Khám Phá Bí Ẩn MEV: Chiếu Sáng Rừng Đen

Tổng quan

Với sự gia tăng mạnh mẽ của các hoạt động trên chuỗi và sự tiến hóa của cơ sở hạ tầng, MEV đã luôn được coi là một trong những phần nguy hiểm nhất trong hệ sinh thái Ethereum, ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động tài chính và trải nghiệm trên chuỗi của người dùng. Bài viết này nhằm phân tích cơ chế tạo khối của Ethereum 2.0 và công nghệ tách biệt người đề xuất - người xây dựng (PBS), khám phá các vấn đề trung tâm hóa và niềm tin mà nó mang lại, cũng như sự mâu thuẫn với các giá trị của Ethereum.

Ảnh hưởng của MEV là hai mặt: một mặt có thể giảm sự chênh lệch giá DEX, giúp thanh lý giao dịch; mặt khác sẽ gây tổn hại đến lợi ích của người dùng. Do đó, các giải pháp cho MEV chủ yếu là giảm thiểu tác động tiêu cực, chứ không phải là loại bỏ hoàn toàn. Hiện tại có ba loại biện pháp chính: cải tiến cơ chế đấu giá, cải tiến lớp đồng thuận và cải tiến lớp ứng dụng. Những giải pháp này sẽ ảnh hưởng đến bối cảnh MEV, nhưng một số giải pháp không thể giải quyết triệt để các vấn đề mà người dùng gặp phải. Việc áp dụng công nghệ bể riêng tư để bảo vệ quyền riêng tư giao dịch của người dùng là hướng đi đáng được khám phá.

Ngoài ra, với việc triển khai các công nghệ mới như kiến trúc Layer2 và trừu tượng hóa tài khoản, MEV sẽ phải đối mặt với nhiều thách thức và cơ hội kỹ thuật hơn. Bài viết này hy vọng sẽ khám phá các giải pháp tiềm năng để giảm thiểu tác động tiêu cực của MEV, nhận thức đầy đủ về những lợi ích và bất lợi của các giải pháp MEV hiện tại, nhằm cung cấp ý tưởng cho nghiên cứu trong tương lai.

Kiến trúc Ethereum 2.0

Kể từ The Merge, Ethereum đã áp dụng cơ chế POS để đảm bảo an ninh mạng, từ bỏ cạnh tranh sức mạnh tính toán và chuyển sang chứng minh cổ phần. Sau khi hợp nhất, Ethereum được chia thành lớp thực thi và lớp đồng thuận. Chu kỳ sản xuất khối cũng đã thay đổi:

• Mỗi Epoch là một chu kỳ POS
• Mỗi Epoch được chia thành 32 Slot, mỗi Slot là đơn vị thời gian tạo khối 12 giây.

Mạng lưới mỗi Epoch sẽ ngẫu nhiên chọn một ủy ban, trong ủy ban đó lại ngẫu nhiên chọn một người đề xuất khối. Người đề xuất chịu trách nhiệm đóng gói, sắp xếp giao dịch và tạo ra khối, các thành viên ủy ban khác giám sát và bỏ phiếu. Ủy ban sẽ được lựa chọn lại mỗi Epoch.

Trong cấu trúc này, Payload chỉ việc thực thi tải, tức là thay đổi trạng thái giao dịch, có thể được xem như một phần của việc thực hiện khối. Người đề xuất khối chịu trách nhiệm thực hiện tải thực thi và đề xuất khối.

Kiến trúc PBS

Trên thực tế, các 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 tài nguyên tính toán lớn. Ban đầu, ý tưởng là thực hiện sự phân cấp trong việc sắp xếp giao dịch thông qua cuộc bầu cử ủy ban phi tập trung, nhưng các xác thực có xu hướng thuê ngoài phần công việc này, chỉ tập trung vào việc đề xuất khối. Do đó, ý tưởng PBS đã được đưa ra, tách biệt việc đề xuất và xây dựng khối:

• Người đề xuất nút chỉ chịu trách nhiệm xác minh khối, không tham gia xây dựng
• Người đề xuất nhận khối từ người xây dựng khối
• Các nhà xây dựng cạnh tranh với nhau để tạo ra khối, cung cấp phí cao nhất cho người đề xuất.
• Điều này đã hình thành một thị trường "đấu giá khối".

