Iluminar el bosque oscuro: desvelando el velo del MEV

Con el aumento de la actividad en la cadena de Ethereum y la evolución y diversificación de la infraestructura, el MEV ha sido considerado una de las partes más peligrosas, causando pérdidas de ganancias y degradación de la experiencia directamente en las actividades financieras en la cadena de los usuarios. Este artículo tiene como objetivo analizar, basado en el mecanismo de generación de bloques de Ethereum 2.0 y la evolución técnica de la separación proponente-constructor (PBS), los problemas de centralización y confianza que surgen de este mecanismo y la contradicción con los valores de Ethereum.

El MEV en la cadena es una espada de doble filo, con externalidades positivas y negativas. Las positivas incluyen la reducción de las discrepancias de precios en DEX y la ayuda en la liquidación de transacciones; las negativas incluyen el daño a los usuarios por el comercio de sandwich. Por lo tanto, las soluciones al MEV se centran más en mitigar las externalidades negativas, pero no pueden erradicarlas. En la exploración de la mitigación de las externalidades negativas del MEV y la solución al problema actual del middleware Relayer basado en la confianza de terceros, las medidas se dividen principalmente en tres categorías: mejoras en el mecanismo de subasta, mejoras en la capa de consenso y mejoras en la capa de aplicación. Estas medidas afectarán el paisaje del MEV en diferentes grados, pero algunas soluciones no resuelven sustancialmente el problema del ataque de sándwich que enfrentan los usuarios, ya que las transacciones de los usuarios siguen estando en la piscina pública; por lo tanto, se necesita introducir más tecnologías de piscina de privacidad para proteger la privacidad opcional de las transacciones de los usuarios. Estas soluciones de MEV valen la pena intentar combinarlas.

Además, el MEV, como un subproducto del diseño de mecanismos que no se puede evitar, se volverá aún más complejo en el futuro. También hemos explorado los posibles desafíos y oportunidades técnicas adicionales de MEV que pueden surgir con la implementación de nuevos tipos de transacciones bajo la arquitectura de Layer2 y la abstracción de cuentas EIP-4337.

Por último, esperamos explorar en este artículo las posibles soluciones para mitigar el problema de las externalidades negativas del MEV y ofrecer un conocimiento integral sobre las ventajas y desventajas de los actuales esquemas de MEV, no solo para iluminar el bosque oscuro en el que se encuentran los usuarios en el futuro, sino también para guiar a los investigadores de la industria en la dirección de una investigación más profunda sobre el MEV.

Ethereum 2.0

Desde The Merge, Ethereum ha adoptado el mecanismo POS para garantizar la seguridad de la red, al tiempo que renuncia a la competencia intensiva en cálculo en la producción de bloques, optando por la prueba de participación. Después de la fusión, Ethereum se divide en una capa de ejecución y una capa de consenso. La producción de bloques también ha cambiado, cada Epoch es un ciclo de POS, cada Epoch se divide en 32 Slots, y cada Slot es una unidad de tiempo de producción de bloques de 12 segundos.

La red seleccionará aleatoriamente un comité en cada Epoch, y el proponente del bloque será elegido aleatoriamente de entre el comité. El proponente del bloque necesita empaquetar las transacciones y ordenar la ejecución del bloque final, mientras que otros validadores del comité supervisan y votan. El comité se vuelve a seleccionar después de cada Epoch y se aplican límites de tiempo de operación para garantizar la eficiencia. El Payload es la carga de ejecución, lo que significa un cambio en el estado de la transacción, y se puede considerar como parte de la ejecución del bloque. El proponente del bloque implementará la carga de ejecución y la propuesta del bloque.

Arquitectura PBS

Cuando un validador es elegido como proponente de bloque, a menudo no tiene incentivos para ejecutar el Payload, ya que esto requiere una gran cantidad de capacidad de cálculo. Se había concebido originalmente incluir la carga de ejecución a través de elecciones de un comité descentralizado, de modo que el ordenamiento de transacciones y otros asuntos se convirtieran en transacciones descentralizadas. Sin embargo, los validadores tienden a delegar esta parte a terceros y a concentrarse en proponer bloques. Por lo tanto, surgió la idea de PBS, que separa la propuesta y la construcción del bloque; el proponente solo se encarga de validar el bloque y no participa en su construcción. Esto fomenta un mercado abierto, donde los proponentes pueden obtener bloques de los constructores. Los constructores compiten entre sí para construir bloques, ofreciendo la mayor tarifa al proponente, conocido como "subasta de bloques".

PBS(Proposer Builder Separate)El proceso del modelo de subasta sellada de primera ronda es el siguiente: los usuarios envían transacciones al Mempool público a través de un proxy RPC, múltiples Builders encuentran el orden de transacciones más adecuado para generar bloques que maximicen las ganancias, y luego interactúan con el Proposer a través de MEV-Boost Relayer. El Relayer actúa como un puente, los Builders le envían ofertas, y el Relayer presenta múltiples encabezados de bloques y ofertas al Proposer, quien generalmente acepta el bloque con la oferta más alta. El Relayer implementa la especificación de MEVBoost, que regula la interacción de ofertas entre Builders y Proposer. Toda la información es cerrada, el Relayer solo envía el encabezado del bloque al Proposer, garantizando la resistencia a la censura.

