Iluminar el bosque oscuro: desvelando el velo misterioso de MEV

TL;DR

Con el aumento de las actividades en cadena y la evolución de la infraestructura, el MEV en cadena siempre ha sido considerado la parte más peligrosa del bosque oscuro de Ethereum, causando directamente pérdidas de ganancias y degradación de la experiencia del usuario. El objetivo de este artículo es analizar los problemas de centralización y confianza que trae este mecanismo, así como la contradicción con los valores de Ethereum, basándose en el mecanismo de generación de bloques de Ethereum 2.0 y la evolución de la tecnología PBS.

El MEV en la cadena es una espada de doble filo, con externalidades positivas y negativas. Las positivas incluyen la reducción de la diferencia de precios en DEX y la ayuda en la liquidación; las negativas incluyen el daño a los usuarios por transacciones intermedias. Por lo tanto, las soluciones de MEV se centran más en mitigar las externalidades negativas que en erradicarlas. En la exploración para mitigar las externalidades negativas del MEV y abordar el problema del middleware Relayer basado en la confianza de terceros, hay principalmente tres tipos de medidas: mejoras en el mecanismo de subasta, mejoras en la capa de consenso y mejoras en la capa de aplicación. Estas soluciones tienen sus propias ventajas y desventajas, y necesitan ser combinadas y probadas.

Además, el MEV, como un subproducto del diseño de mecanismos, será más complejo en el futuro. También discutimos los posibles desafíos y oportunidades técnicos del MEV que podrían surgir bajo nuevas tipos de transacciones como la arquitectura Layer2 y EIP-4337.

Por último, esperamos explorar soluciones potenciales para mitigar las externalidades negativas del MEV, tener una comprensión integral de los pros y los contras de las soluciones actuales de MEV, y iluminar el bosque oscuro para los usuarios e investigadores.

Ethereum 2.0

Desde The Merge, Ethereum ha adoptado un mecanismo POS para garantizar la seguridad de la red, abandonando la competencia intensiva en cálculo para pasar a la prueba de participación. Después de la fusión, Ethereum se divide en una capa de ejecución y una capa de consenso. La producción de bloques también ha cambiado, cada Epoch es un ciclo POS, dividido en 32 Slots, y cada Slot tiene un tiempo de producción de bloques de 12 segundos.

Toda la red selecciona aleatoriamente un comité de validadores en cada Epoch, elige aleatoriamente a un proponente de bloque para empaquetar y ordenar transacciones para producir bloques, y otros validadores del comité supervisan y votan. El comité se reelige en cada Epoch. También hay un límite de tiempo de operación para garantizar la eficiencia. Payload es la carga de ejecución, es decir, el cambio de estado de la transacción, que se puede considerar como parte de la ejecución del bloque. El proponente de bloque implementa la carga de ejecución y la propuesta de bloque.

Arquitectura PBS

En realidad, cuando los validadores son elegidos como proponentes de bloques, a menudo no tienen incentivos para ejecutar el Payload, ya que requiere una gran capacidad de cálculo. Originalmente se pensaba que al elegir un comité descentralizado y hacer que la carga de ejecución formara parte de ello, el orden de las transacciones se descentralizaría. Sin embargo, los validadores naturalmente quieren delegar esta parte a terceros y centrarse en proponer bloques. Por lo tanto, surgió la idea de PBS, que separa la propuesta de bloques de su construcción; los proponentes solo son responsables de validar los bloques sin participar en su construcción. Esto fomenta un mercado abierto, donde los proponentes pueden obtener bloques de los constructores. Los constructores compiten entre sí para construir bloques y ofrecen las tarifas más altas a los proponentes, lo que se denomina "subasta de bloques".

