^ 包容者的罕見照片，令人不寒而慄，並毫不費力地收集獎勵，以改善以太坊的審查抵抗力。
作者： Thomas Thiery - 2024 年 12 月 17 日
感謝Julian Ma和Barnabé Monnot 、 Terence Tsao和Jacob Kaufmann對本文的反饋和討論。
介紹
最近，我偶然發現越來越多的討論和研究，涉及通過FOCIL EIP-7805激勵交易納入、狀態與納入 預確認以及進一步分離協議角色和職責。我越來越清楚地認識到，從第一原理出發，將狀態和納入視為兩個正交維度，可能有助於指導未來的協議開發。
免責聲明：在本文中，我將使用簡化的、有點像漫畫的定義來區分包含交易和國家交易，並承認在實踐中存在更多的細微差別。
非正式定義、屬性和生命週期
納入交易
所謂包含交易，我指的是順序不變交易（h/t James Prestwich），無論在什麼狀態下執行，其結果都保持不變；唯一重要的因素是它們被包含在The Block的某個地方。例子包括在咖啡店付款或將代幣轉給朋友。
由於其順序不變性，納入交易通常會發送到公共內存池。納入之前公開披露交易信息是可以接受的，因為沒有人可以利用這些交易（例如通過搶先交易），因為它們本質上不具有最大可提取值 (MEV)。要被視為有效納入，這些交易必須為消耗的每單位 gas 支付base fee 。
在 EIP-7805 之後的世界，納入交易將主要由多個 IL 提議者通過 FOCIL 納入以太坊區塊（使用諸如內存池中的待處理時間或優先費用排序等納入規則）。通過公開廣播到內存池，這些交易受益於多個 IL 提議者之一通過其納入列表納入它們的機會增加。
國家交易
我所說的狀態交易是指依賴於訂單的交易，其結果會根據執行時的狀態而變化。例如，在Uniswap等自動做市商上執行代幣交換的交易。
來自普通用戶的狀態交易可能帶有最大可提取價值 (MEV)，如果其內容在收錄之前已公開，則可能被搜索者利用（例如，通過搶先交易或夾心攻擊）。這些交易通常具有時間敏感性，最好通過私人渠道發送，以確保 MEV 保護和 / 或獲得回扣。當狀態交易帶有 MEV 並提供給像搜索者這樣的老練人士時，無論願意與否，它們通常會與其他交易捆綁在一起，以提取它們創造的 MEV 機會。請注意，狀態交易也可以來自老練的人士本身；例如，利用不同交易所之間的價格差異獲利的套利者。在這兩種情況下，當狀態交易產生 MEV 機會時，除了base fee外，通常還會伴隨對驗證者的小費（以priority fees的形式或使用coinbase 轉賬）。
由於 FOCIL 在網絡擁塞期間（即當區塊已滿時）不提供任何有關交易排序或包含的保證，我們可以假設在 EIP-7805 之後的世界中，狀態交易的市場結構不會發生太大變化。
以下是納入交易和國家交易的主要區別的簡要回顧：
- 納入交易：
- 支付base fees以考慮納入The Block。
- 不要使用priority fees來表示訂單偏好。
- 受益於向大量各方公開廣播。
- 不必依賴經驗豐富的演員來融入其中。- 狀態交易：
- 支付base fees以考慮納入The Block。
- 添加priority fees來表達對他們希望執行的特定狀態的偏好，這對應於The Block中的特定位置。
- 可以私下發送給一個或幾個資深人士，從而受益。
注意：納入交易可能會因為與順序偏好無關的原因而支付優先費用。例如，它可能需要補償The Block生產者額外的資源使用——例如 blob 所需的額外傳播時間。優先費用還可以表明希望更快地納入，而不是在The Block中特定位置。換句話說，即使交易不關心其位置，它也可能願意支付更多費用以減少延遲並更快地被納入（例如，blob 交易、防欺詐交易）。
費用詳解
基本費用和優先費用
自 EIP-1559 實施以來，所有交易（包括納入交易和狀態交易）都必須支付base fees才能被考慮納入區塊。另一方面， Priority fees可以根據是否存在網絡擁塞來發揮不同的作用：
