Освещая темный лес: раскрывая тайну MEV

Эволюция онлайновой активности и инфраструктуры Ethereum привела к тому, что MEV всегда рассматривался как самая опасная часть "темного леса" Ethereum, приводя к потерям прибыли и ухудшению пользовательского опыта. В этой статье анализируется механизм генерации блоков Ethereum 2.0 и технология разделения предложителя и строителя (PBS), а также проблемы централизации и доверия, которые возникают в результате этого механизма, и противоречия с децентрализованными ценностями Ethereum.

MEV действительно является обоюдным мечом, имеет положительные и отрицательные внешние эффекты. Положительные включают в себя сокращение ценовых различий на DEX, помощь в ликвидации сделок; отрицательные включают ущерб от промежуточной торговли для пользователей. Таким образом, решения по MEV больше направлены на смягчение отрицательных внешних эффектов, а не на их искоренение. В процессе исследования смягчения отрицательных внешних эффектов MEV и решения текущей проблемы доверенных сторонних посредников Relayer, меры в основном делятся на три категории: улучшение механизма аукциона, улучшение уровня консенсуса, улучшение уровня приложений. Эти улучшения будут в разной степени влиять на картину MEV, но некоторые предложения не могут существенно решить проблему атак сэндвичей, с которой сталкиваются пользователи. Сделки пользователей по-прежнему находятся в открытом пуле, поэтому необходимо внедрение большего количества технологий приватных пулов для защиты опциональной конфиденциальности торгов пользователей, эти решения по MEV стоит попробовать комбинировать.

Кроме того, MEV как неизбежный побочный продукт механизма дизайна в будущем станет еще более сложным. Мы также исследовали возможные дополнительные технические вызовы и возможности MEV, которые могут возникнуть в условиях реализации новых типов транзакций, таких как архитектура Layer2 и абстракция аккаунтов EIP-4337.

Наконец, мы надеемся, что с помощью этой статьи мы сможем исследовать потенциальные решения проблемы снижения негативных внешних эффектов MEV и получить полное понимание плюсов и минусов текущих решений MEV, чтобы не только осветить "темный лес", в котором находятся пользователи в будущем, но и указать направление для дальнейших исследований MEV для исследователей в отрасли.

Эфириум 2.0

С момента The Merge Ethereum использует механизм POS для обеспечения безопасности сети, отказываясь от вычислительно интенсивной конкуренции за создание блоков и переходя на доказательство доли. После слияния Ethereum разделен на слой исполнения и слой консенсуса. Создание блоков также изменилось, каждый Epoch представляет собой один POS период, который делится на 32 Slot, каждый Slot является единицей времени для создания блока в 12 секунд.

Сеть случайным образом выбирает комитет валидаторов в каждом Эпохе, из которого случайным образом выбирается предложение блока, ответственное за упаковку и сортировку транзакций и создание блока, в то время как другие валидаторы комитета осуществляют надзор и голосование. Комитет переизбирается после каждого Эпоха, при этом устанавливаются ограничения по времени выполнения для обеспечения эффективности. Здесь терминология стандартизирована, Payload - это исполнительная нагрузка, то есть изменение состояния транзакции, которую можно рассматривать как часть выполнения блока. Предложитель блока будет осуществлять выполнение нагрузки и предложение блока.

Архитектура PBS

На самом деле, когда валидатор выбирается в качестве предложителя блока, у него часто нет стимула выполнять нагрузку, поскольку это требует больших вычислительных мощностей. Изначально планировалось включить выполнение нагрузки через выборы децентрализованного комитета, чтобы сделать сортировку транзакций децентрализованным делом. Однако валидаторы естественным образом хотят передать эту часть работы сторонним исполнителям, сосредоточившись на предложении блоков. Таким образом, возникла концепция PBS, которая разделяет предложение и построение блоков. Предложитель отвечает только за проверку блока, не участвуя в его построении. Разделение между предложителем и строителем способствует открытому рынку, где предложители блоков могут получать блоки от строителей. Строители конкурируют друг с другом за создание блоков, предлагая предложителям наивысшие вознаграждения, что называется "аукцион блоков".

Краткое введение в PBS(Модель аукциона Proposer Builder Seperate): пользователи отправляют транзакции в публичный Mempool через RPC-прокси, несколько Builder находят наиболее подходящие транзакции для сортировки с целью максимизации прибыли от блока(Прибыль=Base+Priority+MEV), затем взаимодействуют с Proposer через MEV-Boost Relayer. Relayer выступает в качестве моста между несколькими Builder и Proposer, Builder отправляют свои предложения Relayer, а Relayer передает Proposer несколько заголовков блоков и соответствующие предложения, Proposer обычно принимает предложение с наивысшим рейтингом. Relayer реализует спецификацию MEVBboost, регулирующую взаимодействие между Builder и Proposer в процессе аукциона. В этом процессе вся информация закрыта, Relayer отправляет только заголовки блоков Proposer, таким образом, Proposer обладает антицензурной устойчивостью.

