Chiếu sáng rừng tối: Khám phá bí ẩn MEV

TL;DR

Với sự gia tăng hoạt động trên chuỗi và sự tiến hóa của cơ sở hạ tầng, MEV trên chuỗi luôn được coi là phần nguy hiểm nhất trong khu rừng tối của Ethereum, trực tiếp gây ra thiệt hại về lợi nhuận và trải nghiệm cho người dùng. Mục tiêu của bài viết này là phân tích các vấn đề tập trung và niềm tin do cơ chế tạo khối Ethereum 2.0 và sự tiến hóa của công nghệ PBS mang lại, cùng với mâu thuẫn với các giá trị của Ethereum.

MEV trên chuỗi là một con dao hai lưỡi, có tác động tích cực và tiêu cực. Tác động tích cực bao gồm việc giảm chênh lệch giá DEX, hỗ trợ thanh lý; tác động tiêu cực bao gồm việc tổn hại đến các giao dịch chèn của người dùng. Do đó, giải pháp MEV chủ yếu là giảm thiểu tác động tiêu cực, chứ không phải triệt tiêu hoàn toàn. Trong việc giảm thiểu tác động tiêu cực của MEV và giải quyết vấn đề trung gian Relayer dựa trên niềm tin của bên thứ ba, chủ yếu có ba loại biện pháp: cải tiến cơ chế đấu giá, cải tiến lớp đồng thuận, cải tiến lớp ứng dụng. Các giải pháp này đều có ưu và nhược điểm, cần được kết hợp thử nghiệm.

Ngoài ra, MEV như một sản phẩm phụ của thiết kế cơ chế, trong tương lai sẽ trở nên phức tạp hơn. Chúng tôi cũng đã thảo luận về kiến trúc Layer2, EIP-4337 và các loại giao dịch mới khác, cũng như những thách thức và cơ hội công nghệ MEV có thể xuất hiện.

Cuối cùng, chúng tôi hy vọng khám phá các giải pháp tiềm năng để làm giảm tác động tiêu cực của MEV, nhận thức toàn diện về ưu và nhược điểm của các giải pháp MEV hiện tại, nhằm thắp sáng rừng đen cho người dùng và các nhà nghiên cứu.

Ethereum 2.0

Kể từ The Merge, Ethereum áp dụng cơ chế POS để đảm bảo an ninh mạng, việc sản xuất khối từ bỏ cạnh tranh tính toán cường độ cao, chuyển sang chứng minh cổ phần. Sau khi hợp nhất, Ethereum được chia thành lớp thực thi và lớp đồng thuận. Việc sản xuất khối cũng thay đổi, mỗi Epoch là một chu kỳ POS, chia thành 32 Slot, mỗi Slot có thời gian tạo khối là 12 giây.

Toàn bộ mạng lưới sẽ chọn ngẫu nhiên ủy ban xác thực mỗi Epoch, chọn ngẫu nhiên người đề xuất khối để đóng gói và sắp xếp giao dịch để tạo ra khối, các xác thực viên trong ủy ban khác sẽ giám sát và bỏ phiếu. Ủy ban sẽ được lựa chọn lại mỗi Epoch. Cũng có giới hạn thời gian thực hiện để đảm bảo hiệu quả. Payload là tải trọng thực thi, tức là thay đổi trạng thái giao dịch, có thể được coi là phần thực thi của khối. Người đề xuất khối thực hiện tải trọng thực thi và đề xuất khối.

Kiến trúc PBS

Trên thực tế, khi các xác thực viên được chọn làm người đề xuất khối, họ thường không có động lực để thực hiện Payload, vì cần rất nhiều sức mạnh tính toán. Ban đầu, người ta nghĩ rằng việc bầu cử thông qua ủy ban phi tập trung, đưa việc thực thi tải vào trong đó, thì việc sắp xếp giao dịch sẽ trở nên phi tập trung. Nhưng các xác thực viên tự nhiên muốn giao phần này cho bên thứ ba, để họ tập trung vào việc đề xuất khối. Do đó, ý tưởng PBS ra đời, tách biệt việc đề xuất và xây dựng khối, người đề xuất chỉ chịu trách nhiệm xác thực khối mà không tham gia vào việc xây dựng. Điều này thúc đẩy thị trường mở, người đề xuất có thể nhận khối từ người xây dựng. Các người xây dựng cạnh tranh lẫn nhau để cấu trúc khối, cung cấp mức phí cao nhất cho người đề xuất, được gọi là "đấu giá khối".