- 無擁塞：當The Block中有足夠的空間來包含所有待處理的交易時：
- 包含交易一般不需要支付優先費用，因為只要支付基本費用就會被包含，而不管是否插入到The Block中的特定位置。
- 狀態交易將支付優先費用，以激勵The Block生產者在特定狀態下執行它們。
- 擁堵：
- 納入交易可能會選擇添加優先費用，以增加被納入下一個區塊的機會（例如，領先於其他納入交易），而不是等到網絡不再擁堵。
- 無論是否出現網絡擁塞，狀態交易都將使用優先費用。
這裡有趣的一點是，在擁堵期間，狀態交易和包含交易之間的界限會變得模糊。當沒有足夠的空間容納每筆交易時，簡單地想被包含在給定區塊中的任何位置在概念上變得非常類似於想在特定狀態下執行。因此， Priority fees可以被認為是一種一刀切的機制，用於激勵區塊生產者並確保在區塊中佔據有利位置。
然而，即使沒有擁塞，交易也可能不會被包含在區塊中，還有另一個明顯的原因：審查。
審查的成本
在 EIP-7805 出臺後，仍然有幾種方法可以審查交易：
區塊填充：鑑於 FOCIL 的條件性和區塊內任意位置屬性，提議者可以將其區塊填充至 gas 上限，以排除交易並仍然滿足 IL 條件。為了估算填充多個連續區塊的成本，我使用了以下公式：
\text{區塊填充成本} = (\text{Gas 限制} - \text{Gas 已用}) \times \text{基本費用} \times \left( \frac{1}{0.125} \times 1.125^N - 1 \right)區塊填充成本= ( Gas 限制− Gas 使用量) ×基礎費用× ( 1 0.125 × 1.125 N − 1 )其中N N是連續塊的數量。
下圖估算了過去三個月內區塊填充的平均成本（基於此 Dune 查詢），突出顯示了市場條件和基本費用對其的影響，並說明了連續填充多個區塊對於攻擊者而言成本如何呈指數級增長。
12 月 9 日 證明者-包含者分離的截圖1986×586 66.9 KB缺失時隙：或者，提議者可以選擇跳過為其指定時隙的區塊提議，這將導致他們放棄共識（發行）和執行（MEV）層的獎勵，在過去三個月中，平均每個區塊的獎勵總計約為
0.04 ETH。
截圖 2024-12-18 18.21.35 1986×588 37.7 KB
請注意，在上述兩種情況下，增加交易的priority fees都會使提議者將其排除在外的成本更高。
- IL 委員會賄賂：最後，審查交易的一個明顯方法是說服所有 IL 提議者不要將其納入他們的 IL。根據 EIP-7805，IL 提議者不會因將交易納入他們的 IL 而獲得獎勵。實際上，說服委員會中的所有 IL 提議者採取不誠實的行為並違背以太坊網絡的精神可能很困難。使用 FOCIL，我們只需要一名委員會成員誠實行事並在不審查的情況下納入所有交易，以使機制按預期運行。但是，理論上，攻擊者可以向所有 16 名委員會成員提供非常小的賄賂以排除給定的交易。如果 IL 提議者是理性的，他們可能會接受任何大於零的賄賂。
通過依賴 IL 提議者的利他行為，無法控制他們在審查交易時產生的成本。
| 塊狀填充 | 缺失插槽 | IL 委員會賄賂 | |
|---|---|---|---|
| 審查成本 | 0.02 to 0.4 ETH | ∼ 0.1 ETH | > 0 ETH |
怎麼辦？
入會費
鑑於狀態和包含交易的不同屬性和生命週期，以及用戶可以給提議者小費但不能影響 IL 提議者在協議中審查交易時產生的成本的不平衡，一種選擇是引入獨立的包含費用（IF）和獎勵機制來增加包含保證和審查成本，同時保留優先費用（PF）作為提議者小費的作用。
這種方法允許用戶根據網絡條件（基本費用）制定交易，同時控制他們願意為以下事項支付的費用： （1）通過 PF 在特定狀態下執行和（2）通過 IF 增加其納入保證，或兩者兼而有之。在下圖中，您可以看到交易如何私下發送給The Block生產者或公共內存池，並指定優先級和納入費用。我們假設交易被添加到納入列表 (IL) 中，並根據納入費用按降序排列（下一節將對此進行詳細介紹）。然後，The Block生產者對完整有效載荷進行排序——默認情況下根據優先級費用或根據 MEV 機會按任何其他順序排序——包括來自 IL 的交易和他們私下收到的交易。
