Single Slot PBS vs. Two Slot PBS

Uncommons

6 月 17 日

IPFS

这是抗审查小组的系列文章的第三篇，我们将由以太坊的 EIP-4844 开始，讨论区块链上各种不同的抗审查题目。敬请留意 Uncommons 公众号逢星期五推出的抗审查小组的系列文章！

本文来自 Uncommons Censorship-resistance Workstream

Single Slot PBS vs. Two Slot PBS

抗審查小組系列 #3

write / Jocelyn

design / Piggy & 瓶子（公眾號封面）

edit / @swiftevo

TL;DR

抗审查指的是交易自由、免受没收的自由以及交易不可更改性。
PBS 减轻原 Proposer 负担，无需保存着 Ethereum 完整的状态。在一定程度上降低了成为 Proposer 的门槛，让网络更去中心化。
Single Slot PBS，在 mev-boost 中又称 “Slot Auction”；对“产出区块内容的权利”做竞标。
- 优点︰架构简单，时间较短。
Two Slot PBS，在 mev-boost 中又称 “Block Auction”；Builder 对区块内容做竞标。
- 优点︰较去中心化，无需受 Committee 是否在线影响。

之前提到过 PBS 的方案就是将验证者进一步的分离成两个角色。其中，Builder 负责打包区块，而 Proposer 负责区块竞价。本文将探讨 PBS 的两种解决方案演变成 2 种实现路径。

当我们一直提到关于 PBS 的主要用途时，我们首先来看下什么是 crypto 中最关心的审查抵抗力？而审查抵抗力主要是指在哪些方面实现了抗审查性。

什么是抗审查性？

抗审查指的是交易自由、免受没收的自由以及交易不可更改性。— bitcoin.com[1]

不管是信息、技术或行为，我们都希望拥有抵御审查或干扰的能力。那么在实践中体现在技术手段、政治抗议、言论自由等多种形式。目的是控制信息流动、限制言论自由、过滤敏感内容或监视公民。那我们首先来关注被审查的金融资产是什么样的？金融审查其实是对金融活动的压制，例如限高限消，例如取消你与另一方的交易，或直接冻结你的金融资产。

政府在其中通常扮演主要审查者，目前滋生更多的其他金融中介机构诞生（如银行、信用卡公司和 web2 平台），同样也可以在某些方面压制金融活动。因此，这边我们讲的抗审查是指尽管有第三方的干预，我们仍旧能进行金融行为的能力。

如上所述，加密货币抗审查的三大核心原则包括：

交易自由：任何第三方都无法阻止你进行资产的发送或接收。
资产保护：任何第三方都不能剥夺或冻结你的资产。
交易不可变性：任何第三方几乎无法在交易完成后进行更改。

在传统金融中，目前仅有黄金具有抗审查性。但其实黄金也不能说是完全具有 100% 的抗审查性，毕竟之前有过《紧急银行法[2]》的先例。

1933 年 3 月 9 日，罗斯福就职典礼过后没几天，美国参众两院即通过了《紧急银行法[3]》，要求所有人向银行上缴所持有的一切黄金及黄金凭证，按每盎司黄金 20.67 美元的价格，将其兑换成纸币或存款；银行则必须将所收黄金上缴到美联储。所有私藏黄金的美国公民都是“罪犯”。任何私藏黄金的人，将被判 10 年监禁和 25 万美元的罚款。

现有“盛世古董，乱世黄金”之说，在动荡时期，人们倾向于将资产转移到更为稳定和保值的物品上，如黄金。而我们都知道，目前的金价在不断攀升，这也反映了全球经济和政治不确定性增加的趋势。面对这种局势，金融产品的抗审查特质变得尤为重要。

对于其他类型的金融资产，例如法定货币，几乎所有政府发行的法定货币都面临着严格的审查。虽然现金可能也具有一定程度的抗审查性，但其在流通中的比例相对于总法定货币量来说非常小。此外，现金使用还面临着丢失、损坏以及通货膨胀等问题，这些因素在此不作进一步讨论。

回到区块链的抗审查特性，区块链中的提案者-构建者分离（PBS）机制在实现抗审查方面发挥了重要作用。PBS 能够减轻 Proposer 的负担，因为 Proposer 节点不需要保存以太坊的完整状态。这降低了成为提案者的门槛，从而增强了网络的去中心化。未来，随着 Danksharding 正式运行并增加区块容量，这些负担将由 Builder 来承担，因此 Proposer 的去中心化程度不会受到影响。然而，当交易排序权全部交给 Builder 时，必须关注审查问题，以确保网络的抗审查特性，crList 可以对此做出限制。

