Paradigma: Arsitektur Berbasis Niat dan Resikonya

Ditulis oleh: Quintus Kilbourn, Georgios Konstantopoulos Disusun oleh: Kate, Marsbit

memperkenalkan

Diskusi seputar "niat" dan penerapannya telah menjadi topik hangat di komunitas Ethereum baru-baru ini.

Jika transaksi secara eksplisit mengacu pada "bagaimana" suatu tindakan harus dilakukan, niat mengacu pada hasil yang diharapkan dari tindakan tersebut. Jika isi transaksinya adalah “lakukan A dulu, lalu B, bayar C untuk mendapat X”, maka maksudnya adalah “Saya ingin X, dan saya bersedia membayar C”.

Paradigma deklaratif ini menghadirkan peningkatan menarik dalam pengalaman dan efisiensi pengguna. Dengan niat, pengguna cukup menyatakan hasil yang diinginkan sambil mengalihkan tugas untuk mencapai hasil tersebut secara optimal kepada pihak ketiga yang berpengalaman. Konsep niat berbeda dengan paradigma transaksi imperatif saat ini, di mana setiap parameter ditentukan secara eksplisit oleh pengguna.

Meskipun janji perbaikan ini memberikan langkah maju yang sangat dibutuhkan bagi ekosistem, desain berbasis niat pada Ethereum juga dapat memiliki implikasi signifikan terhadap infrastruktur off-chain. Secara khusus, terdapat hubungan penting antara aktivitas terkait MEV dan pengendalian pasar. Artikel ini bertujuan untuk memberikan definisi singkat tentang maksud dan manfaatnya, mengeksplorasi risiko yang terlibat dalam penerapannya, dan mendiskusikan potensi mitigasinya.

Apa itu niat?

Cara standar saat ini bagi pengguna untuk berinteraksi dengan Ethereum adalah dengan membuat dan menandatangani transaksi yang menyediakan semua informasi yang diperlukan dalam format khusus untuk Mesin Virtual Ethereum (EVM) untuk melakukan transisi status. Namun, membuat transaksi bisa menjadi hal yang rumit. Membuat transaksi memerlukan pertimbangan tentang detail seperti jaringan kontrak pintar dan manajemen nonce yang luas, sambil memegang aset tertentu untuk membayar biaya bahan bakar. Kompleksitas ini mengakibatkan pengalaman pengguna menjadi tidak optimal dan hilangnya efisiensi, karena pengguna terpaksa mengambil keputusan tanpa akses yang memadai terhadap informasi atau kebijakan penegakan hukum yang rumit.

Ada niat untuk meringankan beban ini. Secara informal, maksud ditandatangani sebagai serangkaian batasan deklaratif yang memungkinkan pengguna untuk melakukan outsourcing pembuatan transaksi kepada pihak ketiga tanpa melepaskan kendali penuh atas pihak-pihak yang bertransaksi.

Dalam proses berbasis transaksi standar, tanda tangan transaksi memungkinkan validator mengikuti tepat satu jalur komputasi untuk suatu negara, dan memberikan petunjuk yang memberi insentif kepada validator untuk melakukannya. Sebaliknya, maksud tidak menentukan jalur komputasi yang harus diambil, namun mengizinkan jalur komputasi apa pun yang memenuhi batasan tertentu. Dengan menandatangani dan membagikan maksud, pengguna secara efektif memberikan izin kepada penerima untuk memilih jalur komputasi atas nama mereka (lihat diagram di bawah). Perbedaan ini memungkinkan definisi maksud yang lebih ketat sebagai pesan yang ditandatangani, memungkinkan serangkaian transisi keadaan dari keadaan awal tertentu, kasus khusus adalah transaksi yang memungkinkan transisi unik. Karena itu, kami akan terus membedakan “niat” dan transaksi.