Una breve introducción al modelo de subasta sellada de PBS. Los usuarios envían transacciones al Mempool público a través de un proxy RPC, y múltiples Builders buscan el orden de transacción más adecuado para generar bloques con maximización de beneficios (, donde la maximización de beneficios se refiere a la tarifa de transacción Base + Prioridad + MEV). Luego, interactúan con el Proposer a través del Relayer MEV-Boost. El Relayer es el puente que conecta a múltiples Builders con el Proposer, donde los Builders envían ofertas al Relayer, que a su vez presenta múltiples encabezados de bloques y ofertas al Proposer. Generalmente, el Proposer acepta la oferta más alta. El Relayer implementa la especificación MEV-Boost, que es una especificación técnica propuesta por Flashbot para la interacción de pujas entre Builders y Proposers. En este proceso, toda la información se mantiene confidencial, y el Relayer solo envía el encabezado del bloque al Proposer, lo que garantiza la resistencia a la censura del Proposer.

Tipos de participantes y estrategias en PBS

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

Constructor

El Builder es responsable de construir el contenido del bloque, y es más ventajoso en las pujas al usar MEV-Boost, ya que apoya las tarifas de Gas y los ingresos de MEV. El Builder puede revisar directamente las transacciones de los usuarios y de los Searchers, lo cual ha sido objeto de críticas, especialmente después de que el gobierno de EE. UU. publicara la OFAC, ya que muchos Builders participan en la conformidad con la OFAC. Aunque la proporción de bloques revisados ha disminuido recientemente, el Builder sigue teniendo un efecto directo en la revisión de transacciones.

Actualmente, en términos de participación de mercado de los Builders, Build sin revisión como beaverbuild.org está expandiendo gradualmente su participación en el mercado, todo orientado hacia las ganancias.

Searcher

En esencia, la maximización de beneficios requiere el esfuerzo conjunto de Searcher y Builder. Los Searchers a menudo colaboran con Builders específicos, formando Dark Pools o Private Pools. Las transacciones de los Searchers solo se muestran a Builders específicos, algunos Builders obtienen transacciones MEV que maximizan los beneficios y, a su vez, pujan por el espacio de bloques. Teóricamente, si un Builder actúa de forma maliciosa o realiza censura, los Searchers pueden elegir otros Builders, lo que resulta en una disminución de la cuota de mercado de Builder. Por lo tanto, los Builders considerarán el costo oculto de actuar de manera maliciosa. La situación de MEV y los ingresos diarios de Gas muestran que los ingresos de MEV que contribuyen los Searchers, cuando hay una volatilidad significativa en el mercado, incluso pueden alcanzar el doble de los ingresos de Gas del día.

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

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

En cuanto a las oportunidades de MEV puramente en cadena, se está formando gradualmente una tendencia hacia la estructuración en estudios. La participación de mercado de jaredfromsubway.eth es del 37.2%, especializado en ataques de sándwich a usuarios de la cadena de Etheruem. Se ha convertido en el usuario con el mayor consumo de gas en la cadena, consumiendo aproximadamente el 1.5% del gas en un día. Desde febrero de 2023 hasta junio de 2024, se han gastado 76,916 ETH, alrededor de 175 millones de dólares. Debido a la estrecha relación entre Searchers y Builders, muchos Searchers envían flujos de órdenes a los tres principales Builders. Se podría haber transmitido a todos los Builders, pero los pequeños Builders pueden dividir los flujos de órdenes, lo que lleva al riesgo de pérdidas debido a la ineficacia de las estrategias de MEV. Vincularse con un Builder también puede mantener la influencia ecológica.

Relayer

El Relayer es responsable de la subasta conjunta, actuando como un intermediario que recibe el encabezado del bloque y el precio de la puja del Proposer, en este momento el Proposer no conoce los detalles de la transacción del bloque. Después de que el Proposer selecciona y firma el encabezado del bloque, el Relayer libera todo el contenido de la transacción al Proposer. El Relayer, como un tercero sin incentivos económicos, obtiene una gran confianza. El Builder depende de la cotización del Proposer, y el Proposer depende de la cotización y del contenido del bloque del Relayer. Históricamente, ha habido un potencial fallo en el Ultrasound Relayer que llevó a que el Proposer extrajera más de 20 millones de dólares en MEV. Aunque se pueden corregir los fallos, el Relayer en sí aún puede actuar de mala fe y robar MEV.

