Iluminando a Floresta Escura: Revelando o Véu do MEV

Com o aumento das atividades na cadeia e a evolução e enriquecimento da infraestrutura na cadeia, o MEV na cadeia sempre foi visto como uma das partes mais perigosas da floresta obscura do Ethereum, o que causa diretamente perdas de lucro e degradação da experiência do usuário nas atividades financeiras na cadeia. O objetivo deste artigo "Iluminar a Floresta Escura" é analisar, com base no mecanismo de geração de blocos do Ethereum 2.0 e na evolução técnica da separação proponente-construtor (PBS), os problemas naturais de centralização e confiança que esta mecânica traz, que estão em total desacordo com os valores do Ethereum.

A intensificação do MEV na blockchain é de fato uma espada de dois gumes, com suas externalidades positivas e negativas. As positivas incluem a redução das diferenças de preços em DEX e a ajuda à liquidação de transações; as negativas incluem danos às transações dos usuários devido a ataques de sandwich. Portanto, as soluções para o MEV visam mais atenuar as externalidades negativas do que erradicá-las. No processo de exploração de mecanismos para mitigar as externalidades negativas do MEV e resolver os problemas atuais relacionados ao middleware de confiança de terceiros, o Relayer, as medidas principais são divididas em três categorias: melhorias no mecanismo de leilão, melhorias na camada de consenso e melhorias na camada de aplicação. Essas três melhorias terão diferentes impactos no cenário moderno do MEV, mas algumas soluções não conseguem resolver efetivamente o problema dos ataques de sandwich enfrentados pelos usuários, pois as transações dos usuários ainda estão em um pool público. Portanto, é necessário introduzir mais tecnologias de pool de privacidade para proteger a privacidade opcional das transações dos usuários, e essas soluções de MEV merecem ser combinadas e experimentadas.

Além disso, o MEV, como um subproduto do design de mecanismos inevitáveis, se tornará ainda mais complexo no futuro. Também exploramos no texto os possíveis desafios e oportunidades técnicos do MEV que podem surgir com a implementação de novos tipos de transações, como a arquitetura Layer 2 e a abstração de contas EIP-4337.

Por último, esperamos que este artigo explore potenciais soluções para mitigar os problemas externos negativos do MEV e ofereça uma compreensão abrangente das vantagens e desvantagens das atuais soluções de MEV, não apenas para iluminar a floresta negra em que os usuários se encontram no futuro, mas também para iluminar a floresta negra para os pesquisadores da indústria que desejam estudar mais sobre o MEV.

Ethereum 2.0

Desde a fusão, o Ethereum adotou um mecanismo POS para garantir a segurança da rede, enquanto abandonou a competição intensiva em cálculos na produção de blocos, optando pela prova de participação. Após a fusão, o Ethereum foi dividido em camada de execução e camada de consenso. A produção de blocos também mudou, cada Epoch é um período POS, e cada Epoch é dividido em 32 Slots, cada Slot equivale a uma unidade de tempo para a produção de blocos, que é de 12 segundos.

Toda a rede escolherá aleatoriamente um comitê de validadores a cada Epoch. A pessoa que propõe o bloco é escolhida aleatoriamente entre os membros do comitê. O proponente do bloco precisa empacotar as transações e ordená-las, executando finalmente a geração de um bloco. Outros validadores do comitê supervisionarão esse processo e, em seguida, votarão sobre o bloco. Além disso, esse comitê será reeleito após cada Epoch. Também é aplicada uma certa limitação de tempo operacional para garantir a eficiência da geração de blocos e da votação. Aqui, normatizamos os termos para os leitores: Payload é a carga de execução, que significa a alteração do estado das transações, podendo ser vista como parte da execução do bloco. O proponente do bloco implementará a carga de execução (Execution Payload, que é a alteração do estado do resultado da transação ) e a proposta do bloco.

Estrutura PBS

Na verdade, quando os validadores são escolhidos para se tornarem proponentes de blocos, muitas vezes o proponente não tem motivação para executar o Payload, ou seja, para classificar e executar transações, pois essa tarefa exige uma grande capacidade de cálculo para executar alterações de estado. A ideia original era que, se usássemos uma eleição de comitê descentralizado, e se incluíssemos a carga de execução, então a classificação de transações se tornaria uma questão descentralizada. No entanto, os validadores parecem naturalmente querer delegar essa parte a terceiros, enquanto eles, como Proponentes, se concentram na proposta de blocos. Assim, surgiu o conceito de PBS, que separa a proposta de blocos da construção, onde os proponentes são responsáveis apenas pela validação dos blocos, não participando da construção dos blocos. A separação entre proponentes e construtores promove um mercado aberto, onde os proponentes de blocos podem obter blocos dos construtores. Esses construtores competem entre si para construir blocos e oferecem as maiores taxas aos proponentes, o que chamamos de "leilão de blocos".

