以太坊：抗審查之路

以太坊尚未實現抗審查……以下是開發者正在采取的措施。

以太坊供應鏈的簡要概述

1. 用戶通過 dapp 的前端與錢包創建交易。這些交易被發送到內存池 (mempool)；
2. 搜索者 (searchers) 運行套利機器人并掃描內存池，然后將交易捆綁在一起；
3. 捆綁好的交易被傳遞給區塊構建者 (builders)，后者再附上費用出價；
4. 如果構建者和驗證者都連接到一個中繼器，那么中繼器 (relayer) 將在提交拍賣之前隱藏捆綁的區塊；
5. 驗證者 (即區塊提議者，proposer) 選擇費用出價并提議區塊；
6. 證明者 (attestors) 在該區塊最終上鏈之前對其進行驗證。

01.♂前端界面

來源：ethernodes.org

已經有這么多中心化向量了，我們甚至還沒講到內存池。

怎么辦呢？

>>解決方案 #1

前端中心化是一個相對較小的問題。這要感謝蓬勃發展的 DeFi 中間件生態系統，它允許我們以各種方式通過替代場所繞過受審查的 dapps 前端。例子包括 Zapper 和 Zerion 等投資組合跟蹤器，集成了“兌換”功能的加密錢包，以及 1inch 和 Paraswap 等 DeFi 聚合器。它們讓你無需以直接訪問的方式就能夠訪問 dapps。Uniswap 等大多數 dapp 也致力于開源其前端的代碼，允許任何個人甚至專門的 DAO 重新創建前端。

為了繞過被審查的前端，像 IPFS 這樣的去中心化存儲提供商也被用來托管帶有靜態內容的前端域名。對于有動態內容 (社交媒體) 的前端，像 The Graph 這樣的去中心化索引協議被用于通過統一的查詢語言查詢各個區塊鏈和 dapp 的數據。而對于被審查的域名，像 ENS 這樣的去中心化域名服務通過在以太坊智能合約上構建域名，提供了一種更抗審查的方式來托管域名。這與當今存儲在中心化 DNS 服務器上的大多數網站不同，容易受到域名扣押或 IP 地址封鎖的影響。

總之，這些去中心化的基礎設施協議構成了 DeFi 前端去中心化 Web3 經濟的基本構件。

>>解決方案 #2

對于節點中心化問題，關鍵的技術解決方案是輕客戶端。以太坊 Altair 硬分叉為它們鋪平了道路。這些超輕量級客戶端允許我們在自己的計算機、移動設備或 web 瀏覽器上創建我們自己的主權、原生版本的以太坊，我們可以向任何接受輕量級客戶端查詢的完整節點廣播交易并發出請求。通過這樣做，dapp 可以促進交易，而不是調用 Infura 或 Alchemy 等中心化 RPC 端點。

輕客戶端不會試圖檢索整個信標鏈或驗證者集。這將需要大量的計算——因此它被稱為“輕型”！它們只是通過了解對等節點來同步區塊頭。關鍵在于，這個過程是通過隨機分配的驗證者組 (同步委員會) 以去信任的方式來執行的。信標鏈 PoS 輕客戶端的構建也比 PoW 輕客戶端簡單得多。通過只有幾個回答這些查詢的非審查完整節點，節點中心化問題得到了緩解。更多關于輕客戶端的信息，請參閱這里：

https://twitter.com/SalomonCrypto/status/1579283196708941824

>>解決方案 #3

當我們想要依賴外部節點提供者時，有一些去中心化的 Infura 替代方案，如 Pocket Network或 Ankr，它們可以最大限度地減少對 Infura 的需求。

回想一下，這里的問題是人們缺乏激勵來運行自己的節點。這些 RPC 節點提供商引入了經濟激勵。以 Pocket Network 為例，節點提供商質押 POKT 來運行區塊鏈節點，并在不同的區塊鏈之間中繼數據，為請求鏈上數據的 dapp 提供服務。在這個無許可的市場中，他們服務的中繼越多，他們獲得的 POKT 獎勵就越多。在需求方，用戶/dapp 也質押 POKT，允許它在網絡上請求中繼。注意，這些項目本身存在中心化點，但是有移除它們的路線圖。

