闇の森を照らす：MEVの神秘のベールを剥がす

イーサリアムチェーン上の活動が急増し、インフラの進化と充実が進む中、MEVは常に最も危険な部分の一つと見なされており、ユーザーのチェーン上の金融活動に直接的な利益損失や体験の低下を引き起こしています。本稿では、Ethereum 2.0のブロック生成メカニズムおよび提案者-ビルダー分離（PBS）の技術進化を基盤として、このメカニズムがもたらす中央集権化および信頼化の問題とイーサリアムの価値観との矛盾について重点的に分析します。

オンチェーンMEVは二刀流の剣であり、正と負の外部性を有しています。正の面にはDEXの価格差を減少させ、取引の清算を助けることが含まれます; 負の面にはユーザーのサンドイッチ取引への損害が含まれます。したがって、MEVの解決策は主に負の外部性を軽減することに焦点を当てており、根絶することはできません。MEVの負外部性を軽減し、現在の第三者信頼型ミドルウェアRelayerの問題を解決する過程では、主に三つの種類の対策に分かれます: オークションメカニズムの改善、コンセンサス層の改善、アプリケーション層の改善。これらの対策はMEVの構図に異なる程度で影響を与えますが、一部の解決策はユーザーが直面するサンドイッチ攻撃の問題を実質的に解決することができず、ユーザーの取引は依然として公開プールにあります。そのため、ユーザーの取引の選択的プライバシーを保護するために、より多くのプライバシープール技術を導入する必要があります。これらのMEVソリューションは組み合わせて試す価値があります。

さらに、MEVは避けられないメカニズム設計の副産物として、今後はさらに複雑になるでしょう。私たちはまた、Layer2アーキテクチャやEIP-4337アカウント抽象などの新しい取引タイプの実施に伴い、発生する可能性のあるさらなるMEV技術的課題と機会についても探討しました。

最後に、私たちはこの記事を通じてMEVの負の外部性問題を緩和するための潜在的な解決策を探求し、現在のMEVソリューションの利点と欠点について包括的な認識を得ることを期待しています。その目的は、将来のユーザーが直面する暗い森林を照らすだけでなく、業界の研究者がMEVに関するさらなる研究の方向性を照らすことです。

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イーサリアム2.0

The Merge以来、イーサリアムはPOSメカニズムを採用してネットワークの安全性を確保し、同時にブロック生成において計算集約型の競争を放棄し、代わりにステークプルーフを採用しました。合併後、イーサリアムは実行層とコンセンサス層に分割されました。ブロック生成も変化し、各エポックは1つのPOSサイクルであり、各エポックは32のスロットに分割され、各スロットは12秒の出塊時間単位となります。

ネットワークは各エポック内でランダムに委員会を選出し、ブロックを提案する者は委員会からランダムに選ばれます。ブロック提案者はトランザクションをパッケージ化し、実行順序を付けて最終的なブロックを生成する必要があります。他の委員会の検証者は監視し、投票を行います。委員会は各エポック後に再選出され、効率を保証するために操作時間制限が課されます。ペイロードは実行負荷を意味し、トランザクションの状態変更として見なされ、ブロックの実行の一部と考えられます。ブロック提案者は実行負荷とブロック提案を実施します。

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PBSアーキテクチャ

バリデーターがブロック提案者に選ばれると、しばしばペイロードを実行する意欲がなくなります。なぜなら、それには大量の計算能力が必要だからです。もともと、分散型委員会の選挙を通じて実行負担を取り入れ、取引の順序付けなどを分散化されたタスクにすることが考えられていました。しかし、バリデーターはこの部分を第三者に任せ、自らはブロックの提案に専念する傾向があります。それにより、PBSの概念が生まれ、ブロック提案と構築を分離し、提案者はブロックの検証のみを担当し、構築には参加しません。これにより、オープンマーケットが促進され、提案者は構築者からブロックを取得できます。構築者は互いにブロックの構築を競い合い、提案者に最高の手数料を提供することを「ブロックオークション」と呼びます。

PBS(プロポーザー・ビルダー・セパレート)密封第一拍卖モデルの流れは以下の通りです: ユーザーはRPCプロキシを通じて取引を公開Mempoolに提出し、複数のビルダーが最も適した取引の順序を見つけて利益を最大化するブロックを生成します。その後、MEV-Boostリレイヤーを介してプロポーザーと相互作用します。リレイヤーは橋渡しを行い、ビルダーはそのリレイヤーに入札を提出し、リレイヤーはプロポーザーに複数のブロックヘッダーと入札を提出します。プロポーザーは一般的に入札が最も高いブロックを採用します。リレイヤーはMEVBoost規範を実現し、ビルダーとプロポーザーの相互作用入札を規定します。すべての情報は密閉されており、リレイヤーはプロポーザーにブロックヘッダーのみを提出し、検閲耐性を保証します。

