Éclairer la forêt sombre : lever le voile sur le mystère de l'MEV

TL;DR

Avec l'augmentation des activités sur la chaîne et l'évolution des infrastructures, le MEV sur la chaîne a toujours été considéré comme la partie la plus dangereuse de la forêt sombre d'Ethereum, causant directement des pertes de profits et une dégradation de l'expérience utilisateur. L'objectif de cet article est d'analyser les problèmes de centralisation et de confiance engendrés par ce mécanisme, basés sur le mécanisme de génération de blocs d'Ethereum 2.0 et l'évolution de la technologie PBS, ainsi que la contradiction avec les valeurs d'Ethereum.

L'MEV sur la chaîne est une épée à double tranchant, avec des externalités positives et négatives. Les externalités positives incluent la réduction des écarts de prix sur les DEX et l'aide à la liquidation ; les externalités négatives incluent les dommages causés par le trading intermédiaire aux utilisateurs. Par conséquent, les solutions MEV visent principalement à atténuer les externalités négatives plutôt qu'à les éradiquer. Dans l'exploration de l'atténuation des externalités négatives de l'MEV et de la résolution des problèmes liés aux intermédiaires de confiance tiers, appelés Relayers, il existe principalement trois catégories de mesures : amélioration des mécanismes d'enchères, amélioration de la couche de consensus, amélioration de la couche d'application. Chacune de ces solutions a ses avantages et ses inconvénients, et nécessite des essais combinés.

De plus, en tant que produit dérivé de la conception des mécanismes, le MEV deviendra plus complexe à l'avenir. Nous avons également discuté des défis et des opportunités technologiques du MEV qui pourraient apparaître avec les nouvelles types de transactions sous l'architecture Layer2 et l'EIP-4337.

Enfin, nous espérons explorer les solutions potentielles pour atténuer les externalités négatives du MEV, avoir une compréhension complète des avantages et des inconvénients des solutions MEV actuelles, et éclairer l'obscurité de la forêt pour les utilisateurs et les chercheurs.

Ethereum 2.0

Depuis The Merge, Ethereum adopte un mécanisme POS pour assurer la sécurité du réseau, abandonnant la compétition intensive en calcul pour passer à la preuve de participation. Après la fusion, Ethereum se divise en couche d'exécution et couche de consensus. La production de blocs a également changé, chaque Epoch représentant un cycle POS, divisé en 32 Slots, chaque Slot ayant un temps de production de bloc de 12 secondes.

L'ensemble du réseau sélectionne aléatoirement un comité de validateurs à chaque Epoch, choisissant au hasard un proposeur de bloc pour empaqueter et trier les transactions afin de produire un bloc, tandis que les autres validateurs du comité supervisent le vote. Le comité est réélu à chaque Epoch. Il y a également des limites de temps d'opération pour garantir l'efficacité. Le Payload est la charge d'exécution, c'est-à-dire le changement d'état des transactions, pouvant être considéré comme une partie de l'exécution du bloc. Le proposeur de bloc met en œuvre la charge d'exécution et la proposition de bloc.

Architecture PBS

En réalité, lorsque les validateurs sont choisis comme proposeurs de blocs, ils n'ont souvent pas la motivation d'exécuter les charges utiles, car cela nécessite une grande puissance de calcul. On pensait initialement qu'en élisant un comité décentralisé, l'intégration des charges d'exécution permettrait de décentraliser le tri des transactions. Cependant, les validateurs ont naturellement tendance à confier cette partie à des tiers, se concentrant eux-mêmes sur la proposition de blocs. Cela a donné naissance au concept de PBS, qui sépare la proposition et la construction des blocs, les proposeurs étant uniquement responsables de la validation des blocs sans participer à leur construction. Cela a favorisé un marché ouvert, où les proposeurs peuvent obtenir des blocs des constructeurs. Les constructeurs rivalisent pour construire des blocs, offrant les frais les plus élevés aux proposeurs, ce qui est appelé "enchère de blocs".

