Відкриваючи таємницю MEV: освітлення темного лісу

Огляд

З огляду на збільшення активності в ланцюгу та еволюцію інфраструктури, MEV завжди вважався найнебезпечнішою частиною екосистеми Ethereum, яка безпосередньо впливає на фінансову діяльність і досвід користувачів в ланцюзі. Ця стаття має на меті проаналізувати механізм створення блоків Ethereum 2.0 та технологію відокремлення пропонента і будівельника (PBS), розглянути проблеми централізації та довіри, а також суперечності з цінностями Ethereum.

Вплив MEV є двостороннім: з одного боку, він може зменшити цінові різниці на DEX, допомагаючи ліквідації угод; з іншого боку, він може зашкодити інтересам користувачів. Тому рішення щодо MEV більше спрямовані на пом'якшення негативних наслідків, а не на їх повне усунення. Наразі існує три основні категорії заходів: покращення механізму аукціонів, покращення рівня консенсусу та покращення рівня застосувань. Ці рішення можуть вплинути на структуру MEV, але деякі з них не можуть повністю вирішити проблеми, з якими стикаються користувачі. Введення технології приватних пулів для захисту приватності угод користувачів є напрямком, який варто досліджувати.

Крім того, з впровадженням нових технологій, таких як архітектура Layer2 та абстракція облікових записів, MEV також зіштовхнеться з новими технічними викликами та можливостями. Ця стаття має на меті дослідити потенційні рішення для пом'якшення негативного впливу MEV, всебічно усвідомити переваги та недоліки поточних MEV-рішень, щоб надати ідеї для майбутніх досліджень.

Архітектура Ethereum 2.0

З моменту The Merge Ethereum впровадив механізм POS для забезпечення безпеки мережі, відмовившись від конкуренції за обчислювальну потужність, і перейшовши на доказ участі. Після злиття Ethereum поділено на виконавчий рівень і рівень консенсусу. Також змінився цикл виробництва блоків:

• Кожен Epoch є періодом POS
• Кожен епоха поділяється на 32 слоти, кожен слот є одиницею часу блокування тривалістю 12 секунд.

В кожному епосі мережі випадковим чином обирається комітет, з якого також випадковим чином обирається пропонент блоку. Пропонент відповідає за упакування та сортування транзакцій і створення блоку, інші члени комітету здійснюють нагляд і голосують. Комітет переобирається кожен епос.

У цій архітектурі Payload означає виконуване навантаження, тобто зміни стану транзакції, що може розглядатися як частина виконання блоку. Пропонент блоку відповідає за реалізацію виконуваного навантаження та пропозицію блоку.

Архітектура PBS

Насправді, обрані як пропоненти блоків валідатори часто не мають мотивації виконувати Payload, оскільки це вимагає значних обчислювальних ресурсів. Спочатку планувалося досягти децентралізації сортування транзакцій через вибори децентралізованого комітету, але валідатори схильні аутсорсити цю частину роботи, самі зосереджуючись лише на пропозиції блоків. Тому було висунуто концепцію PBS, щоб розділити пропозицію блоків та їх побудову:

• вузли-ініціатори відповідають лише за верифікацію блоків, не беруть участі у їх побудові
• Пропонент отримує блок від будівельника блоку
• Будівельники змагаються за створення блоків, пропонуючи пропонентам найвищі витрати
• Це утворило ринок "аукціонів блоків"

PBS(Пропозиція Будівельника Відокремлене)система першого аукціону з печаткою виглядає наступним чином:

1. Користувач подає транзакцію до публічного Mempool через RPC
2. Кілька Builder'ів шукають оптимальний порядок угод, генеруючи блоки з максимальною прибутковістю
3. Builder взаємодіє з Proposer через MEV-Boost Relayer:
   • Builder подає пропозицію Relayer
   • Relayer передає Proposer кілька заголовків блоків та пропозицій
   • Пропонент зазвичай приймає блок з найвищою пропозицією
4. Вся інформація зашифрована, Relayer передає лише заголовок блоку Proposer, забезпечуючи стійкість до цензури.

Relayer реалізує стандарт MEV-Boost, що регулює взаємодію між Builder та Proposer під час аукціону.

Ігри учасників у PBS

Основні учасники архітектури PBS включають Builder, Relayer, Proposer та MEV bot(Searcher).

