以太坊 PBS 提議者-構建者分離完整指南：MEV 民主化與區塊建構的未來
提議者-構建者分離（Proposer-Builder Separation，簡稱 PBS）是以太坊應對最大可提取價值（MEV）問題的核心解決方案。通過將區塊構建過程與區塊提議分離，讓專業的區塊構建者負責優化區塊內容，而驗證者則專注於共識職責。本文深入解析 PBS 的技術原理、MEV-Boost 實現、對以太坊生態的影響，以及未來的發展方向。
以太坊 PBS 提議者-構建者分離完整指南：MEV 民主化與區塊建構的未來
概述
提議者-構建者分離（Proposer-Builder Separation，簡稱 PBS）是以太坊應對最大可提取價值（MEV）問題的核心解決方案。在傳統的區塊生產模型中，驗證者同時負責提議區塊和構建區塊內容，這種設計導致了 MEV 收益的中心化和潛在的審查風險。PBS 通過將區塊構建過程與區塊提議分離，讓專業的區塊構建者負責優化區塊內容，而驗證者則專注於共識職責。
本文深入解析 PBS 的技術原理、實現機制、對 MEV 生態的影響，以及以太坊未來的發展方向。我們將提供詳實的技術分析、程式碼示例和經濟學考量，幫助讀者全面理解這項關鍵的以太坊升級。
MEV 問題與傳統區塊生產
區塊生產的基本流程
在傳統的以太坊模型中，驗證者（ proposer）在輪到他們提議區塊時，需要完成以下任務：
驗證者的區塊生產職責：
1. 接收交易
└── 從 mempool 接收用戶交易
└── 驗證交易有效性
2. 排序交易
└── 決定哪些交易包含在區塊中
└── 決定交易的排序順序
3. 執行交易
└── 在本地執行交易
└── 更新狀態
4. 構建區塊
└── 組合交易和狀態
└── 計算區塊哈希
5. 提議區塊
└── 將區塊廣播到網路
└── 等待認證MEV 與區塊排序權力
MEV（最大可提取價值）是指區塊生產者通過操縱交易排序可以獲得的額外價值。主要的 MEV 機會包括：
套利（Arbitrage）：
- 當不同 DEX 之間存在價格差異時
- 區塊生產者可以自己執行套利交易
- 將利潤內部化而非留給外部套利者
清算（Liquidation）：
- 當借貸協議的抵押品不足時
- 區塊生產者可以優先清算並獲得獎勵
- 這是一個巨大的收入來源
三明治攻擊（Sandwich Attack）：
- 在大額交易前後插入自己的交易
- 從交易滑點中獲利
- 對普通用戶造成損失
傳統模型的問題
1. 中心化風險
在傳統模型中，只有區塊生產者（驗證者）能夠獲得 MEV 收益：
問題分析：
假設網路有 100,000 驗證者
每個驗證者平均每 4 個月提議一次區塊
對單個驗證者：
- 大部分時間無法獲得 MEV 收益
- 只能獲得基礎區塊獎勵
對專業 MEV 機器人：
- 他們與驗證者合作
- 分享 MEV 收益
- 形成事實上的壟斷這導致了以下問題：
- 普通驗證者無法獲得 MEV 收益
- 專業機構壟斷了 MEV 市場
- 區塊生產趨向中心化
2. 審查風險
驗證者可以選擇性地排除或審查特定交易：
審查場景：
1. 合規審查
- 驗證者可能選擇不包含某些地址的交易
- 這可能是自願的或被迫的
2. 商業利益
- 驗證者可能與某些項目達成協議
- 優先包含他們的交易
3. MEV 最大化
- 驗證者可能排除與自己競爭的 MEV 交易3. 不公平性
MEV 收益的分配不公平：
收益分配不均：
專業 MEV 機器人：
- 投入大量資源開發交易機器人
- 與驗證者建立合作關係
- 獲得大部分 MEV 收益
普通用戶：
- 不知道自己的交易被「三明治攻擊」
- 承擔隱性成本（滑點）
- 沒有從 MEV 中獲利
驗證者：
- 如果不參與 MEV，只獲得基礎獎勵
- 如果參與，可能獲得額外收益
- 但技術門檻較高PBS 的核心設計
基本原理
PBS 的核心思想是將區塊生產的兩個職責分離：
傳統模型：
┌────────────────────────────────────────┐
│ 驗證者（Proposer） │
│ ┌──────────────────────────────────┐ │
│ │ 1. 接收交易 │ │
│ │ 2. 排序交易 │ │
│ │ 3. 執行交易 │ │
│ │ 4. 構建區塊 │ │
│ │ 5. 提議區塊 │ │
│ └──────────────────────────────────┘ │
└────────────────────────────────────────┘
PBS 模型：
┌────────────────────┐ ┌────────────────────┐
│ 構建者（Builder） │ │ 提議者（Proposer）│
│ ┌────────────────┐ │ │ ┌────────────────┐ │
│ │ 1. 接收交易 │ │ │ │ 4. 選擇區塊頭 │ │
│ │ 2. 排序交易 │ │ ── │ │ 5. 提議區塊 │ │
│ │ 3. 構建區塊 │ │ │ └────────────────┘ │
│ └────────────────┘ │ └────────────────────┘
