導入

イーサリアムは、検閲に強いアプリケーションを可能にする信頼性のある中立なインフラストラクチャ層を目指しています。このミッションを成功させるためには、プロトコルの分散化と中立性を維持することが重要です。ブロックスペースを生成するメカニズムは、イーサリアムが約束を果たす上で重要です。

プルーフオブワークの下で、イーサリアムマイナーはトランザクションの取り込みと順序付けにおいて一方的なレバレッジを持っていました。その後、複雑なサプライチェーンが登場し、責任はバリデータ、ビルダー、サーチャー、リレーやその他の不透明なオフチェーンのアクターに分散されました。これはエコシステムの自然な成熟と進化を反映していますが、複雑さは新たなリスクをもたらします。これらの層のいずれかでの中央集権化とチョークポイントは検閲を可能にし、イーサリアムの中核的な倫理や価値を貶めることができます。サプライチェーンのインセンティブを理解することは不可欠です。

このシリーズでは、イーサリアムのサプライチェーンの過去、現在、そして未来について探求します。このパートでは、プルーフ・オブ・ワーク（PoW）、プルーフ・オブ・ステーク（PoS）、プロポーザー・ビルダー分離（PBS）、およびMEV-Boostからのサプライチェーンの進化を取り上げます。そして、今日ネットワークの中立性を脅かす問題を分析します。これは、これらの問題を緩和する提案を分析する将来のパートの背景情報となります。

過去：作業証明エーテリアム

プルーフ・オブ・ワークの下では、イーサリアム取引の含有と順序付けは完全にマイナーの手に委ねられていました。ターゲットブロックスペース向けの成熟した市場がないため、サーチャーは優先ガスオークション（PGA）に参加することでMEVを捕獲しました。サーチャーは、メンプール内でより高いガスを入札することで、ブロック先頭部に競合し、同じガス価格でトランザクションを送信することで、確率的にターゲットトランザクションを前後にしました。

このMEV抽出方法は、チェーンに深刻な外部性をもたらしました。メモリプールの膨張やチェーン上で失敗した取引がリソースの非効率的な使用につながりました。これを解決するために、FlashbotsはFlashbotsオークションを立ち上げました。これは、MEVバンドルのための中央集権化された、プロトコル外のリレーです。Flashbotsオークションでは、サーチャーは入札とともにバンドルをFlashbotsが運営するバンドルリレーを介して送信しました。Flashbotsオークションにアクセス権を持つマイナーは、mev-gethを実行し、バンドルを壊さないことを約束しながらブロックを構築しました。

Flashbotsオークションは、MEV市場をオフチェーンに移動し、検索レイヤーを商品化することでMEVの中央集権化の一部を緩和し、MEVの抽出を効率化しました。ただし、リレーオペレータ（Flashbots）の誠実な行動とマイナーの行動の積極的な取り締まりに依存していました。

ザ・プレゼント：プルーフ・オブ・ステーク・イーサリアム

プルーフ・オブ・ステークでは、ステークしたバリデータがブロックの生産者としてマイナーの代わりになります。バリデータは、コンセンサスに参加するために最低32 ETHをステークしなければなりません。ステーカーは、自分のETHをロックし、コンセンサスに参加することで報酬を受け取ります。

バリデータが今やブロック提案者となっているため、提案者の中央集権化が問題となる可能性があります。In @vbuterinVitalikのPBSノートと元の提案提案者とビルダーの分離（PBS）について、彼は指摘しています

通常のPoS報酬は比較的平等ですが、単一の検証者は強力なプールと同じ利回りを得ますが、洗練されたMEV抽出の機会を見つける際には、規模の経済が大きな影響を与えます。10倍大きいプールは10倍のMEVを抽出する機会を持つ一方で、各機会からより多くを抽出するための独自の最適化に多くの努力を払うこともできます。

