Éclairer la forêt sombre : lever le voile sur le MEV

Avec l'augmentation des activités sur la chaîne Ethereum et l'évolution des infrastructures, l'MEV a toujours été considéré comme la partie la plus dangereuse de la forêt noire, affectant directement les bénéfices des transactions en chaîne des utilisateurs et leur expérience. Cet article vise à analyser les problèmes de centralisation et de confiance ainsi que les contradictions avec les valeurs d'Ethereum, en partant du mécanisme de génération de blocs d'Ethereum 2.0 et de la séparation des propositions et des constructeurs (PBS).

Le MEV est effectivement une épée à double tranchant. Ses effets positifs incluent la réduction des écarts de prix sur les DEX et l'aide à la liquidation ; les effets négatifs sont principalement les dommages causés aux transactions sandwich des utilisateurs. Par conséquent, les solutions au MEV visent davantage à atténuer les effets négatifs plutôt qu'à les éradiquer. Actuellement, il existe principalement trois types de mesures : l'amélioration des mécanismes d'enchères, la couche de consensus et la couche d'application. Ces solutions influenceront le paysage du MEV à divers degrés, mais certaines ne pourront pas résoudre complètement le problème des attaques sandwich. À l'avenir, il sera également nécessaire d'introduire davantage de technologies de pools de confidentialité pour protéger la vie privée des transactions des utilisateurs.

De plus, en tant que sous-produit inévitable du mécanisme, le MEV sera encore plus complexe à l'avenir. La mise en œuvre de nouveaux types de transactions tels que Layer2 et l'abstraction de compte EIP-4337 pourrait entraîner davantage de défis technologiques et d'opportunités liés au MEV.

Cet article explore les solutions potentielles pour atténuer les impacts négatifs de l'MEV, en analysant de manière exhaustive les avantages et les inconvénients des solutions MEV actuelles, dans l'espoir d'inspirer des recherches futures et d'éclairer cette forêt sombre.

Ethereum 2.0

Après The Merge, Ethereum adopte un mécanisme POS pour garantir la sécurité du réseau, abandonnant la compétition gourmande en calcul. Après la fusion, Ethereum est divisé en couche d'exécution et couche de consensus. La production de blocs a également changé, chaque Epoch étant un cycle POS, contenant 32 Slots de 12 secondes.

Le réseau sélectionne aléatoirement un comité de validateurs à chaque Epoch, parmi lequel un proposeur de bloc est choisi pour être responsable de l'emballage et du tri des transactions ainsi que de la production de blocs, tandis que les autres validateurs supervisent et votent. Le comité est réélu à chaque Epoch. Pour garantir l'efficacité, une limite de temps d'opération est également mise en place. Ici, Payload fait référence à la charge utile d'exécution, c'est-à-dire le changement d'état des transactions, qui fait partie de l'exécution des blocs. Le proposeur de bloc est responsable de la mise en œuvre de la charge utile d'exécution et de la proposition de blocs.

Architecture PBS

En réalité, lorsque les validateurs sont sélectionnés comme proposeurs de blocs, ils sont souvent réticents à exécuter le Payload, car cela nécessite une grande puissance de calcul. L'idée initiale était de réaliser une décentralisation du tri des transactions par le biais d'élections au sein d'un comité décentralisé, mais les validateurs ont tendance à confier cette tâche 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 de blocs, les proposeurs étant uniquement responsables de la validation des blocs.

Cela favorise un marché ouvert où les proposeurs peuvent obtenir des blocs des constructeurs. Les constructeurs rivalisent pour construire des blocs, offrant aux proposeurs les frais les plus élevés, c'est-à-dire une "enchère de blocs".

Processus PBS : les utilisateurs soumettent des transactions au Mempool public via un proxy RPC, plusieurs Builders trouvent le meilleur ordre de transaction pour générer des blocs maximisant les profits, interagissant avec le Proposer par l'intermédiaire du Relayer MEV-Boost. Le Relayer regroupe les offres de plusieurs Builders, soumet le bloc et les offres au Proposer, qui choisit généralement l'offre la plus élevée. Le Relayer met en œuvre la norme MEVBoost, régissant les enchères entre Builders et Proposer. Tout le processus est fermé à l'information, le Relayer ne soumet que l'en-tête du bloc, garantissant l'anti-censure du Proposer.

Participants et jeux sous PBS

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

Constructeur

Le Builder est responsable de la construction du contenu des blocs, la technologie MEV-Boost lui donne un avantage lors des enchères. Le Builder peut examiner directement les transactions, ce qui a toujours été critiqué, surtout après la publication par l'OFAC américain. Bien que la proportion de blocs examinés ait récemment diminué, le Builder a toujours un rôle direct dans le processus de construction.

Actuellement, en termes de part de marché, beaverbuild.org, qui n'a pas besoin d'examen, élargit progressivement sa part, tout est orienté vers le profit.

