Chiếu sáng rừng đen: Khám phá bí ẩn của MEV

Với sự gia tăng mạnh mẽ của hoạt động trên chuỗi Ethereum cũng như sự phát triển và phong phú của cơ sở hạ tầng, MEV luôn được coi là một trong những phần nguy hiểm nhất, trực tiếp gây ra thiệt hại lợi nhuận và suy giảm trải nghiệm cho người dùng trong các hoạt động tài chính trên chuỗi. Bài viết này nhằm phân tích sâu sắc các vấn đề liên quan đến sự tập trung và vấn đề tin cậy do cơ chế này mang lại, dựa trên cơ chế tạo khối của Ethereum 2.0 và sự tiến hóa của việc tách biệt người đề xuất - người xây dựng (PBS), và mâu thuẫn với các giá trị của Ethereum.

MEV trên chuỗi là một con dao hai lưỡi, có các ngoại lực tích cực và tiêu cực. Tích cực bao gồm giảm sự chênh lệch giá DEX, giúp thanh lý giao dịch; tiêu cực bao gồm tổn hại từ giao dịch sandwich đối với người dùng. Do đó, các giải pháp cho MEV chủ yếu là giảm bớt các ngoại lực tiêu cực, mà không thể triệt tiêu hoàn toàn. Trong quá trình khám phá cách giảm thiểu các ngoại lực tiêu cực của MEV và giải quyết vấn đề Relayer trung gian dựa trên niềm tin từ bên thứ ba hiện tại, chủ yếu được chia thành ba loại biện pháp: cải tiến cơ chế đấu giá, cải tiến lớp đồng thuận, cải tiến lớp ứng dụng. Những biện pháp này sẽ ảnh hưởng đến bức tranh MEV ở những mức độ khác nhau, nhưng một số giải pháp không thể giải quyết thực chất vấn đề tấn công sandwich mà người dùng gặp phải, giao dịch của người dùng vẫn nằm trong hồ sơ công khai, do đó cần phải đưa vào nhiều công nghệ hồ bơi riêng tư hơn để bảo vệ tính riêng tư có thể chọn của giao dịch của người dùng. Những giải pháp MEV này xứng đáng được thử nghiệm kết hợp.

Ngoài ra, MEV với tư cách là sản phẩm phụ của cơ chế thiết kế không thể tránh khỏi, tương lai sẽ còn phức tạp hơn. Chúng tôi cũng đã thảo luận về những thách thức và cơ hội công nghệ MEV có thể phát sinh dưới sự thực hiện của các loại giao dịch mới như kiến trúc Layer2, trừu tượng tài khoản EIP-4337.

Cuối cùng, chúng tôi hy vọng thông qua bài viết này sẽ khám phá các giải pháp tiềm năng để giảm thiểu vấn đề tác động tiêu cực của MEV, và có cái nhìn toàn diện về những lợi ích và bất lợi của các giải pháp MEV hiện tại, không chỉ để ánh sáng cho người dùng trong khu rừng tối tăm mà còn để giúp các nhà nghiên cứu trong ngành tìm ra hướng nghiên cứu tiếp theo về MEV.

Ethereum 2.0

Kể từ The Merge, Ethereum đã áp dụng cơ chế POS để đảm bảo tính bảo mật của mạng, đồng thời từ bỏ cạnh tranh tính toán tốn năng lượng trong việc sản xuất khối, chuyển sang sử dụng chứng minh cổ phần. Sau khi hợp nhất, Ethereum được chia thành lớp thực thi và lớp đồng thuận. Việc sản xuất khối cũng đã thay đổi, mỗi Epoch là một chu kỳ POS, mỗi Epoch được chia thành 32 Slot, mỗi Slot là một đơn vị thời gian 12 giây để tạo khối.

Mạng sẽ chọn ngẫu nhiên một ủy ban trong mỗi Epoch, người đề xuất khối sẽ được chọn ngẫu nhiên từ ủy ban đó. Người đề xuất khối cần đóng gói các giao dịch và sắp xếp thực hiện khối đầu ra cuối cùng, các xác thực viên khác trong ủy ban sẽ giám sát và bỏ phiếu. Ủy ban sẽ được lựa chọn lại sau mỗi Epoch, và áp dụng giới hạn thời gian thao tác để đảm bảo hiệu quả. Payload là tải trọng thực thi, có nghĩa là thay đổi trạng thái giao dịch, có thể được coi là một phần của việc thực thi khối. Người đề xuất khối sẽ thực hiện tải trọng thực thi và đề xuất khối.

