基于执行层内存池的理论Blob命中率

这项工作是与我在ProbeLab的同事合作，并得到以太坊基金会的支持。该报告旨在分析共识客户端在查询其执行层客户端关于提议的信标块中包含的Blob交易时可以预期的理论Blob命中率。

非常感谢以太坊基金会网络团队和EthPandaOps团队提供的宝贵反馈。

动机

以太坊正在通过PeerDAS寻求提高Blob吞吐量，这是一个有希望的步骤，可以在不要求每个节点自行下载和处理所有数据的情况下显著增加Blob数量。虽然这对可扩展性很有帮助，但为本地构建块的验证者带来了新的挑战。这些本地构建者仍然需要在4秒的块传播窗口内广播他们引用的所有Blob，在带宽限制下这并不总是可行的。

为了减轻这种负担，提出了分布式区块构建的概念。这种方法允许本地验证者包含他们已经知道的任何Blob交易，假设网络中的其他节点也可能看到这些Blob。不是通过GossipSub重新广播整个Blob集，而是依靠网络来填补空白。当节点发现一个Blob交易被包含在块中，而它本地也持有该Blob（通过对执行层的engine_getBlobs RPC调用验证），它可以承担发起GossipSub广播的责任，从而有效地减轻原始块提议者的负担。

为了评估这种协作式Blob分发在实践中是否可行，我们旨在量化在块提议时刻Blob交易的理论可用性。这项研究将研究内存池趋势和Blob交易可见性，以了解分布式区块构建是否能切实支持更高的Blob数量，而不会使本地验证者负担过重。

总结

• 假设美国和澳大利亚代表网络中连接性最好和最差的地区（就网络延迟而言），我们发现公共内存池中的99%的Blob交易在首次和最后一次看到之间的延迟为1秒内，都出现在这两个地点的内存池中。
• 总的来说，我们的结果显示，在提议的Blob交易中：
  • 14.5%在块到达前未在公共内存池中出现，
  • 81.91%的Blob交易不仅是公开的，而且在时隙开始前就已到达，
  • 只有4.12%的Blob交易在时隙开始后才在公共内存池中出现。
• 这些数字表明，至少在理论上，只要公共Blob交易保持当前速率，分布式区块构建就应该能正常工作。
• 分布式区块构建的潜在优化：本地构建者可以按照内存池到达的相反顺序开始通过GossipSub广播Blob侧车，这将确保人们不太可能知道的Blob与需要它们的块一起共享。

• 14.76% 的提议的 blob 交易来自"私有来源"（*），其他 85.78% 来自公共内存池
• 16.28% 的公共 blob 交易从未被包含在后续的信标区块有效载荷中
• 81.91% 的提议的 blob 交易在被包含的时段开始之前已在公共内存池中被看到，只有 4.12% 是之后出现的（其余为私有）

图像 700×500 39.8 KB

注意：（*）因为我们需要定义所请求数据的日期，我们认为的"私有"交易可能之前已被内存池看到，但由于落在请求时间之前，我们无法获取（这是基于 Xatu 查询参数能获得的最佳结果）。这可能最终在识别"私有交易"时产生误报。

图像 446×228 32.4 KB

注意：图中显示的交易百分比是相对于其"父"集合的总体代表性。

常见问题

"无效"交易会怎样？

在以太坊中，只要交易还在内存池中且尚未上链，就可以被撤销或替换。通过提交一个相同随机数但手续费更高的新交易，可以覆盖原交易。这同样适用于 blob 交易 - 只要随机数保持不变，它们就可以被更新。

我们认为图中标记为"无效"的交易属于这一类别，而非任何形式的审查结果。

"私有交易"会怎样？

（非常感谢 @pop 对此事的意见。）在以太坊中使用私有内存池很常见 - 作为抵御第三方 MEV 提取的对策，以实现更快的包含，或simply为了在被包含之前保持交易私密。（关于更多内容，请参见 @nero_eth 的 帖子）。

然而，blob 交易的性质与通用交易非常不同。它们主要由二层网络用于提交其操作的证明或数据 blob - 对于大多数网络来说，这些只是任意字节。这降低了保持私密或屏蔽 MEV 的动机。

我们的研究表明，在general情况下，网络依赖公共内存池来广播这些交易，至少在绝大多数情况下是如此。尽管如此，大约 15% 的 blob 交易似乎源自私有内存池，其中 Taiko（ZK-rollup）是主要贡献者（参考图表）。

结论

• 研究表明，目前网络处理的主要是公共 blob 交易，节点在区块到达之前就已知晓这些交易。
• 以当前公共 blob 交易率和它们进入内存池的时间来看，分布式区块构建等解决方案可以更快地处理和传播更多的 blob。
• 这也意味着网络正在分配资源传播冗余信息，因为大多数提议的 blob 交易首先在执行层内存池中传播，然后在共识层的 gossipsub 主题中重新广播。
• 不可避免地，这可能导致大型 blob 交易消费者进行一些资源削减，因为他们可以只将 blob 提交到私有内存池或构建者中，将这些 blob 的传播委托给他们，仅在发布区块时进行。
• 尽管这对网络有利，因为意味着有更多带宽可用（节点不必下载和传播相同的信息两次），但这可能为 MEV 构建者带来一些中心化风险。