Éclairer la forêt noire : Lever le voile sur le MEV

Avec l'augmentation des activités sur la chaîne et l'évolution et l'enrichissement des infrastructures sur la chaîne, le MEV sur la chaîne a toujours été considéré comme la partie la plus dangereuse de la forêt sombre d'Ethereum, ce qui entraîne directement des pertes de profits et une dégradation de l'expérience utilisateur dans les activités financières sur la chaîne. L'objectif de cet article "Illuminer la forêt sombre" est d'analyser en profondeur les problèmes de centralisation et de confiance inhérents à ce mécanisme, fondé sur le mécanisme de génération de blocs d'Ethereum 2.0 et l'évolution technique de la séparation proposer-constructeur (PBS), qui est en contradiction flagrante avec les valeurs d'Ethereum.

L'aggravation de l'MEV sur la blockchain est en effet une épée à double tranchant, ayant des externalités positives et négatives. Les externalités positives incluent la réduction des différences de prix sur les DEX et l'aide à la liquidation des transactions ; les externalités négatives incluent les dommages causés par le trading sandwich aux utilisateurs. Par conséquent, les solutions à l'MEV visent davantage à atténuer les externalités négatives plutôt qu'à les éliminer complètement. Dans notre exploration des mécanismes pour atténuer les externalités négatives de l'MEV et résoudre les problèmes liés aux intermédiaires de confiance tiers, appelés Relayer, nous avons principalement classé les mesures en trois catégories : amélioration des mécanismes d'enchères, amélioration de la couche de consensus et amélioration de la couche d'application. Ces trois types d'améliorations auront un impact à différents niveaux sur le paysage moderne de l'MEV, mais certaines solutions ne résolvent pas réellement le problème des attaques sandwich rencontrées par les utilisateurs. Les transactions des utilisateurs demeurent dans le pool public, il est donc nécessaire d'introduire davantage de technologies de pools de confidentialité pour protéger la confidentialité optionnelle des transactions des utilisateurs. Ces solutions à l'MEV méritent d'être combinées et essayées.

En outre, en tant que sous-produit de la conception de mécanismes inévitables, le MEV deviendra encore plus complexe à l'avenir. Nous avons également exploré dans le texte les défis techniques et les opportunités supplémentaires liés au MEV qui pourraient apparaître avec la mise en œuvre de nouveaux types de transactions tels que l'architecture Layer2 et l'abstraction de compte EIP-4337.

Enfin, nous espérons qu'avec cet article, nous pourrons explorer des solutions potentielles pour atténuer les problèmes d'externalité négative liés au MEV, et fournir une compréhension globale des avantages et des inconvénients des solutions MEV actuelles, non seulement pour éclairer l'obscurité de la forêt dans laquelle se trouvent les utilisateurs à l'avenir, mais aussi pour éclairer les chercheurs du secteur dans leurs recherches ultérieures sur la forêt sombre du MEV.

Ethereum 2.0

Depuis The Merge, Ethereum a adopté un mécanisme POS pour garantir la sécurité du réseau, tout en abandonnant la concurrence intensive en calcul pour se tourner vers la preuve de participation. Après la fusion, Ethereum est divisé en couche d'exécution et couche de consensus. De plus, la production de blocs a également changé, chaque Epoch représentant un cycle POS, chaque Epoch étant divisé en 32 Slots, chaque Slot correspondant à une unité de temps de production de bloc, soit 12 secondes.

Le réseau sélectionnera aléatoirement un comité parmi les validateurs à chaque Epoch, et le proposeur de bloc est choisi de manière aléatoire parmi les membres du comité. Ce proposeur doit regrouper les transactions, les trier et exécuter pour produire un bloc final. Les autres validateurs du comité supervisent ce processus et votent pour ce bloc. De plus, ce comité sera réévalué après chaque Epoch. Une certaine limite de temps d'opération est également imposée pour garantir l'efficacité de la génération de blocs et des votes. Ici, nous normalisons les termes pour les lecteurs : le Payload est la charge d'exécution, signifiant un changement d'état des transactions, et peut être considéré comme une partie de l'exécution du bloc. Le proposeur de bloc mettra en œuvre le Payload d'exécution (, c'est-à-dire le changement d'état du résultat de la transaction ) et la proposition de bloc.