而目前有两种 PBS 架构设计：Two Slot PBS 和 Single Slot PBS，这两者均是 Vitalik 对过去方案的改良和优化（之前我们有提到方案1、方案2）。

Single Slot PBS，去中心化委员会作为中介来存储区块的内容

在 Single Slot PBS 中，去中心化的委员会（Committee）作为中介保管区块的内容。通常在 mev-boost 中使用 Single Slot PBS。Builder 将区块头（Head）发送给拍卖子网（Auction subnet），同时将加密后的区块主体内容（Body）发送给委员会保管。当委员会获得区块的最终投票结果后，Proposer 发送提案，委员会收到后，将加密的区块内容解密并广播。

顾名思义，Single Slot PBS 能够单个 slot 完成 PBS 的出块。它在揭示与承诺区块内容的同时，也解决了向提案者支付相关款项的问题。

Source: ethresear.ch，Single Slot PBS 设计方案，架构简单速度快

Two Slot PBS，引入“中间块”来存储获胜 Builder 的区块内容

Two Slot PBS 机制是一种分阶段处理区块的方式，从而提高抗审查性和网络去中心化。

区块分阶段处理：在 Slot n，Proposer 首先提议一个信标区块（Beacon Block），其中包含对获胜 Builder 区块内容的承诺（Commitment）。在 Slot n+1，中标的构建者提议一个中间块（Intermediate Block：Two Slot PBS 新增加的一种区块类型），其中包含中标的区块内容。这个过程将一个大区块分成两个部分来完成，第一部分是区块头，第二部分是区块主体。
委员会投票验证：这两个区块都需要经过 Committee 的投票验证。Beacon Block 的投票由一个Committee 负责，而 Intermediate Block 的投票由该 Slot 中剩余的所有委员会成员进行。每个区块的投票结果都会在下一个 Slot 的区块中体现。
处理延迟和防止损失：如果 Builder 没有及时看到 Beacon Block，这可能意味着 Beacon Block 没有被发布，导致 Builder 不会发布 Intermediate Block 。为了避免这种情况下 Builder 的损失，PBS 提出了分叉选择规则（Fork Choice Rule），以确保延迟发布的 Beacon Block 会被拒绝，从而避免对 Builder 的不利影响。Fork Choice Rule 能够确保在分阶段处理区块时，如果某个区块延迟发布或出现问题，系统能够正确地选择和拒绝区块，保护系统的正常运行和用户的利益。

Source: ethresear.ch，Two Slot PBS 方案设计，Intermediate Block 用来放中标 Builder 的区块内容。完成 PBS 出块需要 2 部分：前半部分是 Block Header，后半部分是 Block Body。两个部分都需要经过 Committee 投票验证。

简单来说，Two Slot PBS的方案设计将原本 1 个 slot 的验证拆分成 2 个 slot，相对复杂。不过好在整体方案设计更加去中心化，对 committee 的要求也较低。

Single Slot PBS vs. Two Slot PBS

综上，

Single Slot PBS：Single Slot PBS 通过在单个验证槽（slot）内完成区块的提议和生成来实现抗审查性。在这种机制下，Proposer 在一个槽内提议一个完整的区块，包括区块头和区块主体。这样的设计简化了流程，但也有可能增加对 Proposer 的要求和负担。

Two Slot PBS：Two Slot PBS 通过将验证过程分成两个 Slot 来实现抗审查性和去中心化。在第一个 slot 中，Proposer 提出 Beacon Block，包含对获胜 Proposer 区块内容的承诺。在第二个 Slot 中，中标的 Proposer 提出中间区块，包含实际的区块内容。这种设计增加了系统的灵活性，但也带来了一定的复杂性。

选择使用哪种 PBS 机制取决于具体的需求和情况。Single Slot PBS 的设计可能更简单直接，适用于简化流程、减少负担的情况；而 Two Slot PBS 的设计则更加灵活，适用于希望在增强去中心化的需求。

我们将会在第四篇深入到针对 Proposer 和 Builder 权利中寻求另外的 PBS 拍卖方案，尽情期待！