Kiến trúc PBS

Khi người xác thực được chọn làm người đề xuất khối, thường không có động lực để thực hiện Payload, vì điều này đòi hỏi một lượng lớn năng lực tính toán. Ban đầu, dự kiến sẽ đưa việc thực hiện tải vào thông qua việc bầu cử ủy ban phi tập trung, làm cho việc sắp xếp giao dịch trở thành việc phi tập trung. Tuy nhiên, người xác thực có xu hướng giao phần này cho bên thứ ba thực hiện, tập trung vào việc đề xuất khối. Do đó, ý tưởng PBS ra đời, tức là tách biệt việc đề xuất và xây dựng khối, người đề xuất chỉ chịu trách nhiệm xác thực khối, không tham gia vào việc xây dựng. Điều này thúc đẩy một thị trường mở, nơi người đề xuất có thể nhận khối từ những người xây dựng. Những người xây dựng cạnh tranh lẫn nhau để tạo ra khối, cung cấp mức phí cao nhất cho người đề xuất, được gọi là "đấu giá khối".

PBS(Proposer Builder Separate)Quy trình mô hình đấu giá kín đầu tiên như sau: Người dùng thông qua RPC proxy gửi giao dịch đến Mempool công khai, nhiều Builder tìm ra thứ tự giao dịch phù hợp nhất để tạo ra khối tối đa hóa lợi nhuận, sau đó tương tác với Proposer thông qua MEV-Boost Relayer. Relayer đóng vai trò cầu nối, Builder gửi báo giá cho nó, Relayer gửi nhiều tiêu đề khối và báo giá đến Proposer, Proposer thường chấp nhận khối có báo giá cao nhất. Relayer thực hiện quy định MEVBoost, quy định đấu thầu tương tác giữa Builder và Proposer. Tất cả thông tin đều được niêm phong, Relayer chỉ gửi tiêu đề khối cho Proposer, đảm bảo tính chống kiểm duyệt.

Các loại người tham gia và trò chơi trong PBS

Các bên tham gia chính bao gồm Builder, Relayer, Proposer, MEVbot(Searcher).

Builder

Builder chịu trách nhiệm xây dựng nội dung khối, sử dụng MEV-Boost sẽ có lợi thế hơn trong việc đấu thầu, vì hỗ trợ lợi nhuận MEV. Builder có thể trực tiếp xem xét giao dịch của người dùng và Searcher, điều này luôn bị chỉ trích, đặc biệt là sau khi chính phủ Hoa Kỳ công bố OFAC, nhiều Builder tham gia tuân thủ OFAC. Mặc dù tỷ lệ xem xét khối gần đây đã giảm đi, nhưng Builder vẫn có ảnh hưởng trực tiếp trong việc xem xét giao dịch.

Trong thị trường Builder hiện tại, beaverbuild.org không cần kiểm tra đang dần mở rộng thị phần, tất cả đều hướng tới lợi nhuận.

Searcher

Tối đa hóa lợi nhuận cần sự nỗ lực chung của Searcher và Builder, Searcher thường hợp tác với một Builder cụ thể để hình thành Dark Pool hoặc Private Pool. Về lý thuyết, nếu Builder làm điều xấu hoặc kiểm duyệt, Searcher có thể chọn Builder khác, dẫn đến việc giảm thị phần của Builder làm điều xấu. Do đó, Builder sẽ xem xét chi phí ngầm của việc làm điều xấu. Lợi nhuận MEV thậm chí có thể đạt gấp đôi lợi nhuận Gas trong ngày khi có biến động rõ ràng trên thị trường.

Searcher được chia thành hai loại chính: CEX-DEX( giao dịch chênh lệch giá ngoài chuỗi ) và DEX, lớp giữa, thanh lý ( hoàn toàn trên chuỗi ). Hiện tại, Wintermute chiếm thị phần lớn nhất trong thị trường giao dịch chênh lệch giá CEX-DEX.

Cơ hội MEV trên chuỗi thuần túy đang có xu hướng công nghiệp hóa, thị phần của jaredfromsubway.eth đạt đến 37,2%, chuyên về các cuộc tấn công sandwich đối với người dùng trên chuỗi Ethereum, từng là người tiêu thụ gas cao nhất trên chuỗi. Do mối liên hệ chặt chẽ giữa Searcher và Builder, nhiều Searcher gửi luồng đơn hàng cho ba Builder hàng đầu để duy trì ảnh hưởng trong hệ sinh thái và giảm thiểu rủi ro.

