[论文解读] Time is Money: Strategic Timing Games in Proof-of-Stake Protocols

Caspar Schwarz-Schilling, Fahad Saleh+4 more|arXiv (Cornell University)|May 15, 2023

Blockchain Technology Applications and Security被引用 9

一句话总结

论文将诚实但理性权益证明参与者建模，并显示时序博弈可产生更高的MEV，分析均衡，并提供以太坊的实证数据，表明晚签对区块传播成本高且尚未被用于MEV捕获。

ABSTRACT

We propose a model suggesting that honest-but-rational consensus participants may play timing games, and strategically delay their block proposal to optimize MEV capture, while still ensuring the proposal's timely inclusion in the canonical chain. In this context, ensuring economic fairness among consensus participants is critical to preserving decentralization. We contend that a model grounded in honest-but-rational consensus participation provides a more accurate portrayal of behavior in economically incentivized systems such as blockchain protocols. We empirically investigate timing games on the Ethereum network and demonstrate that while timing games are worth playing, they are not currently being exploited by consensus participants. By quantifying the marginal value of time, we uncover strong evidence pointing towards their future potential, despite the limited exploitation of MEV capture observed at present.

研究动机与目标

• 激励并形式化这样的观念：诚实但理性的验证者可能会通过时间阻塞发布以获取MEV，而不影响规范性包含的正确性。
• 建立一个关于PoS中提议者和见证者的数学模型，以研究时间偏离和均衡策略。
• 展示存在在及时行为为均衡且奖励分配保持公平的多重均衡。
• 实证评估以太坊是否存在时间博弈，并量化提议者对时间的边际价值。

提出的方法

• 在无限时域内定义具有时隙基础提议者与连续体见证者的时序博弈。
• 规定提议者的奖励随自上一个规范区块以来的时间增长，且以规范化为条件。
• 通过见证计数和随后的提议者行为来表征规范区块条件。
• 证明存在多种均衡，其中提议者根据见证者协调而延迟，以及见证者的行为是最优响应。
• 将模型对齐到类似以太坊的动态，并讨论对公平性与去中心化的影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 在诚实但理性参与者的PoS设定中是否存在时序博弈？
• RQ2 均衡是否可以维持及时行为和验证者之间的公平奖励分配？
• RQ3 以太坊的时序博弈证据是什么，延迟的潜在MEV增益有多大？
• RQ4 时延和签名过程如何影响区块传播和见证模式？
• RQ5 真实网络中提议者对时间的边际价值有多大？

主要发现

• 存在多种均衡，其中提议者在一个时隙内延迟；见证者协调以实现时序策略。
• 提议者的奖励相对于最近规范区块的时间呈线性增加，形成延迟激励（前提是最终规范化）。
• 在类似以太坊的数据中，时序博弈值得参与但目前尚未被利用；晚签约约占签名延迟的75.42%。
• 实证证据显示胜出出价在时隙边界后约774毫秒、在出价资格后约513毫秒时签名，表明存在晚签但非故意的MEV驱动延迟。
• 对出价的时间边际价值估计为每秒0.0065 ETH，表明存在捕获MEV的正向时间价值。