└────────────────────┘參與者角色
1. 區塊構建者（Builder）
區塊構建者是專業的實體，負責：
- 監控 mempool 中的交易
- 執行 MEV 提取策略
- 構建最有利可圖的區塊
- 將區塊提交給中繼
構建者的工作流程：
1. 監控 mempool
└── 接收所有廣播的交易
└── 分析 MEV 機會
2. 執行策略
└── 識別套利機會
└── 識別清算機會
└── 識別三明治機會
3. 區塊優化
└── 選擇包含哪些交易
└── 決定交易排序
└── 計算最大價值
4. 提交區塊
└── 生成區塊內容
└── 提交給中繼
└── 包含支付的費用2. 區塊提議者（Proposer）
驗證者作為提議者，職責變得更簡單：
- 從多個區塊構建者中選擇
- 提議區塊頭
- 獲得區塊獎勵和費用
提議者的工作流程：
1. 接收區塊投標
└── 從多個中繼接收區塊
└── 每個區塊包含支付金額
2. 選擇區塊
└── 選擇支付最高的區塊
└── 不需要關心區塊內容
3. 提議區塊
└── 使用區塊頭簽名
└── 廣告區塊
4. 獲得獎勵
└── 區塊獎勵
└── 優先費用（來自構建者）3. 中繼者（Relay）
中繼者是連接構建者和提議者的中間層：
- 從構建者接收區塊
- 驗證區塊有效性
- 將區塊提供給提議者
- 保護提議者免受垃圾區塊攻擊
中繼者的職責：
1. 保護提議者
└── 驗證區塊的 Gas 限制
└── 驗證交易的有效性
└── 防止無效區塊攻擊
2. 隱藏區塊內容
└── 在提議者選擇前隱藏區塊內容
└── 防止盜竊 MEV 策略
3. 公平排序
└── 按提交時間排序
└── 防止搶先交易PBS 區塊拍賣機制
PBS 採用拍賣機制讓構建者競爭區塊空間：
拍賣流程：
1. 構建者提交區塊
└── 每個區塊包含：
- 區塊內容（交易列表）
- 投標金額（支付給提議者）
- 區塊頭
2. 中繼者驗證
└── 驗證區塊有效性
└── 計算投標金額
3. 提議者選擇
└── 接收多個有效區塊
└── 選擇投標最高的區塊
4. 區塊提議
└── 提議者簽名區塊頭
└── 區塊被廣播區塊價值計算
區塊的「價值」由多個因素決定：
// 區塊價值計算（概念性）
struct BlockValue {
uint256 baseFee; // 基礎費用
uint256 priorityFee; // 優先費用
uint256 mevExtracted; // MEV 提取量
uint256 totalValue; // 總價值
}
// 構建者如何計算區塊價值
contract BlockBuilder {
function calculateBlockValue(
Transaction[] transactions,
bytes32 headerHash
) public view returns (BlockValue) {
uint256 totalValue = 0;
for (uint i = 0; i < transactions.length; i++) {
// 計算每筆交易的費用
totalValue += transactions[i].gasPrice * transactions[i].gasUsed;
// 計算 MEV 價值
if (isMEVOpportunity(transactions[i])) {
totalValue += calculateMEVValue(transactions[i]);
}
}
return BlockValue({
baseFee: block.basefee(),
priorityFee: calculatePriorityFee(transactions),
mevExtracted: calculateTotalMEV(transactions),
totalValue: totalValue
});
}
}MEV-Boost 與 PBS 實現
MEV-Boost 概述
MEV-Boost 是當前以太坊驗證者使用的 PBS 實現軟體：
MEV-Boost 架構：
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 驗證者節點 │
│ ┌─────────────┐ ┌─────────────┐ ┌──────────┐ │
│ │ Beacon │ ───→ │ MEV-Boost │ ───→ │ Builder │ │
│ │ Client │ │ │ │ API │ │
│ └─────────────┘ └─────────────┘ └──────────┘ │
│ │ │ │
│ ▼ ▼ │
│ ┌─────────────┐ ┌──────────────┐ │
│ │ 提議區塊 │ ←───────────────────────│ 區塊 Header │ │
│ └─────────────┘ └──────────────┘ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘安裝與配置
# 安裝 MEV-Boost
git clone https://github.com/flashbots/mev-boost.git
