Tách biệt vai trò người đề xuất và người xây dựng

Proposer-Builder Separation là gì?

Proposer-Builder Separation (PBS) là đột phá quan trọng trong kiến trúc cơ chế đồng thuận của Ethereum, được phát triển trong quá trình nâng cấp Ethereum 2.0. Khái niệm này giải quyết vấn đề phức tạp và nguy cơ tập trung hóa trong quá trình sản xuất khối bằng cách phân định rõ ràng nhiệm vụ trong chuỗi tạo khối.

Ở hệ Proof of Work trước đây và giai đoạn đầu của Proof of Stake, miner hay validator vừa đề xuất khối mới vừa xây dựng nội dung khối, bao gồm việc sắp xếp, xác thực giao dịch. Việc kết hợp hai nhiệm vụ này dẫn đến nguy cơ kém hiệu quả và áp lực tập trung hóa, khi cá nhân có nguồn lực tính toán lớn hoặc kỹ năng chuyên biệt có thể chiếm ưu thế vượt trội.

Mô hình Proposer-Builder Separation đã thay đổi tận gốc bằng cách chia tách rõ hai nhiệm vụ cho hai vai trò chuyên biệt. Block builder chuyên phụ trách xây dựng nội dung khối, gồm sắp xếp, xác thực giao dịch. Block proposer tập trung đề xuất khối mới để thêm vào blockchain, đảm bảo sự liền mạch và toàn vẹn của chuỗi.

Khái niệm PBS hiện đang ở giai đoạn nghiên cứu nâng cao và dự kiến sẽ được hoàn thiện, triển khai trong vài năm tới, góp phần thúc đẩy Ethereum hướng tới sự mở rộng quy mô và phân quyền mạnh mẽ hơn.

Vai trò của Block Proposer và Block Builder

Phân chia nhiệm vụ trong PBS tạo ra hai vai trò chuyên biệt, mỗi vai trò có chức năng và tiêu chuẩn kỹ thuật riêng.

Block Builder xử lý ở cấp giao dịch, đảm nhận nhiều tác vụ quan trọng. Builder liên tục giám sát mempool để thu thập giao dịch chờ, xác thực kỹ lưỡng từng giao dịch nhằm đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn mạng như hạn mức gas, nonce và chữ ký hợp lệ. Sau khi xác thực, builder tổng hợp giao dịch vào thân khối một cách chiến lược, tối ưu hóa thứ tự giao dịch để sử dụng không gian khối và hiệu quả gas tối đa.

Việc sắp xếp giao dịch đóng vai trò quan trọng, khi builder phải cân nhắc: tối đa hóa giá trị giao dịch, đảm bảo công bằng cho người dùng, duy trì hiệu suất mạng. Sau khi hoàn thiện thân khối, builder cung cấp cấu trúc này cho proposer qua giao diện chuẩn hóa, cạnh tranh với các builder khác để khối của mình được lựa chọn.

Block Proposer hoạt động ở tầng đồng thuận cao hơn. Proposer nhận thân khối từ nhiều builder và lựa chọn khối phù hợp để đưa vào chuỗi tiếp theo. Proposer tạo khối hoàn chỉnh bằng cách thêm metadata vào header, gồm hash khối cha, thời gian, state root và dữ liệu đồng thuận khác.

Proposer kiểm tra xác thực để đảm bảo thân khối builder cung cấp là hợp lệ: kiểm tra định dạng giao dịch, giới hạn kích thước khối, tuân thủ đầy đủ quy tắc đồng thuận. Cuối cùng, proposer phát tán khối hoàn chỉnh lên mạng để xác thực và ghi nhận vào blockchain.

Proposer-Builder Separation ảnh hưởng như thế nào đến Maximal Extractable Value?

Maximal Extractable Value (MEV) là khoản lợi nhuận miner hoặc validator có thể thu về thông qua việc sắp xếp, đưa vào hoặc loại bỏ giao dịch trong khối mà họ sản xuất. Trong hệ sinh thái Ethereum, MEV ngày càng được chú ý khi validator khai thác giá trị lớn, nhất là trong các ứng dụng DeFi, nơi thứ tự giao dịch ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả giao dịch và cơ hội arbitrage.

Bức tranh MEV hiện tại gây ra nhiều hệ quả tiêu cực cho người dùng mạng. Frontrunning—validator hoặc miner gửi giao dịch của mình lên trước các giao dịch đang chờ để tận dụng biến động giá—ngày càng phổ biến. Điều này khiến phí giao dịch tăng cao cho người dùng thường và tạo lợi thế bất công cho các miner, validator lớn có hạ tầng MEV chuyên sâu.

Proposer-Builder Separation thay đổi căn bản động lực khai thác MEV bằng cách phân phối lại cơ hội và nhiệm vụ cho hai vai trò riêng biệt. Block builder trở thành đối tượng duy nhất quyết định thứ tự, chọn lọc giao dịch vào khối và nắm giữ cơ hội MEV chính. Sự phân chia này tạo thị trường cạnh tranh cho việc xây dựng khối, nhiều builder cạnh tranh sản xuất khối giá trị nhất cho proposer.

