Освітлення темного лісу: відкриття таємниці MEV

Зі збільшенням активності на ланцюгу Ethereum та еволюцією і розширенням інфраструктури, MEV завжди вважався однією з найнебезпечніших частин, безпосередньо спричиняючи втрати прибутку та погіршення досвіду користувачів у фінансовій діяльності на блокчейні. Ця стаття має на меті проаналізувати проблеми централізації та довіри, пов'язані з цим механізмом, на основі механізму генерації блоків Ethereum 2.0 та технологічної еволюції розділення пропонента та будівельника (PBS), акцентуючи увагу на суперечностях з цінностями Ethereum.

Ланцюговий MEV є двосічним мечем, має позитивні та негативні зовнішні ефекти. Позитивні включають зменшення цінових розбіжностей на DEX, допомогу в ліквідації угод; негативні включають шкоду для користувачів через стратегії «сендвіч». Тому рішення з MEV більше спрямовані на зменшення негативних зовнішніх ефектів, а не на їх повне усунення. У процесі дослідження зменшення негативних зовнішніх ефектів MEV та вирішення проблеми довіри до третіх осіб у ролі посередників Relayer, основні заходи можна поділити на три категорії: покращення механізму аукціонів, покращення на рівні консенсусу, покращення на прикладному рівні. Ці заходи різною мірою вплинуть на ландшафт MEV, але частина рішень не може суттєво вирішити проблему атак «сендвіч», оскільки угоди користувачів все ще перебувають у відкритому пулі. Тому необхідно впровадити більше технологій приватних пулів для захисту вибіркової приватності угод користувачів. Ці рішення з MEV заслуговують на спільні спроби.

Крім того, MEV, як невідворотний побічний продукт механізму дизайну, у майбутньому стане ще більш складним. Ми також обговорили можливі нові технічні виклики та можливості MEV, що можуть виникнути внаслідок впровадження нових типів транзакцій, таких як архітектура Layer2 та абстракція облікових записів EIP-4337.

Нарешті, ми сподіваємось, що через цю статтю ми дослідимо потенційні рішення для пом'якшення негативних зовнішніх ефектів MEV та всебічно усвідомимо переваги та недоліки поточних рішень MEV, щоб не лише освітити темний ліс, в якому перебувають користувачі в майбутньому, але й освітити напрямок подальших досліджень MEV для дослідників у галузі.

Ethereum 2.0

З моменту The Merge Ethereum впровадив механізм POS для забезпечення безпеки мережі, одночасно відмовившись від обчислювально інтенсивної конкуренції в генерації блоків, обравши замість цього механізм підтвердження частки. Після злиття Ethereum було розділено на виконавчий рівень та рівень консенсусу. Генерація блоків також зазнала змін; кожен Epoch є циклом POS, кожен Epoch ділиться на 32 слоти, кожен слот – це одиниця часу на генерацію блоку тривалістю 12 секунд.

Мережа випадковим чином обирає комітет на кожному Epoch, а пропозиція блоку обирається випадковим чином з комітету. Пропонент блоку повинен упакувати транзакції та впорядкувати виконання остаточного виходу блоку, інші валідатори комітету наглядатимуть та голосуватимуть. Комітет переобирається після кожного Epoch і накладає обмеження часу виконання для забезпечення ефективності. Payload є виконуваним навантаженням, що означає зміни стану транзакцій, його можна вважати частиною виконання блоку. Пропонент блоку реалізує виконуване навантаження та пропозицію блоку.

Архітектура PBS

Коли валідатор обирається як пропонент блоку, у нього часто немає мотивації виконувати Payload, оскільки це вимагає великої обчислювальної потужності. Спочатку планувалося інтегрувати виконання навантаження через вибори децентралізованого комітету, що зробить сортування транзакцій та інші процеси децентралізованими. Але валідатори, як правило, схильні передавати цю частину роботи третім особам, зосереджуючись на пропозиції блоків. Таким чином виникла концепція PBS, яка полягає у розділенні пропозиції блоку та його створення: пропонент лише відповідає за перевірку блоку, не беручи участі в його створенні. Це сприяло відкритому ринку, де пропоненти можуть отримувати блоки від будівельників. Будівельники змагаються за створення блоків, пропонуючи пропонентам найвищу плату, що називається "аукціоном блоків".

PBS(Proposer Builder Separate)Процес моделі першого аукціону з герметизацією виглядає наступним чином: користувачі надсилають транзакції до публічного Mempool через RPC-проксі, декілька Builder знаходять найбільш підходящий порядок транзакцій для максимізації прибутку, а потім взаємодіють з Proposer через MEV-Boost Relayer. Relayer виступає в ролі моста, Builder подає свої пропозиції, Relayer подає Proposer декілька заголовків блоків і пропозицій, Proposer зазвичай приймає пропозицію з найвищим заголовком блоку. Relayer реалізує специфікацію MEVBoost, регулюючи взаємодію між Builder та Proposer при аукціонах. Уся інформація є закритою, Relayer лише подає заголовки блоків Proposer, гарантуючи стійкість до цензури.