*Gambar 1: Saat mengirimkan transaksi, pengguna menentukan jalur komputasi yang tepat. Saat mengirimkan maksud, pengguna menentukan tujuan dan beberapa batasan, dan proses pencocokan memutuskan jalur komputasi yang akan diambil. *

Yang penting, banyak tujuan dapat dimasukkan dalam satu transaksi, sehingga memungkinkan kecocokan tujuan yang tumpang tindih, meningkatkan efisiensi bahan bakar dan ekonomi, misalnya dalam buku pesanan yang dikelola oleh pembangun, dua pesanan dapat saling membatalkan sebelum memasuki pasar. Aplikasi lainnya mencakup maksud lintas-domain—menandatangani satu pesan, bukan beberapa transaksi di domain berbeda—menggunakan skema resistensi pemutaran ulang yang berbeda, dan pembayaran gas pengguna yang lebih fleksibel, seperti mengizinkan pihak ketiga untuk mensponsori gas atau membayar gas dalam pembayaran Token yang berbeda. .

masa lalu dan masa depan adalah tujuan

Tujuannya telah dibuat untuk melakukan outsourcing kompleksitas interaksi dengan blockchain, sekaligus memungkinkan pengguna untuk mempertahankan hak asuh atas aset dan identitas kriptografi mereka.

Anda mungkin memperhatikan bahwa banyak dari ide-ide ini berhubungan dengan sistem yang telah beroperasi selama bertahun-tahun:

• Batas pesanan: 100X dapat didebit dari rekening saya jika saya menerima minimal 200Y.
• Lelang bergaya CowSwap: Sama seperti di atas, tetapi mengandalkan pihak ketiga atau mekanisme untuk mencocokkan banyak pesanan guna memaksimalkan kualitas eksekusi.
• Sponsor Gas: Bayar Gas dengan USDC, bukan ETH. Niat ini hanya dapat dipenuhi dengan niat pencocokan yang membayar biaya kepada ETH.
• Otorisasi: Hanya mengizinkan interaksi dengan akun tertentu dengan cara pra-otorisasi tertentu. Suatu maksud hanya dapat dipenuhi jika transaksi yang dihasilkan mematuhi daftar kontrol akses yang ditentukan dalam maksud tersebut.
• Pengelompokan transaksi: Memungkinkan pengelompokan maksud untuk meningkatkan efisiensi dan mengurangi biaya bahan bakar.
• Agregator: beroperasi hanya dengan menggunakan harga/hasil "terbaik". Tujuan ini dapat dicapai dengan membuktikan bahwa agregasi beberapa tempat telah dilakukan dan jalur terbaik telah diambil.

Ke depannya, niat dihidupkan kembali dalam konteks MEV lintas rantai (seperti SUAVE), abstraksi akun bergaya ERC4337, dan bahkan pesanan Pelabuhan! Meskipun ERC4337 bergerak maju dengan kecepatan penuh, aplikasi baru lainnya seperti maksud lintas domain masih memerlukan penelitian lebih lanjut. Pembahasan lebih lanjut mengenai maksud dan penerapannya dapat ditemukan dalam pembicaraan ini.

Yang terpenting, dalam semua aplikasi berbasis niat baik yang lama maupun yang baru, harus ada setidaknya satu pihak lain yang memahami maksud tersebut, termotivasi untuk melaksanakannya, dan mampu melaksanakan maksud tersebut pada waktu yang tepat. Siapa pihak-pihak tersebut, bagaimana pelaksanaannya, dan apa motivasi mereka merupakan pertanyaan yang harus diajukan untuk menentukan efektivitas, asumsi kepercayaan, dan implikasi yang lebih luas dari sistem yang didorong oleh niat.

Perantara dan mempoolnya

Saluran yang paling jelas adalah mempool Ethereum. Sayangnya, desain saat ini tidak mendukung propagasi niat. Kekhawatiran tentang serangan DoS mungkin berarti bahwa dukungan umum untuk tujuan umum sepenuhnya di mempool Ethereum tidak mungkin dilakukan, bahkan dalam jangka panjang. Seperti yang akan kita lihat di bawah, sifat mempool Ethereum yang terbuka dan tanpa izin menghadirkan hambatan tambahan terhadap niat adopsi.