Cạnh tranh giữa builder có thể thúc đẩy các chiến lược khai thác MEV hiệu quả, phân phối giá trị MEV công bằng hơn trên mạng. Builder phát triển kỹ thuật chuyên biệt để nhận diện, thu lợi MEV, còn proposer hưởng lợi nhờ lựa chọn thân khối giá trị nhất do builder cung cấp.

Bên cạnh đó, PBS có thể giảm hành vi tiêu cực như frontrunning nhờ quá trình khai thác MEV trở nên minh bạch, cạnh tranh hơn. Tuy vậy, PBS dù thay đổi mạnh mẽ bức tranh MEV vẫn chưa loại bỏ hoàn toàn các vấn đề liên quan. Người tham gia có thể thích nghi, xuất hiện các chiến lược, động lực mới, đòi hỏi tiếp tục nghiên cứu và phát triển thêm cơ chế để xử lý các thách thức còn lại.

Mở rộng quy mô với Proposer-Builder Separation và Danksharding

Danksharding là đổi mới quan trọng trong chiến lược mở rộng Ethereum, lấy tên từ nhà nghiên cứu Ethereum Dankrad Feist. Cách tiếp cận này chia blockchain thành nhiều chuỗi nhỏ (shard), mỗi shard xử lý giao dịch, hợp đồng thông minh độc lập và song song.

Khác với sharding truyền thống, Danksharding tập trung vào khả năng lưu trữ dữ liệu, không phải xử lý giao dịch. Các shard hoạt động song song, tăng mạnh thông lượng giao dịch mà không bắt buộc mỗi validator phải xử lý mọi giao dịch trên toàn bộ các shard.

PBS và Danksharding cùng hướng đến mục tiêu nâng cao mở rộng, bảo mật, hiệu quả cho Ethereum nhưng tiếp cận vấn đề khác nhau. PBS tối ưu hóa quá trình sản xuất khối nhờ phân vai, chuyên biệt hóa; Danksharding tăng năng lực toàn mạng bằng xử lý giao dịch song song trên nhiều shard.

Hai đổi mới này bổ trợ lẫn nhau, kết hợp tốt trong kiến trúc Ethereum. Danksharding mở rộng năng lực ngang bằng phân bổ xử lý trên nhiều shard, PBS tối ưu hóa hiệu quả dọc cho từng khối trên shard hoặc chuỗi chính.

Khi cùng triển khai PBS và Danksharding, block builder chuyên xây dựng thân khối tối ưu, tận dụng khả năng lưu trữ dữ liệu sharding. Block proposer tập trung điều phối các shard và đảm bảo nhất quán, bảo mật toàn mạng. Sự kết hợp này tạo nền tảng vững chắc, mở rộng, giải quyết hạn chế thông lượng và tối ưu hóa dùng tài nguyên.

Lợi ích của Proposer-Builder Separation

Proposer-Builder Separation mang lại nhiều lợi ích lớn, thúc đẩy mục tiêu mở rộng và phân quyền lâu dài cho Ethereum.

Hiệu quả và khả năng mở rộng vượt trội: Phân vai giúp từng bên chuyên môn hóa, tối ưu hóa nhiệm vụ. Builder tập trung phát triển thuật toán sắp xếp giao dịch, chiến lược khai thác MEV tinh vi; proposer đảm bảo đồng thuận, bảo mật mạng. Chuyên biệt hóa giúp sử dụng tài nguyên hợp lý, tăng hiệu suất mạng.

Phân quyền mạnh mẽ hơn: PBS giảm rào cản tham gia cho cá nhân, cho phép mọi người lựa chọn chuyên môn theo khả năng. Người không đủ nguồn lực vẫn có thể đóng góp bằng cách tập trung vào một vai trò. Tính tiếp cận cao hơn thúc đẩy phân quyền, giảm nguy cơ tập trung hóa quanh validator mạnh.

Phân phối MEV hiệu quả, công bằng: PBS tạo thị trường cạnh tranh cho builder, từ đó MEV được phân phối hiệu quả, công bằng hơn. Thay vì validator có hạ tầng mạnh chiếm toàn bộ MEV, phân chia vai trò cho phép cơ chế thị trường chia sẻ giá trị MEV rộng hơn, giảm tác động tiêu cực tới người dùng thường.

Thúc đẩy cạnh tranh, đổi mới: Phân vai tạo môi trường cạnh tranh riêng cho builder, proposer. Builder cạnh tranh xây dựng khối giá trị, tối ưu nhất, thúc đẩy đổi mới về sắp xếp, tối ưu hóa giao dịch. Cạnh tranh này cải thiện hiệu suất toàn mạng, giảm chi phí giao dịch.

Phân bổ tài nguyên hợp lý: PBS cho phép thành viên mạng phân bổ tài nguyên theo thế mạnh. Người có năng lực tính toán tập trung xây dựng khối, người có stake lớn tập trung đề xuất khối, tối ưu hóa nguồn lực tổng thể cho mạng.

