原文标题：《Time,slots,andtheorderingofeventsinEthereumProof-of-Stake》
原文作者：GeorgiosKonstantopoulos、MikeNeuder，Paradigm
原文编译：wesely，GWEIResearch
4月2日，一名恶意的以太坊网络参与者利用mev-boost-relay中的漏洞窃取了一位MEV搜索者的2000万美元。在接下来的几天里，开发人员通过发布五个补丁来解决这个bug，并结合现有的网络延迟和验证器策略，在4月6日导致以太坊网络出现短暂不稳定期。重新组织对于网络健康是不利的，因为它会降低区块生产率并减少结算保证。
本文旨在探讨mev-boost和共识之间相互作用、揭示以太坊权益证明机制中微妙之处，并列举一些可能前进方向。我们受到搜索者遭受攻击和网络暂时不稳定事件所启发。
什么是mev-boost？为什么重要？
mev-boost是由Flashbots和社区设计的协议，旨在缓解最大可提取价值对以太坊网络造成负面影响。
mev-boost中有三个角色：
Relays-相互信任拍卖商将提案人连接到区块构建者。
Builders-构建区块以最大化自己和提案人的MEV的复杂实体。
Proposers-以太坊权益证明验证器。
IBC社区基金Spark IBC上线Juno Network主网:7月10日消息，IBC社区基金Spark IBC现已上线Cosmos生态智能合约公链Juno Network主网。目前竞选基金在下一次竞选前关闭，普通基金将无限期开??放供捐款。
Spark IBC是一个建立在Juno Network之上的慈善组织，专注于支持IBC互联区块链的跨链生态系统，包括但不限于促进权力下放、开发和验证器（基础设施）支持、营销与公关、一般用户支持、资助社区和基础设施项目、黑客和利用汇款。用户可将USDC捐赠给普通基金或竞选基金，按1:1的比例获得Spark积分。[2022/7/10 2:03:17]
每个区块的大致事件序列是：
Builders通过从用户、搜索者或其他订单流中接收交易来创建一个区块。
Builders将该区块提交给Relay。
Relays证该区块是否有效，并计算它向提案人支付多少费用。
Relay向当前时隙的提案人发送「blinded」头部和付款价值。
提议人评估他们收到的所有出价，并签署与最高付款相关联的blinded头部。
提议人将此已签名头部发送回中继站点。
该区块由中继使用其本地信标节点发布并返回给提议方。奖励通过在该区块内进行交易和区块奖励分配给构建者和提议方。
Relay是一种相互信任的第三方，促进了来自于proposer的对于blockspace公平交换以及来自builder的transactionsequencingforMEVextraction。Relay保护builders免受MEV偷窃，其中proposers复制buildertransactions来获取MEV而不是分配给发现它的searcher/builder。Relay保护proposers确认builder区块有效性、代表proposer每个时隙处理数百个区块，并确保proposer支付的准确性。
Paradigm、a16z等加密风投机构资产管理规模激增:4月5日消息，数据显示，Web3和加密风投机构Paradigm的资产管理规模达132亿美元，相比其2020年12月提交的财报中披露的29.8亿美元增长343%。
商业记者Eric Newcomer研究了Web3和加密领域部分风投机构最近向美国SEC提交的投资顾问注册申请文件。文件显示，Andreessen Horowitz（a16z）总资产管理规模超过546亿美元，相比之前披露的358亿美元增长近53%，其中专注于加密货币的基金资产管理规模约为90亿美元。
此外，红杉资本（Sequoia Capita）资产管理规模达855亿美元，此前披露的数据为807亿美元。老虎环球（Tiger Global）资产管理规模达1247亿美元，相比2021年披露的791亿美元增长约58%。（Cointelegraph）[2022/4/5 14:05:05]
mev-boost是关键的协议基础设施，因为它使所有提案人都能够民主地访问MEV，而无需与构建者或搜索者建立信任关系，这有助于以太坊的长期去中心化。
以太坊的分叉选择规则和mev-boost
在我们深入攻击和响应之前，我们先来看一下以太坊的权益证明机制及其相关的分叉选择规则。分叉选择规则允许网络就链头达成共识。根据《合并后以太坊重组》：
分叉选择规则是一个函数，由客户端评估，它将已经看到的区块和其他消息作为输入，并向客户端输出「正式链」是什么。需要分叉选择规则是因为可能有多个有效的链可供选择。