Relayer

Relayer chịu trách nhiệm tập hợp đấu giá, như một trạm trung gian gửi tiêu đề khối và giá đấu thầu cho Proposer. Proposer không biết chi tiết giao dịch của khối, một khi chọn và ký tên vào tiêu đề khối, Relayer sẽ phát hành toàn bộ nội dung giao dịch. Relayer, như một bên thứ ba không có động lực kinh tế, nhận được sự tin tưởng lớn, Builder phụ thuộc vào giá của Proposer, Proposer phụ thuộc vào giá của Relayer và nội dung khối. Trong lịch sử đã xảy ra sự cố lỗ hổng Ultrasound Relayer dẫn đến việc Proposer rút hơn 20 triệu đô la MEV. Mặc dù có thể sửa chữa lỗ hổng, nhưng Relayer vẫn có thể hành động xấu để đánh cắp MEV.

Hiện tại, thị phần của thị trường Builder chạy hoàn toàn MAX Profit đang dần mở rộng kể từ khi hợp nhất, trong thị trường tự do, việc kiểm soát MEV một cách nhân tạo có vẻ như không thể. Đồng thời, Relayer đang đối mặt với vấn đề không có động lực kinh tế, Blocknative đã rút lui khỏi việc phát triển Relayer. Việc Ethereum phụ thuộc vào bên thứ ba để cung cấp PBS không phải là một giải pháp lâu dài, cộng đồng đang khám phá cách đưa PBS vào cấp độ giao thức.

Người đề xuất

Proposer được chọn ngẫu nhiên trong số các validator, bản thân có khả năng thực thi tải trọng, nhưng có xu hướng thuê ngoài, dễ dẫn đến sự hợp tác dọc với Builder. Relayer của MEV-boost hi vọng trở thành điểm trung gian để giảm thiểu sự thông đồng do giao tiếp trực tiếp mang lại. Hiện tại, các pool khai thác như một pool validator, đặc biệt là sự xuất hiện của LSD, đã tăng cường hiệu quả vốn, xu hướng của pool validator đang trở nên tập trung.

Lido chiếm 28,7% thị phần, Coinbase và Ether.fi theo sát phía sau. Trong quá khứ, khi chưa triển khai MEV-BOOST PBS, Proposer cần chịu trách nhiệm về nhiệm vụ Builder, nhưng hầu hết đã từ bỏ khả năng sắp xếp và thực hiện giao dịch, và đã thuê ngoài khối lượng thực hiện cho các cuộc đấu giá bên thứ ba.

Người dùng

Người dùng ở vị trí yếu nhất trong toàn bộ cấu trúc, giao dịch được đưa vào Mempool để bị MEVbot kiếm lợi nhuận, nhưng những lợi nhuận này sẽ không chảy về phía người dùng. Tuy nhiên, MEV không hoàn toàn xấu, như trong DEX, khi thị trường trên chuỗi biến động lớn hoặc khối lượng giao dịch vượt quá tính thanh khoản, MEVbot thông qua việc chênh lệch giá để giảm trượt giá và chênh lệch giá. Do đó, MEV có cả ngoại tác tích cực và tiêu cực, cần phải thảo luận riêng.

Để tránh người dùng bị tổn hại do MEVbot giám sát, nhiều nhà cung cấp nút RPC có thể giúp đưa giao dịch vào Mempool không công khai. Một cách mới là thông qua việc đấu giá dòng đơn hàng OFA( để bù đắp lợi nhuận MEV cho người dùng, các nhà điều hành RPC OFA hợp tác với Searcher, đấu giá đơn hàng của người dùng cho Searcher, nhận lợi nhuận MEV tối đa sau đó hoàn trả một phần lợi nhuận cho người dùng.

Tỷ lệ người dùng hiện đang sử dụng dòng lệnh riêng chỉ khoảng 10%, chủ yếu do chi phí giáo dục cao, nhiều người dùng khó khăn trong việc hiểu đúng kiến thức về MEV và các biện pháp ứng phó. Để tối ưu hóa trải nghiệm người dùng, người dùng nên được tiếp nhận một cách thụ động hơn là chủ động.

Tóm tắt

Dưới cấu trúc PBS hiện tại, kể từ khi quy định MEV-BOOST được giới thiệu, cơ chế đấu giá kín tối đa hóa lợi nhuận đã dẫn đến sự hợp tác và tin tưởng dần dần giữa Builder và Searcher, xu hướng tập trung hóa rõ rệt. Validator dưới POS cũng có xu hướng tập trung hóa, toàn bộ chuỗi công nghiệp MEV ở các khâu khác nhau trở nên tập trung hóa, và vấn đề tin tưởng nhiều bên được đưa vào. Điều này rõ ràng trái ngược với tầm nhìn phi tập trung và phi tín nhiệm của Ethereum. Cộng đồng Ethereum đang thảo luận về ba đề xuất để giảm thiểu sự tập trung hóa:

1. Đối với việc kết hợp tập trung Builder và Searcher: Flashbot đề xuất công nghệ SUAVE, nâng cao tính minh bạch của giao dịch, giảm bớt ngưỡng tin cậy của Searcher đối với Builder.