PoSのようなプロトコル外のソリューションであるFlashbots Auctionは、プロトコル外で動作しません。Flashbots Auctionは、中継オペレーターの誠実さとブロック生産者（マイナー）に依存していました。マイニングプールが不正行為を行っていることが検出された場合、中継オペレーターは単にそのプールのバンドルへのアクセスを遮断することで、良い長期的な行動を促進しました。しかし、PoSでは、小規模なステーカーが参加できるようにしながら、信頼性のある不正行為を信用できるようにすることが難しいです。

オペレーターの少数へのステークの集中は、ネットワークの検閲耐性と攻撃への弾力性を低下させるため、イーサリアムにとっての脅威です。

提案者-ビルダー分離

この問題の現在の解決策は、提案者-ビルダー分離（PBS）です。PBSでは、ブロックの構築が第三者に委任され、ブロック提案者（検証者）は勝利したブロックヘッダーに署名する必要があります。

今日、PBSはFlashbotsによって構築されたバリデータクライアントのサイドカーであるMEV-Boostを介して実装されています。MEV-Boostアーキテクチャでは、サーチャーはバンドルをブロックビルダーに送信します。ブロックビルダーはブロックを構築し、その後ブロックヘッダーと入札をブロックリレーを介して現在のプロポーザーに送信します。これにより、MEV駆動の中央集権化力がバリデータレイヤーからブロックビルダーレイヤーに移動します。

MEV-Boostの下で、検索者はバンドルを送るブロックビルダーを信頼する必要があります。これは、Flashbots Auctionの下でバンドルリレーとマイナーを信頼していたのと同じです。ブロックビルダーは、自分のブロックを改ざんしないようにブロックリレーを信頼しなければなりません。そして、ブロック提案者は、入札について正直であり、署名されたブロックヘッダーを受け取ったらブロックを伝播することも信頼しなければなりません。ブロックリレーは、ブロックビルダーとブロック提案者の間の信頼を仲介します。

この記事執筆時点では、93%のイーサリアムブロックがMEV-Boostを実行するバリデータによって提案されています。

問題

MEV-BoostはMEV駆動型ステークの中央集権化に対処しますが、それはイーサリアムの問題の万能薬ではありません。新たな問題も伴います。

リレーの中心集権化と検閲

PBSのMEV-Boost実装は、外部の中央集権化されたブロックリレーに対して重大な依存を置いており、直接的なビジネスモデルを持っていません。これらのリレーはブロックビルダーやバリデータに信頼される必要がありますが、リレーが正直な振る舞いから逸脱することが利益になる場合があります。リレーを運営するための直接的なインセンティブがないため（カルテル化せずに手数料を持続可能に取ることはできません）、リレー間の競争がほとんどなく、6つのリレーがMEV-Boostブロックの99%を占めています。

競争的なリレーを実行するための直接的なインセンティブがない場合、リレー・オペレーターは公共財を利他的に資金提供するか、自己垂直化する必要があります。

これらの中央リレーは明らかな検閲のベクトルです。一部のリレーは、ブラックリストされたアドレスとやり取りするトランザクションを含むブロックを検閲することが観察されています。

プロトコル外ソフトウェアへの依存

ブロックの93%がMEV-Boostを経由しています。プロトコルに対するこの外部プロトコルの依存は、プロトコルにとって危険である可能性があります。これらの懸念は理論的なものにとどまりません。2023年4月3日、low-carb-crusaderリレー実装の脆弱性を悪用して2000万ドル以上を抽出しました。リレーは署名されたブロックヘッダーが有効であることを確認せずに、ブロックボディを提案者に公開したため、提案者は自分のブロックでサンドイッチの束を解除し、サンドイッチのコストをかけて非常に利益の出るブロックを提案することができました。

この実装バグが緩和された後も、不誠実な提案者が正しいブロックヘッダーに署名し、次にブロックを表示し、別のブロックを提案し（バンドルを解凍している）、リレーのブロック伝播と競争させる可能性があります。