獎勵機制
在 IL 提議者之間分配納入費用的一個簡單方法是根據他們的貢獻按比例分配，只獎勵那些將交易納入其 IL 的人（即有條件提示）。這會帶來更大的激勵，以納入其他人不想納入的交易（例如“可審查交易”）。
在上面的例子中，IL 提議者 1 包含了來自內存池的所有待處理交易。因此，他們的獎勵將按以下方式計算：
- 交易 g：納入費用 6 除以 4 個提議者= 6 ⁄ 4 = 1.5 = 6 / 4 = 1.5
- 交易 d：納入費用 4 除以 3 個提議者= 4 ⁄ 3 ≈ 1.333 = 4 / 3 ≈ 1.333
- 交易 e：納入費用 1 除以 3 個提議者= 1 ⁄ 3 ≈ 0.333 = 1 / 3 ≈ 0.333
- 交易 f：納入費 0 除以 4 個提議者= 0 ⁄ 4 = 0 = 0 / 4 = 0
將這些加起來，IL 提議者 1 將因將這些交易納入其 IL 而獲得大約1.5 + 1.333 + 0.333 + 0 = 3.166 1.5 + 1.333 + 0.333 + 0 = 3.166的獎勵。
獎勵 IL 提議者的替代方法包括使用發行而不是費用，根據過去的表現加權獎勵。同樣重要的是，任何此類獎勵機制都必須獨立於現有的交易費用機制 (TFM)——換句話說，必須與基礎費用和優先費用分開。試圖重新利用基礎費用來獎勵 IL 提議者是不符合激勵機制的，因為 EIP-1559 的經濟設計依賴於銷燬基礎費用，以防止區塊生產者操縱交易包含並提高費用以謀取私利。通過確保基礎費用永遠不會直接重新分配，系統可以保持平衡的激勵結構。同樣，在網絡擁堵的情況下，依靠將優先費用重新分配給 IL 提議者的模型也會失敗，因為區塊生產者將有更大的動力來包含非 IL 交易以獲得更高的直接獎勵。
角色和參與者
是否有可能（並且可取）更進一步，將負責交易納入的協議參與者（IL 委員會成員）與專注於有價值的狀態交易的參與者（提議者）分開？現在讓我們想象一個後 FOCIL、後 APS（證明者-提議者分離）的世界。在這種情況下，我們仍然有 IL 提議者將來自公共內存池的交易納入他們的納入列表中，並通過納入費用獲得獎勵。但是，現在證明者/信標提議者、執行提議者和構建者之間存在分離（PBS 是否被納入協議與本部分討論無關）。
以下是每個參與者職責的簡要概述：
- IL 委員會成員：
-複雜程度：低– IL 提議者創建包含列表 (IL)，其中包含公共內存池中待處理的交易。
-資本要求：
-中等– 如果/當實施maxEB和 minEB 時，從 1 ETH到 2,048 ETH 。
-重度——資本被質押，預先鎖定，並有可能因其他形式的不當行為（例如，在同一高度提出多個不同的區塊）而被削減，但不會因未能履行 IL 特定的職責（例如，IL 模稜兩可）而受到處罰，至少在當前版本的 FOCIL 中是如此。
- 信標提議者：
-複雜程度：低– 根據其本地視圖確定鏈頭並提出信標區塊，其中包括所有與共識相關的信息，例如The Block塊頭、證明、提款、存款和削減懲罰。APS 之後，信標提議者沒有動力玩時間遊戲，可以保持簡單。
-資本要求：
-中等– 如果/當實施 maxEB 和 minEB 時，從 1 ETH到 2,048 ETH 。
-重量級——資本被質押，預先鎖定，並面臨被削減的風險（例如，在同一高度提出多個不同的區塊）。
- 證明人：
-複雜程度：低– 確保完整區塊中包含的共識和執行信息根據他們的觀點都是有效的。如果區塊通過了所有有效性檢查，例如構建在正確的頭部、包含有效交易以及滿足 IL 條件，他們就會投票支持The Block。
-資本要求：
-中等– 如果/當實施 maxEB 和 minEB 時，從 1 ETH到 2,048 ETH 。