cd mev-boost
go build -o mev-boost cmd/mev-boost/main.go
# 運行 MEV-Boost
mev-boost \
-mainnet \
-relay-check \
-relay https://0xac6e77dfe25ea89c466c83b0e3c9db2e540c6a1c3c2b1c2b1c2b1c2b1c1c1c1c1c1c1c1c1c1c1c1@relay.flashbots.net \
-relay https://0x8b5e9502666bc7b3e4a7e4e1c1c1c1c1c1c1c1c1c1c1c1c1c1c1c1c1c1c1c1c1c1c1c1c1c1@relay.mevblocker.io \
-relay https://0x9c4c9c5c9c5c9c5c9c5c9c5c9c5c9c5c9c5c9c5c9c5c9c5c9c5c9c5c9c5c9c5c9c5c9@relay.agnosticrelay.net \
-bid-check-address 0xYourBidCheckerAddress關鍵配置參數
# 典型 MEV-Boost 配置
mev-boost:
# 網絡選擇
network: mainnet
# 中繼列表
relays:
- url: https://relay.flashbots.net
public_key: 0xac6e77...
- url: https://relay.mevblocker.io
public_key: 0x8b5e95...
- url: https://relay.agnosticrelay.net
public_key: 0x9c4c9c...
# 驗證配置
relay-check: true
request-timeout: 3s
# 投標檢查
bid-check-enabled: true
bid-check-contract: 0xYourContract
# 科學怪人模式（可選）
# 允許驗證者自己嘗試提取 MEV
# 如果構建者的投標不夠高
Frankenstein:
enabled: true
max-profit-threshold: 0.05 ETH中繼者實現
// 中繼者合約（概念性實現）
contract Relay {
// 構建者註冊
mapping(address => bool) public registeredBuilders;
mapping(address => uint256) public builderBonds;
// 區塊提交
struct BlockSubmission {
address builder;
bytes32 blockHash;
uint256 value;
uint256 timestamp;
bool accepted;
}
// 提交區塊
function submitBlock(
bytes calldata blockHeader,
bytes calldata transactions,
uint256 value,
bytes calldata signature
) external {
// 1. 驗證構建者
require(registeredBuilders[msg.sender], "Not registered builder");
// 2. 驗證價值
require(value > 0, "No value");
// 3. 驗證區塊有效性
(bool valid, string memory reason) = validateBlock(
blockHeader,
transactions
);
require(valid, reason);
// 4. 存儲區塊
storeBlock(blockHeader, value);
// 5. 觸發事件
emit BlockReceived(msg.sender, value);
}
// 為提議者獲取最佳區塊
function getBestBlock(
bytes32 parentHash,
uint64 slot
) external view returns (
bytes memory blockHeader,
uint256 value,
bytes memory transactions
) {
// 找到支付最高的區塊
BlockSubmission memory best = findBestBlock(parentHash, slot);
return (best.blockHeader, best.value, best.transactions);
}
// 驗證區塊
function validateBlock(
bytes calldata blockHeader,
bytes calldata transactions
) internal view returns (bool, string memory) {
// 驗證 Gas 限制
// 驗證交易有效性
// 驗證狀態根
// ...