Dengan tidak adanya mempool Ethereum, perancang sistem niat sekarang menghadapi beberapa masalah desain. Keputusan tingkat tinggi adalah apakah akan menyebarkan maksud ke kumpulan yang diberi izin, atau menyediakannya tanpa izin sehingga salah satu pihak dapat melaksanakan maksud tersebut.

Gambar 2: Intent mengalir dari pengguna ke kumpulan niat yang berizin/tanpa izin dan publik/pribadi, diubah oleh pencari jodoh menjadi transaksi, dan akhirnya menjadi kumpulan memori publik atau langsung on-chain melalui lelang gaya peningkatan MEV

Kumpulan memori tidak berlisensi

Salah satu desain yang mungkin diupayakan adalah API terdesentralisasi yang memungkinkan niat untuk disebarkan ke seluruh node dalam sistem, sehingga memberikan akses tanpa izin kepada pelaksana. Ini telah dilakukan sebelumnya. Misalnya, dalam protokol 0x, relayer mengobrol membatasi pesanan di antara mereka sendiri dan menempatkannya secara on-chain ketika ada kecocokan. Ide ini juga dieksplorasi dalam konteks mempool ERC4337 bersama untuk memerangi risiko sentralisasi dan sensor. Namun, desain "kumpulan niat" tanpa izin menghadapi beberapa tantangan signifikan:

• Resistensi DoS: mungkin perlu membatasi fungsionalitas maksud untuk menghindari vektor serangan (lihat proposal ER C4337 untuk diskusi lebih lanjut)
• Sebarkan Insentif: Bagi banyak aplikasi, memaksakan niat adalah aktivitas yang menguntungkan. Oleh karena itu, node yang mengoperasikan kumpulan maksud memiliki insentif untuk tidak menyebarkan maksud guna mengurangi pertentangan saat mengeksekusi maksud.
• MEV: Intent bergantung pada perilaku baik pelaku off-chain untuk meningkatkan kualitas eksekusi, yang mungkin sulit dilakukan jika menggunakan kumpulan niat publik dan tanpa izin. Jika eksekusi yang buruk menghasilkan keuntungan, kumpulan niat tanpa izin kemungkinan besar akan menghasilkan hasil tersebut. Ini mirip dengan mempool Ethereum saat ini dan diperkirakan akan menjadi masalah umum terkait DeFi. Kemungkinan jalur ke depan di sini bisa berupa kumpulan niat tanpa izin namun terenkripsi.

"kumpulan memori" yang diizinkan

API terpusat yang tepercaya lebih tahan terhadap serangan DoS dan tidak perlu menyebarkan niat. Model kepercayaan juga memberikan landasan bagi permasalahan MEV. Selama asumsi kepercayaan masih berlaku, kualitas pelaksanaan harus terjamin. Perantara yang tepercaya mungkin juga memiliki reputasi yang terkait dengan mereka, yang memberi mereka insentif untuk melaksanakannya dengan baik. Oleh karena itu, kumpulan niat yang diizinkan menarik bagi pengembang aplikasi berbasis niat dalam jangka pendek. Namun, kita semua sadar betul bahwa asumsi kepercayaan yang kuat itu cacat dan agak bertentangan dengan sebagian besar etos blockchain. Masalah-masalah ini dibahas di bawah ini.

Solusi hibrida

Beberapa solusi merupakan campuran dari solusi di atas. Misalnya, mungkin terdapat izin untuk menyebarkan, namun tidak ada izin untuk mengeksekusi (dengan asumsi asumsi kepercayaan berlaku), dan sebaliknya. Contoh umum dari solusi hibrid adalah lelang aliran pesanan.

Ide tingkat tinggi di balik desain ini adalah bahwa pengguna yang membutuhkan rekanan mungkin perlu membedakan antara rekanan yang lebih baik dan yang lebih buruk (misalnya, pihak lain yang menerima perdagangan dengan harga yang menguntungkan). Alur desain biasanya mencakup pihak tepercaya yang menerima maksud (atau transaksi) dari pengguna dan memfasilitasi lelang atas nama pengguna. Berpartisipasi dalam lelang (terkadang) tidak memerlukan izin.

