Освітлення темного лісу: відкриття таємниці MEV

Зі збільшенням активності в мережі та еволюцією й розширенням інфраструктури на блокчейні, MEV на блокчейні завжди вважався найбільш небезпечною частиною темного лісу Ethereum, що безпосередньо призводить до втрати прибутків і погіршення досвіду користувачів у фінансових операціях. Мета цієї статті "Освітлення темного лісу" полягає в тому, щоб на основі механізму генерації блоків Ethereum 2.0 і технічної еволюції розділення пропозиційника і забудовника (PBS) зосередитися на природній централізації та проблемах довіри, які виникають внаслідок цієї системи, що має прямо протилежну реальність до цінностей Ethereum.

Посилення MEV на блокчейні дійсно є двосічним мечем, має свої позитивні та негативні зовнішні ефекти. Позитивні включають зменшення цінових відмінностей на DEX, допомогу у ліквідації угод; негативні включають шкоду від арбітражних угод для користувачів. Тому рішення для MEV більше спрямовані на пом'якшення негативних зовнішніх ефектів, а не на їх повне усунення. У нашому процесі дослідження механізмів пом'якшення негативних зовнішніх ефектів MEV і вирішення поточних проблем з посередницьким програмним забезпеченням Relayer, заснованим на довірі третіх сторін, основні заходи поділяються на три категорії: вдосконалення механізму аукціонів, вдосконалення рівня консенсусу, вдосконалення прикладного рівня. Ці три вдосконалення в різній мірі вплинуть на сучасну картину MEV, але деякі рішення не можуть суттєво вирішити проблему атак з сендвічами, з якою стикаються користувачі, оскільки угоди користувачів все ще знаходяться в публічному пулі, тому необхідно впроваджувати більше технологій приватного пулу для захисту вибіркової конфіденційності угод користувачів; ці рішення для MEV варто спробувати поєднати.

Крім того, MEV як невідворотний побічний продукт механізму проектування в майбутньому стане ще більш складним. У нашій статті ми також досліджували можливі технічні виклики та можливості для MEV, які можуть виникнути внаслідок впровадження нових типів транзакцій, таких як архітектура Layer2 та абстракція облікових записів EIP-4337.

Насамкінець, ми сподіваємося в цій статті дослідити потенційні рішення для зменшення негативних зовнішніх ефектів MEV, а також забезпечити всебічне розуміння переваг і недоліків існуючих MEV-рішень, не лише для того, щоб освітити темний ліс, в якому перебувають користувачі в майбутньому, але й для освітлення темного лісу для дослідників галузі, які продовжують вивчати MEV.

Ethereum 2.0

З моменту The Merge, Ethereum впровадив механізм POS для забезпечення безпеки мережі, одночасно відмовившись від обчислювально інтенсивної конкуренції в процесі видобутку блоків, перейшовши на доказ частки. Після злиття Ethereum було розділено на виконавчий рівень та рівень консенсусу. Весь процес видобутку блоків також зазнав змін, кожен Epoch є циклом POS, кожен Epoch ділиться на 32 слоти, кожен слот відповідає одиниці часу для видобутку блоку, що становить 12 секунд.

Вся мережа під час кожного Epoch випадковим чином обирає комітет з валідаторів, пропозицію блоку робить випадково обраний учасник з цього комітету. Пропонент блоку повинен упакувати транзакції та виконати їх у певному порядку, щоб в результаті отримати блок, а інші валідатори комітету наглядатимуть за цим процесом і голосуватимуть за блок. Цей комітет буде переобрано після кожного Epoch. Також накладаються певні часові обмеження на операції, щоб забезпечити ефективність генерації блоків і голосування. Тут ми стандартизуємо терміни для читачів: Payload - це виконавче навантаження, що означає зміни стану транзакції, яке можна розглядати як частину виконання блоку. Пропонент блоку реалізує виконавче навантаження (Execution Payload, що є реалізацією змін стану транзакції ) та пропозицією блоку.