Introduction brève au modèle d'enchère scellé de PBS. Les utilisateurs soumettent des transactions au Mempool public via un proxy RPC, plusieurs Builders recherchent le tri de transactions le plus approprié pour générer des blocs maximisant le profit ( le profit maximal fait référence aux frais de transaction Base + Priority + MEV ), puis interagissent avec le Proposer via le Relayer MEV-Boost, le Relayer est un pont entre plusieurs Builders et le Proposer, les Builders soumettent des offres au Relayer, le Relayer soumet plusieurs en-têtes de blocs et offres au Proposer, le Proposer adopte généralement l'offre la plus élevée. Le Relayer met en œuvre la norme MEV-Boost, qui est la norme technique proposée par Flashbot pour les enchères d'interaction entre Builders et Proposer. Au cours de ce processus, toutes les informations sont scellées, le Relayer ne soumet que les en-têtes de blocs au Proposer, ce qui confère au Proposer une résistance à la censure.

Participants et jeux dans PBS

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

Builder

Le Builder est responsable de la construction du contenu des blocs. Avec MEV-Boost, il est plus avantageux dans les enchères, car il prend en charge les frais de gaz et les gains MEV. Le Builder peut examiner directement les transactions des utilisateurs et des Searchers, ce qui a toujours été critiqué, en particulier après la publication par le gouvernement américain de l'OFAC. De nombreux Builders participent à la conformité avec l'OFAC. Bien que le pourcentage de blocs examinés ait récemment diminué, le Builder a toujours un impact direct sur l'examen des transactions.

Actuellement, en ce qui concerne la part de marché des Builders, beaverbuild.org, ce Build sans examen, est en train d'élargir progressivement sa part de marché, tout étant orienté vers le profit.

Chercheur

En essence, la maximisation des profits nécessite la collaboration entre le Searcher et le Builder. Le Searcher collabore souvent avec des Builders spécifiques, formant ainsi un Dark Pool ou un Private Pool. Les transactions du Searcher ne sont affichées qu'à des Builders spécifiques, certains Builders obtiennent des transactions MEV maximisant les profits, et enchérissent ensuite pour l'espace de bloc. Théoriquement, si un Builder agit de manière malveillante ou exerce une censure, le Searcher peut choisir d'autres Builders, ce qui réduit la part de marché du Builder. Par conséquent, le Builder doit prendre en compte le coût implicite de ses actions malveillantes. Les données sur le MEV et les revenus quotidiens en Gas montrent que les revenus MEV générés par le Searcher peuvent atteindre le double des revenus en Gas du jour lorsque la volatilité du marché est significative.

Searcher se divise en CEX-DEX( arbitrage hors chaîne) et en deux grandes catégories DEX, mezzanine, liquidation( purement en chaîne).

Actuellement, Wintermute détient la première part de marché dans le trading d'arbitrage CEX-DEX.

Sur les opportunités MEV sur la chaîne pure, une tendance vers la formation d'ateliers se développe progressivement, jaredfromsubway.eth détient une part de marché de 37,2 %, spécialisé dans les attaques sandwich sur les utilisateurs de la chaîne Ethereum, il est devenu l'utilisateur avec la plus forte consommation de gaz sur la chaîne, consommant environ 1,5 % du gaz par jour. De février 2023 à juin 2024, il a dépensé 76 916 ETH, soit environ 175 millions de dollars. En raison des liens étroits entre les Seachers et les Builders, de nombreux Searchers envoient le flux de commandes aux trois premiers Builders, alors qu'ils pourraient diffuser à tous les Builders, mais les petits Builders pourraient diviser le flux de commandes, entraînant un risque de perte en raison de l'inefficacité des stratégies MEV. Lier les Builders peut également maintenir l'influence écologique.

Relayer

Le Relayer est responsable de la mise en place d'enchères collectives, servant de point de transit pour que le Proposer soumette l'en-tête de bloc et le prix de l'enchère, à ce moment-là, le Proposer ne connaît pas les détails des transactions du bloc. Après que le Proposer ait choisi et signé l'en-tête du bloc, le Relayer libère tout le contenu des transactions au Proposer. Le Relayer, en tant que tiers sans incitations économiques, bénéficie d'une grande confiance, le Builder s'appuie sur les offres du Proposer, le Proposer s'appuie sur les offres du Relayer et le contenu du bloc. Historiquement, une vulnérabilité potentielle du Relayer Ultrasound a conduit à ce que le Proposer retire plus de 20 millions de dollars de MEV. Bien qu'il soit possible de corriger la vulnérabilité, le Relayer lui-même peut toujours agir de manière malveillante pour voler le MEV.