一般的に、Ethereumへの潜在的な攻撃面積は広く、クライアントチームはコアEthereumコンセンサス仕様だけでなく、変化するサイドカースペックも考慮する必要があります。

ビルダーの中央集権化と検閲

前述のように、PBSはMEVの中央集権化の影響をブロックビルダーレイヤーからコンセンサスレイヤーに遠ざけます。これは改善ですが、最も価値のあるブロックを構築できるブロックビルダーは、最も強力な取引とMEV抽出能力を持つブロックビルダーに中央集権化をもたらします。自分自身のサーチャーを統合するブロックビルダーは、予測されている通り、中央集権化につながります。MEV市場パート2:プルーフ・オブ・ステーク,ビルダーマーケットへの参入障壁を高めることにより、集中化が進んでいます。

今日、88%のMEV-Boostブロックはわずか4人のブロックビルダーによって構築されています。そのうち2つは統合されたサーチャービルダーです.

ビルダーレイヤーの中央集権化は検閲のためのベクトルです。一部のビルダーは、ブラックリストに登録されたアドレスとのやりとりを検閲することが観察されています。

プライベートオーダーフロー

ブロック構築が集中すると、注文フローは自然に統合されます。ユーザーがトランザクションを公開メンプールに送信すると、ブロック構築者への限界価値はゼロになります。トランザクションがすべてのブロック構築者に利用可能な場合、どの構築者もトランザクションを含む非対称エッジを持たず、トランザクションの価値はブロック提案者によって捕捉されます。代わりにトランザクションが単一のブロック構築者に送信されると、構築者はこの価値をブロック提案者から取り戻し、一部を保持し、一部をアプリケーションまたはユーザーに返却できます。

高いレベルでは、ユーザーやアプリケーションは、取引を実行する権利を売却することで、生成されるMEVを捕捉することができます。MEVマーケットパート3：オーダーフローへの支払いこのアイデアについて詳しく探求します。今日、プライベートトランザクションリレーが存在し、ユーザーはビルダーに注文フローをオークションにかけることができます(MEV-共有andMEVブロッカー他のプライベートオーダーフローディールも観測され、アプリケーションやウォレットがオーダーフローを売却しているのが確認されています。独占取引（mempoolに観測されない取引）着陸取引の30%を占めていました今年の6月1日から7月15日まで、サーチャーバンドルを含む。

理論上、これにより、ユーザーやアプリケーションにとってより良い結果がもたらされ、注文フローの価値をベースレイヤーに漏洩させるのではなく、取り込むことができるようになります。しかし、プライベートな注文フローは中央集権化しており、ほとんどの注文フローはわずかなチョークポイントを通過しています。たとえば、Metamaskが取引を1つのビルダーを介して送信した場合、そのビルダーがブロックの構築を支配する可能性が高いです。プライベートな注文フローの拡散は、新しいビルダーが注文フローへの排他的アクセスを持たないまま開始するため、ブロックの構築と競争するための障壁が高まります。

In オーダーフロー、オークション、および中央集権化 I,著者は、独占的な注文フローが建設業界で競争の低下をもたらし、家賃の抽出、利用者体験の低下、検閲、ネットワークへの影響をもたらす可能性があることに言及しています。

結論

この部分では、過去から現在までのEthereumサプライチェーンの進化について取り上げました。また、過去に行われたトレードオフによって生じるさまざまな問題についても探求し、これらが中央集権化傾向につながっていることを観察しました。

次の部分では、プロトコルレベルの提案である確約されたPBSについて詳しく説明します。これは、プロトコル外中継への依存を最小限に抑えるための提案です。プロトコル内PBSは、最終的にはイーサリアムのロードマップにおいて「The Scourge（災い）」を表し、信頼できる中立的な取引の含まれ方を保証し、MEVによる中央集権化を緩和することを目指しています。ePBSロードマップを構成するいくつかのアイデアや提案についても探求していきます。

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