Giới thiệu ngắn gọn về mô hình đấu giá đầu tiên của PBS. Người dùng gửi giao dịch đến Mempool công khai thông qua RPC proxy, nhiều Builder tìm cách sắp xếp giao dịch phù hợp nhất để tạo ra khối tối đa hóa lợi nhuận (, lợi nhuận tối đa hóa chỉ là phí giao dịch Base+Priority+MEV ), sau đó tương tác với Proposer thông qua MEV-Boost Relayer, Relayer là cầu nối giữa nhiều Builder và Proposer, Builder gửi báo giá cho Relayer, Relayer gửi nhiều tiêu đề khối và báo giá cho Proposer, Proposer thường chấp nhận báo giá cao nhất. Relayer thực hiện tiêu chuẩn MEVBboost, đây là tiêu chuẩn kỹ thuật mà Flashbot đưa ra cho việc đấu thầu tương tác giữa Builder và Proposer. Trong quá trình này, tất cả thông tin đều được giữ kín, Relayer chỉ gửi tiêu đề khối cho Proposer, vì vậy Proposer có khả năng kháng kiểm duyệt.

Các loại người tham gia và trò chơi trong PBS

Các bên tham gia chính bao gồm Builder, Relayer, Proposer, MEVbot(Searcher).

Builder

Builder chịu trách nhiệm xây dựng nội dung khối, việc sử dụng MEV-Boost mang lại lợi thế hơn trong đấu thầu vì hỗ trợ phí Gas và lợi nhuận MEV. Builder có thể trực tiếp kiểm tra giao dịch của người dùng và Searcher, điều này luôn bị chỉ trích, đặc biệt là sau khi chính phủ Mỹ công bố OFAC, nhiều Builder tham gia vào OFAC Compliant, mặc dù tỷ lệ kiểm tra khối gần đây đã giảm, nhưng Builder vẫn có ảnh hưởng trực tiếp đến việc kiểm tra giao dịch.

Hiện tại, dựa trên thị phần của Builder, beaverbuild.org loại Build không cần thẩm định đang dần mở rộng thị phần, mọi thứ đều hướng tới lợi nhuận.

Tìm kiếm

Về bản chất, việc tối đa hóa lợi nhuận cần sự nỗ lực chung của Searcher và Builder, Searcher thường hợp tác với các Builder cụ thể, hình thành Dark Pool hoặc Private Pool, giao dịch của Searcher chỉ hiển thị cho các Builder cụ thể, một số Builder nhận được giao dịch MEV tối đa hóa lợi nhuận, từ đó đấu thầu không gian khối. Về lý thuyết, nếu Builder làm điều xấu hoặc kiểm duyệt, Searcher có thể chọn Builder khác, dẫn đến việc giảm thị phần của Builder, vì vậy Builder sẽ xem xét chi phí ẩn của việc làm điều xấu. Tình hình MEV và doanh thu Gas hàng ngày cho thấy, doanh thu MEV mà Searcher đóng góp có thể đạt gấp đôi doanh thu Gas trong ngày khi biến động thị trường rõ rệt.

Searcher được chia thành CEX-DEX( arbitrage ngoài chuỗi) và DEX, lớp giữa, thanh lý hai loại chính( hoàn toàn trên chuỗi).

Hiện tại Wintermute chiếm lĩnh thị phần giao dịch chênh lệch giá CEX-DEX.

Về cơ hội MEV thuần túy trên chuỗi, có xu hướng hình thành dần dần mô hình studio, thị phần của jaredfromsubway.eth chiếm 37,2%, chuyên về tấn công sandwich đối với người dùng trên chuỗi Etheruem, từng trở thành người tiêu thụ gas cao nhất trên chuỗi, khoảng tiêu thụ 1,5% gas mỗi ngày. Từ tháng 2 năm 2023 đến tháng 6 năm 2024, tổng cộng đã chi 76,916 ETH, khoảng 175 triệu USD. Do Seacher và Builder liên kết chặt chẽ, nhiều Seacher gửi luồng đơn hàng cho ba Builder hàng đầu, có thể phát sóng cho tất cả các Builder, nhưng các Builder nhỏ có thể chia tách luồng đơn hàng, dẫn đến chiến lược MEV không hiệu quả và gây ra rủi ro thua lỗ. Việc liên kết với Builder cũng có thể duy trì ảnh hưởng sinh thái.