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PBSにおける各種参加者とゲーム理論

主なプレーヤーは、Builder、Relayer、Proposer、MEVbot(Searcher)です。

ビルダー

Builderはブロックの内容を構築する責任があり、MEV-Boostを使用することで入札においてより有利になります。なぜなら、MEV収益をサポートしているからです。BuilderはユーザーとSearcherの取引を直接審査できるため、特にアメリカ政府がOFACを発表した後、多くのBuilderがOFACコンプライアントに参加していることが問題視されています。最近、ブロックの審査割合は減少していますが、Builderは取引の審査において依然として直接的な役割を持っています。

現在のBuilder市場シェアの中で、審査不要のbeaverbuild.orgは徐々にシェアを拡大しており、すべてが利益志向です。

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サーチャー

利益の最大化には、SearcherとBuilderの共同努力が必要です。Searcherは特定のBuilderと協力して、Dark PoolやPrivate Poolを形成することがよくあります。理論的には、Builderが悪事を働いたり検閲を行った場合、Searcherは他のBuilderを選ぶことができ、それにより悪事を働くBuilderの市場シェアが低下します。したがって、Builderは悪事を働くことの潜在的なコストを考慮します。MEVの収益は、市場の変動が顕著な場合には、その日のGas収益の2倍に達することさえあります。

SearcherはCEX-DEX(オフチェーン)アービトラージと、DEX、メザニン、清算の二大カテゴリ(の純オンチェーン)に分かれています。現在、WintermuteはCEX-DEXアービトラージ取引市場でのシェアが第一位です。

純粋なチェーン上のMEV機会はスタジオ化の傾向を示しており、jaredfromsubway.ethの市場シェアは37.2%に達し、イーサリアムチェーン上のユーザーに対してサンドイッチ攻撃を得意とし、チェーン上のガス消費最高のユーザーとなった。SearcherとBuilderの関係が密接であるため、多くのSearcherはオーダーフローを上位3名のBuilderに送信し、エコシステム内の影響力を維持し、リスクを低減している。

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リレイヤー

リレイヤーは集合入札を担当し、プロポーザーにブロックヘッダーと入札価格を提出する中継地点として機能します。プロポーザーはブロックの取引詳細を知らず、ブロックヘッダーを選択して署名した後、リレイヤーはすべての取引内容を解放します。リレイヤーは経済的インセンティブのない第三者として大きな信頼を得ており、ビルダーはプロポーザーの入札に依存し、プロポーザーはリレイヤーの入札とブロック内容に依存します。歴史的には、ウルトラスウンドリレイヤーの脆弱性が発生し、プロポーザーが2000万ドル以上のMEVを引き出す事件がありました。脆弱性は修正可能ですが、リレイヤー自体が悪意を持ってMEVを盗む可能性が残ります。

現在、純MAX ProfitのBuilder市場のシェアは合併後に徐々に拡大しており、自由市場では人為的にMEVを制御することは不可能のようです。同時にRelayerは経済的インセンティブのない問題に直面しており、BlocknativeはRelayerの開発から撤退しました。イーサリアムが第三者にPBSを提供させるのは長期的な解決策ではなく、コミュニティはPBSをプロトコルレベルに組み込む方法を探っています。

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###提案者

Proposerはバリデーターの中からランダムに選出され、実行負荷能力を備えていますが、アウトソーシングを好むため、Builderとの垂直的な協力を引き起こしやすいです。MEV-boostのRelayerは、中間点として直接的なコミュニケーションによる癒着を減らすことを望んでいます。現在、マイニングプールはバリデータープールとして機能しており、特にLSDの出現により資本効率が向上し、バリデータープールは集中化の傾向を示しています。

Lidoは28.7%の市場シェアを占め、CoinbaseやEther.fiがそれに続いています。過去にMEV-BOOST PBSが実施されていなかった時、ProposerはBuilderのタスクを担当する必要がありましたが、大多数は取引の並び替え実行能力を放棄し、実行負荷を第三者のオークションブロックにアウトソーシングしました。