Архітектура PBS

Насправді, коли валідатор обирається стати пропонентом блоку, часто пропонент не має мотивації виконувати Payload, тобто впорядковувати транзакції та виконувати їх, оскільки це вимагає значних обчислювальних ресурсів для виконання зміни стану. Спочатку думалося, що якщо ми через децентралізовану комісію проведемо вибори, і якщо виконання навантаження буде включено до цього, то впорядкування транзакцій стане децентралізованим процесом. Однак валідатори, здається, природно хочуть передати цю частину третій стороні, а самі пропоненти зосереджуються на пропозиції блоку. Тому виникла концепція PBS, тобто розділення пропозиції блоку та його побудови, де пропоненти лише відповідають за верифікацію блоку, не беручи участі у його побудові. Розділення між пропонентами та будівельниками сприяє відкритому ринку, на якому пропоненти блоку можуть отримувати блоки від будівельників. Ці будівельники змагаються між собою за побудову блоків і пропонують пропоненту найвищу винагороду, що ми називаємо "аукціоном блоків".

Ми коротко представимо всю модель першого аукціону PBS(Proposer Builder Seperate). Коли користувач подає транзакцію через RPC-агент, RPC фактично виконує функцію вузла, подаючи транзакцію в публічний Mempool, де кілька Builder знаходять найбільш підходящі транзакції для їх упорядкування з метою генерації блоку з максимізацією прибутку(, де максимізація прибутку означає комісії за транзакції Base+Priority+MEV). Потім кілька Builder взаємодіють з Proposer через MEV-Boost Relayer, Relayer є мостом для взаємодії кількох Builder і Proposer. Builder подає свої пропозиції Relayer, а Relayer подає кілька заголовків блоків разом з відповідними пропозиціями Proposer, який зазвичай приймає блок з найвищою пропозицією. При цьому Relayer реалізує специфікацію MEVBboost, яка є технічною специфікацією, запропонованою Flashbot для регулювання торгівлі між Builder і Proposer. У цьому процесі вся інформація є закритою, Relayer подає тільки заголовки блоків Proposer, тому Proposer має стійкість до цензури.

Учасники та ігри в рамках PBS

Основними учасниками є Builder, Relayer, Proposer, MEVbot(Searcher).

Будівельник

Builder в основному відповідає за побудову вмісту блоків, після впровадження технології MEV-Boost він опинився в більш вигідному становищі під час аукціонів, оскільки підтримує не лише Gas Fees, а й доходи від MEV. Builder може безпосередньо перевіряти транзакції користувачів і Searcher, що завжди викликало критику, особливо після того, як уряд США оголосив OFAC. Багато Builder взяли участь у OFAC Compliant, порівняно з початком, хоча частка перевірки блоків останнім часом зменшилася, але ми можемо бачити, що в процесі побудови блоків Builder має безпосередній вплив на перевірку транзакцій.

З огляду на частку ринку Builder, такі платформи, як beaverbuild.org, які не потребують перевірки, поступово розширюють свою частку ринку, все орієнтовано на прибуток.

Пошуковик

В основному, робота з максимізації прибутку потрібно, щоб Searcher і Builder працювали разом. Searcher зазвичай співпрацює з певними Builder, що призводить до утворення Dark Pool або Private Pool, де торги Searcher відображаються лише для певного Builder. Деякі Builder отримують MEV-транзакції з максимізацією прибутку, а потім беруть участь у аукціоні на блок-простір. Теоретично, якщо Builder чинив зло або веде цензуру, то Searcher може вибрати інших Builder, що в свою чергу призведе до поступового зниження частки ринку Builder. Таким чином, підпорядковані Searcher, Builder зазвичай враховують приховані витрати на злочинність. На малюнку вище показано, як виглядають прибутки від MEV і щоденного Gas, зокрема, можна побачити, що внесок MEV від Searcher під час значних коливань ринку може перевищувати щоденний прибуток від Gas у два рази.

Для Searcher поділяється на CEX-DEX( арбітраж поза ланцюгом) та DEX, мезоні, ліквідацію двох основних категорій( чисто на ланцюзі).

Наразі Wintermute займає перше місце на ринку арбітражної торгівлі між CEX та DEX.