PBS(Mô hình quy trình đấu giá đầu tiên của Proposer Builder Separate) như sau:

1. Người dùng gửi giao dịch đến Mempool công khai thông qua RPC
2. Nhiều Builder tìm kiếm thứ tự giao dịch tối ưu, tạo ra khối tối đa hóa lợi nhuận
3. Builder tương tác với Proposer thông qua MEV-Boost Relayer:
   • Builder gửi báo giá cho Relayer
   • Relayer gửi nhiều tiêu đề khối và báo giá đến Proposer
   • Proposer thường chấp nhận khối có giá thầu cao nhất
4. Tất cả thông tin được niêm phong, Relayer chỉ gửi tiêu đề khối cho Proposer, đảm bảo tính chống kiểm duyệt.

Relayer thực hiện quy định MEV-Boost, quy định sự tương tác đấu thầu giữa Builder và Proposer.

Trò chơi của người tham gia dưới PBS

Các bên tham gia chính trong kiến trúc PBS bao gồm Builder, Relayer, Proposer và MEV bot(Searcher).

Builder

Builder chịu trách nhiệm xây dựng nội dung khối. Công nghệ MEV-Boost mang lại lợi thế cho Builder trong việc đấu thầu, vì không chỉ hỗ trợ phí Gas, mà còn hỗ trợ lợi nhuận MEV. Builder có thể trực tiếp kiểm tra giao dịch của người dùng và Searcher, điều này luôn bị chỉ trích. Đặc biệt là sau khi Mỹ ban hành OFAC, nhiều Builder tham gia tuân thủ OFAC, mặc dù tỷ lệ kiểm tra khối gần đây đã giảm, nhưng Builder vẫn có tác động trực tiếp trong việc kiểm tra giao dịch.

Hiện tại, beaverbuild.org không cần kiểm tra đang dần mở rộng thị phần trong thị trường Builder, với định hướng lợi nhuận.

Tìm kiếm

Tối đa hóa lợi nhuận cần có sự hợp tác giữa Searcher và Builder. Searcher thường hợp tác với một Builder cụ thể, hình thành Dark Pool hoặc Private Pool. Về lý thuyết, nếu Builder làm điều xấu hoặc kiểm duyệt, Searcher có thể chọn Builder khác, điều này sẽ dẫn đến việc thị phần của Builder giảm xuống. Do đó, Builder sẽ xem xét chi phí ngầm của việc làm điều xấu.

Searcher được chia thành hai loại lớn: chênh lệch giá giữa CEX-DEX ( ngoài chuỗi ) và DEX, kẹp, thanh lý ( hoàn toàn trên chuỗi ). Hiện tại, Wintermute chiếm vị trí số một trên thị trường chênh lệch giá CEX-DEX. MEV hoàn toàn trên chuỗi đang có xu hướng trở thành một studio, jaredfromsubway.eth chiếm 37,2% thị phần, chuyên về tấn công sandwich.

Do vì mối quan hệ chặt chẽ giữa Searcher và Builder, nhiều Searcher chỉ gửi luồng đơn hàng cho ba Builder hàng đầu, nhằm duy trì ảnh hưởng sinh thái và tránh việc các Builder nhỏ phân tách luồng đơn hàng gây ra sự mất hiệu lực của chiến lược.

Relayer

Relayer chịu trách nhiệm tập hợp đấu giá, gửi tiêu đề khối và báo giá cho Proposer. Sau khi Proposer chọn và ký tiêu đề khối, Relayer sẽ phát hành nội dung giao dịch hoàn chỉnh. Relayer, như một bên thứ ba không có động lực kinh tế, nhận được sự tin tưởng lớn, cả Builder và Proposer đều phụ thuộc vào Relayer. Trong lịch sử đã xảy ra sự cố lỗ hổng Ultrasound Relayer dẫn đến Proposer rút quá mức MEV.

Hiện tại, thị phần của Builder chạy thuần MAX Profit đang dần mở rộng, việc kiểm soát MEV một cách nhân tạo là không thể thực hiện trong thị trường tự do. Relayer đang đối mặt với vấn đề không có động lực kinh tế, Blocknative đã rút lui khỏi nghiên cứu theo hướng này. Cộng đồng Ethereum đang khám phá việc đưa PBS vào cấp độ giao thức.