2. Đối với việc tin cậy của Relayer: Sử dụng Enshrined PBS thay thế cho phương án PBS hiện tại, loại bỏ sự phụ thuộc vào Relayer.

3. Đối với sự tập trung của Validator: áp dụng AVS phi tập trung, như SSV, Lido đã hợp tác với họ.

![Chiếu sáng rừng tối: Khám phá bí ẩn MEV])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-70929ee9898af7de34911de7d0753ebd.webp(

Tình trạng MEV

Hiện tại MEV chính trên chuỗi chủ yếu là từ arbitrage, tấn công sandwich, thanh lý, v.v. Trong 30 ngày qua, các bot MEV đã thống kê được lợi nhuận 2,6 triệu đô la, trong đó lợi nhuận từ arbitrage là lớn nhất. Một giao dịch tấn công sandwich trung bình có lợi nhuận khoảng 0,8 đô la, tổng lợi nhuận từ các tấn công sandwich trên chuỗi Ethereum trong 30 ngày qua ước tính khoảng 880.000 đô la.

MEV có hiệu ứng bên ngoài tích cực và tiêu cực. Tích cực bao gồm giảm chênh lệch giá giữa các DEX, giúp các giao thức DEFI thanh lý tài sản thế chấp, v.v. Tiêu cực chủ yếu là giao dịch kẹp của người dùng, dẫn đến việc mất một phần lợi nhuận. Dưới cơ chế phí chuỗi hiện tại, mặc dù Ethereum đã thực hiện làm mịn phí Gas, nhưng khi cơ hội arbitrage tăng lên, việc các bot MEV giao dịch chung với người dùng vẫn sẽ dẫn đến phí Gas tăng vọt trong ngắn hạn, gây tổn thất kinh tế và trải nghiệm cho người dùng.

Ngoài các vấn đề MEV và tập trung do kiến trúc PBS và POS mang lại, quá trình chuyển đổi của Ethereum sang Layer2 cũng phát sinh ra vấn đề MEV liên chuỗi.

![Chiếu sáng rừng tối: Khám phá bí ẩn MEV])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-bad498b1d2d0445fa4e63ae9213eca1e.webp(

Tiềm năng phức tạp MEV trong thiết kế kiến trúc Layer2

Trong tương lai, các hoạt động chênh lệch giá trên chuỗi quy mô lớn sẽ chuyển sang các MEV đa chuỗi và liên chuỗi phức tạp hơn, yêu cầu kỹ thuật cao hơn. Hiện tại, nghiên cứu về MEV liên chuỗi còn ít, nhưng đã đề xuất một số biện pháp đối phó, chủ yếu tập trung vào việc cải tiến bộ sắp xếp. Cầu nối liên chuỗi là thiết yếu cho việc kết nối giữa các Layer2, Searcher có thể giúp giảm bớt tính thanh khoản mảnh vụn giữa các Layer2, nhưng hiện tại ảnh hưởng không đáng kể, chủ yếu do trải nghiệm và tính an toàn của cầu nối liên chuỗi cần được cải thiện, và sự khác biệt về tính cuối cùng của các cầu nối khác nhau dẫn đến ngưỡng tùy chỉnh chiến lược cao.

![Chiếu sáng rừng tối: Khám phá bí ẩn MEV])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-15b26d947264b92c91e3c33ae2ca5b87.webp(

) MEV tiềm năng của EIP-4337

EIP-4337 giới thiệu trừu tượng hóa tài khoản và loại giao dịch mới cũng sẽ ảnh hưởng đến bối cảnh MEV. Trong ERC-4337, loại giao dịch mới gọi là User Operation được giới thiệu, sau khi vào Mempool sẽ được Bundler đóng gói thành giao dịch bình thường. Bundler tương tự như Builder, có thể hợp tác với Searcher để sắp xếp lại User Operation nhằm thu được MEV. Các thông số của User Operation trên các chuỗi khác nhau có thể khác nhau, làm tăng thêm rào cản kỹ thuật cho MEV xuyên chuỗi.

![Chiếu sáng rừng tối: Khám phá bí ẩn MEV]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-49f333d616ceaa8941126dee0c7831f8.webp(