La participación en el mercado de Relayer muestra que la cuota de mercado de los Builders que operan con MAX Profit puro se ha ido ampliando gradualmente desde Merge, y en el mercado libre no se puede controlar el MEV de manera artificial a través de los Builders.

Al mismo tiempo, Relayer enfrenta el problema de la falta de incentivos económicos. Blocknative ha abandonado el desarrollo de Relayer. Actualmente, Relayer se basa en las especificaciones de MEVBoost propuestas por Flashbots, y Ethereum depende de terceros para proporcionar PBS, lo cual no es una solución a largo plazo. Actualmente, la comunidad de Ethereum está explorando la posibilidad de incorporar PBS a nivel de protocolo.

Proposer

Para el Proposer, el algoritmo selecciona aleatoriamente un comité entre todos los validadores, eligiendo un proponente de bloque para cada slot. El proponente de bloque tiene la capacidad de ejecutar la carga, pero naturalmente desea externalizar, lo que puede causar una colaboración vertical entre el Builder y el Proposer. El Relayer de MEV-boost espera actuar como un punto intermedio para reducir la colusión de la colaboración vertical que resulta de la comunicación directa. Dado que ahora todos son grupos mineros que actúan como grupos de validadores, pero los grupos mineros y los grupos de validadores de LSD tienen un fuerte efecto de escala, especialmente con el potencial de liberar tokens de staking de LSD, mejorando la eficiencia del capital, sumado a la influencia de los bloques de DEFI, el grupo de validadores tiende a estar más centralizado.

Lido actualmente ocupa aproximadamente el 28.7% de la cuota de mercado, Coinbase y Ether.fi ocupan el segundo y tercer lugar. En el pasado, cuando no se implementó proactivamente la solución MEV-BOOST PBS, el Proposer debía encargarse de la tarea de Builder, es decir, la carga de ejecución, pero la mayoría de los Proposer renunciaron a la capacidad de ejecutar el orden de las transacciones, ya que el trabajo de cálculo pesado podría afectar gravemente el rendimiento de la validación; es preferible externalizar la carga de ejecución y permitir que terceros subasten bloques.

Usuario

Por último, hablemos del usuario. Los usuarios son los más vulnerables en todo el diseño arquitectónico, ya que las transacciones se colocan en el Mempool y pueden ser aprovechadas por varios MEVbots para obtener ganancias de MEV, pero estas ganancias no fluyen hacia los usuarios. Sin embargo, no todo son desventajas. Por ejemplo, en los DEX, cuando la volatilidad del mercado en la cadena es alta o el volumen de transacciones de los usuarios es mayor que la liquidez del DEX, los MEVbots pueden reducir el deslizamiento y las diferencias de precios entre plataformas a través de arbitraje. Por lo tanto, el MEV tiene externalidades positivas y negativas, lo que necesita ser discutido por separado, y esta es también su complejidad.

Para evitar que los usuarios sean perjudicados por la vigilancia de los bots MEV, muchos proveedores de nodos RPC pueden ayudar a los usuarios a colocar sus transacciones en un Mempool no público, como interactuar directamente con el Builder a través del RPC del Builder. Una forma novedosa es compensar las ganancias de MEV a los usuarios mediante la OFA(Order Flow Auction), donde los operadores de OFA colaboran con los Searchers para subastar los pedidos de los usuarios a los Searchers, que obtienen la máxima MEV, permitiendo que todo el flujo de pedidos se incluya en el bloque, y luego el Searcher devuelve estas ganancias a los usuarios.