Người đề xuất

Proposer được chọn ngẫu nhiên từ các nhà xác thực. Proposer có xu hướng thuê ngoài khối lượng công việc thực thi, dễ dẫn đến sự hợp tác theo chiều dọc với Builder. Relayer của MEV-boost mong muốn đóng vai trò là điểm trung gian để giảm bớt việc giao tiếp trực tiếp. Hiện tại, các hồ bơi khai thác và hồ bơi xác thực LSD có hiệu ứng quy mô, và hồ bơi xác thực đang có xu hướng tập trung hóa.

Lido chiếm 28,7% thị phần, Coinbase và Ether.fi theo sát phía sau. Phần lớn Proposer đã từ bỏ khả năng thực hiện sắp xếp giao dịch, outsourcing tải thực hiện cho các cuộc đấu giá bên thứ ba.

Người dùng

Người dùng là đối tượng yếu thế nhất trong cấu trúc này, giao dịch được đưa vào Mempool công khai, dễ dàng bị bot MEV chênh lệch giá. Tuy nhiên, MEV cũng có tác dụng tích cực, chẳng hạn như giảm trượt giá và chênh lệch giá trong DEX. Để tránh bị theo dõi, một số nhà cung cấp RPC cung cấp dịch vụ Mempool không công khai.

OFA(Order Flow Auction) là một cách mới, thông qua việc hợp tác với Searcher để đấu giá dòng lệnh của người dùng, hoàn trả một phần lợi nhuận MEV cho người dùng. Hiện tại, tỷ lệ người dùng sử dụng dòng lệnh riêng tư khoảng 10%, chủ yếu bị hạn chế bởi chi phí giáo dục và độ phức tạp trong vận hành.

Tóm tắt

Dưới kiến trúc PBS, việc đưa vào MEV-BOOST đã dẫn đến cơ chế đấu giá kín tối đa hóa lợi nhuận, khiến Builder và Searcher có xu hướng hợp tác và tin tưởng nhau, thể hiện xu hướng tập trung rõ rệt. Validator dưới POS cũng có xu hướng tập trung. Tất cả các khâu trong chuỗi ngành MEV đã trở nên tập trung, và đồng thời xuất hiện vấn đề tin tưởng nhiều bên, trái ngược với tầm nhìn phi tập trung và phi tin cậy của Ethereum.

Cộng đồng Ethereum đang thảo luận về ba đề xuất để giảm thiểu sự tập trung:

1. Công nghệ SUAVE: Tăng cường độ minh bạch của giao dịch, giảm bớt ngưỡng tin cậy của Searcher đối với Builder
2. Enshrined PBS: đưa PBS vào lớp giao thức, loại bỏ sự phụ thuộc vào Relayer
3. AVS phi tập trung: như SSV, Lido đã hợp tác với nó

Tình trạng MEV

Hiện tại, các loại MEV chính trên chuỗi là arbitrage, tấn công sandwich và thanh lý. Trong 30 ngày qua:

• Lợi nhuận chênh lệch giá tối đa, các bot MEV đạt được lợi nhuận 2.6 triệu USD
• Lợi nhuận trung bình mỗi giao dịch tấn công sandwich là 0,8 USD, tổng lợi nhuận khoảng 880.000 USD

Vai trò tích cực của MEV bao gồm giảm chênh lệch giá DEX và hỗ trợ thanh lý; tác động tiêu cực chủ yếu là thiệt hại cho người dùng. Trong ngắn hạn, sự gia tăng hoạt động MEV sẽ dẫn đến việc phí Gas tăng vọt, ảnh hưởng đến trải nghiệm của người dùng.

Với việc Ethereum chuyển sang Layer2, vấn đề MEV xuyên chuỗi cũng xuất hiện.

