Iluminando el bosque oscuro: revelando el velo misterioso de MEV

Con el aumento de las actividades en la cadena y la evolución y riqueza de la infraestructura en la cadena, el MEV en la cadena siempre ha sido visto como una de las partes más peligrosas del bosque oscuro de Ethereum, lo que ha causado pérdidas de beneficios y degradación de la experiencia del usuario en las actividades financieras en la cadena. El objetivo de este artículo "Iluminando el bosque oscuro" es analizar, basado en el mecanismo de generación de bloques de Ethereum 2.0 y la evolución técnica de la separación de proponentes y constructores (PBS), los problemas inherentes de centralización y confianza que este conjunto de mecanismos trae y que están en total oposición a los valores de Ethereum.

La intensificación del MEV en la cadena es, de hecho, una espada de doble filo, con externalidades positivas y negativas. Las positivas incluyen la reducción de las diferencias de precios en DEX, ayudando a liquidar transacciones; las negativas incluyen el daño de las transacciones de sándwich para los usuarios. Por lo tanto, las soluciones para el MEV se centran más en mitigar las externalidades negativas, en lugar de erradicarlas. En nuestro proceso de exploración de mecanismos para mitigar las externalidades negativas del MEV y abordar los problemas actuales del middleware de confianza de terceros Relayer, se dividen principalmente en tres tipos de medidas: mejoras en el mecanismo de subasta, mejoras en la capa de consenso y mejoras en la capa de aplicación. Estas tres mejoras tendrán un impacto en diferentes grados en el panorama moderno del MEV, pero algunas soluciones no abordan sustancialmente el problema de los ataques de sándwich que enfrentan los usuarios. Las transacciones de los usuarios siguen estando en un pool público, por lo que es necesario introducir más tecnologías de pool de privacidad para proteger la privacidad opcional de las transacciones de los usuarios. Estas soluciones de MEV merecen ser combinadas y probadas.

Además, el MEV, como un subproducto inevitable del diseño del mecanismo, se volverá aún más complejo en el futuro. También exploramos en el texto los posibles desafíos y oportunidades técnicas del MEV que podrían surgir con la implementación de nuevos tipos de transacciones, como la arquitectura Layer2 y la abstracción de cuentas EIP-4337.

Finalmente, esperamos que este artículo explore soluciones potenciales para mitigar el problema de las externalidades negativas de MEV y proporcione una comprensión integral de los pros y los contras de las soluciones actuales de MEV, no solo para iluminar el bosque oscuro en el que se encuentran los usuarios en el futuro, sino también para iluminar el bosque oscuro para los investigadores de la industria que estudian más a fondo el MEV.

Ethereum 2.0

Desde The Merge, Ethereum ha adoptado un mecanismo POS para garantizar la seguridad de la red, al mismo tiempo que ha abandonado la competencia intensiva en cálculos en la producción de bloques, optando en su lugar por la prueba de participación. Después de la fusión, Ethereum se ha dividido en una capa de ejecución y una capa de consenso. Además, la producción total de bloques también ha cambiado; cada Epoch es un ciclo POS, y cada Epoch se divide en 32 Slots, cada Slot equivale a una unidad de tiempo para la producción de bloques, que es de 12 segundos.

Toda la red seleccionará aleatoriamente un comité de validadores en cada Epoch. La persona que propone el bloque se elige aleatoriamente de entre los miembros del comité, y el proponente del bloque necesita empaquetar las transacciones y ordenarlas para finalmente producir un bloque. Los demás validadores del comité supervisarán este proceso y luego votarán por el bloque. Además, este comité se volverá a seleccionar después de cada Epoch. También se les impone un límite de tiempo operativo para garantizar la eficiencia en la generación de bloques y votaciones. Aquí, normalizamos los términos para los lectores: Payload es la carga de ejecución, lo que significa un cambio en el estado de las transacciones, y se puede considerar como parte de la ejecución del bloque. El proponente del bloque implementará la carga de ejecución (, que es el cambio de estado de los resultados de las transacciones ) y la propuesta del bloque.

