Proposer-Builder Separation (PBS)

Proposer-Builder-Separation (PBS) ist ein Konzept in Ethereum, das darauf abzielt, die Skalierbarkeit und Sicherheit des Netzwerks zu verbessern, indem die Zuständigkeiten für die Blockerstellung in zwei separate Rollen aufgeteilt werden: Blockproposer und Blockbuilder.

Diese Idee entstand während der Entwicklung von Ethereum 2.0, einem bedeutenden Upgrade der Ethereum-Blockchain, mit dem der Durchsatz und die Effizienz gesteigert werden sollen. PBS befindet sich in einem fortgeschrittenen Forschungsstadium und wird wahrscheinlich im Jahr 2024 oder später fertiggestellt und implementiert werden.

Was ist die Proposer-Builder Separation?
Im bisherigen Proof-of-Work- oder Proof-of-Stake-System von Ethereum sind Miner bzw. Teilnehmer dafür verantwortlich, neue Blöcke vorzuschlagen und den Inhalt dieser Blöcke zu erstellen, einschließlich der Bestellung und Validierung von Transaktionen.

Das Proposer-Builder-Separations-Framework teilt diese Aufgaben in zwei verschiedene Rollen auf. Blockbuilder sind für die Erstellung des eigentlichen Inhalts eines Blocks zuständig, einschließlich der Anordnung und Validierung von Transaktionen. Blockproposer sind dafür verantwortlich, neue Blöcke vorzuschlagen, die der Blockchain hinzugefügt werden sollen.

Zuständigkeiten von Blockproposern und Blockbuildern
Blockbuilder sammeln, validieren und fügen Transaktionen zu einem Blockkörper zusammen. Sie überprüfen den Mempool, validieren die Transaktionen, indem sie sicherstellen, dass sie Anforderungen wie Gaslimits und Nonce erfüllen, und erstellen eine Datenstruktur, die die Transaktionsdaten enthält. Blockbuilder sind auch für die Anordnung der Transaktionen verantwortlich, um den Blockplatz und die Gasnutzung zu optimieren. Anschließend stellen sie den Blockkörper den Blockproposern zur Verfügung.

Die Blockproposer erstellen aus den von den Blockbuildern bereitgestellten Blockkörpern einen vollständigen Block, indem sie die erforderlichen Metadaten, wie z. B. den Blockheader, hinzufügen. Der Blockheader enthält Details wie den Hash des übergeordneten Blocks, den Zeitstempel und andere Daten. Außerdem stellen sie die Gültigkeit der Blöcke sicher, indem sie die Korrektheit des von den Blockbuildern bereitgestellten Blockkörpers überprüfen.

Wie könnte sich die Trennung auf den maximalen extrahierbaren Wert (MEV) auswirken?
Der maximal extrahierbare Wert (MEV) bezieht sich auf den Gewinn, den Miner durch strategisches Anordnen, Einschließen oder Ausschließen von Transaktionen in einem Block erzielen können. In Ethereum hat der MEV größere Aufmerksamkeit erlangt, da die Validierer immer mehr Wert extrahieren, insbesondere in DeFi-Anwendungen (Decentralized Finance). Dies kann zu negativen Konsequenzen führen, wie Frontrunning, erhöhten Transaktionsgebühren und unfairen Vorteilen für große Miner oder Validierer.

Die Trennung von Proposer und Builder kann die Dynamik der MEV-Extraktion insofern verändern, als dass es zu einer Umverteilung von MEV zwischen den beiden Rollen kommen kann, wodurch sich die mit jeder Rolle verbundenen Anreize und Belohnungen ändern könnten. Da die Blockbuilder für die Anordnung und Einbeziehung von Transaktionen verantwortlich sind, können sie neue Strategien entwickeln oder einen verstärkten Wettbewerb fördern, der zu mehr Effizienz und einer gerechteren Verteilung des MEV im Netzwerk führen könnte.

Die Trennung von Proposer und Block-Builder kann auch die Wahrscheinlichkeit von Frontrunning und anderen schädlichen Praktiken verringern, auch wenn sie MEV-bezogene Probleme nicht vollständig beseitigen kann.