Relayer

Relayer chịu trách nhiệm tập hợp đấu giá, như một trạm trung gian chuyển tiếp tiêu đề khối và giá đấu thầu từ Proposer, lúc này Proposer không biết chi tiết giao dịch của khối. Sau khi Proposer chọn và ký tiêu đề khối, Relayer sẽ phát hành toàn bộ nội dung giao dịch cho Proposer. Relayer như một bên thứ ba không có động lực kinh tế nhận được sự tin tưởng lớn, Builder phụ thuộc vào báo giá của Proposer, Proposer phụ thuộc vào báo giá của Relayer và nội dung khối. Trong lịch sử đã xảy ra lỗ hổng tiềm ẩn của Ultrasound Relayer dẫn đến việc Proposer rút hơn 20 triệu đô la MEV. Mặc dù có thể sửa chữa lỗ hổng, nhưng Relayer vẫn có thể hành động ác ý để đánh cắp MEV.

Thị phần Relayer cho thấy, thị phần của Builder chạy hoàn toàn MAX Profit đã dần mở rộng sau Merge, không thể kiểm soát MEV một cách nhân tạo trong thị trường tự do.

Đồng thời, Relayer đang đối mặt với vấn đề thiếu động lực kinh tế. Blocknative đã rút lui khỏi việc phát triển Relayer. Hiện tại, Relayer dựa vào quy định MEVBoost do Flashbots đề xuất để xây dựng, Ethereum phụ thuộc vào các bên thứ ba cung cấp PBS không phải là kế hoạch lâu dài, hiện tại cộng đồng Ethereum đang khám phá việc đưa PBS vào mức độ giao thức.

Người đề xuất

Đối với Proposer, ủy ban được chọn ngẫu nhiên từ tất cả các validator, mỗi slot chọn người đề xuất khối, người đề xuất khối có khả năng thực hiện tải nhưng tự nhiên muốn thuê ngoài, dễ dẫn đến sự hợp tác dọc giữa Builder và Proposer, Relayer của MEV-boost hy vọng sẽ đóng vai trò trung gian để giảm bớt sự thông đồng hợp tác dọc do giao tiếp trực tiếp gây ra. Hiện tại, tất cả đều là pool khai thác làm pool validator, nhưng pool khai thác và pool validator LSD có hiệu ứng quy mô mạnh, đặc biệt là tiềm năng phát hành token staking của LSD, nâng cao hiệu quả vốn, cộng với ảnh hưởng của các khối DEFI đứng sau, pool validator đang có xu hướng tập trung hơn.

Lido hiện chiếm khoảng 28,7% thị phần, Coinbase và Ether.fi đứng ở vị trí thứ hai và thứ ba. Trong quá khứ, khi chưa chủ động triển khai giải pháp MEV-BOOST PBS, Proposer cần chịu trách nhiệm về nhiệm vụ Builder tức là tải thực thi, nhưng hầu hết các Proposer đã từ bỏ khả năng thực hiện sắp xếp giao dịch, vì công việc tính toán nặng nề sẽ nghiêm trọng kéo giảm hiệu suất xác thực, không bằng việc thuê ngoài tải thực thi, để cho bên thứ ba đấu giá khối.

Người dùng

Cuối cùng nói về User, người dùng trong toàn bộ thiết kế kiến trúc là yếu thế nhất, vì giao dịch đều được đưa vào Mempool, sẽ bị các MEVbot kiếm lợi nhuận MEV. Tuy nhiên, những lợi nhuận này sẽ không chảy về phía người dùng. Nhưng không hoàn toàn là điều xấu, chẳng hạn như trong DEX, khi biến động giá trên chuỗi lớn hoặc khối lượng giao dịch của người dùng lớn hơn tính thanh khoản của DEX, MEVbot sẽ thông qua việc chênh lệch giá để giảm thiểu trượt giá và chênh lệch giá giữa các nền tảng. Do đó, MEV có cả ngoại tác tích cực và tiêu cực, cần được thảo luận riêng biệt, đây cũng là điểm phức tạp của nó.

Để tránh việc người dùng bị MEVbot theo dõi gây thiệt hại, nhiều nhà cung cấp nút RPC có thể giúp người dùng đặt giao dịch vào Mempool không công khai, như có thể tương tác trực tiếp với Builder qua RPC của Builder. Một cách tiếp cận mới là thông qua OFA(Order Flow Auction) đấu giá dòng lệnh để bù đắp lợi nhuận MEV cho người dùng, các nhà khai thác OFA RPC hợp tác với Searcher, đấu giá đơn hàng của người dùng cho Searcher, Searcher tối đa hóa MEV, đưa toàn bộ dòng lệnh vào khối, sau đó Searcher hoàn lại những lợi nhuận này cho người dùng.