來源：Sami Kassab

>>解決方案 #4

節點托管問題是一種需要不斷監控的中心化風險，但由于退出壁壘較低，威脅不大。如果 AWS 決定在其云服務器上限制節點托管，節點運行商可以輕松地轉移到另一個云服務器，而不會被鎖定在任何地方。由于合并，現在通過 DIY 硬件 (Raspberry Pi) 和即插即用解決方案 (Avado)，設置自己的節點變得更加容易。

02.搜索者 (Searchers)

在用戶交易成功提交之后，就會進入內存池。內存池是一個由你我這樣的普通用戶提交的待處理交易的數據庫，有時被稱為以太坊的“黑暗森林”。MEV (最大可提取價值) 游戲就是從這里開始的。

一旦交易進入內存池，搜索者就開始掃描黑暗森林，尋找有利可圖的 MEV 機會。搜索者通常是運行套利機器人的大型機構和自營交易平臺，但有時也包括個人。他們支付高額的 Gas 費用來讓驗證者接受他們的交易訂單，而不是通過公共池。

這里需要注意的一點是，盡管人們通常認為 MEV 完全是壞事，但也有好的 MEV。在加密貨幣價格波動劇烈的情況下，DeFi 協議需要快速清算貸款人的抵押品，它需要支付高額的 Gas 費，以確保交易能夠快速執行。如果區塊鏈是按照先到先得的原則設計的，那么 DeFi 的效率將非常低。搜索者在平衡這種效率和構建高效區塊方面發揮著重要作用。

然而，在糟糕的 MEV 方面，雖然搜索者本身并不是中心化風險，但它們通過與區塊構建者勾結，在實現巨大的中心化向量方面發揮了作用。它們在協議層中的作用是將交易捆綁起來，并將它們傳遞給黑暗森林下一梯隊的區塊構建者。

03.區塊塊構建者和驗證者/提議者

1) 提議者構建者分離 (PBS) 之前

在以太坊合并之前，區塊構建由一個實體執行：礦工。這讓礦工能夠通過區分內存池中的交易來利用 DEX 套利和清算。

隨著時間的推移，問題變得更糟。搜索者和礦工開始在地下市場串通，最有效地選擇交易，以最大化他們自己的 MEV 利潤。這最終推高了作為礦工的固定成本，因為大型礦池運營商有資本運行復雜的算法，超過了家庭經營的礦工——催生了我們所知的 MEV。過去兩年在以太坊上提取的 MEV 總額已達 6.75 億美元！

這里的中心化風險有兩個問題：首先，它傷害了以太坊用戶，他們最終會等待更長時間或支付更多的交易費用；其次，由于政治壓力，資本雄厚的區塊驗證者在審查方面處于更有利的地位。

為了應對這一問題，以太坊開發者正在開發一種協議內解決方案，被稱為提議者-構建者分離(PBS)。顧名思義，PBS 將驗證者角色分成兩個獨立的原生角色：

1. 提議者 (即質押 32 ETH 并構建區塊的驗證者)

2. 區塊構建者

在 PBS 下，區塊構建者彼此競爭，以創建來自搜索者的交易的聚合有序列表。這些交易捆綁在一起進行優化，可以最大化構建者自己的 MEV 費用，然后將其傳遞給區塊提議者。提議者被激勵基于最高費用來選擇交易以創建區塊，并將其發送到網絡，從而打包上鏈。

這減少了區塊提議者審查的中心化權力，因為構建區塊的人并不是選擇要包含在區塊中的交易的同一個人。正如 Vitalik 在《區塊鏈擴容的終局》一文中所描述的，PBS 的全部意義在于最大化驗證者的去中心化。

