MCP 中计时游戏的时间戳排序

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多个并发提议者 (MCP) 最近成为社区内讨论的重要话题,尤其是在BRAID 协议推出和 DAG 共识兴起之后。Max 支持以太坊采用 MCP 的论点集中在领导者共识机制所创造的垄断上,其中特定时隙的领导者被赋予了相当大的垄断权力。这种权力集中导致了一些问题,例如某些交易的审查时间过短。

在基于领导者的共识中,每个时隙的指定领导者拥有提议区块的独家权力,这使他们能够利用其地位实现利润最大化,例如通过交易重新排序或抢先交易。MCP 旨在通过分散The Block提议流程来缓解这些问题,从而减少任何单个提议者在给定时隙期间对网络的影响。

多个并发提议者经济秩序

n n表示网络中验证者的数量。验证者子集维护一个本地链,用k < n k < n表示。协议在某个步骤需要选择时隙i i处所有本地区块链的并集,并且必须在每条本地链的交易之间应用排序规则。

确定性区块排序:应用确定性规则对区块及其交易进行排序。在MEV-SBC '24活动的背景下, Max 提出了两种方法:

  1. 按优先费用排序:根据交易的优先费用对区块进行排序。可以应用 MEV(最大可提取值)税,其中优先费用的百分比由应用程序提取和重新分配。这种方法在提案“优先权就是您所需要的一切”中详细说明。
  2. 执行标志:交易可以设置“执行标志”,指示特定操作,例如与特定流动性池交互(例如,在 UNIv5 池中交易ETH/ USDC )。当The Block排序规则遇到带有此类标志的交易时,它会拉取所有试图与该池交互的标记交易,并将它们作为批处理执行。

具有抢先交易激励的时机游戏

假设p p是参与 MCP 协议的提议者,负责在 slot i i期间在其本地链中提议一个区块。我们承认,提议此区块存在固有的延迟和处理时间。具体而言,在p p受到惩罚之前,协议允许的最大延迟为\Delta Δ时间单位。

p p可以策略性地选择将其区块提案延迟到\Delta - \epsilon Δ ϵ (其中\epsilon > 0 ϵ > 0 )个时间单位。这种延迟使p p能够通过观察和计算其他提案者提交的交易的部分顺序来潜在地利用抢先交易的机会。通过策略性地将其区块提案放在错误时段惩罚(未提出任何区块,也不会被时段i i接受)之前, p p可以包含具有更高 gas 费用的交易,这种情况为参与抢先交易行为提供了明确的激励,也是本文中玩时间游戏的主要激励。

在当前的确定性协议规则下,这种计时策略是受到激励的,因为它允许提议者通过操纵交易顺序来最大化他们的回报。这种情况强调了对有效机制的需求。然而,更强大的解决方案可能涉及重新审视交易排序规则,以消除导致此类剥削行为的计时游戏的具体激励,从而确保更公平、更安全的协议。

部分有序数据集 (POD)

关于 MCP 的主要担忧之一是缺乏明确定义的方法来确定交易的顺序。目前尚不确定如何确定排序的顺序和基本标准,以及如何发挥客户的影响力——无论是通过拍卖等机制、延迟考虑,还是像Phil 在 SBC '24 上强调的那样,垃圾邮件攻击的风险。

Common Prefix 团队对各种共识协议进行了彻底的分析,包括基于领导者的、包含列表的和无领导者的共识模型,重点研究了它们的抗审查性。根据他们的研究,他们开发了部分有序数据集的概念。在这个模型中,交易的顺序由客户端记录的时间戳决定,这可能导致在同时记录两个交易时缺乏严格的顺序。现有文献中还没有广泛探讨放弃交易处理中的严格顺序的含义,或者至少,我不知道有任何关于此事的全面研究。

POD 是一串有限序列,对\{(r, T), …, (r', T')\} { ( r , T ) , , ( r , T ) } st r r为一轮(时隙), T T 为一组交易。

如果没有新的交易能够出现在记录轮次r_{rec} \leq r_{perf} r r e c r p e r f内,则该轮次是完美的r_{perf} r p e r f ,这意味着在r_{perf} r p e r f之前的排序中没有冲突。

POD 协议公开以下方法。

  • 输入事件write(tx) :客户端调用write(tx)来写入交易tx
  • 输出事件write_return(tx, π) :在write(tx)之后,协议输出write_return(tx, π) ,其中π是记录证书。
  • 输入事件read_perfect() :客户端调用read_perfect()来读取公告中的交易。
  • 输出事件read_perfect_return(r, D, Π) :在read_perfect()协议输出read_perfect_return(r, D, Π)之后,其中r是一轮,称为过去完成轮, L是一组交易, D是 POD, Π是过去完成证书。对于D中的每个条目(r', T) ,我们说T中的交易在r'轮完成。
  • 输入事件read_all() :返回截至当前轮次的所有交易,但没有过去完美保证,因此返回速度比read_perfect()更快。
  • 输出事件read_all_return(D, Π)
  • identify(π, Π) → P' ⊆ P :客户端调用identify(π, Π) → P' ⊆ P来识别保证交易完成的各方集合P' ,其中Π是 POD, πwrite_return(tx, π)返回的证书。