Tỷ lệ người dùng hiện tại sử dụng dòng lệnh riêng vẫn không cao, khoảng 10%, chủ yếu do chi phí giáo dục người dùng cao, nhiều người dùng không thể phổ biến kiến thức về MEV và các biện pháp ứng phó một cách chính xác, thao tác phức tạp. Để tối ưu hóa trải nghiệm người dùng, người dùng cần được tiếp nhận một cách thụ động hơn là chủ động.

Tóm tắt

Trong cấu trúc PBS hiện tại, kể từ khi quy định MEV-BOOST được giới thiệu, cơ chế đấu giá kín tối đa hóa lợi nhuận này đã dẫn dắt Builder và Searcher dần hướng tới hợp tác và tin cậy. Dù Searcher hay Builder đều bị ràng buộc lợi ích, xu hướng tập trung hóa rất rõ ràng. Dưới POS, còn dẫn đến sự tập trung hóa của Validator, toàn bộ chuỗi công nghiệp MEV ở các khâu đều trở nên rất tập trung, và còn giới thiệu vấn đề tin cậy đa bên, Searcher tin tưởng Builder, Builder và Proposer tin tưởng Relayer. Sự phát triển tập trung hóa và tin cậy hóa của MEV rõ ràng trái ngược với tầm nhìn phi tập trung và phi tin cậy cuối cùng của Ethereum. Hiện tại, cộng đồng Ethereum đang thảo luận ba đề xuất để giảm bớt cách thức tập trung hóa này:

1. Đối với việc gói kết hợp Builder và Searcher: Flashbot đề xuất công nghệ SUAVE, làm cho giao dịch trở nên minh bạch hơn, giảm bớt rào cản tin cậy của Searcher đối với Builder, khuyến khích Searcher gửi dòng lệnh cho tất cả các Builder.

2. Đối với việc tin cậy của Relayer: Sử dụng Enshrined PBS thay thế cho giải pháp PBS hiện tại, loại bỏ sự phụ thuộc vào Relayer trong quá trình đấu thầu.

3. Đối với sự tập trung của Validator: áp dụng AVS phi tập trung, như SSV, hiện tại Lido đã hợp tác với nó.

Tình trạng MEV

Hiện tại, MEV chính trên chuỗi chủ yếu nằm ở việc arbitrage, tấn công sandwich, thanh lý, v.v. Trong đó, lợi nhuận từ arbitrage là lớn nhất, trong vòng 30 ngày qua, các bot MEV đã ghi nhận tổng lợi nhuận đạt 2,6 triệu USD.

Trên thực tế, lợi nhuận trung bình cho một giao dịch khoảng 0,8 USD, dựa vào khối lượng giao dịch lớn, trong 30 ngày qua, lợi nhuận từ các cuộc tấn công sandwich trên chuỗi Ethereum khoảng 880.000 USD.

MEV có tác động bên ngoài tích cực và tiêu cực, tác động bên ngoài tích cực bao gồm việc chênh lệch giá giữa các DEX giảm do arbitrage, giúp các giao thức DEFI thanh lý tài sản thế chấp, v.v., đây là tác động tích cực. Tác động tiêu cực chủ yếu đến từ việc giao dịch chèn ép người dùng, khiến người dùng mất một phần lợi nhuận. Hiện tại, trong cơ chế phí trên chuỗi, mặc dù Ethereum thực hiện cơ chế làm mịn Gas Fees, nhưng khi cơ hội arbitrage trên chuỗi tăng lên, MEV bots và người dùng cùng giao dịch trên chuỗi, vẫn dẫn đến việc Gas Fees trên chuỗi tăng vọt trong thời gian ngắn, gây thiệt hại về kinh tế và trải nghiệm cho người dùng.

Không chỉ do PBS và cấu trúc POS gây ra vấn đề MEV và tập trung, trong quá trình chuyển giao Ethereum sang cấu trúc Layer2 cũng phát sinh vấn đề MEV giữa các Layer2.

Độ phức tạp MEV tiềm ẩn trong thiết kế kiến trúc Layer2

Hiện tại, một lượng lớn giao dịch Ethereum được thực hiện trên Layer 2, mục tiêu chính của Ethereum là trở thành lớp thanh toán toàn cầu, do đó trong tương lai, các hoạt động arbitrage quy mô lớn trên chuỗi sẽ chuyển sang MEV đa chuỗi và liên chuỗi phức tạp hơn, đòi hỏi kỹ thuật cao hơn.

Nghiên cứu về MEV đa chuỗi hiện tại còn ít, nhưng đã đưa ra một số biện pháp ứng phó tiềm năng của MEV, chủ yếu nhắm đến Layer2.