Tipos de participantes y juegos en PBS

Los principales participantes son Builder, Relayer, Proposer, MEVbot(Searcher).

Builder

El Builder es responsable de construir el contenido del bloque, y al usar MEV-Boost tiene una ventaja en las pujas, ya que apoya los ingresos de MEV. El Builder puede revisar directamente las transacciones de los usuarios y de los Searchers, lo cual ha sido criticado, especialmente después de que el gobierno de EE. UU. publicara el OFAC, ya que muchos Builders participan en el cumplimiento del OFAC. Aunque recientemente ha disminuido la proporción de bloques revisados, el Builder aún tiene un papel directo en la revisión de transacciones.

Actualmente, en la cuota de mercado de Builder, beaverbuild.org, que no requiere revisión, está ampliando gradualmente su participación, todo orientado a las ganancias.

Searcher

La maximización de beneficios requiere el esfuerzo conjunto de Searcher y Builder. Los Searchers a menudo colaboran con Builders específicos, formando un Dark Pool o Private Pool. Teóricamente, si un Builder actúa de manera maliciosa o censura, el Searcher puede elegir a otro Builder, lo que resulta en una reducción de la cuota de mercado del Builder malicioso. Por lo tanto, el Builder considerará el costo oculto de actuar de manera maliciosa. Las ganancias de MEV pueden alcanzar incluso el doble de las ganancias de Gas del día cuando hay una volatilidad significativa en el mercado.

Searcher se divide en arbitraje fuera de la cadena CEX-DEX( y dos grandes categorías dentro de la cadena: DEX, intermedios y liquidación). Actualmente, Wintermute ocupa la primera posición en la cuota de mercado de arbitraje CEX-DEX.

Las oportunidades de MEV en la cadena pura están mostrando una tendencia hacia la formalización, con jaredfromsubway.eth alcanzando una cuota de mercado del 37.2%, especializado en realizar ataques de sándwich a los usuarios de la cadena de Ethereum, habiendo sido el usuario con el mayor consumo de gas en la cadena. Debido a la estrecha relación entre los Searchers y los Builders, muchos Searchers envían el flujo de órdenes a los tres principales Builders para mantener la influencia dentro del ecosistema y reducir riesgos.

( Relayer

El Relayer es responsable de la subasta conjunta, actuando como un intermediario para enviar el encabezado del bloque y el precio de la puja al Proposer. El Proposer no conoce los detalles de las transacciones del bloque, y una vez que selecciona y firma el encabezado del bloque, el Relayer libera todo el contenido de las transacciones. El Relayer, como un tercero sin incentivos económicos, obtiene una gran confianza, el Builder depende de la oferta del Proposer, y el Proposer depende de la oferta del Relayer y del contenido del bloque. Históricamente, ha ocurrido un incidente donde una vulnerabilidad en Ultrasound Relayer permitió que el Proposer extrajera más de 20 millones de dólares en MEV. Aunque se pueden corregir las vulnerabilidades, el Relayer en sí mismo aún podría actuar de manera maliciosa para robar MEV.

Actualmente, la cuota de mercado de Builder que opera con puro MAX Profit ha ido aumentando gradualmente desde la fusión, y parece que el control humano del MEV en un mercado libre es imposible. Al mismo tiempo, los Relayers enfrentan el problema de la falta de incentivos económicos, y Blocknative ha salido del desarrollo de Relayers. La dependencia de Ethereum de terceros para proporcionar PBS no es una solución a largo plazo, y la comunidad está explorando la posibilidad de integrar PBS a nivel del protocolo.

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( Proposer

El Proposer se selecciona aleatoriamente entre los validadores, posee la capacidad de carga de ejecución, pero tiende a subcontratar, lo que puede llevar a una colaboración vertical con el Builder. El Relayer de MEV-boost espera actuar como un punto intermedio para reducir la colusión que puede surgir de la comunicación directa. Actualmente, los pools mineros funcionan como pools de validadores, y la aparición de LSD ha mejorado la eficiencia del capital, lo que lleva a una tendencia de centralización en los pools de validadores.

Lido ocupa el 28.7% de la cuota de mercado, seguido de cerca por Coinbase y Ether.fi. En el pasado, cuando no se implementaba MEV-BOOST PBS, el Proposer necesitaba encargarse de la tarea de Builder, pero la mayoría renunció a la capacidad de ejecutar el orden de las transacciones y externalizó la carga de ejecución a bloques de subasta de terceros.

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( Usuario

Los usuarios están en la posición más débil en toda la estructura, las transacciones se colocan en el Mempool y son aprovechadas por los MEVbots para obtener ganancias, pero estas ganancias no fluyen hacia los usuarios. Sin embargo, el MEV no es solo algo negativo, ya que en los DEX, cuando hay una gran volatilidad en el mercado en cadena o el volumen de transacciones supera la liquidez, los MEVbots mitigan el deslizamiento y la diferencia de precios a través de arbitraje. Por lo tanto, el MEV tiene externalidades positivas y negativas que deben discutirse por separado.