Skalierung mit Proposer-Builder-Separation und Danksharding
Danksharding ist ein von Ethereum-Mitbegründer Vitalik Buterin geprägter Begriff, der sich auf einen bestimmten Ansatz für Sharding im Rahmen des Ethereum 2.0-Upgrades bezieht. Sharding ist eine Technik zur Skalierung der Blockchain durch Aufteilung in mehrere kleinere Chains, oder „Shards“, die Transaktionen und Smart Contracts unabhängig voneinander verarbeiten können. Jeder Shard arbeitet parallel zu den anderen und ermöglicht so eine erhebliche Steigerung des Transaktionsdurchsatzes.

Sowohl die Trennung von Proposer und Builder als auch Danksharding zielen darauf ab, die Skalierbarkeit, Sicherheit und Effizienz von Ethereum zu verbessern. PBS erreicht dies durch die Trennung der Rollen von Blockproposern und Blockbuildern, während Danksharding dies durch die Aufteilung der Blockchain in mehrere Shards erreicht, die Transaktionen parallel verarbeiten können.

Darüber hinaus kann man die Trennung von Proposer und Builder und Danksharding als komplementäre Ansätze zur Skalierung von Ethereum betrachten. Während sich Danksharding darauf konzentriert, die Gesamtkapazität des Netzwerks durch die Verarbeitung von Transaktionen über mehrere Shards zu erhöhen, zielt PBS darauf ab, die Ressourcennutzung zu optimieren und die Leistung des Netzwerks zu verbessern, indem die Rollen der Blockerstellung und Validierer aufgeteilt werden.

Was sind die Vorteile der Trennung von Proposer und Builder?
Die Trennung von Proposer und Builder könnte zu einer verbesserten Effizienz und Skalierbarkeit führen, da die Aufteilung der Verantwortlichkeiten es jeder Rolle ermöglicht, ihre jeweiligen Aufgaben zu spezialisieren und zu optimieren. PBS kann auch die Dezentralisierung verstärken, indem es mehr Teilnehmern ermöglicht, sich an der Blockerstellung zu beteiligen.

PBS könnte zu mehr Effizienz und einer gerechteren Verteilung des MEV im Netz führen und so die negativen Folgen des MEV abmildern. Schließlich führt der verstärkte Wettbewerb im Rahmen von PBS zu einer besseren Ressourcennutzung und Gesamtleistung des Netzes, da die Blockbuilder bestrebt sind, für die Antragsteller attraktivere Blockkörper zu schaffen.

Was sind die Grenzen der Trennung?
Die Einführung von PBS fügt dem Blockchain-Netzwerk eine zusätzliche Ebene der Komplexität hinzu. Obwohl PBS das MEV zwischen Blockbuildern und Proposern umverteilt, kann es die negativen Folgen, die mit der MEV-Extraktion verbunden sind, nicht vollständig beseitigen. PBS kann zu neuen Strategien und Dynamiken bei der MEV-Extraktion führen, und die effektive Bewältigung dieser Probleme könnte weitere Forschung und Entwicklung erfordern.

Die Arbeitsteilung in PBS kann dazu führen, dass eine kleinere Anzahl von spezialisierten Blockbuildern und Proposern das Netzwerk dominiert, was mit Zentralisierungsrisiken verbunden sein könnte. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn es erhebliche Größenvorteile oder Marktzutrittsschranken gibt, die verhindern, dass sich kleinere Akteure effektiv an einer der beiden Aufgaben beteiligen.

Schließlich ist PBS auf eine effektive Koordinierung zwischen Blockbuildern und Proposern angewiesen, was zu Latenzzeiten oder anderen Leistungsengpässen führen könnte. Die Gestaltung geeigneter Anreizstrukturen für Blockbuilder und Proposer kann ebenfalls eine Herausforderung darstellen, da sichergestellt werden muss, dass beide Parteien für ihre Bemühungen angemessen entschädigt werden. Das richtige Gleichgewicht bei diesen Anreizen zu finden, kann schwierig sein, insbesondere angesichts der potenziell wechselnden Dynamik bei der MEV-Extraktion.

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