Arquitectura PBS

De hecho, cuando un validador es seleccionado para ser proponente de bloque, a menudo el proponente no tiene motivación para ejecutar el Payload, es decir, ordenar y ejecutar transacciones, porque esta tarea requiere una gran cantidad de capacidad de cálculo para realizar cambios de estado. La idea original era que, si elegimos a través de un comité descentralizado, y si incluimos la ejecución de carga en ello, entonces el ordenamiento de transacciones se convertiría en algo descentralizado. Sin embargo, los validadores parecen querer naturalmente delegar esta parte a terceros, y el propio Proponente se enfoca en proponer bloques. Por lo tanto, surgió la idea de PBS, que es separar la propuesta de bloque y la construcción, donde el proponente solo se encarga de validar bloques y no participa en la construcción de bloques. La separación entre el proponente y el constructor fomenta un mercado abierto, en el cual los proponentes de bloques pueden obtener bloques de los constructores. Estos constructores compiten entre sí para construir bloques y ofrecen la mayor tarifa al proponente, lo que llamamos "subasta de bloques".

A continuación, presentamos brevemente el modelo de subasta sellada de la primera ronda de PBS( Proposer Builder Seperate). Cuando un usuario envía una transacción a través de un proxy RPC, el RPC actúa como un nodo que envía la transacción al Mempool público. Varios Builders encuentran las transacciones más adecuadas para ordenarlas y generar un bloque que maximice las ganancias(. La maximización de ganancias se refiere a las tarifas de transacción Base + Prioridad + MEV). Luego, varios Builders interactúan con el Proposer a través del MEV-Boost Relayer. El Relayer es el puente de interacción entre múltiples Builders y el Proposer. Los Builders envían ofertas al Relayer, que a su vez envía múltiples encabezados de bloques y las ofertas correspondientes al Proposer. Generalmente, el Proposer acepta el bloque con la oferta más alta. En este proceso, toda la información es confidencial; el Relayer solo enviará los encabezados de bloque al Proposer, lo que otorga al Proposer resistencia a la censura.

Tipos de participantes y juegos en PBS

Sus principales participantes son Builder, Relayer, Proposer, MEVbot(Searcher).

Builder

El Builder es principalmente responsable de construir el contenido del bloque. Después de utilizar la tecnología MEV-Boost, se encuentra en una posición más favorable en la licitación, ya que no solo admite tarifas de gas, sino que también apoya los ingresos de MEV. El Builder puede revisar directamente las transacciones de los usuarios y de los Searchers, lo cual ha sido un punto criticado durante mucho tiempo, especialmente después de que el gobierno de EE. UU. anunciara el OFAC. Muchos Builders participaron en el cumplimiento del OFAC. En comparación con el comienzo, aunque la proporción de bloques revisados ha disminuido recientemente, podemos ver que, en el proceso de construcción del bloque, el Builder tiene un efecto directo en la revisión de transacciones.

En cuanto a la cuota de mercado actual de Builder, plataformas como beaverbuild.org, que son construcciones puramente sin necesidad de revisión, están expandiendo gradualmente su cuota de mercado, todo con un enfoque en las ganancias.

Buscador

En esencia, el trabajo de maximización de beneficios requiere el esfuerzo conjunto de Searcher y Builder. A menudo, los Searchers colaboran con Builders específicos, lo que da lugar a un Dark Pool o Private Pool, donde las transacciones de los Searchers solo se muestran a Builders específicos. Algunos Builders obtendrán transacciones MEV que maximizan los beneficios y, a su vez, licitarán por el espacio en bloques. Teóricamente, si un Builder actúa mal o censura, el Searcher puede optar por otros Builders, lo que llevará a una disminución gradual de la cuota de mercado del Builder. Por lo tanto, debido a la influencia de los Searchers, los Builders a menudo considerarán el costo oculto de actuar mal. La imagen de arriba muestra la situación de los ingresos de MEV y Gas diario, se puede ver que los ingresos de MEV aportados por los Searchers, en condiciones de alta volatilidad del mercado, incluso pueden ser el doble de los ingresos de Gas del día.

Para el Searcher, se divide en CEX-DEX( arbitraje fuera de la cadena) y en dos grandes categorías DEX, mezzanine y liquidación( completamente en la cadena).

Actualmente, Wintermute ocupa el primer lugar en la cuota de mercado de las operaciones de arbitraje entre CEX y DEX.

Para las oportunidades de MEV puramente en cadena, hay una tendencia a formar estudios de trabajo, donde jaredfromsubway.eth tiene una participación de mercado asombrosa del 37.2%, siendo experto en realizar ataques de sándwich a los usuarios en la cadena de Ethereum, llegando a ser el usuario con el mayor consumo de gas en la cadena, consumiendo aproximadamente el 1.5% del gas de un día completo. Desde febrero de 2023 hasta junio de 2024, este bot gastó un total de 76,916 ETH, lo que equivale a aproximadamente 175 millones de dólares según el valor de las transacciones realizadas. Debido a la estrecha relación entre Searchers y Builders, en la práctica, muchos Searchers envían su flujo de órdenes a los tres principales Builders; en realidad, se podría transmitir a todos los Builders, pero algunos Builders más pequeños pueden dividir el flujo de órdenes de los Searchers, lo que provoca la ineficacia de las estrategias de MEV de los Searchers y, a su vez, el riesgo de pérdidas. Además, vincularse a un Builder también puede ayudar a mantener su influencia dentro del ecosistema.