原文中详细阐述了活性和安全性的属性,后续论证中将会用到以下内容:

公平惩罚:没有诚实的副本会因为恶意操作而受到惩罚。如果identify(π, Π) → P' ,其中π是交易tx的记录证书, Π是POD D的过去完美证书,则只有当P'中的所有各方都签署txD时才能创建。

部分有序数据集的构建
部分有序数据集的构建1036×496 97.6 KB

POD 的构造如下:客户端将向网络中的所有验证者发送交易,并且必须等待n - f n f个签名来确认他的交易已被网络接收,其中f f是允许的拜占庭验证者数量。一旦客户端收到签名,他将记录他收到的所有签名的中位数,因为验证者在收到交易时会有一些延迟和差异。

对于某一轮的读取交易集,客户端有两个选择:

  • 相信收到的交易是同步的:向验证者请求特定轮次r r内的所有记录交易。一旦获得所有交易的n-f n - f个签名,就根据它们的时间戳计算交易集的中位数。
  • 过去完成保证,不相信同步:假设r_{perf} r p e r f是收到的r r值中的最小值,那么我们将不会有任何具有较低时间戳的交易。现在取所有即将到来的交易的并集。现在客户端将不得不等待一些\delta δ时间,以确保通过八卦机制没有更低的r_{perf} r p e r f并且即将到来的一轮中没有更多交易。

POD 可减轻 MCP 中的 MEV

采用部分有序数据集 (POD) 作为 MCP 的主要数据结构引入了一种尚未得到广泛研究的新方法,特别是关于其缓解先前描述的 MEV 游戏类型的潜力。

在 POD 中,交易根据其时间戳确定性地排序。虽然这种方法需要处理多个交易共享相同时间戳的情况(或评估此类情况发生的可能性),但它从根本上改变了先前描述的针对其他提议者区块交易的计时游戏的前沿激励动态。

考虑在时隙m m中,恶意提议者试图抢先或夹击另一笔交易的场景。在之前基于拍卖和优先费用的确定性排序下,此类攻击是可行的,因为提议者可以通过出价高于其他人或利用延迟来操纵他们在排序中的位置。然而,随着在 POD 中实现基于时间戳的排序,这种策略发生了很大变化。一个悬而未决的问题仍然是,要知道哪些策略可以与 POD 或时间戳排序一起应用来提取 MEV,以及与所描述的游戏相比,它们是否对网络福利更不利。

在这种新设置中,作为时隙中的最后一个提议者实际上会将该提议者置于交易顺序中的最后位置,从而限制他们在所有节点都诚实的情况下进行抢先交易或夹持的能力。相反,他们只能进行反向交易,这通常被认为比抢先交易或夹持危害更小。这种排序策略的转变可以有效降低这些更危险的 MEV 剥削形式的风险。

如果恶意验证者试图通过贿赂提议者来操纵交易顺序,则应对验证者施加惩罚。通过施加此类惩罚,协议可以阻止恶意行为并确保维护交易排序过程的完整性。未来的下一个问题之一就是我们如何检测交易记录中的不良行为,也许应用 Turkey 的方法是一个可行的选择,并假设异常值是恶意记录。

然而,情况比表面上看起来要复杂得多。验证者转向一种新的游戏,其中交易排序受延迟影响,这带来了额外的挑战。验证者现在可以参与延迟游戏,其中与其他验证者或网络节点的地理位置接近成为获得优势的关键因素。为了缓解这种情况,必须确保验证者在不同地区分散良好。

将验证者分散到不同地理位置有助于降低基于延迟的优势带来的影响。验证者聚集在同一位置可能会导致中心化风险,少数验证者可能会凭借低延迟连接主导网络。这种中心化可能会破坏交易排序的公平性,并可能再次引发审查风险。

此外,验证者有动力避免共享同一位置,因为这样做会降低他们可以访问的交易的唯一性,从而可能出现回滚并抓住此类机会。在同一地区运营的验证者越多,每个人可以捕获的唯一交易就越少,从而导致交易费利润降低,因为这些利润必须在更多验证者之间分配。这种动态鼓励验证者分散开来,形成一个更加分散和有弹性的网络,更好地抵御基于延迟的游戏和权力集中。然而,目前的激励措施仍然很弱,未来的工作将在于如何为非集中化提供更好的激励。

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