Jenis desain ini memiliki kekurangannya masing-masing dan mungkin menjadi perhatian banyak kelompok perizinan, namun ada beberapa perbedaan penting yang akan terlihat nanti.

Intinya: aplikasi berbasis niat tidak hanya melibatkan format pesan baru untuk berinteraksi dengan kontrak pintar, tetapi juga melibatkan mekanisme propagasi dan penemuan musuh dalam bentuk mempool alternatif. Merancang mekanisme penemuan dan pencocokan niat yang sesuai dengan insentif dan pada saat yang sama terdesentralisasi bukanlah hal yang sepele.

Di mana kesalahan saya?

Meskipun niat merupakan paradigma transaksi baru yang menarik, penerapannya secara luas dapat berarti mempercepat tren peralihan aktivitas pengguna ke mempool lain. Jika tidak dikelola dengan baik, pergeseran ini dapat mengarah pada sentralisasi dan mengakarnya para perantara yang mencari keuntungan.

Alur Pesanan

Migrasi dari mempool publik dapat memusatkan produksi blok Ethereum jika eksekusi niat diperbolehkan, dan kumpulan izin tidak dipilih dengan hati-hati.

Migrasi dari mempool publik dapat memusatkan produksi blok di Ethereum jika eksekusi niat diizinkan, namun kumpulan izin tidak dipilih dengan hati-hati.

Sebagian besar produksi blok di Ethereum saat ini terjadi melalui MEV-Boost, implementasi pemisahan pengusul-pembuat (PBS) di luar protokol, dan peta jalan saat ini tidak memberikan indikasi bahwa antarmuka ini akan segera berubah. PBS mengandalkan keberadaan pasar yang kompetitif bagi pembuat blok untuk mengarahkan MEV ke set validator. Masalah utama dengan PBS adalah pembuat blok mendapatkan akses eksklusif ke bahan mentah yang dibutuhkan untuk memproduksi blok berharga — transaksi dan niat, alias “aliran pesanan”. Dalam bahasa PBS, akses yang diizinkan ke maksud dikenal sebagai Aliran Pesanan Eksklusif (EOF). Sebagaimana dibahas dalam makalah ini, EOF di tangan pihak yang salah mengancam struktur pasar yang menjadi sandaran PBS, karena eksklusivitas aliran pesanan menyiratkan adanya parit melawan kekuatan kompetitif.

Pembuat blok (atau entitas yang berkolaborasi) yang mengontrol sebagian besar aliran pesanan Ethereum akan mampu memproduksi sebagian besar blok mainnet, sehingga membuka jalan untuk sensor. Karena jaringan bergantung pada persaingan antar pembangun untuk memberikan nilai kepada validator (atau dibakar di masa depan), dominasi satu pembangun akan menghasilkan transfer nilai dari Ethereum ke pembangun. Pencarian keuntungan dan sensor tentu saja merupakan ancaman penting terhadap protokol.

memercayai

Karena banyak solusi memerlukan kepercayaan pada perantara, pengembangan arsitektur berbasis niat baru terhambat oleh tingginya hambatan untuk masuk, yang berarti rendahnya tingkat inovasi dan persaingan untuk memastikan kualitas pelaksanaan.

Dalam kasus terburuk, pengguna menemukan diri mereka dalam posisi di mana hanya satu pihak yang melaksanakan maksudnya, seperti pembuat blok monopoli di bagian sebelumnya. Di dunia seperti ini, pembangun blok monopoli akan dapat mengambil keuntungan, dan setiap proposal baru tentang cara menangani niat akan ditolak jika tidak diadopsi oleh pembangun. Pengguna individu kehilangan kekuatan negosiasi ketika menghadapi monopoli—efek yang semakin buruk ketika pengguna bermaksud memberikan kebebasan ekstra kepada perantara.