Chercheur

La maximisation des profits nécessite une collaboration entre le Searcher et le Builder. Le Searcher collabore souvent avec des Builders spécifiques pour former un Dark Pool ou un Private Pool. Théoriquement, si le Builder agit de manière malveillante, le Searcher peut choisir d'autres Builders, ce qui entraîne une diminution de sa part de marché. Par conséquent, le Builder prendra en compte le coût implicite de ses actions malveillantes. Les gains MEV peuvent atteindre jusqu'à deux fois les revenus de Gas du jour lorsque la volatilité du marché est significative.

Les Searchers se divisent en deux catégories : l'arbitrage CEX-DEX et les opérations purement sur la chaîne. Wintermute occupe la première place en arbitrage CEX-DEX. L'MEV sur la chaîne pure présente une tendance à se structurer sous forme d'atelier, jaredfromsubway.eth détient 37,2 % de part de marché et est spécialisé dans les attaques sandwich. En raison de leurs relations étroites avec les Builders, de nombreux Searchers n'envoient des flux de commandes qu'aux trois premiers Builders pour maintenir leur influence dans l'écosystème.

Relayer

Le Relayer est responsable de la collecte des enchères et soumet l'en-tête de bloc et le prix au Proposer. Après la signature du Proposer, le Relayer libère tout le contenu des transactions. Le Relayer, en tant que tiers sans incitation économique, bénéficie d'une grande confiance, mais présente des risques potentiels. Dans le passé, des vulnérabilités ont entraîné le retrait de plus de 20 millions de dollars en MEV par le Proposer. Bien que cela puisse être corrigé, le Relayer peut toujours agir de manière malveillante pour voler le MEV.

La part de marché montre que le Builder MAX Profit pur s'est progressivement élargi depuis le Merge, et qu'il semble impossible de contrôler manuellement le MEV. Les Relayers font face à un problème de manque d'incitations économiques, et Blocknative s'est retiré dans cette direction. Actuellement, nous comptons sur les spécifications MEVBoost de Flashbots, mais dépendre à long terme de tiers pour fournir le PBS n'est pas une bonne stratégie, la communauté Ethereum explore l'intégration du PBS au niveau du protocole.

Proposer

Le Proposer est sélectionné au hasard parmi les validateurs, ayant la capacité d'exécution de charge mais ayant tendance à externaliser, ce qui peut entraîner une coopération verticale avec le Builder. Le Relayer de MEV-boost espère agir comme un point intermédiaire pour réduire la communication directe. Actuellement, les pools miniers servent de pools de validateurs, présentant un fort effet d'échelle, en particulier avec le potentiel de libération des jetons stakés par LSD, ce qui améliore l'efficacité du capital, et les pools de validateurs montrent une tendance à la centralisation.

Lido détient 28,7 % de part de marché, suivi de près par Coinbase et Ether.fi. Dans le passé, lorsque MEV-BOOST PBS n'était pas mis en œuvre, le Proposer devait être responsable de la tâche de Builder, mais la plupart abandonnaient la capacité d'exécution du tri des transactions, externalisant ainsi la charge d'exécution.

Utilisateur

Les utilisateurs sont les plus vulnérables dans l'ensemble de l'architecture, les transactions étant placées dans le Mempool pour que les MEVbots en tirent profit. Mais ce n'est pas que des inconvénients, car dans les DEX, les MEVbots peuvent atténuer le glissement et l'écart de prix grâce à l'arbitrage. Ainsi, les MEV ont des externalités positives et négatives, qui doivent être discutées séparément.

Pour éviter d'être surveillés et lésés par les MEVbots, de nombreux fournisseurs de nœuds RPC aident les utilisateurs à placer leurs transactions dans des Mempools non publics. Des méthodes novatrices comme l'OFA compensent les utilisateurs pour les profits MEV grâce aux enchères de flux d'ordres. Actuellement, seulement 10 % des utilisateurs utilisent des flux d'ordres privés, principalement en raison des coûts d'éducation élevés et de la complexité des opérations.

Résumé

Sous l'architecture actuelle de PBS, l'introduction de MEV-BOOST et le mécanisme d'enchères scellées maximisant les profits entraînent une collaboration progressive entre les Builders et les Searchers, avec une tendance à la centralisation évidente. Le POS a également conduit à la centralisation des Validators, et chaque étape de la chaîne de production MEV tend à se centraliser, ce qui soulève des problèmes de confiance multi-parties. Cela va à l'encontre de la vision de décentralisation et de désintermédiation d'Ethereum. La communauté discute actuellement de trois propositions pour atténuer la centralisation :

1. La technologie SUAVE de Flashbot augmente la transparence des transactions et réduit le seuil de confiance des Searchers envers les Builders.

2. Utiliser Enshrined PBS à la place de l'actuel PBS, éliminant la dépendance au Relayer.

3. Utiliser des AVS décentralisés tels que SSV, Lido a déjà collaboré avec eux.

État actuel de l'MEV

Actuellement, les principaux MEV sur la chaîne sont l'arbitrage, les attaques sandwich et les liquidations. Le profit d'arbitrage est le plus élevé, avec un bénéfice de 2,6 millions de dollars enregistré au cours des 30 derniers jours. Le profit moyen par transaction est de 0,8 dollar, et le profit des attaques sandwich sur la chaîne Ethereum au cours des 30 derniers jours est d'environ 880 000 dollars.