但是 PBS 在技術上很復雜，幾年內都不會準備好 (也許2-8年以后！) 好消息是，在此期間已經出現了解決驗證者中心化的臨時解決方案。

首先，合并后的驗證者被隨機選擇為每個插槽 (Slot) 中的區塊提議者。這與合并前的 PoW 不同，在合并前的 PoW 中，所有礦工都要通過解決數學難題來驗證新交易。在以太坊上約 42 萬個驗證者中的一個被隨機選擇為區塊提議者后，另一個驗證者委員會被隨機選擇來提交關于被提議區塊的有效性證明 (投票)。這種雙層隨機洗牌層的作用是遏制以太坊上的驗證者中心化，使攻擊者更難審查或破壞網絡。

第二，像 Flashbots 這樣的公司已經介入，人為地創造 PBS。Flashbots 開發了一個軟件客戶端(用于 PoW 以太坊的 MEV-Geth，用于 PoS 以太坊的 MEV-Boost)，驗證者可以簡單地將其插入他們的共識客戶端并在其節點上運行。這實際上將構建區塊的工作外包給了專門的構建者角色(提議者與構建者分離！)

為什么使用 Flashbots？驗證者這樣做的原因很簡單，因為對他們來說，質押獎勵更有利可圖。Flashbots 的軟件在提議者和構建者之間更公平地分配 MEV 價值，而不是在大型礦池和搜索者之間共享。Flashbots所做的是通過創建一個透明、公開的價格發現市場，來阻止搜索者和礦工之間的內幕勾結市場。據 Hasu 稱，使用 MEV-Boost 將驗證者的合并后質押獎勵提高了 135%。

來源：Flashbots

請注意，MEV-Boost是可選的，驗證者仍然可以選擇在它們的執行客戶端上自己構建區塊。

2) 提議者/構建者分離 (PBS) 時代

PBS 消除了大型驗證者的中心化權力。但是，即使在 PBS 被設計出來之后，我們還沒有到達去中心化的應許之地。在后 PBS 時代，中心化向量雖然有所緩解，但仍將存在。本節的其余部分將簡要介紹以太坊面臨的各種審查威脅，以及其正在進行的相應解決方案。

審查威脅 #1

雖然 PBS 緩解之前的中心化問題，但它也通過增強構建者審查交易的能力，在構建者層面引入了新的中心化向量。通過創建一個專門的構建者角色，構建者將有能力為區塊出價過高并排除某些交易。

>>解決方案1

第一個解決方案是抗審查列表 (crList)，也被稱為“混合PBS”。假設我們懷疑構建者試圖審查交易。我們知道這一點是因為他們為提議者構建的區塊沒有滿，并且有符合條件的交易在內存池中等待被包含進去。

crList 允許提議者迫使構建者充分利用空的區塊空間，而不允許提議者明確規定要包含的交易的順序：“嗨，構建者，請填滿空的區塊，否則我選擇的交易將被包含進去。”

如果構建者堅持審查交易，并忽略提議者的 crList，則證明者將拒絕該區塊 (證明者是隨機選擇的，在提議驗證者提議區塊后，對規范鏈的區塊頭進行投票)。簡而言之，crLists 是一種間接的機制，它可以讓提議者在不破壞 PBS 的整個目的 (將提議者去中心化) 的前提下，監督一個中心化的區塊構建市場。

>>解決方案2

但是，如果提議者可以要求構建者將交易包含其中，或者如果他們與構建者勾結，并告訴構建者不要包含交易呢？這就引出了第二個解決方案：MEV-smoothing。就像 crList 讓構建者受到制約一樣，MEV-smoothing 通過去除提議者的自由裁量權來控制提議者。

這里的想法是要求證明者關注區塊構建市場，特別是與區塊所附的費用出價，然后只證明來自提議者的最高出價的區塊。如果提議者提出的不是已經為他們構建的最有利可圖錢的區塊，那一定是出了什么問題，所以證明者會問：“嘿，提議者，你是討厭賺錢，還是想要審查？”實際上，MEV-smoothing 旨在使所有提議者的MEV利潤均等，并創建一個完全有效的市場，消除提議者從事歧視性審查的動機。