Synthetix完成首届授权治理委员会Spartan Council选举:合成资产发行平台Synthetix宣布完成首届授权治理委员会Spartan Council选举，由七位理事会成员组成，这些理事会成员将负责对Synthetix协议的拟议更改，最初将仅可在gov.synthetix.io上对SCCP（协议的部分可配置更改）进行投票，未来将可以对SIP提案进行投票。下一个选举期为2021年1月1日至8日。[2020/12/10 14:47:27]
关于分叉选择规则较少知道的一个方面是它与时间的关系，这对区块生产有重大影响。
插槽和子插槽周期
在以太坊PoS中，时间被划分为12秒增量称为插槽。PoS算法随机指定验证器获得该插槽提议一个区块；此验证器被称为提议者。在同一插槽中，其他验证器被指派任务：通过应用fork-choice规则投票支持他们本地视图中链头所在位置上最新版本的区块。12秒间隔被分为三个阶段，每个阶段消耗4秒。
在插槽中发生的事件如下所示，其中t=0表示插槽开始。
在插槽中最关键的时刻是在t=4的认证截止时间。如果一个认证验证器在认证截止时间之前没有看到一个块，他们将会投票给链上先前接受的头部。越早提出一个块，它就有更多的时间传播，因此它积累了更多的见证。
从网络健康角度来看，块发布的最佳时间是t=0。然而，由于随着时间推移块价值单调递增，建议者有动机延迟发布他们的区块以允许更多MEV积累。请参阅权益证明中计时游戏和这个讨论以获取进一步细节。
直播 | Medha Parlikar：市场缺乏流动性肯定会影响到加密货币市场:在今日金色财经联合TOP Network举行的线上直播中，针对“疫情对海外的区块链行业带来了哪些影响”的问题，CasperLabs的CTO Medha Parlikar表示，我们观察到，市场缺乏流动性肯定会影响到加密货币市场，因为人们可能会有更少的流动性来投资加密货币资产。?然而，资金充足、管理得当的项目的研究和工程努力没有中断，因为这些团队中的大多数已经由远程办公和分布式团队组成。底层技术的承诺比以往任何时候都更强大，我认为目前的经济环境不会削弱区块链对我们的承诺。[2020/4/23]
历史上，在认证期限之后甚至靠近插槽结束时建议者仍可以发布区块，只要下一个验证器在构建其后续插槽区块之前观察到该区块即可。这是父级区块继承重量和分支选择规则在叶节点处终止导致没有延迟发表区块带来负面影响。为了帮助推动理性行为朝着诚实行为的方向发展，「诚实重组」被实施。
提案者提升和诚实的重组
两个新概念被引入到共识客户端中，对证明截止日期具有关键影响。
提案者提升-试图通过授予提案者相当于完整证明权重40％的分叉选择「提升」来最小化重组平衡攻击。重要的是，这种增强只持续一个时隙。
诚实的重组-采用了提议人增强并允许诚实的建议人使用它来强制重新组织具有低于20％认证权重的块。这在Lighthouse和Prysm中实现。此更改是可选项，因为它是由建议人做出的本地决策，并且不会影响验证器行为。因此，没有协调努力将其同时推出到所有客户端，也没有与任何特定硬分叉相关联。
现场 | 东国大学Park Sungjoon教授：促进区块链发展 政府需有作为:金色财经现场报道，8月2日，在火币嘉年华（HUOBI CARNIVAL）现场，东国大学教授Park Sungjoon表示，韩国企业虽然在区块链发展上作出了很多努力，但是效果并不明显，这是因为韩国发展区块链的环境并不是非常好，政策上也没有很多支持。他指出，要促进区块链发展不仅需要企业努力，还需要政策有相关的政策和法规，但是遗憾的是政府只是嘴上说要支持，但实际上却毫无作为。同时，他也指出区块链是不可能离开加密货币的。[2018/8/2]
请注意，在某些特殊情况下避免进行诚实性重新排序：
在纪元边界块期间
如果链条未完成
如果链头不是从重新排序块之前的时隙获取
条件3确保诚实性重新排序仅从链中删除单个块，这作为断路器使得链能够在极端网络延迟期间继续生成块。这也反映了提案人对其网络视图的信心降低，因为他们不能再确定其提议者增强块将被视为规范。
下面的图表演示了诚实行为如何改变以实施重新组织策略。
在这种情况下，让b1代表一个晚到的区块。由于延迟，b1仅具有第n个槽位19％的证明权重。剩余81％的证明权重分配给父区块HEAD，因为许多验证者在认证截止日期之前没有看到b1。
如果没有诚实的重新组织，在第n+1个时隙中提议者将b1视为链头并构建子区块b2。尽管它只有19％的证明权重，但提议者不会努力重新组织b1。在第n+1个时隙期间，b2具有提议者增强功能，并且假设它按时交付，则通过积累该时隙大部分认证而成为规范。