Độ phức tạp của MEV trong kiến trúc Layer2

Các hoạt động arbitrage lớn trên chuỗi trong tương lai sẽ chuyển sang MEV đa chuỗi phức tạp hơn. Hiện tại có rất ít nghiên cứu, chủ yếu tập trung vào cải tiến bộ sắp xếp. Cầu nối chuỗi là sản phẩm cần thiết, Searcher có thể giúp làm chậm dòng thanh khoản phân mảnh giữa các Layer2, nhưng trải nghiệm và tính bảo mật của cầu nối chuỗi vẫn cần được cải thiện.

MEV tiềm năng của EIP-4337

EIP-4337 giới thiệu trừu tượng hóa tài khoản và loại giao dịch mới, sẽ ảnh hưởng đến cấu trúc MEV:

• Thêm loại giao dịch User Operation vào Mempool
• Vai trò Bundler tương tự như Builder, đóng gói User Operation thành giao dịch bình thường.
• Bundler có thể hợp tác với Searcher để sắp xếp lại User Operation nhằm thu được MEV.
• Các thông số User Operation trên các chuỗi khác nhau có thể khác nhau, làm tăng ngưỡng kỹ thuật MEV đa chuỗi.

Hướng khám phá giảm thiểu MEV

Trong quá khứ, hệ sinh thái Ethereum phụ thuộc vào Flashbots để thực hiện PBS. Để giải quyết vấn đề phi tín nhiệm và động lực kinh tế bằng không, Ethereum đang xem xét việc sử dụng cải tiến cấp độ e-PBS, tránh phụ thuộc vào các Relayer bên thứ ba.

Hiện tại không thể giải quyết triệt để vấn đề MEV, chủ yếu là giảm thiểu tác động tiêu cực của nó. Các hướng khám phá chính bao gồm: cấp độ giao thức, cấp độ ứng dụng và cải tiến cơ chế đấu giá.

SUAVE

SUAVE(Cuộc đấu giá thống nhất đơn lẻ cho việc biểu hiện giá trị)được Flashbots đề xuất, nhằm cải thiện tác động tiêu cực của MEV. Cốt lõi của nó là xây dựng chuỗi khối mới SUAVE, tích hợp hỗ trợ máy ảo MEVM cho hợp đồng thông minh EVM. Những đặc điểm chính:

• Hỗ trợ phát triển hợp đồng thông minh MEV dựa trên EVM
• Giảm bớt rào cản trong việc tạo ra ứng dụng MEV, thúc đẩy cạnh tranh giữa các cơ chế
• Lập trình cơ sở hạ tầng tập trung thành hợp đồng thông minh phi tập trung
• Là một bộ sắp xếp phi tập trung và máy nhận diện ý định được gửi đến Proposer trên chuỗi
• Sử dụng Ethereum làm lớp thanh toán
• Hỗ trợ giao dịch theo ý định của người dùng, được SUAVE phân tích và tối đa hóa độ minh bạch MEV

SUAVE phù hợp để thực hiện các cơ chế như thuế ứng dụng, Paradigm là cố vấn và nhà đầu tư của dự án này.

OFA

OFA(Order Flow Auction) là sự cải tiến của cơ chế đấu giá:

1. Người khởi tạo đơn hàng gửi đơn hàng đến OFA, OFA chọn lọc tiết lộ một phần thông tin.
2. Người đấu giá đưa ra giá và đề xuất giá thanh toán, nhận quyền MEV tương ứng cho đơn hàng.
3. Dòng đơn tư nhân chỉ có Bidders thấy, đưa vào cạnh tranh thị trường để tăng cường tính minh bạch.

Hiện tại có nhiều dự án dựa trên OFA đang được nghiên cứu phát triển, chi tiết thực hiện các thành phần cốt lõi có sự khác biệt.

Hồ giao dịch riêng tư

Mật mã của hồ giao dịch cá nhân nhằm giải quyết vấn đề bảo mật cho Searcher. Các phương pháp mã hóa chính bao gồm:

1. Tính toán đa bên (MPC): Nhiều bên sử dụng MPC để ẩn chi tiết giao dịch
2. Hàm trì hoãn có thể xác minh ( VDF ): cần thời gian T để tính toán, xác minh nhanh tính chính xác.
3. Mã hóa ngưỡng (TSS): Nhiều bên cùng tham gia mã hóa và giải mã, không cần một khóa hoàn chỉnh duy nhất.
4. Bằng chứng không kiến thức (ZKP): không công bố cụ thể