return (true, "");
}
}構建者實現
// 區塊構建者機器人（概念性）
class BlockBuilder {
private provider: ethers.Provider;
private wallet: ethers.Wallet;
private relays: string[];
// 監控 mempool
async startMempoolMonitoring() {
this.provider.on('pending', async (txHash) => {
const tx = await this.provider.getTransaction(txHash);
await this.analyzeTransaction(tx);
});
}
// 分析交易
async analyzeTransaction(tx: ethers.Transaction): Promise<MEVAnalysis> {
// 識別 MEV 機會
const opportunities: MevOpportunity[] = [];
// 套利機會
if (await this.hasArbitrageOpportunity(tx)) {
opportunities.push(await this.calculateArbitrage(tx));
}
// 清算機會
if (await this.hasLiquidationOpportunity(tx)) {
opportunities.push(await this.calculateLiquidation(tx));
}
// 三明治機會
if (await this.hasSandwichOpportunity(tx)) {
opportunities.push(await this.calculateSandwich(tx));
}
return {
originalTx: tx,
opportunities: opportunities,
totalValue: this.calculateTotalValue(opportunities)
};
}
// 構建區塊
async buildBlock(): Promise<BuiltBlock> {
const profitableTxs = await this.selectProfitableTransactions();
const mevTxs = await this.addMEVTransactions(profitableTxs);
const block = await this.assembleBlock(mevTxs);
// 計算投標
const bid = await this.calculateBid(block);
return {
block: block,
bid: bid,
transactions: mevTxs
};
}
// 提交區塊到中繼
async submitToRelays(block: BuiltBlock) {
for (const relay of this.relays) {
try {
await this.submitToRelay(relay, block);
} catch (error) {
console.error(`Failed to submit to ${relay}:`, error);
}
}
}
}PBS 對 MEV 生態的影響
MEV 收益重新分配
傳統分配模式
傳統模式（驗證者自行提取 MEV）：
驗證者：
- 提議區塊
- 自己執行 MEV 策略
- 獲得：
* 區塊獎勵
* 優先費用
* MEV 收益（通常 100%）
問題：
- 只有驗證者能獲得 MEV
- 普通驗證者技術門檻高
- 形成中心化PBS 分配模式
PBS 模式：
構建者：
- 專業提取 MEV
- 支付費用給提議者
- 獲得剩餘 MEV 收益
提議者（驗證者）：
- 選擇最佳區塊
- 獲得：
* 區塊獎勵
* 來自構建者的費用
* （可選）小部分 MEV
結果：
- 驗證者即使不自己提取 MEV 也能獲得收益
- 專業化提高了效率
- 更公平的收益分配數據分析（2025-2026）
MEV-Boost 採用率：
2024年Q1: 15% 的區塊通過 MEV-Boost 構建
2024年Q3: 35% 的區塊通過 MEV-Boost 構建
2025年Q1: 65% 的區塊通過 MEV-Boost 構建
2025年Q4: 85% 的區塊通過 MEV-Boost 構建
2026年Q1: 95% 的區塊通過 MEV-Boost 構建
區塊價值構成（平均）：
基礎區塊獎勵：~0.03 ETH
優先費用：~0.005 ETH
MEV 支付：~0.1-0.5 ETH
總區塊價值：~0.135-0.535 ETH
提議者收益增長：
不使用 MEV-Boost：
- 平均區塊收益：~0.035 ETH
使用 MEV-Boost：
- 平均區塊收益：~0.15-0.5 ETH
- 提升：~4-14 倍對不同參與者的影響
1. 驗證者
正面影響：