通过诚实地重新组织，情况就大不相同了。现在第n+1个时间段的提案人发现对于b1的19%认证权重低于重新组织阈值,因此他们以HEAD作为b2的父级来构建一个新区块，并强制性地进行了重新组织b1.当我们达到n+1时间段的认证截止日期时,诚实验证器将比较b2与b1相对权重。所有客户端都执行提议人增强，因此b2将被视为链头，并将积累时隙n+1的认证。
针对解绑攻击的中继和信标节点修复
在4月2日的解绑攻击中，提议者利用了一个中继漏洞，通过向中继发送无效的签名头来进行攻击。随后几天，中继和核心开发团队发布了许多软件补丁以减轻重复攻击的风险。五个主要变化如下：
1.Relay更改：
检查数据库是否存在已知恶意提议者。
检查该时段内是否已将完整块传递给P2P网络。
在发布块之前引入0-500ms范围内的统一随机延迟。
2.信标链节点更改：
广播信标块之前验证其有效性。
在发布块之前检查网络上是否有等价物。
这些变化的组合导致共识不稳定，而大部分验证器现在都使用上述诚实重组策略进一步加剧了这种情况。
未预料到的后果
以上5个更改每一个都会增加接力区块发布热路径上的延迟时间，从而增加了接力区块可能会超过证明截止期限而被广播的概率。下图显示了这五个检查的顺序以及引入延迟如何导致块发布超过证明截止期限。
在实施这些检查之前，签名头到达时间显著晚于t=0通常不会出现问题。中继开销非常低，因此会在t=4之前发布块。
然而，随着这五个补丁引入的延迟时间增加，中继现在可能部分负责延迟广播。让我们看一下以下假设情况下的区块发布。
中继在t=3时从提议者处接收到已签名的头部。到了t=4，中继仍在执行检查，因此广播发生在证明截止期之后。在这种情况下，提议者发送已签名头部晚和中继引入一些额外的延迟相结合导致错过了证明截止期。如果没有诚实重组，则这些块很可能会进入链上。如我们在图2中所看到的那样，随后插槽的诚实提议者不会故意重新组织由于时间太晚而被拒绝的块。然而，在有诚实重组的情况下，错过证明截止期意味着该块将被下一个提议者重新组织。
因此，在攻击后几天内，分叉块数量急剧增加。
Metrika2周的数据显示，在最糟糕的情况下，一个小时内有13个区块被重新组织，这比正常情况多了约5倍。随着中继推出各种变化，分叉块数量的急剧增加变得明显起来。由于中继操作员和核心开发人员做出了巨大的社区努力，一旦理解了影响，许多更改就被撤销，并且网络恢复到健康状态。
截至今天，最有用的更改是信标节点块验证和在广播之前进行等价检查。恶意提议者不能再通过向中继发送无效头部并确保中继信标节点在发布之前不看到等价块来执行攻击。尽管如此，该中继仍然容易受到Mev-boost和ePBS中介攻击所呈现的更普遍等价攻击的影响。
那么我们该怎么办呢？
在这篇文章中，我们强调了mev-boost的工作原理以及它对以太坊共识的重要性。我们还详细介绍了与时间相关的Ethereum分叉选择规则中一些不太为人知的方面。通过使用拆分攻击和开发者的响应作为案例研究，我们强调了分叉选择规则中与时间相关的方面潜在脆弱性及其对网络稳定性的影响。
鉴于此，研究界应评估什么是「可接受」的重新组织数量，并考虑普遍情况下等价攻击所带来的风险，以确定是否需要实施缓解措施。
此外，目前正在积极探索多个未来方向：
实现「headlock」以保护mev-boost免受等价攻击。这也需要更改共识客户端软件并可能需要进行规范更改以延长证明截止期。
增加针对mev-boost软件的漏洞赏金计划数量和可见度。
扩展模拟软件以探索子时隙定时如何影响网络稳定性。这可以用于评估如何通过调整证明截止期来减少重新组织。
优化中继上的块发布路径以减少不必要的延迟。这已经在研究中了。
认识到mev-boost是核心协议功能，并将其吸收到共识客户端中，即enshrined-PBS。两个时隙的ePBS容易受到等价攻击的影响，因此实现「headlock」仍然是一种选择。
增加基于延迟和证明截止期问题的更多hive和/或规范测试。
通过构建中继规范的其他实现来鼓励中继客户端多样性。
考虑调整等价惩罚措施，但请记住，在极大MEV机会存在时，即使完全削减32ETH也可能无法阻止恶意行为。
总体而言，我们对MEV和mev-boost生态系统周围重新激发起来的能量感到兴奋。通过拆分攻击和缓解措施，我们已经了解了延迟、mev-boost和共识机制之间关键关系；我们希望协议能够持续强化。
非常感谢BertMiller、DannyRyan、AlexStokes、FrancescoD’Amato、MichaelSproul、TerenceTsao、Frankie、JoachimNeu、ChrisHager、MattGarnett、CharlieNoyes和samczsun对本文的反馈，以及AchalSrinivasan。
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