L'MEV a des effets externes positifs et négatifs. Les effets positifs incluent la réduction de l'écart de prix des DEX et l'aide à la liquidation ; les effets négatifs sont principalement liés à la préjudice des transactions intermédiaires pour les utilisateurs. Avec le mécanisme actuel de frais sur la chaîne, l'augmentation des opportunités d'arbitrage MEV peut entraîner une augmentation temporaire des frais de Gas, affectant l'expérience utilisateur.

Non seulement les architectures PBS et POS entraînent des problèmes de MEV et de centralisation, mais la migration vers Layer 2 engendre également des problèmes de MEV inter-chaînes.

La complexité potentielle du MEV dans la conception de l'architecture Layer2

Les activités d'arbitrage à grande échelle sur la chaîne dans le futur se tourneront vers un MEV multi-chaînes plus complexe. Layer2 se concentre principalement sur l'amélioration des ordonnanceurs, car ils sont responsables du tri et de l'exécution des transactions. Les ponts inter-chaînes sont indispensables pour l'interopérabilité entre Layer2, et Searcher peut aider à atténuer la fragmentation de la liquidité entre Layer2, mais les résultats actuels ne sont pas significatifs, en raison principalement de l'expérience des ponts inter-chaînes et de la sécurité, ainsi que de la complexité de la personnalisation des stratégies causée par les différentes finalités.

Potentiel MEV d'EIP-4337

L'EIP-4337 introduit l'abstraction de compte et un nouveau type de transaction, ce qui va changer de manière significative le paysage du MEV. Un nouveau type de transaction, l'User Operation, entre dans le Mempool, et le Bundler est responsable de l'emballage en transactions normales. Une fois dans le pool public, il sera surveillé par les Searchers. Le Bundler est similaire au Builder, et peut collaborer avec les Searchers pour réorganiser les User Operations afin d'obtenir du MEV. Les spécifications des User Operations peuvent varier d'une chaîne à l'autre, augmentant ainsi le seuil technique pour le MEV inter-chaînes.

Direction d'exploration pour atténuer le MEV

Le passé de l'écosystème Ethereum a externalisé PBS à Flashbots, dont la dernière évaluation est de 1 milliard de dollars. Cependant, les Relayers n'ont pas de rentabilité économique et les barrières à l'entrée sont élevées, Blocknative a abandonné cette direction. Pour résoudre les problèmes de décentralisation et d'incitation, Ethereum envisage d'utiliser le protocole e-PBS pour des améliorations au niveau du protocole, afin d'éviter de dépendre des Relayers du mevboost tiers.

Il semble que le MEV soit difficile à résoudre complètement, et il est le produit inévitable de l'augmentation de la complexité écologique et de l'asymétrie de l'information. Ethereum ne peut pas couper le MEV à la couche de protocole en une seule fois, mais vise plutôt à atténuer ses effets négatifs et à renforcer ses effets positifs. De nombreux projets, membres de la communauté, développeurs et VC explorent des solutions potentielles, principalement sous trois angles : le protocole, l'application et le mécanisme d'enchère.

SUVAE

SUAVE est une proposition de Flashbots pour améliorer les impacts négatifs du MEV, visant à rendre le MEV décentralisé et transparent. Il construit une nouvelle blockchain SUAVE, intégrant une machine virtuelle MEVM pour prendre en charge les contrats intelligents EVM. Les outils de développement associés soutiennent le développement de contrats intelligents MEV basés sur EVM, transformant l'infrastructure MEV centralisée en contrats intelligents sur une blockchain décentralisée, réduisant les barrières à la création d'applications MEV, augmentant la concurrence entre les mécanismes, et apportant décentralisation et transparence.

SUAVE peut servir de classificateur décentralisé et de machine de reconnaissance d'intention, soumis au Proposer sur la chaîne, et réglé en utilisant Ethereum. Les nœuds d'exécution s'exécutent hors chaîne, utilisant un environnement d'exécution de confiance ou une preuve à divulgation nulle de connaissance. Les utilisateurs peuvent utiliser des transactions d'intention, confiées à SUAVE pour les analyser et maximiser la transparence du MEV, atténuant les effets négatifs par le biais d'enchères MEV entre contrats intelligents. Selon l'article sur la taxe d'application de Paradigm, imposer une taxe d'application sur les bots MEV est également approprié pour être mis en œuvre dans SUAVE.

OFA

OFA(Enchère de Flux de Commande)Amélioration du mécanisme d'enchères :

1. Le créateur de la commande envoie la commande à l'OFA, l'OFA divulgue sélectivement certaines informations.

2. Les enchérisseurs soumettent leurs offres, obtiennent des informations et proposent un prix de paiement, puis effectuent un MEV sur le flux de commandes.

3. Le flux d'ordres privés n'est visible que par les enchérisseurs, introduisant une concurrence de marché pour accroître la transparence de l'MEV et réduire les pertes des utilisateurs.

Actuellement, plusieurs basés sur O