Участники и игры в PBS

Основными участниками являются Builder, Relayer, Proposer, MEVbot(Searcher).

Строитель

Билдер отвечает за создание содержимого блоков, использование MEV-Boost делает его более выгодным в торгах, так как он поддерживает Gas Fees и MEV доходы. Билдер может напрямую проверять транзакции пользователей и искателей, что постоянно подвергается критике, особенно после того, как правительство США опубликовало OFAC, в результате чего множество билдов стали участвовать в соответствии с OFAC. Хотя в последнее время доля проверок блоков несколько снизилась, Билдер по-прежнему имеет прямое влияние на проверку транзакций в процессе создания блоков.

С учетом текущей доли рынка Builder, необязательно проверяемый beaverbuild.org постепенно увеличивает свою долю на рынке, все ориентировано на прибыль.

Поиск

Максимизация прибыли требует совместных усилий Searcher и Builder. Searcher часто сотрудничает с определенными Builder, образуя Dark Pool или Private Pool. Торговля Searcher отображается только для определенных Builder, некоторые Builder получают максимизированную прибыль от MEV-транзакций и, таким образом, ставят ставки на блок-пространство. Теоретически злоупотребления или цензура со стороны Builder могут привести к тому, что Searcher выберет других Builder, что снизит долю рынка Builder. Поэтому Builder будут учитывать скрытые издержки злоупотреблений. Прибыль от MEV может достигать в два раза больше дневной прибыли от Gas, когда колебания рынка значительны.

Searcher делится на CEX-DEX( арбитраж вне цепи) и DEX, мезонин, ликвидация на две большие категории( чисто цепочечных). В настоящее время Wintermute занимает первое место по доле рынка арбитражной торговли CEX-DEX.

Для чисто цепочных возможностей MEV наблюдается тенденция к формированию студий. Доля рынка jaredfromsubway.eth составляет 37,2%, он специализируется на сэндвич-атаках на пользователей Ethereum и на некоторое время стал пользователем с наивысшими расходами на газ в цепочке, составляя около 1,5% от общего расхода за день. С февраля 2023 года по июнь 2024 года этот бот потратил 76,916 ETH, что составляет около 175 миллионов долларов. Поскольку Seacher и Builder тесно связаны, многие Seacher отправляют ордера трем крупнейшим Builder, при этом можно было бы транслировать всем Builder, но мелкие Builder могут разделять ордерный поток, что приведет к неэффективности стратегии и риску убытков. Привязка к Builder также может поддерживать экологическое влияние.

Релеер

Релеер отвечает за сбор заявок, выступая в роли промежуточного звена, передавая заголовок блока и цену торговли Пропозеру, при этом Пропозер не знает деталей транзакций блока. После того как Пропозер выбирает и подписывает заголовок блока, Релеер раскрывает все содержимое транзакций Пропозеру. Релеер, как третья сторона без экономических стимулов, получает огромное доверие, Строитель полагается на ставки Попозера, а Пропозер полагается на ставки Релеера и содержимое блока. В истории были подобные проблемы, у Ultrasound Relayer была уязвимость, из-за которой Пропозер извлек более 20 миллионов долларов MEV. Хотя уязвимость можно исправить, сам Релеер все еще может действовать злонамеренно, чтобы украсть MEV.

Рынок Builder с чистым MAX Profit постепенно расширяет свою долю с момента Merge; в свободном рынке невозможно искусственно контролировать MEV через Builder.

В то же время Relayer сталкивается с проблемой отсутствия экономических стимулов. Blocknative прекратил разработку Relayer. В настоящее время Relayer зависит от спецификации MEVBoost, предложенной Flashbots, а зависимость Ethereum от третьих лиц для предоставления PBS не является долгосрочным решением, поэтому сообщество Ethereum исследует возможность интеграции PBS на уровне протокола.

Пропозер

Для Предложителя случайным образом выбирается комитет из всех валидаторов, и для каждого слота выбирается один предложитель блока. Предложитель блока обладает способностью к выполнению нагрузки, но естественно хочет аутсорсить, что может привести к вертикальному сотрудничеству между Строителем и Предложителем. Релейер MEV-boost надеется выступать в качестве посредника, чтобы уменьшить вертикальные заговоры, возникающие из-за прямого общения. Поскольку сейчас все пулы майнинга выступают в качестве пула валидаторов, но пулы майнинга и пулы LSD валидаторов обладают сильными эффектами масштаба, особенно с появлением LSD, которое освободило потенциал стейкинговых токенов, увеличивая капитальную эффективность, под влиянием блоков DEFI, пул валидаторов находится под тенденцией к большей централизации.

