Освітлення темного лісу: відкриття таємниці MEV

Зі збільшенням активності на ланцюгу Ethereum та розвитком інфраструктури, MEV завжди вважався однією з найнебезпечніших частин екосистеми Ethereum, що безпосередньо впливає на прибуток та досвід користувачів під час транзакцій на ланцюгу. Ця стаття має на меті проаналізувати проблеми централізації та довіри, які виникають внаслідок механізму генерації блоків Ethereum 2.0 та технологічного розвитку відокремлення пропонента від будівельника (PBS), що є очевидним протиріччям з децентралізованими цінностями Ethereum.

Посилення MEV є двосічним мечем, оскільки воно має як позитивні ефекти, такі як зменшення різниці цін на DEX, допомога в ліквідації транзакцій, так і негативні наслідки, такі як шкода від атаки на користувачів через «сендвіч-транзакції». Отже, рішення для MEV більше спрямовані на зменшення негативних наслідків, а не на повне усунення проблеми. У процесі зменшення негативного впливу MEV та вирішення поточних проблем, пов'язаних із довіреністю третіх сторін, існують три основні заходи: вдосконалення аукціонних механізмів, вдосконалення рівня консенсусу та вдосконалення рівня застосування. Ці вдосконалення вплинуть на структуру MEV в різній мірі, але деякі з рішень не зможуть кардинально вирішити проблему атаки «сендвіч» для користувачів. Транзакції користувачів все ще перебувають у відкритому пулі, тому необхідно впроваджувати більше технологій приватних пулів для захисту конфіденційності транзакцій користувачів, і ці рішення MEV заслуговують на спроби їх комбінації.

Крім того, MEV як невідворотний побічний продукт механізму проектування в майбутньому стане ще більш складним. Ми також обговорили можливі нові технологічні виклики та можливості MEV у контексті нових типів транзакцій, таких як архітектура Layer2 і абстракція облікових записів EIP-4337.

Ця стаття має на меті дослідити потенційні рішення для пом'якшення негативних наслідків MEV та провести всебічний аналіз переваг і недоліків поточних MEV-рішень, щоб не лише освітити темний ліс для користувачів, але й вказати напрямок для подальших досліджень MEV для фахівців у цій галузі.

Ефір 2.0

З моменту The Merge Ethereum перейшов на механізм POS для забезпечення безпеки мережі, відмовившись від обчислювальної конкурентності та перейшовши на доказ частки. Після злиття Ethereum поділений на шар виконання та шар консенсусу. Виробництво блоків також змінилося: кожен Epoch є одним циклом POS, кожен Epoch поділяється на 32 Slot, кожен Slot відповідає одиниці часу блоку в 12 секунд.

Мережа випадковим чином обирає комітет у кожному епосі, з якого випадковим чином обирається пропонент блоку. Цей пропонент повинен упакувати транзакції та впорядкувати виконання, щоб створити блок, а інші валідатори комітету наглядають і голосують. Комітет перепризначається після кожного епохи, і встановлено часові обмеження для забезпечення ефективності. Payload означає навантаження на виконання, тобто зміни стану транзакцій, що можуть розглядатися як частина виконання блоку. Пропонент блоку реалізує навантаження на виконання та пропозицію блоку.

Архітектура PBS

Насправді, коли валідатор обирається як пропонент блоку, зазвичай немає мотивації виконувати Payload, оскільки це вимагає великої обчислювальної потужності. Спочатку планувалося включити виконання навантаження через вибори децентралізованого комітету, щоб децентралізувати такі процеси, як сортування транзакцій. Але валідатори схильні передавати цю частину на виконання третім особам, самі зосереджуючись на пропозиції блоку. Тому виникла концепція PBS, яка розділяє пропозицію та побудову блоку, пропонент лише відповідає за верифікацію блоку, не беручи участі в його побудові. Це сприяло відкритому ринку, де пропоненти можуть отримувати блоки від будівельників. Будівельники конкурують між собою за побудову блоків, пропонуючи пропонентам найвищі комісії, що формує "аукціон блоків".

PBS(Proposer Builder Separate)Модель процесу першого аукціону виглядає наступним чином: користувачі подають транзакції в публічний Mempool через RPC проксі, кілька Builder знаходять відповідні транзакції для сортировки та генерують блоки з максимізацією прибутку(прибуток=Base+Priority+MEV), а потім взаємодіють з Proposer через MEV-Boost Relayer. Relayer виступає в ролі моста, Builder подає свої пропозиції, Relayer подає кілька заголовків блоків та пропозицій Proposer, який зазвичай приймає найвищу пропозицію. Relayer реалізує специфікацію MEVBboost, що регулює взаємодію між Builder та Proposer у процесі аукціону. У цьому процесі інформація закрита, Relayer лише подає заголовки блоків Proposer, гарантуючи опір до цензури.

