Proposer-Builder Separation (PBS) là gì? Vai trò của PBS đối với Ethereum

Proposer-Builder Separation (PBS) là giải pháp cho bài toán MEV của Ethereum khi giao thức chuyển sang PoS sau sự kiện The Merge

1. Proposer-Builder Separation (PBS) là gì?

Proposer-Builder Separation (PBS) là một trong những nâng cấp nổi bật trong The Splurge vì nó tác động trực tiếp đến lộ trình của Danksharding và statelessness. Tuy nhiên, ở thời điểm ban đầu, PBS được xem là giải pháp cho vấn đề Maximal extractable value (MEV). Sau đó, Dankrad Feist, nhà nghiên cứu tại Ethereum Foundation, đã tận dụng thiết kế của PBS để giải quyết những vấn đề khó khăn trong Danksharding.

Để hiểu rõ hơn về khái niệm Proposer-Builder Separation, trước tiên chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về bối cảnh hiện tại với các giải pháp mở rộng của Ethereum.

2. Bối cảnh

Tầm ảnh hưởng của MEV đến Ethereum

Khi người dùng sử dụng các ứng dụng trên Ethereum, các giao dịch sẽ được tạo ra và được đưa vào mempool để chờ xử lý. Ở đây, các giao dịch sẽ trải qua một loạt bài kiểm tra tính hợp lệ trước khi chúng được chọn để đưa vào một block.

Maximal extractable value (MEV) đề cập đến giá trị tối đa có thể được trích xuất từ quá trình sản xuất block vượt ra ngoài phần thưởng block tiêu chuẩn và phí ưu tiên bằng cách loại trừ và thay đổi thứ tự giao dịch trong một block.

MEV là một vấn đề quan trọng với Ethereum, nó có cả mặt tích cực lẫn tiêu cực:

• Ở khía cạnh tích cực, MEV giúp tạo ra một thị trường hiệu quả hơn. Ví dụ, MEV đảm bảo người dùng nhận được giá tốt và cạnh tranh nhất khi giao dịch trên các DEX, các lending protocol có thể thanh lý nhanh chóng để đảm bảo người cho vay được hoàn vốn.
• Ở khía cạnh tiêu cực, MEV mang đến trải nghiệm không tốt cho người dùng và làm tắc nghẽn mạng lưới Ethereum.

Bên cạnh đó, giá trị kinh tế MEV tạo ra cũng rất lớn, con số này lên tới hàng tỷ USD chỉ tính riêng trong năm 2021 (nguồn tham khảo tại đây). Nhìn chung, nếu không có các biện pháp can thiệp nghiêm túc, những tác động tiêu cực do MEV tạo ra có khả năng phá hủy Ethereum.

Proposer-Builder Separation (PBS), Danksharding (DS) và MEV-Boost

Proposer-Builder Separation (PBS) là giải pháp cho bài toán MEV của Ethereum khi giao thức chuyển sang PoS sau sự kiện The Merge. Vai trò của người sản xuất block (block producer) trong Ethereum bao gồm các công việc:

• Xây dựng (building) block tốt nhất từ ​​tất cả giao dịch có sẵn.
• Đề xuất (proposing) block với phần còn lại của mạng, thông qua đồng thuận PoS và thêm nó vào blockchain.

Trong PBS, vai trò của block producer được tách ra thành hai thành phần riêng biệt là block builders (người xây dựng block) và block proposers (người đề xuất block). Chi tiết kỹ thuật của PBS chưa được thống nhất ở thời điểm hiện tại.

Tuy nhiên, ý tưởng chủ đạo của PBS như sau:

Theo mô hình này, công việc của block builders là cố gắng xây dựng block theo yêu cầu và có giá trị kinh tế cao nhất được tổng hợp từ các nguồn. Sau đó, builders sẽ gửi chúng kèm với giá thầu đến cho proposers. Dựa trên khía cạnh kinh tế và một số yêu cầu khác (chỉ chọn các block không có sandwich hoặc front-running tx), proposers sẽ chọn bên cung cấp đáp ứng đủ điều kiện, có giá thầu cao nhất để bán blockspace của mình.

Bất cứ ai đủ điều kiện cũng có thể trở thành block builders trong mạng nên vị trí này rất cạnh tranh, builders buộc phải trả phần lớn lợi nhuận kiếm được để block của mình được proposers chọn. Điều này sẽ giúp proposers thu về phần lớn giá trị kinh tế từ việc kinh doanh blockspace (MEV và phí ưu tiên) từ block builders.