Щодо чисто ланцюгових можливостей MEV, спостерігається поступова тенденція до формування студійної діяльності, де частка ринку jaredfromsubway.eth становить вражаючі 37,2%. Він спеціалізується на «сендвіч-атаках» на користувачів Ethereum, ставши одним з користувачів з найбільшими витратами на газ в мережі, які приблизно становлять 1,5% від загальних витрат газу за цілий день. З лютого 2023 року по червень 2024 року цей бот витратив усього 76,916 ETH, що, відповідно до вартості угод, становить близько 175 мільйонів доларів. Оскільки між Searcher і Builder існує тісний зв'язок, на практиці багато Searcher передають свої замовлення трьом найкращим Builder, хоча насправді їх можна було б транслювати всім Builder. Проте деякі менші Builder можуть розділити замовлення Searcher, що призводить до неефективності MEV-стратегій Searcher і, відповідно, до ризику збитків. Крім того, зв'язування з Builder також може підтримувати його вплив у екосистемі.

Релейер

Релейер відповідає за збір аукціонів, а потім, як проміжна станція, подає Пропозер блочну заголовок і ціну на аукціонний блок, в цей час Пропозер не знає деталей транзакцій у блоці. Як тільки Пропозер обирає і підписує заголовок блоку, Релейер звільняє весь зміст транзакцій для Пропозера. Ми побачимо, що Релейер діє як третя сторона без економічних стимулів, отримуючи величезну довіру, Будівельник покладається на Пропозера для цінових пропозицій, а Пропозер покладається на цінові пропозиції Релейера та зміст блоку. В історії також виникали подібні проблеми, у одного Релейера був потенційний вразливість, що призвело до того, що Пропозер витягнув понад 20 мільйонів доларів США MEV. Хоча ці вразливості можуть бути виправлені, сам Релейер все ще може вибрати діяти зловмисно і вкрасти MEV.

На зображенні представлено ситуацію з часткою ринку Relayer, ми можемо помітити, що ринкова частка Builder, який працює виключно на MAX Profit, поступово зростає з моменту Merge, тому в умовах вільного ринку неможливо контролювати MEV штучно через Builder.

Одночасно Relayer також стикається з проблемою, а саме відсутністю економічних стимулів. Тому деякі компанії також вийшли з розробки в напрямку Relayer. В даний час Relayer повністю залежить від Flashbots, які запропонували специфікацію MEVBoost для побудови, а ефір залежить від третьої сторони для надання PBS, що не може бути тривалим рішенням, тому в даний час спільнота ефіру також досліджує можливість інтеграції PBS на рівні протоколу.

Пропозер

Для Пропозера алгоритмічно випадковим чином обирається група комітету серед усіх валідаторів, а в кожному слоті обирається один блок-пропонент. Сам блок-пропонент має здатність виконувати навантаження, але оскільки він природно прагне делегувати цю частину, це може призвести до вертикальної співпраці між Будівельником і Пропозером. MEV-boost Relayer прагне бути посередником у цьому процесі, щоб зменшити вертикальну співпрацю та змови, що виникають через безпосередню комунікацію між ними. Оскільки наразі всі перебувають у майнінгових пулах як валідатори, ці пули, як і пул валідаторів LSD, мають сильний ефект масштабу. Особливо з появою LSD, потенціал стейкованих токенів вивільняється, що підвищує капітальну ефективність, а також вплив базових DEFI-блоків, валідаторський пул також перебуває в більш централізованій тенденції.

Деякий відомий проект LSD наразі займає близько 28,7% ринку, інші відомі біржі та проекти LSD посідають друге та третє місця. У минулому, коли рішення MEV-BOOST PBS не впроваджувалось активно, Пропозер мав виконувати завдання Будівельника, тобто виконувати навантаження (Payload), але більшість Пропозерів відмовились від своєї здатності виконувати сортування транзакцій, оскільки це в умовах тяжкої обчислювальної роботи серйозно знижувало продуктивність верифікації, краще віддати виконання навантаження на аутсорсинг, дозволивши третій стороні аукціонувати блоки.

Користувач

Наприкінці поговоримо про користувача. Користувачі часто є найбільш вразливою стороною в усьому дизайні архітектури, адже їхні交易 все потрапляють у Mempool, де їх заробляють різні MEV-роботи, отримуючи прибуток від MEV, але ці прибутки не йдуть до користувачів. Проте це не завжди є поганим, наприклад, у DEX, коли коливання на ланцюгу великі або обсяг交易 користувача перевищує ліквідність DEX, MEV-роботи можуть зменшити сліпий ціновий розрив та різницю цін між платформами через арбітраж. Отже, існування MEV має позитивні та негативні зовнішні ефекти, які потрібно обговорювати окремо, і це також є його.