Architecture PBS

En fait, lorsque les validateurs sont sélectionnés pour devenir des proposeurs de blocs, il arrive souvent que le proposeur n'ait pas de motivation à exécuter le Payload, c'est-à-dire à trier et exécuter les transactions, car cela nécessite une grande puissance de calcul pour exécuter les changements d'état. À l'origine, l'idée était que si nous élisions un comité décentralisé, et si nous intégrions la charge d'exécution, alors le tri des transactions et autres deviendrait une affaire décentralisée. Cependant, les validateurs semblent naturellement vouloir confier cette partie à un tiers, tandis qu'eux-mêmes, en tant que proposeurs, se concentrent sur la proposition de blocs. C'est ainsi qu'est née l'idée de PBS, qui consiste à séparer la proposition et la construction de blocs ; les proposeurs ne sont responsables que de la validation des blocs, sans participer à la construction des blocs. La séparation entre les proposeurs et les constructeurs favorise un marché ouvert, dans lequel les proposeurs de blocs peuvent acquérir des blocs auprès des constructeurs. Ces constructeurs rivalisent entre eux pour construire des blocs et offrent le tarif le plus élevé aux proposeurs, ce que nous appelons "enchères de blocs".

Nous allons brièvement introduire le modèle d'enchères scellées Proposer Builder Separate de PBS(. Lorsque les utilisateurs soumettent des transactions via un proxy RPC, le RPC fonctionne comme un nœud, soumettant la transaction dans le Mempool public. Plusieurs Builders trouvent les transactions les plus adaptées pour les classer afin de générer un bloc maximisant le profit), où le profit maximal fait référence aux frais de transaction Base+Priority+MEV(. Ensuite, plusieurs Builders interagissent avec le Proposer via le Relayer MEV-Boost. Le Relayer est le pont d'interaction entre plusieurs Builders et le Proposer. Les Builders soumettent leurs offres au Relayer, qui transmet plusieurs en-têtes de blocs et les offres correspondantes au Proposer. En général, le Proposer adopte l'offre du bloc la plus élevée. Dans ce processus, toutes les informations sont fermées; le Relayer ne soumet que les en-têtes de blocs au Proposer, ce qui confère au Proposer une résistance à la censure.

Types de participants et jeux dans PBS

Ses principaux participants sont Builder, Relayer, Proposer, MEVbot)Searcher(.

) Builder

Le Builder est principalement responsable de la construction du contenu des blocs. Avec l'utilisation de la technologie MEV-Boost, il se trouve dans une position plus favorable lors des enchères, car il ne supporte pas seulement les frais de gas, mais également les revenus MEV. Le Builder peut directement examiner les transactions des utilisateurs et des Searchers, ce qui a toujours été critiqué, surtout après que le gouvernement américain a publié l'OFAC. De nombreux Builders ont participé à la conformité avec l'OFAC. Comparé au début, bien que le taux d'examen des blocs ait récemment diminué, nous pouvons constater que, dans le processus de construction des blocs, le Builder a un effet direct sur l'examen des transactions.

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Actuellement, en ce qui concerne la part de marché des Builders, des plateformes comme beaverbuild.org, qui offrent une construction pure et sans vérification, sont en train d'élargir progressivement leur part de marché, tout est axé sur le profit.

) Searcher

Essentiellement, le travail de maximisation des profits nécessite la collaboration entre les Searchers et les Builders. Les Searchers ont tendance à collaborer avec des Builders spécifiques, ce qui peut former un Dark Pool ou un Private Pool, où les transactions des Searchers ne sont visibles que pour des Builders spécifiques. Certains Builders peuvent ainsi obtenir des transactions MEV maximisant les profits et enchérir sur l'espace de bloc. Théoriquement, si un Builder agit de manière malveillante ou exerce une censure, alors le Searcher peut choisir d'autres Builders, ce qui entraînera une diminution progressive de la part de marché du Builder. Par conséquent, soumis aux Searchers, les Builders doivent souvent considérer le coût caché de leurs actions malveillantes. L'image ci-dessus montre les revenus de MEV et de Gas quotidien, où l'on peut voir que les revenus MEV contribué par les Searchers peuvent, en cas de fluctuations importantes du marché, atteindre jusqu'à deux fois les revenus de Gas journaliers.

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Pour les Searchers, ils se divisent en arbitrage CEX-DEX) hors chaîne( et en deux grandes catégories : DEX, intermédiaire, liquidation) purement en chaîne(.

Actuellement, Wintermute occupe la première part de marché des transactions d'arbitrage CEX - DEX.

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Pour les opportunités MEV entièrement en chaîne, il y a une tendance à la formation progressive de studios, où jaredfromsubway.eth détient une part de marché impressionnante de 37,2 %. Il excelle dans les attaques sandwich sur les utilisateurs de la chaîne Ethereum, devenant un moment donné l'utilisateur avec la consommation de gas la plus élevée sur la chaîne, consommant environ 1,5 % de l'ensemble du gas d'une journée. De février 2023 à juin 2024, ce robot a dépensé un total de 76 916 ETH, ce qui correspond à environ 175 millions de dollars selon la valeur des transactions exécutées. Étant donné le lien étroit entre les Searchers et les Builders, dans la pratique, de nombreux Searchers envoient leur flux d'ordres aux trois principaux Builders, alors qu'il serait en réalité possible de diffuser à tous les Builders. Cependant, certains petits Builders peuvent diviser le flux d'ordres des Searchers, ce qui rend les stratégies MEV des Searchers inefficaces, entraînant ainsi un risque de perte. De plus, l'attachement à un Builder peut également maintenir son influence au sein de l'écosystème.