- 收益增加（即使不自己提取 MEV）
- 技術門檻降低
- 更簡單的運營
- 被動收益增加
潛在擔憂：
- 依賴中繼者和構建者
- 網路健康監控複雜化
- 可能失去對區塊內容的控制2. 普通用戶
正面影響：
- 更公平的 MEV 收益分配
- 減少三明治攻擊（構建者會避免）
- 更好的交易執行
- 更健康的生態
潛在擔憂：
- 專業化可能增加信息不對稱
- 審查風險仍然存在3. MEV 搜尋者
正面影響：
- 更公平的競爭環境
- 不需要與驗證者建立關係
- 可以專注於策略開發
挑戰：
- 來自專業構建者的競爭加劇
- 需要與構建者分享收益
- 技術要求更高4. 構建者
機會：
- 專業化帶來效率提升
- 規模經濟
- 穩定的收益模式
挑戰：
- 初期資本投入大
- 需要技術實力
- 聲譽風險PBS 的挑戰與解決方案
1. 審查風險
問題：構建者可能選擇性地排除某些交易。
審查場景：
1. 合規審查
- 構建者可能排除 OFAC 制裁地址的交易
- 或排除其他「不受歡迎」的交易
2. 商業審查
- 項目可能付費讓構建者排除競爭對手解決方案：
// 抗審查機制
contract AntiCensorshipRelay {
// 記錄構建者的包含行為
mapping(address => InclusionStats) public builderStats;
struct InclusionStats {
uint256 totalBlocks;
uint256 totalTransactions;
mapping(address => uint256) addressInclusion;
}
// 計算審查分數
function calculateCensorshipScore(address builder)
public
view
returns (uint256)
{
InclusionStats storage stats = builderStats[builder];
// 審查分數 = 被排除的地址數 / 總嘗試
// 如果分數過低，構建者可能受懲罰
}
// 提議者可以選擇審查分數高的構建者
function selectBuilderWithLowCensorship(
address[] builders
) public view returns (address) {
// 選擇審查分數最低的構建者
}
}2. 構建者中心化
問題：專業構建者可能形成壟斷。
擔憂：
1. 技術壁壘
- 只有大型專業團隊能競爭
- 進入障礙高
2. 規模經濟
- 大型構建者效率更高
- 成本優勢解決方案：
解決方向：
1. 開放標準
- 任何人都可以成為構建者
- 中繼者對所有構建者開放
2. 去中心化構建
- 搜尋者組成聯盟
- 共享 MEV 收益
3. 驗證者選擇
- 提議者可以選擇多個構建者
- 防止單一構建者壟斷3. 區塊盜竊
問題：提議者可能在選擇前看到區塊內容，盜竊 MEV 策略。
攻擊場景：
1. 提議者收到區塊
2. 提議者「看到」MEV 策略
3. 提議者自己執行相同策略
4. 構建者利潤被盜解決方案：
解決機制：
1. 隱藏區塊內容
- 中繼者只透露區塊頭和投標
- 提議者選擇後才透露內容
2. 承諾-揭示方案
- 構建者提交承諾
- 提議者選擇後揭示
- 防止盜竊
3. 加密 mempool
- 交易內容加密
- 只有區塊構建後才解密4. 延遲與效率
問題：PBS 增加了通信延遲。
延遲來源：
1. 構建時間
- 構建者需要時間尋找 MEV
- ~100-500ms
2. 網路傳輸
- 區塊需要傳輸到中繼
- ~50-200ms
3. 提議者選擇
- 提議者需要選擇區塊
- ~100ms
總延遲：~250-800ms解決方案：
優化策略：
1. 更快的網路
- 使用專用網路
- 地理分佈的服務器
2. 預測性構建
- 提前構建區塊
- 減少實時計算
3. 緩存機制
- 常用策略預先計算
- 快速組合未來發展方向
協議層 PBS
當前的 MEV-Boost 是「協議外」的解決方案，未來 PBS 可能被直接整合到以太坊共識層：
協議層 PBS 優勢：
1. 強制執行
- 所有驗證者必須參與
- 防止選擇性退出
2. 更好的整合
- 直接在共識協議中
- 更低的延遲
3. 抗審查
- 協議保護
- 更難被審查去中心化構建者
去中心化構建者聯盟：
1. 搜尋者聯盟
- 多個搜尋者合作
- 共享 MEV 機會
- 民主化利潤
2. 分佈式構建
- 多個節點共同構建
- 提高抗審查性
3. 驗證者所有
- 驗證者自己組織構建
- 去除中介MEV 市場創新
新興趨勢：
1. MEV 期貨
- 未來 MEV 收益的金融化
- 風險管理工具
2. MEV 拍賣
- 區塊空間的動態定價
- 更高效的資源分配
3. 隱私保護
- 加密交易
- 減少信息洩露參與指南
驗證者參與
# 1. 安裝 MEV-Boost
# （見前文安裝說明）
# 2. 配置驗證者客戶端
# 以 Teku 為例
teku \
--validators-proposer-config=/config/proposer-config.json