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ユーザー

ユーザーは全体の構造の中で最も弱い立場にあり、取引はMempoolに入れられ、MEVbotによって利益を得られますが、これらの利益はユーザーには流れません。しかし、MEVが全て悪いわけではなく、例えばDEXでは、オンチェーンの価格が大きく変動したり、取引量が流動性を超えた場合、MEVbotがアービトラージによってスリッページや価格差を軽減します。したがって、MEVには正と負の外部性が存在し、別々に議論する必要があります。

ユーザーがMEVbotによる監視から被害を受けないように、多くのRPCノードプロバイダーが取引を非公開のMempoolに配置する手助けをします。新しい方法の一つは、OFA(のオーダーフローオークション)を通じてユーザーにMEV利益を補償することです。OFA RPCオペレーターはSearcherと協力して、ユーザーの注文をSearcherにオークションし、最大化したMEVの一部をユーザーに返還します。

現在、プライベートオーダーフローを利用しているユーザーの割合は約10%であり、主に教育コストが高いため、多くのユーザーがMEVの知識と対策を正しく理解するのが難しい。ユーザーエクスペリエンスを最適化するために、ユーザーはより受動的に、能動的ではなく受け入れるべきである。

まとめ

現在のPBSアーキテクチャの下で、MEV-BOOST規範が導入されて以来、利益最大化の密封競争入札オークションメカニズムがBuilderとSearcherの間の協力と信頼を徐々に促進し、集中化の傾向が顕著になっています。POS下のValidatorも集中化が進んでおり、MEV産業チェーンの各段階が集中化し、複数の信頼の問題を引き起こしています。これは、イーサリアムの非中央集権化と非信頼化のビジョンに明らかに反しています。イーサリアムコミュニティは、集中化を軽減するための3つの提案を議論しています:

1. BuilderとSearcherをバンドルして一元化する:Flashbotは、トランザクションの透明性を向上させ、Builderに対するSearcherの信頼しきい値を下げるためのSUAVEテクノロジーを提案します。

2. Relayerへの信頼:現在のPBSソリューションの代わりにEnshrined PBSを使用して、Relayerへの依存を排除します。

3. バリデーターの集中化への対策: 分散型AVSを採用し、SSVなど、Lidoはその協力を得ています。

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MEVの現状

現在、チェーン上の主なMEVはアービトラージ、サンドイッチ攻撃、清算などにあります。過去30日間でMEVボットは260万ドルの利益を記録しており、その中でアービトラージの利益が最も大きいです。1件のサンドイッチ攻撃取引の平均利益は約0.8ドルで、過去30日間のイーサリアムチェーン上のサンドイッチ攻撃の総利益は約88万ドルです。

MEVは正と負の外部効果を持っています。正の側面には、DEX間の価格差を縮小し、DEFIプロトコルの担保の清算を助けることが含まれます。負の側面は主にユーザーに対するクリンチ取引であり、一部の利益を失うことです。現在のチェーン上の料金メカニズムの下では、イーサリアムがガス料金の平滑化を実施したにもかかわらず、アービトラージ機会が増えると、MEVボットとユーザーの共同取引が依然として短期的なガス料金の急上昇を引き起こし、ユーザーに経済的および体験的な損失をもたらします。

PBSやPOSアーキテクチャによるMEVと中央集権化の問題に加えて、イーサリアムがLayer2に移行する過程でクロスチェーンMEVの問題も生じています。

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レイヤー 2 アーキテクチャ設計の潜在的な MEV の複雑さ

今後、大規模なオンチェーンアービトラージ活動は、より複雑で技術的要件の高いマルチチェーンクロスチェーンMEVに移行するでしょう。現在、クロスチェーンMEVに関する研究は少なく、一部の対策が提案されていますが、主にオーダラーの改善に焦点を当てています。クロスチェーンブリッジはLayer2間のクロスチェーンには必須であり、SearcherはLayer2間の流動性の断片化を緩和するのに役立つ可能性がありますが、現在のところ影響はあまり顕著ではありません。主な理由は、クロスチェーンブリッジの体験と安全性が改善される必要があり、異なるブリッジのファイナリティが異なるため、戦略のカスタマイズのハードルが高いからです。

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EIP-4337の###潜在的なMEV

EIP-4337はアカウント抽象化と新しいトランザクションタイプを導入し、MEVの状況にも影響を与えます。ERC-4337ではUser Operationという新しいトランザクションタイプが導入され、Mempoolに入った後、Bundlerによって通常のトランザクションにパッケージ化されます。BundlerはBuilderに似ており、Searcherと協力してUser Operationの再配置を行い、MEVを取得します。異なるチェーン上ではUser Operationの仕様が異なる可能性があり、クロスチェーンMEV技術のハードルがさらに高くなります。

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