PBS sẽ được nâng cấp trong giai đoạn sau. Ở giai đoạn hiện tại, các validator và builder sẽ cần tận dụng MEV-Boost của Flashbots. Thiết kế MEV-Boost & Relays cung cấp một marketplace công bằng cho builders và validators buôn bán blockspaces. Các builders cạnh tranh với nhau tạo ra các block có giá trị kinh tế cao nhất dựa trên yêu cầu và gửi chúng cho Relayers.

MEV-Boost hoạt động như một aggregator, có nhiệm vụ lọc các ra các block mang về lợi nhuận cao nhất cho validators, giữ chúng ở chế độ riêng tư và chỉ gửi block headers kèm giá thầu cho validators ký, động thái này để bảo vệ MEV Searchers khỏi việc bị validators “cướp” cơ hội MEV vì MEV-Boost không tiết lộ nội dung block cho Validators biết trước.

Bên cạnh đó, thiết kế của MEV-Boost còn bảo vệ Validator khỏi tấn công DOS và spam từ user và searcher. Tuy nhiên, vấn đề của MEV-Boost là builders và validators cần tin tưởng relayers.

Bên cạnh vấn đề về MEV, Danksharding cũng sẽ tận dụng thiết kế PBS vì thiết kế validators thông thường không thể xử lý các block có dung lượng lớn (blob data ở DS).

3. Chuỗi cung ứng MEV & Proposer-Builder Separation (PBS)

Chuỗi cung ứng MEV (MEV supply chain) mô tả cách giá trị di chuyển từ lúc một giao dịch hình thành cho đến khi chúng được thêm vào một block nào đó trong blockchain và cách PBS hoạt động trong chuỗi cung ứng này.

Lệnh giao dịch, mempool & private order flow

Khi người dùng tương tác với các ứng dụng trên Ethereum bằng wallet (ví), các giao dịch sẽ được tạo ra. Tùy thuộc vào việc sử dụng RPC Public hoặc RPC Private mà lệnh giao dịch của người dùng sẽ được đưa đến mempool hoặc một quy trình đặt hàng riêng (private order flow).

Có hai giá trị kinh tế liên quan đến các giao dịch và quyết định xem chúng có được chọn vào các block tiếp theo hay không:

• Priority fee: Phí ưu tiên.
• MEV: Giá trị có thể được trích xuất liên quan đến giao dịch đó.

Nói một cách đơn giản, giá trị kinh tế liên quan càng cao thì xác suất để giao dịch đó được thêm vào block tiếp theo sẽ càng lớn.

MEV searchers

MEV searchers là các bot mua bán chênh lệch giá (arbitrage) hoạt động trên Ethereum. Chúng được tối ưu để tạo ra nhiều lợi nhuận nhất từ các chênh lệch giá.

MEV searchers thông dụng nhất trên thị trường là các bot giao dịch chênh lệch giá . Theo dữ liệu cung cấp bởi Flashbots (explore.flashbots.net/), tỷ lệ của MEV liên quan đến các giao dịch chênh lệch giá chiếm hơn 99%, loại giao dịch MEV thứ hai là các liquidation MEV.

Sau khi các MEV searchers tìm ra cơ hội kiếm tiền từ mempool, họ sẽ thực hiện một loạt hành động phức tạp và “gói” (bundle) chúng lại thành một giao dịch cụ thể, vì tất cả hành động này cần được thực hiện theo một thứ tự xác định trước để có trích xuất MEV. Sau đó, các MEV searchers sẽ đặt giá thầu cho giao dịch đó và gửi nó cho block builders.

Ví dụ: MEV searchers tìm thấy một cơ hội giao dịch chênh lệch trên Uniswap V3 liên quan tới token FunFair (FUN) (chi tiết tại đây).

MEV searchers này sẽ thực hiện các bước như sau:

• Swap x USDC cho y FUN
• Swap y FUN cho z ETH
• swap z’ ETH cho x USDC

Sau lệnh giao dịch này, MEV searchers đã thu được lợi nhuận là 0.03 ETH. Tuy nhiên, họ phải trả một phần lợi nhuận này cho các Ethereum miners để giao dịch của MEV searchers được chọn để đưa vào block tiếp theo.

Mempool mở cho tất cả mọi người và bất cứ ai cũng có thể trở thành MEV searchers để trích xuất MEV từ chúng. Chúng ta có thể ví von việc tìm kiếm và trích xuất MEV giống như việc tìm kiếm và khai thác dầu, công việc này có lợi nhuận cao.