Учасники та ігри в рамках PBS

Основними учасниками є Builder, Relayer, Proposer, MEVbot(Searcher).

Будівельник

Builder відповідає за створення вмісту блоків, використовуючи MEV-Boost, має більше переваг у торгах, оскільки підтримує MEV-дохід. Builder може безпосередньо перевіряти угоди користувачів і Searcher, що завжди піддавалося критиці, особливо після того, як уряд США оприлюднив OFAC, в результаті чого багато Builder взяли участь в OFAC Compliant. Хоча нещодавно частка перевірок блоків зменшилася, проте Builder все ще грає безпосередню роль у перевірці угод.

У поточній частці ринку Builder, beaverbuild.org, що не підлягає перевірці, поступово розширює свою частку, зосереджуючи увагу на прибутках.

Пошуковик

Максимізація прибутку вимагає спільних зусиль Searcher та Builder. Searcher зазвичай співпрацює з певним Builder, формуючи Dark Pool або Private Pool. Теоретично, якщо Builder діє зловмисно або проводить цензуру, Searcher може обрати іншого Builder, що призводить до зниження частки ринку зловмисного Builder. Тому Builder враховує приховані витрати зловмисної діяльності. Доходи від MEV під час значних коливань ринку можуть навіть досягати подвійної величини денного доходу від Gas.

Searcher поділяється на CEX-DEX( арбітраж поза ланцюгом) та DEX, мезонін, ліквідацію, які складають дві великі категорії( чисто на ланцюзі). Наразі Wintermute займає перше місце за часткою ринку арбітражної торгівлі CEX-DEX.

Чисті можливості MEV на блокчейні набирають популярності у вигляді студій, jaredfromsubway.eth має частку ринку до 37,2%, спеціалізується на сандвіч-атаках на користувачів мережі Ethereum, і став найбільшим споживачем газу в мережі. Оскільки Searcher тісно пов'язані з Builder, багато Searcher передають потоки замовлень трьом провідним Builder, щоб підтримувати вплив в екосистемі та знижувати ризики.

Релейер

Релейер відповідає за збір аукціонів, виступаючи в ролі проміжної станції для подання заголовків блоків і цін на аукціон Пропозеру. Пропозер не знає деталей угод у блоці, і як тільки він обирає та підписує заголовок блоку, Релейер звільняє весь вміст угоди. Релейер, як третя сторона без економічного стимулу, отримує велику довіру; Будівельник покладається на пропозиції Пропозера, а Пропозер покладається на пропозиції Релейера та вміст блоку. Історично траплялися випадки вразливості Ultrasound Relayer, які призвели до того, що Пропозер отримав понад 20 мільйонів доларів США MEV. Хоча вразливості можна виправити, сам Релейер все ще може діяти зловмисно, крадучи MEV.

Наразі частка ринку Builder, що працює на чистому MAX Profit, поступово зростає після злиття, у вільному ринку штучно контролювати MEV, здається, неможливо. Водночас Relayer стикається з проблемою відсутності економічних стимулів, Blocknative вже вийшов з розробки Relayer. Залежність Ethereum від третіх сторін для надання PBS не є довгостроковим рішенням, спільнота досліджує можливість інтеграції PBS на рівні протоколу.

Пропонент

Пропозер випадковим чином обирає з валідаторів, сам має здатність виконувати навантаження, але схильний до аутсорсингу, що може призвести до вертикального співробітництва з Білдером. Релейер MEV-boost сподівається виступати як проміжна ланка, щоб зменшити змову, що виникає через безпосереднє спілкування. Наразі майнінг-пули виступають як пул валідаторів, особливо з появою LSD, що підвищує капітальну ефективність, пул валідаторів демонструє тенденцію до централізації.

Lido займає 28,7% ринкової частки, Coinbase та Ether.fi йдуть слідом. У минулому, коли MEV-BOOST PBS не впроваджувався, пропозиція мала відповідати за завдання Builder, але більшість відмовилися від можливості виконання сортування транзакцій, передавши виконання навантаження стороннім учасникам аукціону.

Користувач

Користувачі знаходяться в найслабшій позиції в усій архітектурі,交易被放入Mempool中被MEVbot赚取利润, але ці прибутки не спрямовуються до користувачів. Проте MEV не є лише негативним явищем, наприклад, у DEX, коли коливання цін на ланцюгу великі або обсяги торгів перевищують ліквідність, MEVbot через арбітраж зменшує сліпі і цінові різниці. Тому MEV має позитивні та негативні зовнішні ефекти, які потрібно обговорити окремо.