Relayer

El Relayer es responsable de reunir las ofertas, y luego actúa como un intermediario para que el Proposer presente el encabezado del bloque y el precio de la subasta del bloque; en este momento, el Proposer no conoce los detalles de las transacciones en el bloque. Una vez que el Proposer elige y firma el encabezado del bloque, el Relayer liberará todo el contenido de las transacciones al Proposer. Nos damos cuenta de que el Relayer, actuando como un tercero sin incentivos económicos, ha ganado una gran confianza; el Builder depende del Proposer para las ofertas, y el Proposer depende de las ofertas y el contenido del bloque del Relayer. Históricamente, también ha habido problemas similares, donde un Relayer tenía una vulnerabilidad potencial que permitió al Proposer extraer más de 20 millones de dólares en MEV. Aunque estas vulnerabilidades pueden ser reparadas, el Relayer en sí todavía puede optar por actuar de manera maliciosa y robar MEV.

La imagen anterior muestra la situación de la participación de mercado de Relayer. Podemos observar que la cuota de mercado de los Builder que operan con un MAX Profit puro ha ido aumentando gradualmente desde la fusión. Por lo tanto, en un mercado libre, es imposible controlar artificialmente el MEV a través de Builder.

Al mismo tiempo, Relayer también enfrenta un problema, que es la falta de incentivos económicos. Por lo tanto, algunas empresas también han abandonado la investigación y desarrollo en la dirección de Relayer. Actualmente, Relayer depende de las especificaciones MEVBoost propuestas por Flashbots para construir, y Ethereum depende de terceros para proporcionar PBS, lo que no es una solución a largo plazo. Por lo tanto, actualmente la comunidad de Ethereum también está explorando la posibilidad de integrar PBS a nivel de protocolo.

Proposer

Para el Proposer, se elige aleatoriamente un grupo de comités entre todos los validadores mediante un algoritmo, y se selecciona un proponente de bloque en cada slot. El proponente de bloque tiene la capacidad de ejecutar la carga, pero dado que el proponente naturalmente desea externalizar esta parte, esto puede llevar a una cooperación vertical entre el Builder y el Proposer. El Relayer de MEV-boost busca actuar como un punto intermedio de este tipo, para reducir la colusión de cooperación vertical que resulta de la comunicación directa entre ambos. Dado que actualmente todos están en pools de minería como pools de validadores, estos pools de minería y los pools de validadores de LSD tienen un fuerte efecto de escala, especialmente con la aparición de LSD, que libera el potencial de los tokens originalmente apostados, mejorando la eficiencia de capital, y la influencia de los bloques DEFI detrás de ello, lo que lleva a que los pools de validadores estén en una tendencia más centralizada.

Un conocido proyecto LSD actualmente ocupa aproximadamente el 28.7% de la cuota de mercado, mientras que otros intercambios y proyectos LSD conocidos ocupan el segundo y tercer lugar. En el pasado, cuando no se implementó activamente la solución MEV-BOOST PBS, el Proposer necesitaba asumir la tarea del Builder, es decir, ejecutar la carga (Payload), sin embargo, la mayoría de los Proposers renunciaron a su capacidad para ordenar y ejecutar transacciones, ya que esto podría afectar gravemente el rendimiento de validación debido a la carga de trabajo computacional pesada, prefiriendo externalizar la carga de ejecución y permitir que un tercero subaste el bloque.

Usuario

Por último, hablemos sobre el usuario. Los usuarios suelen estar en la posición más débil en el diseño arquitectónico, ya que sus transacciones se colocan en el Mempool y son aprovechadas por varios MEVbot para obtener ganancias de MEV, pero estas ganancias no fluyen hacia los usuarios. Sin embargo, esto no siempre es algo negativo. Por ejemplo, en DEX, cuando hay una gran volatilidad en el mercado en la cadena o cuando el volumen de transacciones de un usuario supera la liquidez del DEX, los MEVbot pueden utilizar arbitrajes para reducir el deslizamiento y las diferencias de precios entre plataformas. Por lo tanto, la existencia de MEV tiene externalidades positivas y negativas, que necesitan ser discutidas por separado, y esto también es su.