Theo thời gian, “ngành công nghiệp khai thác dầu” này sẽ ngày càng thu hút nhiều người chơi hơn. Để cạnh tranh, các MEV searchers sẽ phải sẵn sàng trả phần lớn lợi nhuận thu được từ việc trích xuất MEV cho các block builders.

Block builders

Block builders sẽ quét và xem xét:

• Các mempools.
• Các private order flow.
• Các tx bundle (gói giao dịch) từ MEV searchers.

Dựa vào giá thầu của các tx bundle mà các MEV searchers sẽ trả phí ưu tiên của các giao dịch trong mempool và các private order flow, block builders sẽ cố gắng xây dựng block có giá trị nhất về mặt kinh tế, sau đó đặt giá thầu cho block và gửi kèm với block header tới proposers.

Block proposers sẽ chọn bán blockspace cho builders trả giá cao nhất mà không biết nội dung của block đó như thế nào. Sau khi chọn được người chiến thắng, block builders sẽ gửi nội dung của block để đối chiếu lại xem nó có hợp lệ hay không. Nếu không có vấn đề gì thì block đó sẽ được proposers thêm vào blockchain Ethereum. Nếu có vấn đề thì block bị từ chối và builders đề xuất block đó sẽ bị mất tiền.

Tuy nhiên, block builders không thể thêm các giao dịch vào một block một cách mù quáng vì nhiều tx bundle từ các MEV searchers xuất phát từ một cơ hội giao dịch chênh lệnh duy nhất. Việc thêm giao dịch lung tung vào block có thể khiến các giao dịch bị xung đột và các giao dịch phía sau sẽ bị hoàn nguyên.

Vì thế, block builders phải tính toán và mô phỏng các giao dịch để tạo ra danh sách kết hợp giá trị nhất có thể trong 12 giây (block time của Ethereum sau The Merge), điều này yêu cầu khả năng tính toán cao. Các block builder có phần cứng và mạng mạnh mẽ sẽ chiếm ưu thế trong quá trình này.

Ví dụ:

Block builder A tạo ra một block xyz trị giá 3 ETH (Phí ưu tiên và “phí hối lộ” từ MEV searchers) và A đặt giá thầu 2.5 ETH. Block builder B tạo ra một block xyz’ khác trị giá 2.7 ETH nhưng B đặt giá thầu là 2.6 ETH.

Trong trường hợp này, block proposers sẽ chọn bán blockspace cho B. Proposers kiếm được 2.7 ETH và builder B kiếm được 0.1 ETH cho block xyz’.

Tình hình cũng tương tự với MEV searchers, sự cạnh tranh sẽ dẫn tới một thị trường hiệu quả hơn nơi block builders sẽ chấp nhận trả phần lớn lợi nhuận thu được cho proposers để được chọn là người thắng cuộc sau cùng.

Block proposers

Block proposers còn có tên gọi khác là validators (ETH stakers). Công việc của block proposers là chọn block có giá thầu cao nhất mà họ nhận được từ block builders và thêm nó vào blockchain.

Như đã chia sẻ ở bài trước, tại Ethereum, Vitalik và các nhà phát triển cốt lõi đều đồng ý rằng các yếu tố về “secure” (bảo mật) và “decentralized” (phi tập trung) rất quan trọng và chúng ảnh hưởng tới khả năng tồn tại lâu dài của Ethereum.

Với thiết kế PBS, phần lớn công việc được phân chia cho block builders nên nó yêu cầu phần cứng khá thấp cho việc chạy validator node (phần việc của block proposers). Điều này tạo điều kiện cho nhiều người dùng bình thường có thể chạy các validator node tại nhà để tham gia quá trình đồng thuận của Ethereum, từ đó giúp mạng phi tập trung hơn.

4. Tổng kết

PBS rất quan trọng trong tầm nhìn tổng thể của Ethereum. Ở thời điểm hiện tại, các vấn đề kỹ thuật của PBS vẫn chưa đạt được thống nhất. Flashbot dự kiến sẽ mất từ 1 – 2 năm để đưa PBS lên mainnet. Từ đây tới thời điểm đó, validators và builders có thể tận dụng cơ sở hạ tầng MEV-Boost để khai thác giá trị MEV. Tuy nhiên, MEV-Boost giới thiệu một trung gian là relayers và buộc builders và validators phải tin tưởng vào sự trung thực của một bên thứ ba để toàn bộ mạng có thể hoạt động hiệu quả.