Lido в настоящее время занимает 28,7% рынка, Coinbase и Ether.fi занимают второе и третье места соответственно. В прошлом, когда MEV-BOOST PBS решение не применялось активно, Предложитель обязан был выполнять задачи Строителя, то есть исполнять нагрузку, но большинство Предложителей отказывались от способности сортировки и выполнения транзакций, так как тяжелая вычислительная работа серьезно снижала производительность проверки, лучше было бы передать нагрузку на исполнение на аутсорсинг, позволяя третьим сторонам аукционировать блоки.

Пользователь

В конце концов, пользователи являются самым уязвимым звеном в всей архитектуре, поскольку их сделки помещаются в Mempool, и различными MEV-ботами извлекается прибыль от MEV, но эта прибыль не поступает пользователям. Однако это не только недостатки: например, в DEX, когда рыночные колебания велики или объем торгов пользователей превышает ликвидность DEX, MEV-боты могут уменьшить проскальзывание и разницу в ценах на различных платформах за счет арбитража. Таким образом, MEV имеет положительные и отрицательные внешние эффекты, которые необходимо обсуждать отдельно, что и является его сложностью.

Чтобы предотвратить ущерб от мониторинга пользователями MEVbot, многие поставщики RPC-узлов могут помочь пользователям разместить транзакции в непубличном Mempool, например, путем прямого взаимодействия с Builder через RPC. Новый подход заключается в компенсации MEV-прибыли пользователям через OFA(Order Flow Auction) (аукцион потоков заказов), где операторы OFA RPC сотрудничают с Searcher, чтобы аукционировать заказы пользователей Searcher для максимизации MEV, позволяя всему потоку заказов войти в блок, а затем Searcher возвращает прибыль пользователю.

В настоящее время доля пользователей, использующих частный поток ордеров, всё ещё невысока, составляет около 10%. Это связано с высокой стоимостью обучения пользователей, многие из которых не могут правильно понять знания о MEV и меры реагирования, а также с сложностью операций. Оптимизация пользовательского опыта требует, чтобы пользователи больше пассивно, а не активно принимали это.

Резюме

В текущей архитектуре PBS, после введения спецификации MEV-BOOST, этот механизм аукциона по закрытым ставкам, максимизирующий прибыль, приводит к постепенному направлению Builder и Searcher к сотрудничеству и доверию. Независимо от того, связаны ли интересы Searcher или Builder, эта тенденция к централизации становится очень явной. При POS это также приводит к централизации Validator, вся цепочка MEV становится централизованной, что вводит проблемы многопостороннего доверия: Searcher доверяет Builder, а Builder и Proposer доверяют Relayer. Централизация и доверие в MEV явно противоречат конечному видению децентрализации и недоверия Ethereum. В сообществе Ethereum в настоящее время обсуждаются три предложения для смягчения этого способа централизации:

1. По поводу централизации связки Builder и Searcher: технология SUAVE, предложенная Flashbot, делает сделки более прозрачными, снижает порог доверия Searcher к Builder и поощряет Searcher отправлять ордеры всем Builder.

2. По поводу доверия к Relayer: используйте Enshrined PBS вместо текущей схемы PBS, чтобы устранить зависимость от Relayer в процессе аукциона.

3. По поводу централизации валидаторов: использование децентрализованного AVS, такого как SSV и т.д., в настоящее время Lido уже сотрудничает с ним.

Текущая ситуация с MEV

В настоящее время основное MEV в блокчейне связано с арбитражем, сэндвич-атаками, ликвидациями и т. д. При этом наибольшая прибыль от арбитража, за последние 30 дней MEV-боты смогли заработать в общей сложности 2,6 миллиона долларов.

На самом деле средняя прибыль от одной сделки составляет около 0,8 доллара, полагаясь на большое количество сделок, за последние 30 дней прибыль от атак сэндвичем в сети Ethereum составила около 880 000 долларов.

MEV делится на положительные и отрицательные внешние эффекты. Положительные включают в себя уменьшение ценовых различий между DEX благодаря арбитражу, что помогает протоколам DeFi в проведении сделок по ликвидации залога и т. д. Отрицательные в основном связаны с промежуточной торговлей для пользователей, что приводит к потере части прибыли. В текущей механике сборов на цепи, несмотря на то, что Ethereum внедрил механизм сглаживания сборов за газ, все же, когда количество арбитражных возможностей на цепи увеличивается, MEV боты и пользователи одновременно торгуют на цепи, что приводит к резкому увеличению сборов за газ на короткий срок, что наносит экономический и опытный ущерб пользователям.

Не только из-за проблем MEV и централизации, возникающих из-за архитектуры PBS и POS, но и в процессе перехода Ethereum к архитектуре Layer2.