Щоб уникнути шкоди для користувачів через моніторинг MEVbot, багато постачальників RPC-вузлів можуть допомогти розмістити транзакції в непублічному Mempool. Новий спосіб полягає в аукціоні потоку замовлень OFA( для компенсації користувачам MEV-прибутків, де оператори OFA RPC співпрацюють з Searcher, щоб продавати замовлення користувачів Searcher, отримуючи максимізацію MEV, а потім повертаючи частину прибутку користувачеві.

Поточна частка користувачів, які використовують приватні ордери, становить лише близько 10%, в основному через високі витрати на навчання, багато користувачів важко правильно розуміють знання про MEV та заходи реагування. Щоб оптимізувати досвід користувачів, вони більше повинні бути пасивними, а не активними.

Підсумок

У рамках поточної архітектури PBS, після впровадження специфікації MEV-BOOST, механізм аукціону з герметичними ставками для максимізації прибутку призводить до поступової співпраці та довіри між Builder та Searcher, що явно свідчить про тенденцію до централізації. Validator в умовах POS також схиляється до централізації, і всі етапи MEV-індустрії стають централізованими, вносячи проблеми багатосторонньої довіри. Це явно суперечить баченню децентралізації та бездовірності Ethereum. Спільнота Ethereum обговорює три пропозиції для зменшення централізації:

1. Щодо централізації об'єднання Builder та Searcher: Flashbot запропонував технологію SUAVE, що підвищує прозорість угод та знижує поріг довіри Searcher до Builder.

2. Щодо довіри до Relayer: використання Enshrined PBS замість поточного рішення PBS, щоб усунути залежність від Relayer.

3. Щодо централізації валідаторів: використання децентралізованого AVS, такого як SSV тощо, Lido вже співпрацює з ним.

![Освітлення темного лісу: відкриваючи таємницю MEV])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-70929ee9898af7de34911de7d0753ebd.webp(

Стан MEV

Наразі основний MEV в ланцюгу полягає в арбітражі, атаках «сендвіч» та ліквідаціях. За останні 30 днів MEV боти змогли отримати прибуток у 2,6 мільйона доларів, з яких найбільший прибуток від арбітражу. Середній прибуток від однієї угоди «сендвіч» становить близько 0,8 долара, за останні 30 днів загальний прибуток від атак «сендвіч» на ланцюгу Ethereum становить приблизно 880 тисяч доларів.

MEV має позитивні та негативні зовнішні ефекти. Позитивні включають зменшення цінових розбіжностей між DEX, допомогу у ліквідації застави для DEFI-протоколів тощо. Негативні в основному стосуються арбітражних угод користувачів, які призводять до втрати частини прибутку. В умовах поточного механізму плати за транзакції, незважаючи на те, що Ethereum реалізував згладжування Gas Fees, зростання можливостей арбітражу призводить до того, що спільні угоди MEV-ботів та користувачів все ще можуть викликати різке зростання короткострокових Gas Fees, що завдає економічних та експериментальних втрат користувачам.

Окрім проблем MEV та централізації, що виникають через архітектури PBS та POS, під час переходу Ethereum до Layer2 також виникає проблема крос-ланцюгового MEV.

![Освітлення темного лісу: розкриття таємниць MEV])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-bad498b1d2d0445fa4e63ae9213eca1e.webp(

Потенційна складність MEV у проектуванні архітектури Layer2

У майбутньому великомасштабні арбітражні операції на блокчейні перейдуть до більш складних, технічно вимогливих мульти-ланцюгових крос-ланцюгових MEV. Наразі досліджень крос-ланцюгового MEV дуже мало, але вже запропоновано деякі заходи реагування, головним чином щодо покращення сортувальників. Крос-ланцюгові мости є необхідними для взаємодії між Layer2, Searcher може допомогти зменшити фрагментацію ліквідності між Layer2, але наразі вплив не є істотним, в основному через те, що досвід використання крос-ланцюгових мостів та їх безпека потребують поліпшення, різна фіналізація мостів призводить до високих бар'єрів для налаштування стратегій.

![Освітлення темного лісу: відкриття таємниці MEV])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-15b26d947264b92c91e3c33ae2ca5b87.webp(

) Потенційний MEV EIP-4337

EIP-4337 вводить абстракцію облікових записів і нові типи транзакцій, що вплине на MEV-структуру. У ERC-4337 вводиться новий тип транзакцій User Operation, який, потрапляючи в Mempool, упаковується Bundler-ом у звичайні транзакції. Bundler подібний до Builder, і може співпрацювати з Searcher для перетворення User Operation з метою отримання MEV. Специфікації User Operation можуть відрізнятися на різних ланцюгах, що додатково підвищує технічний бар'єр для крос-ланцюгового MEV.

![Освітлення темного лісу: розкриття таємниці MEV]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-49f333d616ceaa8941126dee0c7831f8.webp(