) Relayer

Le Relayer est responsable de la collecte des enchères, puis sert de station de relais pour soumettre l'en-tête de bloc et le prix des enchères au Proposer, à ce moment-là, le Proposer ne connaît pas les détails des transactions dans le bloc. Une fois que le Proposer a choisi et signé l'en-tête de bloc, le Relayer libérera tout le contenu des transactions au Proposer. Nous constatons que le Relayer agit en tant que tiers sans incitation économique, gagnant une grande confiance; le Builder dépend des offres du Proposer, tandis que le Proposer dépend des offres et du contenu du bloc du Relayer. Historiquement, des problèmes similaires se sont également produits, un Relayer présentant une vulnérabilité potentielle, ce qui a conduit le Proposer à extraire plus de 20 millions de dollars de MEV. Bien que ces vulnérabilités puissent être corrigées, le Relayer lui-même peut toujours choisir d'agir de manière malveillante et de voler des MEV.

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L'image ci-dessus montre la part de marché des Relayers. Nous constatons que la part de marché des Builders qui fonctionnent uniquement sur le MAX Profit a progressivement augmenté depuis le Merge. Par conséquent, dans un marché libre, il est impossible de contrôler artificiellement le MEV par les Builders.

En même temps, les Relayers font face à un problème, à savoir l'absence d'incitation économique. Par conséquent, certaines entreprises ont également abandonné la recherche et le développement dans la direction des Relayers. Actuellement, les Relayers dépendent des spécifications MEVBoost proposées par Flashbots pour se construire, et Ethereum s'appuie sur des tiers pour fournir PBS, ce qui n'est pas une solution durable. C'est pourquoi la communauté Ethereum explore actuellement l'intégration de PBS au niveau du protocole.

) Proposer

Pour le Proposeur, il s'agit de sélectionner de manière aléatoire un groupe de comités parmi tous les validateurs à l'aide d'un algorithme, puis de choisir un proposeur de bloc à chaque slot. Le proposeur de bloc lui-même est capable d'exécuter la charge, mais en raison de la tendance naturelle du proposeur à vouloir externaliser cette partie, cela peut facilement entraîner une coopération verticale entre le Builder et le Proposeur. Le Relayer de MEV-boost souhaite agir comme un point intermédiaire de ce type, afin de réduire les collusions de coopération verticale résultant de la communication directe entre les deux. Actuellement, nous sommes tous dans des pools de mines en tant que pools de validateurs, mais ces pools de mines et les pools de validateurs LSD présentent un effet d'échelle très fort, en particulier avec l'apparition des LSD, qui libère le potentiel des tokens initialement stakés, améliorant l'efficacité du capital, et l'impact des éléments DEFI qui les soutiennent, les pools de validateurs se trouvent donc dans une tendance de plus en plus centralisée.

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Un projet LSD bien connu détient actuellement environ 28,7 % de parts de marché, d'autres échanges et projets LSD bien connus se classent deuxième et troisième. Dans le passé, lorsque la solution MEV-BOOST PBS n'était pas mise en œuvre, le Proposer devait assumer la tâche du Builder, c'est-à-dire exécuter la charge )Payload(, mais la plupart des Proposers ont renoncé à leur capacité à exécuter le tri des transactions, car cela alourdirait considérablement les performances de validation en raison de la charge de calcul lourde, il est donc préférable de sous-traiter la charge d'exécution et de laisser un tiers enchérir pour le bloc.

) Utilisateur

Enfin, parlons des utilisateurs. Les utilisateurs se trouvent souvent dans la position la plus faible dans la conception de l'architecture, car leurs transactions sont toutes placées dans le Mempool et peuvent être exploitées par divers MEVbots pour réaliser des profits MEV, mais ces profits ne profitent pas aux utilisateurs. Cependant, ce n'est pas toujours un inconvénient. Par exemple, dans les DEX, lorsque la volatilité du marché sur la chaîne est importante ou que le volume des transactions des utilisateurs dépasse la liquidité du DEX, les MEVbots peuvent utiliser l'arbitrage pour réduire le slippage et les écarts de prix entre les différentes plateformes. Ainsi, l'existence de l'MEV a des externalités positives et négatives, qui nécessitent une discussion séparée, et c'est aussi ce qui en fait.