Учасники та ігри в рамках PBS

Основні учасники включають Builder, Relayer, Proposer, MEVbot(Searcher).

Будівельник

Builder відповідає за створення вмісту блоків, використовуючи технологію MEV-Boost, що надає йому перевагу в торгах завдяки підтримці доходів MEV. Builder може безпосередньо перевіряти транзакції користувачів та Searcher, що завжди викликало критику, особливо після того, як уряд США оголосив OFAC, багато Builder взяли участь у OFAC Compliant. Хоча нещодавно пропорція перевірки блоків знизилася, проте Builder все ще має безпосередній вплив на перевірку транзакцій.

Наразі частка ринку Builder, без перевірки, beaverbuild.org поступово розширюється, все орієнтоване на прибуток.

Пошуковик

Максимізація прибутку вимагає спільних зусиль Searcher і Builder, Searcher часто співпрацює з певними Builder для формування Dark Pool або Private Pool, і торгівля Searcher видима лише для певних Builder. Деякі Builder отримують MEV-транзакції, що максимізують прибуток, і, таким чином, роблять ставки на блок-простір. Теоретично, якщо Builder чинить зло або проводить цензуру, Searcher може обрати інших Builder, що призведе до зменшення частки ринку злочинного Builder, тому Builder буде враховувати приховані витрати на злочинність. Прибуток від MEV під час значних коливань ринку навіть може досягати двох разів більше, ніж денний прибуток від Gas.

Searcher поділяється на CEX-DEX( арбітраж поза ланцюгом) та чисто ланцюговий( DEX, проміжні, ліквідаційні) дві великі категорії. Наразі Wintermute займає перше місце за часткою ринку арбітражної торгівлі CEX-DEX.

Чисті можливості MEV на блокчейні набирають тенденцію до студійності, jaredfromsubway.eth має частку ринку 37,2%, спеціалізуючись на сандвіч-атаках на користувачів Ethereum, ставши найбільшим споживачем газу в мережі, з щоденним споживанням близько 1,5% від загальної кількості. З лютого 2023 року по червень 2024 року було витрачено 76 916 ETH, що становить приблизно 175 мільйонів доларів. Оскільки Searcher тісно пов'язані з Builder, багато Searcher відправляють потоки замовлень трьом основним Builder, щоб підтримувати екологічний вплив і уникати ризику втрати стратегії через розподіл потоків замовлень дрібними Builder.

Релейер

Релейер відповідає за збирання аукціонних пропозицій, виступаючи як проміжна станція для подання заголовків блоків і цін аукціону до Пропозера, який на цей момент не знає деталей угоди. Після вибору та підписання заголовка блоку Пропозером, Релейер розкриває всі деталі угоди. Релейер, як третя сторона без економічних стимулів, отримує величезну довіру, Білдер покладається на цінові пропозиції Пропозера, а Пропозер покладається на цінові пропозиції Релейера та вміст блоку. В історії Релейер Ultrasound мав вразливість, що призвела до надмірного вилучення MEV Пропозером. Хоча це можна виправити, Релейер все ще може діяти зловмисно, крадучи MEV.

Наразі частка ринку Builder з чистим MAX Profit поступово зростає після Merge, що свідчить про те, що важко контролювати MEV через Builder в умовах вільного ринку. Relayer стикається з проблемою відсутності економічних стимулів, Blocknative вже вийшов з цього напрямку розробки. Наразі Relayer залежить від специфікації MEVBoost, запропонованої Flashbots; залежність Ethereum від сторонніх постачальників PBS не є довгостроковим рішенням, громада активно досліджує можливість інтеграції PBS на рівні протоколу.

Пропозиція

Пропонент випадковим чином обирає з валідаторів, які мають здатність виконувати навантаження, але схиляються до аутсорсингу, що може призвести до вертикальної співпраці з Builder. Relayer MEV-boost прагне виступати в якості проміжної ланки, щоб зменшити змову, що виникає через пряме спілкування. Наразі майнінг-пули виступають як пули валідаторів, особливо з появою LSD, що підвищує капітальну ефективність, пули валідаторів демонструють тенденцію до централізації.

