Séparation entre Proposer et Builder

Qu’est-ce que la séparation proposeur-constructeur ?

La séparation proposeur-constructeur (Proposer-Builder Separation, PBS) marque une avancée fondamentale dans l’architecture du mécanisme de consensus d’Ethereum, introduite lors du développement de Ethereum 2.0. Cette approche vise à maîtriser la complexité croissante et les risques de centralisation liés à la production de blocs, en instaurant une répartition claire des rôles dans la création des blocs.

Dans le système précédent de Proof of Work et lors des débuts du Proof of Stake, les mineurs ou validateurs géraient à la fois la proposition de blocs et l’organisation de leur contenu, incluant l’ordonnancement et la validation des transactions. Cette double tâche générait des inefficacités et favorisait la centralisation, car les acteurs disposant des ressources informatiques ou des compétences spécialisées pouvaient en tirer un avantage disproportionné.

Le modèle de séparation proposeur-constructeur transforme radicalement cette organisation en distinguant deux fonctions spécialisées. Les constructeurs de blocs sont dédiés à la construction du contenu des blocs, assurant l’ordonnancement et la validation des transactions. Les proposeurs, eux, se concentrent sur la proposition des nouveaux blocs à intégrer à la blockchain, garantissant la continuité et l’intégrité de la chaîne.

Cette séparation fait l’objet de recherches avancées et devrait être finalisée et adoptée dans les prochaines années, accompagnant la transition d’Ethereum vers une meilleure scalabilité et une décentralisation accrue.

Responsabilités des proposeurs et des constructeurs de blocs

La séparation des tâches instaurée par PBS crée deux rôles spécialisés, chacun doté de fonctions techniques distinctes.

Les constructeurs de blocs interviennent au niveau des transactions et assurent des fonctions essentielles. Ils surveillent le mempool pour collecter les transactions en attente, valident chacune d’elles selon les exigences du réseau : limites de gas, valeur du nonce, et signature valide. Une fois validées, ils assemblent ces transactions dans le corps du bloc, optimisant l’ordre pour améliorer l’utilisation de l’espace et l’efficacité du gas.

L’ordonnancement est crucial : les constructeurs doivent maximiser la valeur des transactions incluses, garantir l’équité entre utilisateurs et préserver l’efficacité du réseau. Après avoir construit le corps du bloc, ils le mettent à disposition des proposeurs via une interface standardisée, entrant en concurrence pour que leur bloc soit retenu.

Les proposeurs de blocs opèrent au niveau supérieur du consensus. Ils reçoivent plusieurs corps de blocs de différents constructeurs, en sélectionnent un pour le prochain bloc, et créent le bloc complet en ajoutant les métadonnées essentielles via l’en-tête : hash du parent, horodatage, racine d’état, et autres données de consensus.

Les proposeurs vérifient la conformité et l’intégrité du corps de bloc fourni : format des transactions, respect des limites de taille, et conformité aux règles de consensus. Enfin, ils diffusent le bloc sur le réseau pour validation et inclusion dans la blockchain.

Quel impact la séparation proposeur-constructeur pourrait-elle avoir sur la valeur maximale extractible ?

La valeur maximale extractible (Maximal Extractable Value, MEV) désigne le gain que les mineurs ou validateurs peuvent réaliser en ordonnant, incluant ou excluant stratégiquement des transactions dans les blocs qu’ils produisent. Dans l’écosystème Ethereum, la MEV est devenue un enjeu majeur, notamment dans les applications de Finance décentralisée (DeFi), où l’ordre des transactions peut influencer les résultats de trading et les opportunités d’arbitrage.

Le contexte actuel de la MEV entraîne plusieurs effets négatifs pour les utilisateurs du réseau. Le frontrunning, qui consiste à placer ses propres transactions avant celles en attente pour profiter des variations de prix, est devenu fréquent. Cette pratique augmente les frais de transaction pour les utilisateurs et crée des avantages injustes pour les validateurs ou mineurs disposant d’infrastructures sophistiquées d’extraction de MEV.

La séparation proposeur-constructeur redéfinit l’extraction de la MEV en transférant les opportunités et responsabilités vers deux rôles distincts. Les constructeurs de blocs gèrent seuls l’ordre et l’inclusion des transactions, accédant aux principaux leviers de la MEV. Cette séparation crée un marché concurrentiel, où plusieurs constructeurs rivalisent pour proposer les blocs les plus précieux aux proposeurs.