Sayangnya, stagnasi pasar akibat infrastruktur terpusat tidak mencakup kekhawatiran mengenai pasar bagi pembangun. Bahkan untuk bisnis bangunan non-blok, hambatan masuk yang tinggi dapat menempatkan perantara pada posisi yang menguntungkan, karena mereka menghadapi sedikit persaingan. Misalnya, pertimbangkan keadaan pasar lelang aliran pesanan saat ini. Beberapa entitas seperti Flashbots dan CoWswap menerima sebagian besar pesanan yang mengalir ke OFA. Aliran pesanan didistribusikan sebagian besar karena entitas ini telah ada selama bertahun-tahun, atau terkait dengan entitas yang memiliki reputasi baik, yang berarti mereka telah berhasil mendapatkan kepercayaan publik pada tingkat tertentu. Jika desain OFA baru mencoba memasuki pasar, siapa pun yang menjalankan OFA baru harus menghabiskan banyak waktu untuk meyakinkan pengguna dan dompet bahwa mereka memiliki reputasi baik dan tidak akan menyalahgunakan kekuasaan mereka. Kebutuhan untuk mendapatkan kepercayaan tentu saja menimbulkan hambatan besar untuk masuk.

Pasar lelang aliran pesanan baru-baru ini mulai mendapatkan daya tariknya, dan masih harus dilihat bagaimana persaingan akan berkembang, namun pasar tersebut memberikan contoh ilustratif di mana mempool yang berizin dan tepercaya mungkin berisi sejumlah kecil peserta yang berkuasa, sehingga merugikan pasar lelang. kepentingan terbaik pengguna.

Format maksud EIP4337 memberikan contoh lain tentang mekanisme yang mungkin dilakukan. Bayangkan sebuah dunia yang memiliki arsitektur tepercaya untuk mendukung maksud 4337. Jika format maksud lain diusulkan, format tersebut mungkin melayani kasus penggunaan lain seperti fungsi lintas asal, namun perantara tepercaya yang sudah mapan tidak mengadopsi format baru ini (bagaimanapun juga, format ini tidak banyak diadopsi dan bersaing dengan model bisnis mereka), implementasi format baru perlu membangun kepercayaan pada entitas baru. Sekali lagi, kita berada dalam situasi di mana inovasi dan tantangan terhadap status quo menghadapi hambatan masuk berdasarkan kepercayaan.

Opasitas

Karena banyak arsitektur niat mengharuskan pengguna untuk melepaskan sebagian kendali atas aset on-chain mereka, dan mempool yang diizinkan menyiratkan tingkat impermeabilitas dari luar, kami berisiko membangun sistem yang tidak jelas di mana apa yang diharapkan pengguna atau terpenuhi tidak jelas. , dan ancaman terhadap ekosistem masih belum terdeteksi.

Bagian di atas membahas risiko yang ditimbulkan oleh ketidakseimbangan kekuatan pasar aliran pesanan terhadap pengguna dan protokol. Masalah terkait adalah ekosistem middleware dan mempool yang dikembangkan antara pengguna dan blockchain menjadi tidak jelas bahkan bagi pengamat yang tajam. Masalah ini berlaku terutama pada aplikasi berbasis niat yang berupaya memungkinkan pengguna melakukan outsourcing keputusan penting seperti perutean pesanan.

Situasi di mana MEV berdampak negatif terhadap eksekusi pengguna sering kali disebabkan oleh transaksi yang memberikan kebebasan tingkat tinggi kepada pelaksananya (misalnya batas slippage). Jadi, bukanlah suatu lompatan logika yang besar untuk menyatakan bahwa aplikasi berbasis niat yang memberikan tingkat kebebasan yang lebih besar harus merancang sistemnya dengan lebih hati-hati agar dapat dijalankan. Hasil terburuk dalam hal ini adalah penggunaan aplikasi berbasis niat memerlukan penandatanganan niat yang hilang (ke dalam hutan gelap, jika Anda mau), yang kemudian diimplementasikan sebagai transaksi tanpa jelas bagaimana atau oleh siapa Dibuat. Tentu saja, kemampuan untuk memantau ekosistem tersebut juga terkait dengan kekhawatiran mengenai EOF dan pertahanan berbasis kepercayaan. Jika ekosistem ini tidak jelas bagi para pengamat yang paling jeli, bagaimana komunitas Ethereum bisa memantau ancaman terhadap kesehatan ekosistem produksi bloknya?