Vamos fazer uma breve introdução ao modelo de leilão selado Proposer Builder Seperate do PBS(. Quando os usuários enviam transações através do proxy RPC, o RPC funciona como um nó, enviando a transação para o Mempool público, onde vários Builders encontram as transações mais adequadas para ordená-las e gerar um bloco de maximização de lucro. A maximização de lucro refere-se à taxa de transação Base+Priority+MEV). Em seguida, vários Builders interagem com o Proposer através do MEV-Boost Relayer. O Relayer atua como uma ponte entre vários Builders e o Proposer, onde os Builders enviam cotações ao Relayer, que por sua vez envia vários cabeçalhos de bloco e as cotações correspondentes ao Proposer. O Proposer geralmente aceita a cotação do bloco mais alta. O Relayer implementa a norma MEVBboost, que é uma norma técnica proposta pela Flashbot sobre como padronizar a interação de leilão entre Builders e Proposers. Durante esse processo, todas as informações são mantidas em sigilo, e o Relayer só envia cabeçalhos de bloco ao Proposer, garantindo assim a resistência à censura do Proposer.

Tipos de participantes e jogos no PBS

Os principais participantes são Builder, Relayer, Proposer, MEVbot(Searcher).

( Builder

O Builder é principalmente responsável por construir o conteúdo do bloco. Com a utilização da tecnologia MEV-Boost, ele se encontra em uma posição mais favorável nas licitações, pois não apenas suporta Taxas de Gas, mas também apoia os ganhos de MEV. O Builder pode revisar diretamente as transações dos usuários e dos Searchers, o que sempre foi uma crítica, especialmente após o governo dos EUA divulgar o OFAC. Um grande número de Builders participou da conformidade com o OFAC. Comparado ao início, embora a proporção de revisão dos blocos tenha diminuído recentemente, podemos ver que, no processo de construção do bloco, o Builder tem um papel direto na revisão das transações.

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De acordo com a quota de mercado atual dos Builders, plataformas como beaverbuild.org, que oferecem construções puramente sem necessidade de revisão, estão gradualmente aumentando a sua participação no mercado, tudo orientado para o lucro.

( Searcher

Essencialmente, o trabalho de maximização de lucros requer a colaboração entre Searcher e Builder. Os Searchers frequentemente colaboram com Builders específicos, formando assim um Dark Pool ou Private Pool, onde as transações dos Searchers só são visíveis para Builders específicos. Alguns Builders então obtêm transações MEV que maximizam os lucros e competem pelo espaço em bloco. Em teoria, se um Builder agir de maneira maliciosa ou censurar, os Searchers podem optar por outros Builders, levando a uma redução gradual da participação de mercado dos Builders. Portanto, devido à dependência dos Searchers, os Builders geralmente consideram o custo oculto de agir maliciosamente. A imagem acima mostra a situação dos lucros do MEV e do Gas diário, podendo-se ver que os lucros do MEV contribuídos pelos Searchers em situações de alta volatilidade do mercado podem ser até o dobro dos lucros diários do Gas.

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Para o Searcher, divide-se em arbitragem off-chain de CEX-DEX( e duas grandes categorias de DEX, camada intermediária, e liquidação) puramente on-chain(.

Atualmente, a Wintermute ocupa a primeira posição em termos de participação de mercado em arbitragem CEX --- DEX.

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Para oportunidades de MEV puramente on-chain, há uma tendência crescente de formação de estúdios, onde a participação de mercado de jaredfromsubway.eth representa impressionantes 37,2%. Ele é experiente em realizar ataques de sanduíche em usuários da cadeia Ethereum, tornando-se por um tempo o maior consumidor de gas on-chain, consumindo aproximadamente 1,5% do gas em um dia inteiro. De fevereiro de 2023 a junho de 2024, esse robô gastou um total de 76.916 ETH, o que, com base no valor das transações realizadas, equivale a cerca de 175 milhões de dólares. Devido à estreita ligação entre Searchers e Builders, na prática, muitos Searchers enviam seu fluxo de pedidos para os três principais Builders. Na verdade, poderia ter sido transmitido para todos os Builders, mas alguns Builders menores podem dividir o fluxo de pedidos dos Searchers, resultando na falha das estratégias de MEV dos Searchers e, consequentemente, aumentando o risco de perdas. Além disso, vincular-se a Builders também pode ajudá-los a manter influência dentro do ecossistema.