Ce marché entre constructeurs peut aboutir à des stratégies MEV plus efficaces et à une distribution potentiellement plus équitable de la valeur sur le réseau. Les constructeurs développent des techniques spécialisées pour identifier et exploiter les opportunités MEV, tandis que les proposeurs sélectionnent les blocs les plus avantageux.

De plus, PBS pourrait limiter certaines pratiques nuisibles comme le frontrunning, en rendant l’extraction de la MEV plus transparente et compétitive. Toutefois, si PBS reconfigure le paysage de la MEV, elle n’en élimine pas tous les effets négatifs. De nouvelles dynamiques pourraient apparaître, nécessitant des recherches et des ajustements pour répondre aux enjeux persistants.

Scalabilité avec la séparation proposeur-constructeur et le Danksharding

Le Danksharding est une innovation clé du plan de scalabilité d’Ethereum, imaginée par le chercheur Dankrad Feist. Cette approche de sharding dans Ethereum 2.0 propose une nouvelle méthode de fragmentation de la blockchain en « shards » indépendants, capables de traiter transactions et contrats intelligents en parallèle.

À la différence des sharding traditionnels, le Danksharding simplifie la structure en se concentrant sur la disponibilité des données et non sur la fragmentation de l’exécution. Chaque shard fonctionne parallèlement aux autres, augmentant considérablement le débit sans exiger que chaque validateur traite toutes les transactions de l’ensemble des shards.

PBS et Danksharding poursuivent un objectif commun d’amélioration de la scalabilité, de la sécurité et de l’efficacité, mais par des voies différentes. PBS optimise la production des blocs grâce à la spécialisation des rôles, tandis que Danksharding accroît la capacité globale du réseau par le traitement parallèle des transactions.

Ces deux innovations sont complémentaires et peuvent agir en synergie dans l’architecture Ethereum. Danksharding étend la capacité horizontale du réseau en répartissant les transactions, tandis que PBS optimise l’efficacité verticale dans chaque shard ou sur la chaîne principale.

Dans un réseau intégrant PBS et Danksharding, les constructeurs de blocs peuvent se spécialiser dans la création de corps de blocs optimisés, exploitant la disponibilité accrue des données du sharding. Les proposeurs, eux, se chargent de la coordination inter-shards et de la sécurité globale. L’association de ces deux modèles offre une infrastructure plus robuste et évolutive, adaptée aux défis de débit et d’utilisation des ressources.

Quels sont les avantages de la séparation proposeur-constructeur ?

La séparation proposeur-constructeur offre plusieurs bénéfices majeurs pour la scalabilité et la décentralisation d’Ethereum à long terme.

Efficacité et scalabilité accrues : La spécialisation des rôles permet à chacun d’optimiser ses tâches. Les constructeurs de blocs développent des algorithmes avancés d’ordonnancement et d’extraction de MEV, tandis que les proposeurs veillent au consensus et à la sécurité du réseau. Cette organisation améliore l’utilisation des ressources et les performances globales.

Décentralisation renforcée : PBS abaisse les obstacles à la participation, permettant à chacun de se concentrer sur un rôle selon ses compétences. Ceux qui ne peuvent assumer les deux fonctions peuvent contribuer efficacement, favorisant une décentralisation accrue et limitant la centralisation autour de quelques validateurs puissants.

Distribution plus équitable de la MEV : PBS instaure un marché concurrentiel pour la construction des blocs, favorisant une répartition plus juste de la MEV. Au lieu d’être captée uniquement par les validateurs les mieux équipés, la MEV bénéficie d’une distribution plus large, réduisant les effets négatifs pour les utilisateurs.

Compétition et innovation accrues : La séparation crée des environnements de compétition distincts. Les constructeurs rivalisent pour proposer les corps de blocs les plus performants, stimulant l’innovation dans l’ordonnancement et l’optimisation. Cette dynamique bénéficie au réseau par des performances améliorées et des coûts de transaction réduits.

Optimisation de l’allocation des ressources : PBS permet aux participants d’utiliser leurs ressources selon leurs points forts. Ceux disposant d’une puissance informatique importante peuvent se consacrer à la construction, tandis que ceux ayant une mise élevée se focalisent sur la proposition, optimisant ainsi l’ensemble des ressources du réseau.

Quelles sont les limites de la séparation proposeur-constructeur ?

