Освітлення темного лісу: відкриття таємниці MEV

ТЛ; ДОКТОР

З ростом активності в блокчейні та еволюцією інфраструктури, MEV в блокчейні завжди вважався найнебезпечнішою частиною темного лісу Ethereum, що безпосередньо призводить до втрати прибутку користувачами та погіршення досвіду. Мета цієї статті — на основі механізму генерації блоків Ethereum 2.0 та еволюції технології PBS, проаналізувати проблеми централізації та довіри, які виникають внаслідок цього механізму, та суперечність з цінностями Ethereum.

Ончейн MEV є двосічним мечем, має позитивні та негативні зовнішні ефекти. Позитивні включають зменшення цінового розриву на DEX, допомогу в ліквідації; негативні включають шкоду для користувачів від карткових операцій. Таким чином, рішення для MEV більше спрямовані на зменшення негативних зовнішніх ефектів, а не на їх повне усунення. У дослідженні зменшення негативних зовнішніх ефектів MEV та вирішення проблеми довірених посередників на основі третьої сторони Relayer, основними є три категорії заходів: покращення аукціонних механізмів, покращення рівня консенсусу, покращення рівня застосування. Ці рішення мають свої плюси і мінуси, їх потрібно комбінувати та пробувати.

Крім того, MEV як побічний продукт механізмів проєктування в майбутньому стане ще складнішим. Ми також обговорили можливі технічні виклики та можливості MEV у нових типах транзакцій, таких як архітектура Layer2, EIP-4337 тощо.

Нарешті, ми сподіваємось дослідити потенційні рішення для пом’якшення негативних зовнішніх ефектів MEV, всебічно усвідомити переваги та недоліки поточних MEV рішень, щоб освітити темний ліс для користувачів та дослідників.

Ethereum 2.0

Після The Merge, Ethereum впровадив механізм POS для забезпечення безпеки мережі, відмовившись від обчислювальної конкуренції для видобутку блоків, і перейшовши на підтвердження частки. Після злиття Ethereum поділяється на виконавчий шар і консенсусний шар. Виробництво блоків також змінилося, кожен Epoch є циклом POS, що складається з 32 Slot, кожен Slot має час видобутку блоку 12 секунд.

Уся мережа кожен Epoch випадковим чином обирає комітет валідаторів, випадковим чином обирає пропонента блоку для упакування та сортування транзакцій, інші валідатори комітету контролюють голосування. Комітет переобирається кожен Epoch. Також є обмеження часу виконання для забезпечення ефективності. Payload - це виконуване навантаження, тобто зміна стану транзакцій, можна вважати частиною виконання блоку. Пропонент блоку реалізує виконуване навантаження та пропозицію блоку.

Архітектура PBS

Насправді, коли валідаторів обирають пропонувати блоки, вони часто не мають мотивації виконувати Payload, оскільки це потребує великої обчислювальної потужності. Спочатку вважалося, що шляхом виборів децентралізованого комітету можна включити виконання навантаження, і таким чином, сортування транзакцій стане децентралізованим. Але валідатори природно хочуть передати цю частину третій стороні, самі зосередившись на пропонуванні блоків. Тому виникла концепція PBS, яка відокремлює пропозицію блоку та його будівництво, пропонент лише відповідає за верифікацію блоку, не беручи участі у його будівництві. Це сприяло відкритому ринку, де пропоненти можуть отримувати блоки від будівельників. Будівельники конкурують між собою за створення блоків, пропонуючи пропонентам найвищі винагороди, що називається "аукціоном блоків".

Короткий опис моделі першого аукціону PBS. Користувачі подають транзакції в публічний Mempool через RPC-проксі, кілька Builder знаходять найкращий порядок транзакцій для максимізації прибутку блоку (, максимізація прибутку означає комісію за транзакцію Base + Priority + MEV), після чого через MEV-Boost Relayer взаємодіють з Proposer, Relayer є містком між кількома Builder та Proposer, Builder подає цінову пропозицію Relayer, Relayer подає кілька заголовків блоків та цінових пропозицій Proposer, який зазвичай приймає найвищу цінову пропозицію. Relayer реалізує специфікацію MEVBboost, це технічна специфікація, запропонована Flashbot для взаємодії будівельників і пропозерів у торгах. У цьому процесі вся інформація є закритою, Relayer лише подає заголовки блоків Proposer, тому Proposer має анти-цензурні властивості.

Учасники та ігри у PBS

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

Будівельник

Builder відповідає за формування вмісту блоку, використання MEV-Boost робить його більш вигідним під час аукціонів, оскільки підтримує Gas Fees і MEV прибутки. Builder може безпосередньо перевіряти транзакції користувачів і Searcher, що завжди піддавалося критиці, особливо після того, як уряд США оприлюднив OFAC, багато Builder беруть участь в OFAC Compliant, хоча останнім часом частка перевірок блоків зменшилася, але Builder все ще має безпосередній вплив на перевірку транзакцій.