Будівельник

Builder відповідає за формування змісту блоку. Технологія MEV-Boost надає Builder'ам перевагу у торгах, оскільки вона підтримує не лише витрати на газ, але й доходи від MEV. Builder може безпосередньо перевіряти угоди користувачів та Searcher'ів, що завжди викликало критику. Особливо після того, як США опублікували OFAC, багато Builder'ів беруть участь у відповідності до OFAC, хоча нещодавно частка перевірок блоків зменшилася, але Builder все ще має безпосередній вплив на перевірку угод.

Наразі частка ринку Builder, що не підлягає перевірці, beaverbuild.org поступово розширює свою частку, орієнтуючись на прибуток.

Пошуковик

Максимізація прибутку потребує співпраці Searcher і Builder. Searcher, як правило, співпрацює з певним Builder, формуючи Dark Pool або Private Pool. Теоретично, якщо Builder чинить зло або проводить цензуру, Searcher може вибрати іншого Builder, що призведе до зменшення частки ринку Builder. Тому Builder буде враховувати приховані витрати від злочинної діяльності.

Searcher поділяється на CEX-DEX арбітраж ( поза ланцюгом ) і DEX, мезонін, ліквідацію ( чисто на ланцюзі ) на дві великі категорії. Наразі Wintermute займає перше місце на ринку CEX-DEX арбітражу. Чисто на ланцюзі MEV демонструє тенденцію до студійної роботи, jaredfromsubway.eth займає 37.2% частки ринку, спеціалізуючись на сандвіч-атаках.

Оскільки Searcher тісно пов'язаний з Builder, багато Searcher передають потік замовлень лише трьом найкращим Builder, щоб підтримувати екологічний вплив і уникати розподілу потоку замовлень між малими Builder, що може призвести до втрати ефективності стратегії.

Релеяр

Релейер відповідає за збір аукціонів, подаючи заголовки блоків та пропозиції Пропоненту. Після вибору та підписання заголовка блоку Пропонентом, Релейер звільняє повний зміст транзакції. Релейер як третя сторона без економічних стимулів отримує величезну довіру, на яку покладаються і Будівельник, і Пропонент. В історії траплялися випадки вразливостей Ultrasound Relayer, які призводили до надмірного витягання MEV Пропонентом.

Наразі ринкова частка Builder, що працює на чистому MAX Profit, поступово розширюється, штучне контролювання MEV неможливе в умовах вільного ринку. Relayer стикається з проблемою відсутності економічних стимулів, Blocknative вже вийшов з цього напрямку розробки. Спільнота Ethereum досліджує можливість включення PBS на рівні протоколу.

Пропонент

Пропозер випадковим чином обирається з валідаторів. Пропозер прагне делегувати виконання навантаження, що може призвести до вертикальної співпраці з Будівельником. Релейер MEV-boost прагне діяти як посередник, щоб зменшити пряму комунікацію. Наразі майнінгові пулі та пулі LSD валідаторів мають ефект масштабу, а пулі валідаторів демонструють тенденцію до централізації.

Lido займає 28,7% ринкової частки, Coinbase та Ether.fi йдуть слідом. Більшість пропозерів відмовилися від можливості виконання сортування транзакцій, передавши виконавче навантаження третім сторонам-аукціоністам.

Користувач

Користувачі в цій архітектурі є найбільш вразливими, оскільки угоди потрапляють у відкритий Mempool, що робить їх легкими мішенями для арбітражу MEV-ботів. Але MEV також має позитивний вплив, наприклад, зменшує сліпість та різницю в цінах на DEX. Щоб уникнути моніторингу, деякі постачальники RPC пропонують послуги закритого Mempool.

OFA(Order Flow Auction) є новим способом, що дозволяє повертати частину прибутку MEV користувачам шляхом аукціонування потоку замовлень користувачів у співпраці з Searcher. Наразі приблизно 10% користувачів використовують приватний потік замовлень, що в основному обумовлено витратами на освіту та складністю операцій.

Підсумок

У рамках архітектури PBS, після впровадження MEV-BOOST, механізм аукціону з закритими ставками для максимізації прибутку призводить до співпраці та довіри між Builder та Searcher, що виявляє очевидну тенденцію до централізації. Валідатори в PoS також схиляються до централізації. Вся індустрія MEV стає централізованою на всіх етапах, і виникає проблема довіри з боку кількох учасників, що суперечить візії децентралізації та недовіри Ethereum.

