil der Ethereum-Roadmap, insbesondere im Kontext des Übergangs von Proof-of-Work (PoW) zu Proof-of-Stake (PoS) mit "The Merge". Vor The Merge hatten Miner (das PoW-Äquivalent von Proposern) die volle Kontrolle über die Blockkonstruktion. Als MEV immer verbreiteter und ausgefeilter wurde, wuchsen die Bedenken hinsichtlich des Potenzials für Zentralisierung und Zensur unter PoS, wo Validatoren ähnliche Macht erlangen würden. PBS wurde als Lösung vorgeschlagen, um MEV fairer zu verteilen und die Macht einzelner Proposer zu reduzieren.

Die erste Implementierung von PBS auf Ethereum ist eine "Out-of-Protocol"-Lösung, die hauptsächlich durch MEV-Boost ermöglicht wird. MEV-Boost ist eine Software, die es PoS-Validatoren ermöglicht, ihren Blockbau an einen wettbewerbsorientierten Markt von Buildern auszulagern. Validatoren betreiben MEV-Boost zusammen mit ihrem Konsens-Client, der sich mit verschiedenen MEV-Boost-Relays verbindet. Diese Relays sammeln Blockgebote von Buildern und präsentieren dem Proposer den profitabelsten gültigen Block. Dieses System ist seit The Merge im September 2022 live und hat die MEV-Landschaft auf Ethereum erheblich verändert. Für die Zukunft sieht die langfristige Vision für Ethereum "In-Protocol PBS" vor, das die Trennung der Rollen direkt in die Kernprotokollregeln integrieren würde, wodurch die Notwendigkeit externer Relays entfällt und die Dezentralisierung und Zensurresistenz weiter verbessert werden. Diese zukünftige Entwicklung wird oft im Zusammenhang mit Danksharding diskutiert, da PBS eine robuste Grundlage für Skalierungslösungen bietet, indem es einen fairen und effizienten Blockproduktionsprozess über mehrere Shards hinweg gewährleistet.

Häufige Missverständnisse

Ein häufiges Missverständnis über PBS ist, dass es den Maximal Extractable Value (MEV) vollständig eliminiert. Dies ist falsch. PBS entfernt MEV nicht; vielmehr zielt es darauf ab, den aus der Transaktionsreihenfolge extrahierten Wert zu verteilen und den Prozess seiner Extraktion zu dezentralisieren. MEV wird immer existieren, solange es eine Diskrepanz zwischen dem öffentlichen Mempool und der endgültigen Blockreihenfolge gibt. PBS schafft einen Wettbewerbsmarkt für Builder, um diesen MEV zu erfassen und dann einen Teil davon durch Gebote mit Proposern zu teilen, wodurch der Extraktionsprozess transparenter und wettbewerbsfähiger wird, anstatt den zugrunde liegenden wirtschaftlichen Anreiz zu eliminieren.

Ein weiteres häufiges Missverständnis ist, dass PBS sofort alle Zentralisierungsprobleme auf Ethereum löst. Während es das Zentralisierungsrisiko im Zusammenhang mit einzelnen Proposern, die zu viel Macht über den Blockinhalt haben, angeht, birgt es das Potenzial für eine Builder-Zentralisierung. Wie bereits erwähnt, könnten einige mächtige Builder den Markt aufgrund technischer Vorteile dominieren. Darüber hinaus führt die Abhängigkeit von MEV-Boost-Relays in der aktuellen Out-of-Protocol-Implementierung neue Zentralisierungspunkte ein. Der Weg zur vollständigen Dezentralisierung ist ein fortlaufender Prozess, und PBS ist ein bedeutender Schritt, aber keine vollständige Lösung an sich. Es wird auch oft mit allgemeinen Skalierungslösungen verwechselt; während es Danksharding ergänzt, konzentriert sich PBS hauptsächlich auf die Sicherheit der Konsensschicht und die MEV-Verteilung, nicht direkt auf die Erhöhung des Transaktionsdurchsatzes.

Zusammenfassung

Die Proposer-Builder-Separation (PBS) ist eine entscheidende architektonische Innovation in der Blockchain, insbesondere für Ethereum, die darauf abzielt, die Dezentralisierung zu verbessern, Risiken durch Maximal Extractable Value (MEV) zu mindern und die Netzwerkeffizienz zu steigern. Durch die klare Trennung der Rollen der Blockkonstruktion (Builder) und der Blockvalidierung/-vorschlagserstellung (Proposer) fördert PBS einen Wettbewerbsmarkt, in dem Builder um das Recht bieten, ihre Transaktionsbündel in einen Block aufnehmen zu lassen. Dieser Mechanismus zielt darauf ab, MEV gerechter zu verteilen, das Potenzial für Zensur zu reduzieren und die allgemeine Sicherheit und Widerstandsfähigkeit des Netzwerks zu stärken. Während die aktuelle Implementierung auf externen Lösungen wie MEV-Boost basiert, sieht die langfristige Vision vor, PBS direkt in das Protokoll zu integrieren, wodurch seine Rolle in der Entwicklung von Ethereum hin zu einer robusteren und skalierbareren Zukunft weiter gefestigt wird. Das Verständnis von PBS ist unerlässlich, um die komplexen Marktdynamiken und die strukturelle Integrität moderner Proof-of-Stake-Blockchains.