З огляду на поточну частку ринку Builder, такі Build, як beaverbuild.org, які не потребують перевірки, поступово розширюють свою частку на ринку, орієнтуючись на прибуток.

Пошуковик

В основному, максимізація прибутку вимагає спільних зусиль Searcher і Builder. Searcher зазвичай співпрацює з конкретним Builder, формуючи Dark Pool або Private Pool, де торги Searcher відображаються лише для певного Builder. Деякі Builder отримують максимізовані прибутки від MEV торгів, а відтак конкурують за простір блоків. Теоретично, якщо Builder діє нечесно або здійснює цензуру, Searcher може обрати інших Builder, що призводить до зниження частки ринку Builder. Отже, Builder буде враховувати приховані витрати від нечесних дій. Ситуація з MEV і щоденним прибутком від Gas показує, що внесок Searcher в прибуток від MEV під час помітних коливань ринку може досягати навіть двох разів більше щоденного прибутку від Gas.

Searcher поділяється на CEX-DEX( поза ланцюгом ) арбітраж та DEX, мікрошар, ліквідацію на дві основні категорії ( чисто на ланцюзі ).

Наразі Wintermute займає перше місце за часткою на ринку арбітражних торгівлі CEX-DEX.

Щодо чисто ланцюгових можливостей MEV, поступово формується тенденція до створення студій, ринкова частка jaredfromsubway.eth становить 37,2%, він спеціалізується на атакуванні користувачів Etheruem ланцюга за допомогою сендвіч-атак, ставши користувачем з найвищим споживанням gas на ланцюгу, приблизно споживаючи 1,5% gas на день. З лютого 2023 року по червень 2024 року витрачено 76 916 ETH, що становить приблизно 175 мільйонів доларів. Оскільки Seacher тісно пов'язаний з Builder, багато Seacher надсилають потоки замовлень трьом найкращим Builder, хоча всі Builder могли б отримати трансляцію, але маленькі Builder можуть розділити потоки замовлень, що призводить до знищення MEV-стратегій і ризику збитків. Прив'язка до Builder також може підтримувати екологічний вплив.

Релейер

Релейер відповідає за збирання аукціонів, виступаючи як проміжна станція для подання заголовків блоків і цін на аукціони від Пропозера; в цей час Пропозер не знає деталей транзакцій блоку. Після того, як Пропозер вибирає і підписує заголовок блоку, Релейер звільняє всі транзакції для Пропозера. Релейер, як третя сторона без економічних стимулів, здобуває величезну довіру; Будівельник покладається на ціну від Пропозера, а Пропозер покладається на ціну і вміст блоку від Релейера. Історично траплялися потенційні вразливості Релейера Ultrasound, що призвели до того, що Пропозер витягнув понад 20 мільйонів доларів США MEV. Хоча вразливість можна виправити, сам Релейер все ще може діяти зловмисно, викрадаючи MEV.

Частка ринку Relayer показує, що частка ринку Builder з чистим MAX Profit поступово зростає після Merge, вільний ринок не може контролювати MEV штучно через Builder.

Одночасно Relayer стикається з проблемою відсутності економічних стимулів. Blocknative припинив розробку Relayer. Наразі Relayer залежить від специфікацій MEVBoost, запропонованих Flashbots, а Ethereum покладається на третіх осіб для надання PBS, що не є довгостроковим рішенням; наразі спільнота Ethereum досліджує можливість інтеграції PBS на рівні протоколу.

Пропонент

Для Пропозера алгоритм випадковим чином обирає комітет серед усіх валідаторів, кожен слот обирає пропозера блоків, пропозер блоків має можливість виконання навантаження, але природно хоче аутсорсити, що може призвести до вертикальної співпраці між Builder та Пропозером, Relayer MEV-boost хоче виступати як проміжна ланка, щоб зменшити вертикальну співпрацю, що виникає через пряму комунікацію. Оскільки зараз всі шахтарі є валідаторським пулом, але шахтарі та пул LSD валідаторів мають сильний масштабний ефект, особливо з потенціалом випуску токенів стейкінгу LSD, що підвищує капітальну ефективність, плюс вплив блоків DEFI за ними, валідаторський пул знаходиться в більшій концентраційній тенденції.

Lido наразі займає близько 28,7% ринкової частки, Coinbase та Ether.fi займають друге і третє місця. У минулому, коли не було активно впроваджено рішення MEV-BOOST PBS, Пропозер мав нести відповідальність за завдання Builder, тобто виконання навантаження, але більшість Пропозерів відмовилися від можливості виконання сортування транзакцій, оскільки важка обчислювальна робота сильно уповільнює ефективність верифікації, тому вигідніше аутсорсити виконання навантаження, дозволяючи третім сторонам аукціонувати блоки.