>>解決方案3

第三種解決方案是使用加密的內存池。crLists 是用來對付構建者的，而 MEV-smoothing 是用來對付提議者的，但加密的內存池被設計來對抗這兩者。這種機制很容易理解：它在用戶交易的內容和發送/接收地址進入內存池之前對其進行加密，只有在鏈上時才解密。這使得行為者很難審查或參與MEV提取技術，如交易前端。這樣就不需要像Flashbots Protect這樣的私有內存池了。加密內存池技術是Cosmos開發者、Flashbots和面向隱私的鏈(如Aztec)也在嘗試的技術。

>>解決方案4

第四個也是最后一個解決方案是我們最不希望依賴的，但也是一個不錯的選擇：利他主義的自我構建，在這種情況下，提議者只需選擇構建自己的區塊，而不是將其外包給構建者。這樣做的好處是，即使只有 10% 左右的少數利他主義構建者，以太坊也可以繼續發展。

這里明顯的缺點是它與經濟激勵背道而馳——回想一下，驗證者想要使用 MEV-Boost 是因為它能產生更高的費用。這就是為什么在社會層面促進一種抗審查文化和保持去中心化是非常重要的。

審查威脅 #2

今天，要作為以太坊驗證者參與進來，你需要在一個存款合約中質押32個ETH，同時運行兩個軟件客戶端：執行客戶端(執行交易)和共識客戶端(對新產生的區塊達成共識)。今天的威脅是，太多的驗證者在運行同一個的執行客戶端 Geth。

來源：clientdiversity.org

如果發現某個客戶端存在bug或遭受攻擊，則會帶來更高的網絡中斷風險。這不是理論上的猜測，正如2016年上海DOS攻擊事件所證明的那樣，當時攻擊者欺騙了Geth客戶端，使其降低了處理速度。在合并后的以太坊，需要三分之二的質押ETH才能達到最終性。一個主要的客戶端出現故障，可能會暫時使以太坊網絡停滯 (或者更糟：分裂)——這使得任何特定的客戶端在不超過三分之二的驗證者節點上運行變得至關重要!

客戶端中心化的問題非常嚴重，甚至像Prysmatic Labs這樣客戶端使用率最高的領先公司都建議節點驗證者“使用他們的競爭對手”。畢竟，如果以太坊崩潰，對所有人來說都是損失。

>>解決方案

請注意，這里的審查威脅不僅適用于單個質押者，還適用于 Infura 和 Alchemy 等中心化節點提供商，或 Pocket Network 等去中心化節點提供商。以太坊開發者已經實現的解決方案包括各種懲罰措施，以削減不活動驗證者的份額，如 Inactivity Leak (怠工懲罰) 機制。在今天的信標鏈上，如果行為不當的驗證者在同一個客戶端上都失敗了，那么反相關性懲罰也會更加嚴厲。實際上，這促進了多客戶端文化 (客戶端多樣性！)，同時鼓勵驗證者在選擇客戶端時不僅要考慮技術風險，還要考慮經濟激勵。

審查威脅 #3

最后，經常提到的在驗證者層的另一個審查威脅，那就是 ETH 質押服務中的中心化。流動質押協議 (比如 Lido 和 Rocket Pool 等) 和 CEX (中心化交易所，比如 Coinbase 和 Kraken等) 分別控制了質押 ETH 的約 37% 和約 31%。這是一個嚴重的問題，因為任何一個擁有超過 33% 的 ETH 的實體都可能進行雙花攻擊。

04.中繼器 (Relayers)

>>解決方案

顯而易見的解決方案是鼓勵更廣泛的中繼器。驗證者通常同時連接到多個中繼器。如上所示，7個中繼器 (BloXroute 和 Manifold) 中有3個不審查 Tornado Cash 交易。因為中繼器是一個無許可的實體，這使得任何人都可以很容易地創建自己的中繼器 (Flashbots 本身已經開源了自己的中繼器)。創建非審查中繼器的進入門檻很低，這意味著這個中心化向量比驗證者層面上的要輕得多，在驗證者層面阻止不誠實/行為不當的參與者，成本要高得多。

好消息是，從長遠來看，中繼器是一個臨時的審查向量。當 PBS 被正式納入協議中時，中繼器將不再需要，因為構建者將連接到提議者。