Malgré ses avantages, la séparation proposeur-constructeur soulève plusieurs défis à prendre en compte.

Complexité accrue : PBS ajoute une couche de complexité à l’architecture du réseau. La coordination entre constructeurs et proposeurs nécessite de nouveaux protocoles, canaux de communication et mécanismes de validation, ce qui peut compliquer la compréhension, la mise en œuvre et la maintenance du système, et introduire de nouveaux risques ou points de défaillance.

Solution MEV partielle : Si PBS redistribue la MEV, elle n’en élimine pas tous les effets négatifs. De nouvelles pratiques d’extraction de MEV pourraient apparaître, générant d’autres défis. Par exemple, certains constructeurs pourraient développer des méthodes avancées désavantageant les utilisateurs, ou une collusion entre constructeurs et proposeurs pourrait recréer des risques de centralisation.

Risques de centralisation : La division des rôles peut paradoxalement favoriser la centralisation. Si des économies d’échelle importantes émergent dans la construction des blocs, quelques constructeurs spécialisés pourraient dominer le réseau. De même, des proposeurs fortement dotés pourraient exercer une influence disproportionnée, compromettant la décentralisation recherchée.

Défis de coordination : PBS suppose une coordination efficace entre constructeurs et proposeurs, pouvant entraîner des latences ou des goulets d’étranglement. Les échanges nécessaires pour soumettre, valider et sélectionner les corps de blocs ajoutent du temps à la production, ce qui peut impacter les performances, surtout dans un réseau à haut débit.

Complexité des incitations : Concevoir des incitations adaptées pour les deux rôles est complexe. Il faut garantir une rémunération équitable et éviter la manipulation des mécanismes d’incitation. Un mauvais alignement peut entraîner des comportements sous-optimaux, tels que la rétention de transactions par les constructeurs ou le favoritisme de certains constructeurs par les proposeurs.

Risques de transition et de mise en œuvre : La migration vers PBS exige une planification rigoureuse. Pendant la transition, des vulnérabilités ou inefficacités provisoires peuvent apparaître. Assurer la compatibilité ascendante et une migration fluide pour les validateurs et infrastructures existants représente un défi technique à relever.

FAQ

Qu’est-ce que la séparation proposeur-constructeur (PBS) ? Pourquoi est-elle importante ?

PBS sépare la proposition de blocs et la construction des transactions dans la couche de consensus d’Ethereum. Elle limite l’extraction nuisible de MEV et renforce la sécurité du réseau grâce à un ordonnancement équitable des transactions et à une résistance accrue à la censure.

Comment la séparation proposeur-constructeur résout-elle le problème de la valeur maximale extractible (MEV) ?

PBS réduit la MEV en dissociant la proposition et la construction des blocs, limitant ainsi l’incitation des mineurs à privilégier les transactions les plus rentables. Cette séparation garantit un ordonnancement impartial et restreint les possibilités d’exploitation de la MEV.

Dans le modèle PBS, quels sont les rôles et responsabilités respectifs des proposeurs et des constructeurs ?

Les proposeurs soumettent de nouveaux blocs et valident la chaîne, tandis que les constructeurs sélectionnent et ordonnent les transactions pour construire les blocs. Cette spécialisation améliore la sécurité du réseau, la résistance à la censure et la protection contre la MEV.

Quel est le lien entre la séparation proposeur-constructeur et le mécanisme de consensus PoS d’Ethereum ?

PBS divise les rôles de production de blocs dans le PoS d’Ethereum. Les constructeurs organisent et ordonnent les transactions, tandis que les proposeurs valident les blocs et participent au vote de consensus, ce qui améliore l’efficacité et la sécurité du réseau.

Quel impact la mise en œuvre de PBS aura-t-elle sur la décentralisation et la sécurité de la blockchain ?

PBS renforce la décentralisation et la sécurité en réduisant le contrôle individuel sur l’ordonnancement des transactions. Elle empêche les proposeurs de manipuler la séquence transactionnelle, renforçant la résilience du réseau et sa résistance à la censure.

Quels projets ou protocoles ont déjà mis en œuvre ou prévoient de mettre en œuvre la séparation proposeur-constructeur ?

Ethereum a introduit PBS dans ses mises à jour Danksharding. Plusieurs protocoles l’adoptent pour améliorer la décentralisation et l’efficacité du réseau. En 2026, PBS est déployée sur les shards d’Ethereum et adoptée par diverses solutions de couche 2.