Користувач

Останнє, говорючи про користувача, користувач є найбільш вразливим у всій архітектурі, оскільки всі транзакції потрапляють до Mempool, де їх можуть заробляти різні MEVbot, отримуючи прибуток від MEV, але ці прибутки не надходять до користувача. Але це не лише недоліки, наприклад, на DEX, коли коливання ринкових цін великі або обсяги торгів користувачів перевищують ліквідність DEX, MEVbot можуть зменшувати слippage та різницю цін між платформами через арбітраж. Отже, MEV має позитивні та негативні зовнішні ефекти, які потрібно обговорювати окремо, і це є його складністю.

Щоб уникнути шкоди для користувачів, викликаної моніторингом MEVbot, багато постачальників RPC-нод можуть допомогти користувачам розмістити транзакції в непублічному Mempool, наприклад, безпосередньо взаємодіючи з Builder через RPC. Новим способом є компенсація користувачам MEV прибутку через OFA(Order Flow Auction) аукціон замовлень, де оператори OFA RPC співпрацюють з Searcher, щоб аукціонувати замовлення користувачів Searcher, отримуючи максимальний MEV, що дозволяє включити весь потік замовлень до блоку, а потім Searcher повертає ці прибутки користувачам.

Поточна частка користувачів, які використовують приватний потік замовлень, все ще низька, близько 10%, що в основному пов'язано з високими витратами на навчання користувачів. Багато користувачів не можуть правильно поширити знання про MEV та заходи реагування, операції є складними. Щоб оптимізувати досвід користувачів, їм потрібно більше пасивно, а не активно приймати інформацію.

Підсумок

У рамках поточної архітектури PBS, після впровадження специфікації MEV-BOOST, механізм аукціону з максимальною вигодою призвів до поступового спрямування Builder та Searcher у бік співпраці та довіри. Незалежно від того, чи це Searcher, чи Builder, після зв'язування інтересів тенденція до централізації є дуже очевидною. У POS також призводить до централізації Validator, вся індустрія MEV стала дуже централізованою, і виникають проблеми з довірою між різними сторонами: Searcher довіряє Builder, а Builder і Proposer довіряють Relayer. Розвиток централізації та довіри в MEV явно суперечить фінальному баченню децентралізації та недовіри Ethereum. В даний час в спільноті Ethereum обговорюються три пропозиції для пом'якшення цієї централізації:

1. Щодо централізації зв'язку між Builder та Searcher: Flashbot пропонує технологію SUAVE, яка робить угоди більш прозорими, знижує поріг довіри Searcher до Builder, заохочуючи Searcher надсилати потоки замовлень всім Builder.

2. Щодо довіри до Relayer: використання Enshrined PBS замість поточного рішення PBS, щоб усунути залежність від Relayer під час процесу аукціону.

3. Щодо централізації валідаторів: використання децентралізованого AVS, такого як SSV та ін., наразі Lido співпрацює з ним.

Стан MEV

Наразі основний MEV в ланцюгу полягає в арбітражі, атаках «сендвіч» та ліквідаціях. Серед них арбітраж приносить найбільший прибуток, за останні 30 днів MEV боти змогли отримати загальний прибуток у 2,6 мільйона доларів.

Насправді середній прибуток від однієї угоди становить близько 0,8 долара, спираючись на велику кількість угод, за останні 30 днів прибуток від атак з сендвічами в мережі Ethereum склав близько 880 тисяч доларів.

MEV має позитивні та негативні зовнішні ефекти. Позитивні зовнішні ефекти включають зменшення цінових різниць між DEX через арбітраж, допомогу в ліквідації забезпечення для DEFI-протоколів тощо, це позитивний вплив. Негативний вплив головним чином походить від трейдингу на користь користувачів, що призводить до втрати частини прибутку. У поточному механізмі збору комісій на ланцюгу, хоча Ethereum реалізує механізм згладжування Gas Fees, проте коли зростає кількість арбітражних можливостей на ланцюгу, MEV боти разом з користувачами все ще здійснюють торгівлю на ланцюгу, що призводить до різкого зростання Gas Fees на короткий час, завдаючи економічних та досвідових втрат користувачам.

Не лише через PBS та POS архітектури виникають проблеми з MEV та централізацією, але й під час переходу Ethereum на архітектуру Layer2 виникають проблеми крос-ланцюгового MEV між Layer2.

Потенційна складність MEV у проектуванні архітектури Layer2

Наразі велика кількість транзакцій Ethereum відбувається на Layer2, основною метою Ethereum є світовий рівень розрахунків, тому в майбутньому масові арбітражні активності в мережі будуть переходити до більш складних, з вищими технологічними вимогами мульти-ланцюгових крос-ланцюгових MEV.

Дослідження кросчейн MEV наразі є відносно обмеженим, але вже запропоновано кілька заходів для вирішення потенційних проблем MEV, зокрема в Layer2.