La part de marché des Relayers montre que la part de marché des Builders fonctionnant avec un profit MAX pur s'est progressivement élargie depuis la Merge, et qu'il n'est pas possible de contrôler artificiellement le MEV par les Builders sur le marché libre.

En même temps, les Relayers font face à un problème d'absence d'incitations économiques. Blocknative a abandonné le développement des Relayers. Actuellement, les Relayers s'appuient sur les normes MEVBoost proposées par Flashbots pour se construire, et Ethereum dépend de tiers pour fournir PBS, ce qui n'est pas une solution durable. Actuellement, la communauté Ethereum explore l'intégration de PBS au niveau du protocole.

Proposer

Pour le Proposer, le comité est sélectionné de manière aléatoire parmi tous les validateurs, chaque slot choisissant un proposeur de bloc. Le proposeur de bloc a la capacité d'exécuter des charges, mais souhaite naturellement externaliser, ce qui peut entraîner une coopération verticale entre le Builder et le Proposer. Le Relayer de MEV-boost espère agir comme un intermédiaire pour réduire la collusion résultant de la communication directe. Étant donné qu'il s'agit maintenant de pools de minage en tant que pools de validateurs, mais que les pools de minage et les pools de validateurs LSD ont un fort effet de taille, en particulier avec le potentiel de libération des tokens de staking par LSD, ce qui renforce l'efficacité du capital, et avec l'influence des blocs DEFI en arrière-plan, les pools de validateurs sont dans une tendance de plus en plus centralisée.

Lido détient actuellement environ 28,7 % de part de marché, Coinbase et Ether.fi se classent en deuxième et troisième positions. Dans le passé, lorsque la solution MEV-BOOST PBS n'était pas activement mise en œuvre, le Proposer devait assumer la tâche de Builder, c'est-à-dire la charge d'exécution. Cependant, la plupart des Proposer abandonnent la capacité d'exécution du tri des transactions, car le travail de calcul lourd peut sérieusement affecter les performances de validation, il est donc préférable d'externaliser la charge d'exécution et de laisser des tiers enchérir pour les blocs.

Utilisateur

Enfin, parlons des utilisateurs. Les utilisateurs sont les plus vulnérables dans l'ensemble de la conception de l'architecture, car toutes les transactions sont mises dans le Mempool et peuvent être exploitées par divers MEVbots pour générer des profits MEV, mais ces profits ne vont pas aux utilisateurs. Cependant, ce n'est pas uniquement une mauvaise chose. Par exemple, dans les DEX, lorsque la volatilité du marché on-chain est élevée ou que le volume de transactions des utilisateurs dépasse la liquidité du DEX, les MEVbots peuvent atténuer le slippage et les écarts de prix entre les différentes plateformes grâce à l'arbitrage. Ainsi, le MEV présente des externalités positives et négatives, qui doivent être discutées séparément, ce qui est aussi ce qui rend le sujet complexe.

Pour éviter que les utilisateurs ne subissent des dommages causés par la surveillance des MEVbots, de nombreux fournisseurs de nœuds RPC peuvent aider les utilisateurs à placer leurs transactions dans des Mempools non publics, par exemple en interagissant directement avec le Builder via le RPC du Builder. Une méthode novatrice consiste à compenser les bénéfices MEV des utilisateurs par le biais de l'OFA(Order Flow Auction), où les opérateurs RPC OFA collaborent avec les Searchers pour mettre aux enchères les commandes des utilisateurs, les Searchers maximisant le MEV, permettant à l'ensemble du flux de commandes d'être inclus dans un bloc, puis les Searchers restituent ces bénéfices aux utilisateurs.