La proporción de usuarios que utilizan el flujo de órdenes privadas sigue siendo baja, alrededor del 10%, principalmente debido a los altos costos de educación para los usuarios, muchos de los cuales no pueden difundir correctamente el conocimiento de MEV y las medidas a tomar, ya que la operación es compleja. Para optimizar la experiencia del usuario, es necesario que los usuarios sean más pasivos y no activos en su aceptación.

Resumen

Bajo la arquitectura actual de PBS, desde la introducción de la norma MEV-BOOST, este mecanismo de subasta de pujas selladas para maximizar beneficios ha llevado a que los Builders y Searchers se orienten gradualmente hacia la cooperación y la confianza. Tanto los Searchers como los Builders, al estar atados por intereses, muestran una tendencia de concentración muy evidente. En el contexto de POS, también se produce una concentración de Validators, haciendo que cada eslabón de la cadena industrial de MEV se vuelva muy centralizado, además de introducir problemas de confianza multilateral: los Searchers confían en los Builders, y los Builders y Proposers confían en los Relayers. El desarrollo de la centralización y confianza en MEV va en contra de la visión final de descentralización y desconfianza de Ethereum. Actualmente, la comunidad de Ethereum está discutiendo tres propuestas para mitigar esta forma de centralización:

1. Enfocado en la centralización de Builder y Searcher: Flashbot propone la tecnología SUAVE, que hace que las transacciones sean más transparentes, reduce el umbral de confianza de Searcher hacia Builder y anima a Searcher a enviar el flujo de órdenes a todos los Builder.

2. En cuanto a la confianza en los Relayers: usar Enshrined PBS en lugar del esquema PBS actual, eliminando la dependencia de los Relayers durante el proceso de puja.

3. En cuanto a la concentración de Validadores: adoptar AVS descentralizado, como SSV, actualmente Lido ha colaborado con ellos.

Estado actual de MEV

Actualmente, el MEV en la cadena se centra principalmente en arbitraje, ataques de sándwich, liquidaciones, etc. Entre ellos, el arbitraje genera el mayor beneficio; en los últimos 30 días, los bots de MEV han reportado un beneficio total de 2.6 millones de dólares.

En realidad, el beneficio promedio de una transacción es de aproximadamente 0.8 dólares; basándose en un gran volumen de transacciones, las ganancias de ataques de sándwich en la cadena de Ethereum en los últimos 30 días son de aproximadamente 880,000 dólares.

Los efectos externos del MEV se dividen en positivos y negativos. Los efectos externos positivos incluyen la disminución de la diferencia de precios entre DEX debido al arbitraje, ayudando a los protocolos DEFI a liquidar las garantías, entre otros, que son efectos positivos. Los efectos negativos provienen principalmente de las transacciones de capas intermedias para los usuarios, lo que provoca que los usuarios pierdan parte de sus ganancias. En el actual mecanismo de tarifas en cadena, aunque Ethereum implementa un mecanismo de suavizado de tarifas de Gas, cuando las oportunidades de arbitraje en cadena aumentan, los bots de MEV y los usuarios realizan transacciones en cadena, lo que aún provoca un aumento repentino en las tarifas de Gas en la cadena, causando pérdidas económicas y de experiencia para los usuarios.

No solo debido a los problemas de MEV y centralización que traen las arquitecturas PBS y POS, sino que también surgen problemas de MEV entre cadenas cruzadas de Layer2 durante el proceso de transición de Ethereum a la arquitectura Layer2.

Complejidades potenciales de MEV en el diseño de arquitectura Layer2

Actualmente, muchas transacciones de Ethereum se realizan en Layer 2, el objetivo principal de Ethereum es ser la capa de liquidación del mundo, por lo tanto, en el futuro, las actividades de arbitraje en cadena a gran escala se trasladarán a MEV multichain y cross-chain más complejas y con mayores requisitos técnicos.

Actualmente, hay poca investigación centrada en el MEV entre cadenas, pero se han propuesto algunas medidas para abordar el potencial del MEV, principalmente en Layer2.