) Relayer

O Relayer é responsável por agregar licitações e, em seguida, atua como um intermediário para o Proposer, submetendo o cabeçalho do bloco e o preço do bloco licitado; neste momento, o Proposer não conhece os detalhes das transações no bloco. Uma vez que o Proposer escolhe e assina o cabeçalho do bloco, o Relayer libera todo o conteúdo das transações para o Proposer. Podemos observar que o Relayer atua como um terceiro sem incentivos econômicos, ganhando uma enorme confiança, o Builder depende do Proposer para fazer lances, e o Proposer depende das cotações do Relayer e do conteúdo do bloco. Historicamente, problemas semelhantes ocorreram, onde um Relayer apresentava uma vulnerabilidade potencial, resultando na extração de mais de 20 milhões de dólares em MEV pelo Proposer. Embora essas vulnerabilidades possam ser corrigidas, o próprio Relayer ainda pode optar por agir maliciosamente e roubar MEV.

A imagem acima mostra a situação da quota de mercado dos Relayers. Podemos observar que a quota de mercado dos Builders que operam exclusivamente com o MAX Profit tem vindo a aumentar gradualmente desde o Merge. Portanto, no mercado livre, é impossível controlar artificialmente o MEV através dos Builders.

Ao mesmo tempo, os Relayers enfrentam um problema, que é a falta de incentivos econômicos. Assim, algumas empresas também abandonaram a pesquisa e desenvolvimento na direção dos Relayers. Atualmente, os Relayers dependem da norma MEVBoost proposta pela Flashbots para serem construídos; o Ethereum depende de terceiros para fornecer PBS, o que não é uma solução a longo prazo. Portanto, a comunidade Ethereum também está explorando a possibilidade de integrar o PBS a nível de protocolo.

Proposer

Para o Proposer, selecionar aleatoriamente um conjunto de comitês entre todos os validadores usando um algoritmo, e escolher um proponente de bloco em cada slot, o proponente de bloco possui a capacidade de executar a carga de trabalho, mas devido ao desejo natural do proponente de terceirizar essa parte, isso pode levar a uma colaboração vertical entre o Builder e o Proposer. O Relayer do MEV-boost deseja atuar como um intermediário nesse processo, a fim de reduzir a conluio que pode surgir da comunicação direta entre os dois. Atualmente, todos estão em pools de mineração como pools de validadores, mas esses pools de mineração e pools de validadores LSD possuem um forte efeito de escala, especialmente com o surgimento do LSD, que libera o potencial dos tokens originalmente apostados, aumentando a eficiência do capital, e a influência dos blocos DEFI por trás disso, levando os pools de validadores a uma tendência de maior centralização.

Um conhecido projeto de LSD atualmente ocupa cerca de 28,7% da quota de mercado, com outros conhecidos intercâmbios e projetos de LSD em segundo e terceiro lugar. No passado, ao não implementar proativamente a solução MEV-BOOST PBS, o Proposer precisava assumir a tarefa do Builder, que é executar a carga ###Payload(, mas a maioria dos Proposers renunciou à sua capacidade de ordenar e executar transações, pois isso sobrecarregaria gravemente o desempenho da validação, sendo mais vantajoso terceirizar a carga de execução e deixar terceiros leiloar blocos.

) Usuário

Por fim, vamos falar sobre o Usuário. Os usuários costumam estar na posição mais fraca em todo o design da arquitetura, porque suas transações são colocadas no Mempool e podem ser exploradas por vários MEVbots para lucrar com MEV, mas esses lucros não fluem para os usuários. No entanto, isso nem sempre é uma desvantagem, por exemplo, em DEX, quando a volatilidade do mercado na blockchain é alta ou quando o volume de transações do usuário é maior que a liquidez do DEX, os MEVbots podem usar arbitragem para reduzir o deslizamento e a diferença de preços entre as plataformas. Portanto, a existência de MEV tem externalidades positivas e negativas, que precisam ser discutidas separadamente, e isso também é seu.