-重量級——資本被質押，預先鎖定，並面臨被削減的風險（例如，證明不同的頭塊）。
- 執行提議者（假設執行提議者不將區塊生產外包給建造者） ：
-複雜程度：高– 負責向網絡提出完整有效的執行負載，並對交易的納入和排序擁有最終決定權，前提是執行負載包括 IL 交易。必須操作複雜的基礎設施來實施複雜的策略並有效提取 MEV。
-資本要求：
-高– 需要足夠的資本來確保執行提議權，以成功執行高級 MEV 策略（例如非原子套利）並提供預先確認等額外服務。
-重度- 執行提議者也需要可削減的資本，以確保他們不會做出不當行為，但這一要求在他們被選中後才會生效（與見證人和 Beaucon 提議者不同）。此時，他們必須籌集必要的資金以確保預先確認、彌補錯過時隙的罰款或支付他們的出價。
有趣的是，通過將見證人與提議人分開，APS 也有效地將執行提議人與 IL 委員會成員分開。然而，在下一節中，我們認為 IL 委員會成員應該被視為一類單獨的參與者。由於他們的職責複雜程度有限，並且不直接參與系統的經濟安全，因此他們不需要像見證人一樣受到相同的資本要求。
證明者與包含者分離
h/t巴納貝
基於拆分角色以更好地使其與協議職責保持一致的想法，並借鑑Rainbow Staking等分層質押模型和Orbit等驗證者選擇機制的靈感，我們建議進一步將證明者與 IL 委員會成員（包含者）分開。
從第一原則出發，我們希望見證者和參與者在地理上都是去中心化的，並且不復雜。然而，在資本要求和他們在保護網絡方面的作用的重要性方面，這兩組參與者之間存在一些關鍵差異：
- 證明人：
- 安全性：總體而言，證明者通過參與共識並確保活躍性和終結性，在保護網絡方面發揮著極其重要的作用。這一關鍵角色也有一些限制。例如，重要的是避免過快輪換證明者，因為從共識的角度來看，這可能不是最安全的。同樣，我們不希望驗證者過快地進入或退出活躍的證明者集，這就是我們有提款和存款隊列的原因。
- 資本要求：我們希望見證人通過最大化單個驗證者的餘額（例如，最多 2,048 ETH）來進行整合，而不是運行餘額較低的多個實例（例如，32 ETH）。這種整合使我們能夠在可控的參與者數量下實現高水平的經濟安全，並有助於實現更快的最終確定性（例如， 3SF ）。此外，見證人必須至少持有一定數量的ETH以備不時之需，以便在他們不履行職責的情況下（無論是有意還是無意）進行削減。這意味著他們的資本需要預先質押和鎖定（即大量資金）。
- IL 委員會成員：
- 安全性：IL 委員會成員不參與共識，也不在保護網絡方面發揮作用。他們只負責通過使用他們對公共內存池的本地視圖將交易納入 IL 來提高審查阻力。此外，我們只需要n 個 IL 提議者中的一個誠實地構建其 IL，以使 FOCIL 有效，並對交易構建者必須包含在其區塊中的內容施加限制。
- 資金要求：理想情況下，我們希望進入門檻非常低，這樣任何希望為以太坊的審查抵抗做出貢獻的人都可以輕鬆地做到這一點，例如只需 0.01 ETH ，或者足以確保 Sybil 抵抗並防止參與者“剛註冊”但隨後離線。IL 委員會還會輪換每個時段，因此如果存在某種納入費用，除了錯過獎勵外，可能不需要排隊或懲罰。
問題是：這些差異是否值得轉向兩組獨立的參與者，每組參與者履行特定的職責，還是應該保持同一組參與者？
我們認為確實如此。通過允許任何人以“包容者”的身份加入併為以太坊的抗審查做出貢獻——只需最少的硬件要求（例如智能手錶）、簡單、低摩擦的用戶體驗（無需排隊）以及輕量和最低限度的資本要求——並通過獨立的交易費機制（包容費）獎勵他們，網絡可以根據審查級別進行自我監管。如果許多交易受到審查，用戶可以提高包容費，從而增加審查成本。隨著這些更高的費用在包容者之間分配，更多的個人將被激勵參與創建包容列表（IL），最終提高以太坊的抗審查能力。最後，包容者還應該能夠參與改善網絡的抗審查特性並堅持鏈中立，而無需通過其列表中包含的特定交易公開透露他們的偏好。為此，我們可以利用匿名 IL ，使用可鏈接環簽名和匿名廣播協議的組合來保護他們的身份。