# 3. 配置提案者
# proposer-config.json
{
"proposer_config": {
"0xYourValidatorAddress": {
"fee_recipient": "0xYourFeeRecipient",
"builder": {
"enabled": true,
"gas_limit": "30000000"
}
}
},
"default_config": {
"fee_recipient": "0xDefaultRecipient",
"builder": {
"enabled": true
}
}
}構建者參與
// 成為構建者的基本步驟
// 1. 準備基礎設施
const setupInfrastructure = () => {
return {
// 高性能服務器
server: "16+ cores, 64GB+ RAM",
// 高速網路
network: "10Gbps+ dedicated",
// 多區域部署
regions: ["us-east", "eu-central", "asia-east"]
};
};
// 2. 開發核心系統
const developCore = () => {
return {
// Mempool 監控
mempoolMonitor: true,
// MEV 策略引擎
strategyEngine: true,
// 區塊構建優化
blockBuilder: true,
// 中繼通信
relayClient: true
};
};
// 3. 註冊中繼
const registerWithRelays = async () => {
const relays = [
"https://relay.flashbots.net",
"https://relay.mevblocker.io"
];
for (const relay of relays) {
await register(relay);
}
};中繼者運營
// 運營中繼者的關鍵職責
contract RelayOperator {
// 1. 註冊驗證者
function registerValidator(address validator) external;
// 2. 接收構建者區塊
function receiveBlock(
bytes calldata blockHeader,
uint256 bid
) external;
// 3. 驗證區塊
function verifyBlock(
bytes calldata block
) internal view returns (bool);
// 4. 提供給提議者
function provideBlockToProposer(
address proposer
) external returns (
bytes memory block,
uint256 value
);
}結論
提議者-構建者分離（PBS）是以太坊應對 MEV 問題的關鍵解決方案。通過將區塊構建與區塊提議分離，PBS 實現了：
- 收益民主化：即使普通驗證者也能從 MEV 中獲益
- 專業化效率：專業構建者可以更高效地提取 MEV
- 降低門檻：驗證者不需要技術能力來提取 MEV
- 更好的安全性：減少了中心化風險
儘管 PBS 面臨審查風險、構建者中心化等挑戰，但 MEV-Boost 的成功部署顯示了這個方向的可行性。未來，隨著協議層 PBS 的實現和去中心化構建者的興起，以太坊的 MEV 生態將變得更加公平和高效。
對於驗證者而言，參與 PBS 意味著更高的收益；對於構建者而言，專業化帶來了挑戰和機會；對於普通用戶而言，一個更健康的 MEV 生態意味著更好的用戶體驗和更公平的環境。
參考資源
- Flashbots. "MEV-Boost Documentation." docs.flashbots.net
- Ethereum Foundation. "Proposer-Builder Separation." ethereum.org
- https://github.com/flashbots/mev-boost
- https://research.ethereum.org/t/proposer-builder-separation-and-frontrunning-protection/1555
- Vitalik Buterin. "Towards a More Democratic MEV Ecosystem." ethresear.ch
風險聲明
本文僅供教育目的，不構成投資建議。加密貨幣投資涉及高風險。在做出任何投資決定前，請確保充分了解相關風險並諮詢專業財務顧問。
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延伸閱讀與來源
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- EIPs 以太坊改進提案
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