Спільнота Ethereum обговорює три пропозиції для зменшення централізації:

1. Технологія SUAVE: підвищення прозорості угод, зниження бар'єру довіри Searchera до Buildera
2. Закріплений PBS: включення PBS в рівень протоколу, усунення залежності від Relayer
3. Децентралізований AVS: такі як SSV, Lido вже співпрацюють з ним

Стан MEV

Наразі основними типами MEV на ланцюгу є арбітраж, сандвіч-атаки та ліквідація. За останні 30 днів:

• Максимальний прибуток від арбітражу, MEV боти отримали прибуток у 2,6 мільйона доларів
• Приблизний прибуток від атаки "сендвіч" становить 0,8 долара за транзакцію, загальний прибуток близько 880 000 доларів.

Позитивні ефекти MEV включають зменшення спреду на DEX, допомогу в ліквідації; негативний вплив полягає в основному в збитках для користувачів. У короткостроковій перспективі зростання активності MEV призведе до різкого зростання витрат на Gas, що вплине на досвід користувачів.

З переходом Ethereum на Layer2 виникла також проблема кросчейн MEV.

Складність MEV у архітектурі Layer2

У майбутньому великомасштабні арбітражні операції в блокчейні перейдуть до більш складних мульти-ланцюгових крос-ланцюгових MEV. Наразі досліджень обмаль, в основному зосереджено на вдосконаленні сортувальників. Крос-ланцюговий міст є необхідним продуктом, Searcher може допомогти сповільнити фрагментацію ліквідності між Layer2, але досвід та безпека крос-ланцюгового моста потребують вдосконалення.

Потенційний MEV EIP-4337

EIP-4337 впроваджує абстракцію рахунків і нові типи транзакцій, що вплине на MEV-структуру:

• Додано тип транзакцій User Operation в Mempool
• Роль Bundler подібна до Builder, упаковує User Operation в звичайну транзакцію
• Bundler може співпрацювати з Searcher для перетворення User Operation для отримання MEV
• Різні специфікації User Operation на різних блокчейнах можуть відрізнятися, що підвищує поріг входження до технології кросчейн MEV.

Напрямки дослідження зменшення MEV

У минулому екосистема Ethereum покладалася на Flashbots для реалізації PBS. Щоб вирішити проблеми з дотриманням довіри та нульовими економічними стимулюваннями, Ethereum розглядає можливість використання e-PBS для покращення на рівні протоколу, щоб уникнути залежності від третіх осіб Relayer.

Наразі неможливо повністю вирішити проблему MEV, більше йдеться про зменшення її негативного впливу. Основні напрямки досліджень включають: рівень протоколу, рівень додатків та вдосконалення механізмів аукціону.

ВВІЧЛИВІСТЬ

SUAVE(Єдиний Уніфікований Аукціон для Вираження Вартості), запропонований Flashbots, має на меті покращити негативний вплив MEV. Його основа - побудова нової блокчейн-системи SUAVE, що має вбудовану підтримку MEVM віртуальної машини для EVM смарт-контрактів. Основні характеристики:

• Підтримка розробки MEV смарт-контрактів на базі EVM
• Знизити бар'єри для створення MEV-додатків, сприяти конкуренції між механізмами
• Програмуйте централізовану інфраструктуру в децентралізовані смарт-контракти
• Як децентралізований сортувальник і машина розпізнавання намірів, подається на ланцюг Пропозера
• Використання ефіріуму як рівня розрахунків
• Підтримка торгівлі відповідно до намірів користувачів, розшифровується SUAVE та максимізує прозорість MEV

SUAVE підходить для впровадження механізмів, таких як податки на застосування, Paradigm є консультантом та інвестором цього проєкту.

ОФА

OFA(Order Flow Auction) є вдосконаленням механізму аукціону:

1. Ініціатор замовлення надсилає замовлення до OFA, OFA вибірково розкриває частину інформації
2. Учасники торгів роблять ставки та пропонують ціну, отримуючи відповідні права на порядок потоку MEV
3. Приватний потік замовлень видимий лише для учасників торгів, що вводить ринкову конкуренцію та підвищує прозорість.

В даний час розробляється кілька проектів на основі OFA, деталі реалізації основних компонентів дещо відрізняються.

Приватний торговий пул криптовалют

Приватний торговий пул криптографії має на меті вирішення проблеми конфіденційності для Searcher. Основні методи шифрування включають:

1. Багатосторонні обчислення ( MPC ): Багато сторон використовують MPC для приховування деталей транзакцій
2. Доказова затримка функції (VDF): потрібен час T для обчислення, швидка перевірка правильності
3. Порогове шифрування ( TSS ): багато сторін беруть участь у шифруванні та розшифруванні, без необхідності в єдиному повному ключі
4. Нульові докази (ZKP): не публікувати конкретну