Le pourcentage d'utilisateurs utilisant des flux de commandes privés reste faible, environ 10 %, principalement en raison des coûts élevés de l'éducation des utilisateurs. De nombreux utilisateurs ne peuvent pas comprendre correctement les connaissances sur l'MEV et les mesures à prendre, ce qui rend l'opération complexe. Pour optimiser l'expérience utilisateur, il est nécessaire que les utilisateurs acceptent davantage de manière passive plutôt qu'active.

Résumé

Sous l'architecture actuelle de PBS, depuis l'introduction de la norme MEV-BOOST, ce mécanisme d'enchères scellées maximisant les profits a conduit Builder et Searcher à s'orienter progressivement vers la coopération et la confiance. Que ce soit pour Searcher ou Builder, l'entrelacement des intérêts est très évident, et la tendance à la centralisation est manifeste. Sous POS, cela a également entraîné une centralisation des Validateurs, rendant chaque étape de la chaîne de valeur MEV très centralisée, tout en introduisant des problèmes de confiance multiples : Searcher fait confiance à Builder, et Builder et Proposer font confiance à Relayer. Le développement de la centralisation et de la confiance dans le MEV est en contradiction évidente avec la vision ultime de décentralisation et de désintermédiation d'Ethereum. La communauté Ethereum discute actuellement de trois propositions pour atténuer ce mode de centralisation :

1. Concernant la centralisation des bundles entre Builder et Searcher : Flashbot propose la technologie SUAVE, rendant les transactions plus transparentes, réduisant le seuil de confiance du Searcher envers le Builder, et encourageant le Searcher à envoyer le flux de commandes à tous les Builders.

2. Concernant la confiance des Relayers : utiliser Enshrined PBS à la place du schéma PBS actuel, éliminant ainsi la dépendance aux Relayers lors du processus d'enchères.

3. Concernant la centralisation des Validators : adoption d'AVS décentralisé, comme SSV, actuellement Lido a déjà collaboré avec eux.

État actuel de l'MEV

Actuellement, le principal MEV sur la chaîne concerne l'arbitrage, les attaques par sandwich, les liquidations, etc. Parmi ceux-ci, les profits d'arbitrage sont les plus élevés, avec des bots MEV ayant réalisé un profit total de 2,6 millions de dollars au cours des 30 derniers jours.

En réalité, le profit moyen d'une transaction est d'environ 0,8 dollar, s'appuyant sur un grand nombre de transactions, les profits des attaques par sandwich sur la chaîne Ethereum au cours des 30 derniers jours s'élèvent à environ 880 000 dollars.

Les effets externes du MEV se divisent en positifs et négatifs. Les effets externes positifs incluent la réduction des écarts de prix entre les DEX grâce à l'arbitrage, aidant ainsi les protocoles DEFI à liquider les garanties, etc. Ce sont des effets positifs. Les effets négatifs proviennent principalement des transactions sandwich sur les utilisateurs, entraînant une perte partielle de profits pour ces derniers. Actuellement, bien que le mécanisme des frais sur la chaîne d'Ethereum applique un mécanisme de lissage des frais de gaz, lorsque les opportunités d'arbitrage sur la chaîne augmentent, les bots MEV et les utilisateurs effectuent des transactions ensemble sur la chaîne, ce qui entraîne toujours une flambée des frais de gaz sur la chaîne sur de courtes périodes, causant des pertes économiques et d'expérience pour les utilisateurs.

Non seulement les problèmes de MEV et de centralisation sont dus à l'architecture PBS et POS, mais le processus de migration d'Ethereum vers l'architecture Layer 2 a également engendré des problèmes de MEV inter-chaînes entre les Layer 2.

Complexité potentielle du MEV dans la conception de l'architecture Layer2

Actuellement, de nombreuses transactions Ethereum sont effectuées sur Layer 2. L'objectif principal d'Ethereum est de devenir la couche de règlement mondiale. Par conséquent, à l'avenir, les activités d'arbitrage à grande échelle sur la chaîne se tourneront vers des MEV multi-chaînes et inter-chaînes plus complexes et exigeant des compétences techniques plus élevées.

La recherche sur le MEV inter-chaînes est actuellement limitée, mais certaines mesures d'atténuation ont été proposées concernant les potentielles possibilités du MEV, principalement ciblées sur Layer2.