Hạn chế của Proposer-Builder Separation

Dù mang lại nhiều lợi ích, Proposer-Builder Separation vẫn tồn tại các thách thức, hạn chế cần được xử lý kỹ lưỡng.

Hệ thống phức tạp hơn: PBS bổ sung tầng phức tạp vào kiến trúc blockchain. Sự phối hợp builder–proposer đòi hỏi giao thức, kênh truyền thông, cơ chế xác thực mới. Điều này khiến hệ thống khó triển khai, bảo trì và tiềm ẩn thêm rủi ro bảo mật, lỗi hệ thống.

Giải pháp MEV chưa triệt để: PBS chỉ phân phối lại MEV giữa builder, proposer, chưa loại bỏ hoàn toàn hệ quả tiêu cực MEV. Các chiến lược, động lực MEV mới có thể xuất hiện, gây bất lợi cho người dùng hoặc tái tạo nguy cơ tập trung hóa nếu builder, proposer thông đồng.

Rủi ro tập trung hóa: Phân công lao động trong PBS đôi khi tạo điều kiện cho tập trung hóa. Nếu có lợi thế lớn về quy mô, kỹ thuật khai thác MEV, một số builder chuyên biệt có thể áp đảo mạng. Proposer sở hữu stake lớn cũng có thể chiếm ưu thế. Điều này làm suy giảm lợi ích phân quyền PBS mang lại.

Thách thức phối hợp: PBS đòi hỏi phối hợp hiệu quả builder–proposer, có thể gây trễ hoặc nghẽn hiệu suất. Việc builder gửi thân khối, proposer xác thực, lựa chọn sẽ tăng thời gian sản xuất khối. Trong mạng thông lượng lớn, độ trễ này ảnh hưởng hiệu suất chung.

Khó khăn xây dựng cấu trúc khuyến khích: Thiết kế cơ chế khuyến khích hợp lý cho builder, proposer rất phức tạp. Hệ thống cần đảm bảo cả hai vai trò được đền đáp xứng đáng, ngăn chặn việc lợi dụng, thao túng cơ chế khuyến khích. Nếu cấu trúc khuyến khích lệch, có thể xuất hiện hành vi không tối ưu như builder giữ lại giao dịch giá trị hoặc proposer thiên vị builder.

Rủi ro chuyển đổi, triển khai: Chuyển sang kiến trúc PBS đòi hỏi kế hoạch, thực thi cẩn trọng. Quá trình chuyển đổi có thể phát sinh lỗ hổng, kém hiệu quả tạm thời khi mạng thích nghi. Đảm bảo tương thích ngược, di chuyển mượt cho validator và hạ tầng hiện tại là thách thức kỹ thuật lớn cần giải quyết.

Câu hỏi thường gặp

Proposer-Builder Separation (PBS) là gì? Tại sao lại quan trọng?

PBS tách biệt vai trò đề xuất khối và xây dựng giao dịch trong tầng đồng thuận Ethereum. Giải pháp này giúp giảm tác động tiêu cực từ khai thác MEV, tăng bảo mật mạng qua sắp xếp giao dịch công bằng, chống kiểm duyệt.

Proposer-Builder Separation giải quyết vấn đề MEV như thế nào?

PBS giảm MEV bằng cách tách biệt quá trình đề xuất khối và xây dựng khối, hạn chế động lực miner ưu tiên giao dịch lợi nhuận cao. Sự phân vai này đảm bảo thứ tự giao dịch khách quan, giảm cơ hội lạm dụng MEV.

Trong PBS, proposer và builder có vai trò gì?

Proposer đề xuất khối mới, xác thực chuỗi; builder xây dựng khối bằng cách chọn, sắp xếp giao dịch. Phân vai này tăng bảo mật mạng, chống kiểm duyệt, bảo vệ khỏi khai thác MEV nhờ chuyên biệt hóa nhiệm vụ.

Proposer-Builder Separation liên quan gì đến cơ chế đồng thuận PoS của Ethereum?

PBS chia vai trò sản xuất khối trong PoS Ethereum. Builder tổ chức, sắp xếp giao dịch; proposer xác thực khối, tham gia bỏ phiếu đồng thuận. Sự phân vai này giúp mạng tối ưu hiệu suất, tăng bảo mật.

PBS tác động ra sao đến phân quyền, bảo mật blockchain?

PBS tăng phân quyền, bảo mật bằng cách giảm quyền kiểm soát thứ tự giao dịch của từng node. Giải pháp này ngăn proposer thao túng thứ tự giao dịch, tăng sức chống chịu, khả năng chống kiểm duyệt mạng.

Dự án/giao thức nào đã triển khai hoặc dự định triển khai PBS?

Ethereum đã áp dụng PBS trong nâng cấp Danksharding. Nhiều giao thức đang triển khai PBS để tăng phân quyền, hiệu quả mạng. Đến năm 2026, PBS được ứng dụng rộng rãi trên các shard chain của Ethereum và các giải pháp layer-2.