Para evitar que los usuarios sean perjudicados por la vigilancia de MEVbot, muchos proveedores de nodos RPC pueden ayudar a colocar las transacciones en un Mempool no público. Una nueva forma es a través de subastas de flujo de órdenes OFA) para compensar a los usuarios por las ganancias de MEV, los operadores de OFA RPC colaboran con los Searchers, subastando las órdenes de los usuarios a los Searchers, y devolviendo parte de las ganancias maximizadas de MEV a los usuarios.

Actualmente, solo alrededor del 10% de los usuarios utiliza flujos de órdenes privados, principalmente debido a los altos costos de educación; muchos usuarios tienen dificultades para comprender correctamente el conocimiento de MEV y las medidas de respuesta. Para optimizar la experiencia del usuario, este debería ser más pasivo que activo.

Resumen

Bajo la actual arquitectura de PBS, desde la introducción de la norma MEV-BOOST, el mecanismo de subasta de ofertas selladas que maximiza los beneficios ha llevado a una colaboración y confianza progresiva entre los Builders y Searchers, evidenciando una clara tendencia hacia la centralización. Los Validators bajo POS también tienden a la centralización, y toda la cadena de industria de MEV se ha vuelto centralizada, introduciendo problemas de confianza múltiple. Esto va en contra de la visión de descentralización y desconfianza de Ethereum. La comunidad de Ethereum está discutiendo tres propuestas para mitigar la centralización:

1. En relación con la centralización del empaquetado entre Builder y Searcher: Flashbot propone la tecnología SUAVE, aumentando la transparencia de las transacciones y reduciendo el umbral de confianza de Searcher hacia Builder.

2. En cuanto a la confianza en Relayer: utilizar Enshrined PBS en lugar del actual esquema PBS, eliminando la dependencia de Relayer.

3. En cuanto a la centralización de los Validadores: se adopta AVS descentralizado, como SSV, Lido ya ha colaborado con ellos.

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Estado actual de MEV

Actualmente, el MEV en la cadena se centra principalmente en el arbitraje, ataques de sándwich, liquidaciones, etc. En los últimos 30 días, los bots de MEV han logrado obtener un beneficio de 2.6 millones de dólares, siendo el beneficio del arbitraje el más grande. Una transacción de ataque de sándwich tiene un beneficio promedio de aproximadamente 0.8 dólares, y en los últimos 30 días, el beneficio total de los ataques de sándwich en la cadena de Ethereum ha sido de aproximadamente 880 mil dólares.

MEV tiene efectos externos positivos y negativos. Los efectos positivos incluyen la reducción de las diferencias de precios entre DEX, ayudando a los protocolos DEFI a liquidar colaterales, etc. Los efectos negativos se centran principalmente en el trading de intermediación para los usuarios, lo que resulta en la pérdida de parte de las ganancias. Bajo el mecanismo actual de tarifas en cadena, a pesar de que Ethereum ha implementado un suavizado de tarifas de Gas, cuando aumentan las oportunidades de arbitraje, el trading conjunto de los bots MEV con los usuarios aún provoca un aumento repentino de las tarifas de Gas a corto plazo, causando pérdidas económicas y de experiencia para los usuarios.

Además de los problemas de MEV y centralización que traen las arquitecturas PBS y POS, el proceso de transición de Ethereum a Layer 2 también ha generado problemas de MEV entre cadenas.

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La complejidad potencial del MEV en el diseño de la arquitectura Layer2

Las actividades de arbitraje a gran escala en la cadena se moverán hacia MEV multicanal y de cadena cruzada más complejas y con mayores requisitos técnicos. Actualmente, hay poca investigación sobre MEV de cadena cruzada, pero se han propuesto algunas medidas de respuesta, principalmente enfocadas en la mejora de los ordenadores. Los puentes de cadena cruzada son esenciales para la interconexión entre Layer2, y los buscadores pueden ayudar a mitigar la liquidez fragmentada entre Layer2, pero actualmente su impacto no es significativo, principalmente debido a que la experiencia y la seguridad de los puentes de cadena cruzada necesitan mejoras, y las diferentes finalidades de los puentes hacen que el umbral para la personalización de estrategias sea alto.

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) MEV potencial de EIP-4337

EIP-4337 introduce la abstracción de cuentas y un nuevo tipo de transacción que también afectará el panorama de MEV. En ERC-4337 se introduce el nuevo tipo de transacción User Operation, que, una vez en el Mempool, es empaquetada en una transacción normal por el Bundler. El Bundler es similar al Builder y puede colaborar con el Searcher para reordenar las User Operation y obtener MEV. Las especificaciones de User Operation pueden variar entre diferentes cadenas, lo que aumenta aún más el umbral técnico para MEV entre cadenas.