Lido наразі займає 28.7% ринкової частки, Coinbase та Ether.fi йдуть слідом. Раніше, коли не реалізовувався MEV-BOOST PBS, Пропозер мусив відповідати за виконання навантаження, але більшість відмовилася від можливості виконання сортування транзакцій, оскільки важкі обчислення впливають на продуктивність верифікації, і натомість передавала виконання навантаження на аутсорсинг, дозволяючи третім особам аукціонувати блоки.

Користувач

Користувачі займають найслабшу позицію в усій архітектурі, торги потрапляють у Mempool, з якого різні MEV-боти отримують прибуток, але ці прибутки не йдуть до користувачів. Проте це не лише негатив, наприклад, у DEX, коли ринкові коливання великі або обсяги торгів користувачів перевищують ліквідність DEX, MEV-боти зменшують сліпі втрати та різницю в ціні через арбітраж. Таким чином, MEV має позитивні та негативні зовнішні ефекти, які потрібно обговорювати окремо, і саме це є його складністю.

Щоб уникнути шкоди для користувачів від моніторингу MEVbot, багато постачальників RPC-нод допомагають користувачам розміщувати транзакції в непрозорому Mempool, наприклад, взаємодіючи безпосередньо через RPC Builder. Новим методом є компенсація користувачів за вигоду MEV через OFA(Аукціон потоків замовлень), де оператори OFA RPC співпрацюють з Searcher, щоб продавати замовлення користувачів Searcher, який отримує максимальний MEV, що дозволяє всьому потоку замовлень потрапити в блок, а потім повертає прибуток користувачам.

Наразі частка користувачів, які використовують приватний потік замовлень, складає лише близько 10%, головним чином через високі витрати на навчання користувачів і складність операцій. Щоб оптимізувати досвід користувачів, вони повинні бути більш пасивними, а не активними.

Підсумок

У поточній архітектурі PBS, після впровадження стандарту MEV-BOOST, механізм аукціону на основі закритих ставок для максимізації прибутку призводить до поступової співпраці та довіри між Builder та Searcher, що явно показує тенденцію до централізації після прив’язки інтересів. У POS це також призводить до централізації Validator, в результаті чого всі етапи MEV-індустрії стають централізованими, що створює проблеми багатосторонньої довіри. Централізація та розвиток довіри MEV явно суперечать візії децентралізації та недовіри Ethereum. Спільнота Ethereum обговорює три пропозиції для зменшення централізації:

1. Щодо централізації зв'язку між Builder та Searcher: Flashbot запропонував технологію SUAVE, яка підвищує прозорість угод, знижує поріг довіри Searcher до Builder, заохочуючи Searcher відправляти замовлення всім 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, Lido вже співпрацює з ним.

Стан MEV

Наразі основними MEV на ланцюгу є арбітраж, сендвіч-атаки, ліквідації тощо. Прибуток від арбітражу є найбільшим, за останні 30 днів MEV боти змогли заробити 2,6 мільйона доларів. Середній прибуток від однієї сендвіч-атаки становить близько 0,8 долара, завдяки великій кількості угод, за останні 30 днів на ланцюгу Ethereum було зароблено близько 880 тисяч доларів.

MEV має позитивні та негативні зовнішні ефекти. Позитивні включають арбітраж, що зменшує цінові розриви між DEX, допомагаючи DEFI-протоколам ліквідувати застави тощо. Негативний аспект переважно полягає в торгівлі між користувачами, що призводить до часткових втрат прибутку. За поточною механікою витрат на ланцюзі, хоча Ethereum впровадив згладжування Gas Fees, проте збільшення арбітражних можливостей на ланцюзі призводить до того, що спільна торгівля MEV-ботами з користувачами все ще викликає різке зростання короткострокових Gas Fees, завдаючи економічних та експериментальних втрат користувачам.

Окрім проблем MEV та централізації, що виникають через архітектуру PBS та POS, під час міграції Ethereum на Layer2 також виникає проблема міжланцюгового MEV між Layer2.

Потенційна складність MEV в архітектурному дизайні Layer2

У майбутньому великомасштабні арбітражні операції в мережі переходять до більш складних і технічно вимогливих багатоланцюгових кросчейнових MEV. На даний момент досліджень кросчейнового MEV досить мало, але вже є деякі заходи для реагування, які в основному спрямовані на поліпшення сортувальників Layer2. Кросчейнові мости є обов'язковими продуктами для кросчейну між різними Layer2, Searcher може допомогти уповільнити фрагментацію ліквідності між Layer2, але наразі вплив незначний, головним чином через те, що досвід використання кросчейнових мостів і безпека потребують покращення, різна фіналізація різних мостів призводить до того, що налаштування стратегій повинні враховувати цей момент, що підвищує бар'єри для переходу між Layer2.

ЕІП-4337