Mengurangi risiko

Mempool Ethereum terbatas. Untuk beberapa aplikasi hal ini disebabkan oleh kurangnya privasi (terjepit di tengah), dan untuk aplikasi lainnya karena ketidakmampuannya untuk mendukung format pesan yang lebih luas. Hal ini menempatkan pengembang dompet dan aplikasi dalam keadaan terikat, karena mereka harus menemukan cara untuk menghubungkan pengguna ke blockchain sambil menghindari bahaya yang disebutkan di atas.

Saat mengkaji pertanyaan di atas, kita dapat menyimpulkan sifat-sifat tertentu dari sistem ideal. Sistem seperti itu seharusnya

Tanpa izin sehingga siapa pun dapat mencocokkan dan mengeksekusi maksud tanpa mengorbankan terlalu banyak kualitas eksekusi

Generik sehingga penerapan aplikasi baru tidak memerlukan pembuatan kumpulan memori baru,

Transparan sehingga proses pelaporan pelaksanaan maksud dilaporkan secara publik jika jaminan privasi memungkinkan, dan menyediakan data untuk melakukan audit yang berkualitas.

Meskipun tim seperti Flashbots dan Anoma sedang mengerjakan solusi umum yang memenuhi persyaratan di atas dengan menggabungkan privasi dan tanpa izin, sistem yang ideal mungkin belum siap dalam waktu dekat. Oleh karena itu, solusi yang berbeda mempunyai pengorbanannya sendiri yang mungkin paling sesuai untuk aplikasi yang berbeda. Meskipun mekanisme seperti crlists muncul sebagai respons terhadap banyak masalah yang sama seputar aplikasi berbasis transaksi, dan mungkin tidak berlaku untuk niat, gadget yang memungkinkan pengguna untuk kembali bertransaksi kapan pun memungkinkan akan membantu memperbaiki Kasus terburuk. Demikian pula, aplikasi yang ingin memulai kumpulan maksud, jika tidak diizinkan, sebaiknya mencari kesamaan, dan jika ya, pilih perantara dengan hati-hati.

Secara umum, kami meminta perancang aplikasi berbasis niat untuk sepenuhnya mempertimbangkan dampak off-chain dari aplikasi mereka, karena hal ini dapat menyentuh komunitas yang lebih luas, bukan hanya basis pengguna mereka, dan kami meminta komunitas yang lebih luas untuk lebih fokus pada off-chain. ekosistem di sekitar Ethereum.

Kesimpulannya

Penerapan niat mewakili pergeseran dari paradigma imperatif ke paradigma deklaratif, yang menjanjikan peningkatan signifikan dalam pengalaman pengguna dan kerugian efisiensi akibat kebocoran MEV. Kebutuhan akan aplikasi ini jelas, dan banyak aplikasi berbasis niat telah digunakan secara luas selama bertahun-tahun.

Meningkatnya niat untuk mengadopsi, didorong oleh ERC4337, dapat mempercepat transfer mempool Ethereum ke tempat baru. Meskipun perubahan ini wajar dan tidak dapat dihindari, perancang aplikasi berbasis niat memiliki alasan kuat untuk merancang komponen off-chain sistem mereka dengan hati-hati saat mengembangkan infrastruktur yang kuat.

Masih banyak penelitian dan rekayasa yang harus dilakukan dalam paradigma transaksional yang baru lahir ini dan di bidang-bidang yang tidak kami bahas dalam makalah ini, seperti merancang bahasa ekspresi maksud yang memungkinkan privasi. Jika Anda menganggap topik penelitian ini atau topik penelitian terkait niat lainnya menarik, silakan hubungi 0xquintus georgios@paradigm.xyz.

*Terima kasih banyak kepada Dan Robinson, Charlie Noyes, Matt Huang, John gu, Xinyuan Sun, dan Elijah Fox atas tanggapan mereka terhadap artikel ini, dan Achal Srinivasan untuk mendesain grafisnya. *