Iluminando a Floresta Escura: Revelando o Véu do MEV

Com o aumento das atividades na cadeia do Ethereum e a evolução da infraestrutura, o MEV tem sido visto como uma das partes mais perigosas da floresta sombria, afetando diretamente os lucros e a experiência das transações dos usuários na cadeia. Este artigo tem como objetivo analisar os problemas de centralização e confiança trazidos por este mecanismo a partir do mecanismo de geração de blocos do Ethereum 2.0 e da separação proponente-construtor (PBS), e a contradição com os valores do Ethereum.

O MEV é de fato uma faca de dois gumes, com efeitos positivos que incluem a redução das disparidades de preço DEX e a ajuda na liquidação; os efeitos negativos são principalmente os danos causados pelas transações de sandwich aos usuários. Portanto, as soluções para o MEV são mais voltadas para mitigar os efeitos negativos, em vez de erradicá-los. Atualmente, existem principalmente três tipos de medidas: melhoria dos mecanismos de leilão, camada de consenso e camada de aplicação. Essas soluções afetarão o cenário do MEV em diferentes graus, mas algumas não conseguem resolver completamente o problema dos ataques de sandwich. No futuro, será necessário introduzir mais tecnologias de pool de privacidade para proteger a privacidade das transações dos usuários.

Além disso, o MEV, como um subproduto inevitável de mecanismos, tornará-se ainda mais complexo no futuro. A implementação de novos tipos de transações, como Layer2 e a abstração de contas EIP-4337, pode trazer mais desafios e oportunidades técnicas relacionados ao MEV.

Este artigo explora potenciais soluções para mitigar os impactos negativos do MEV, analisando de forma abrangente os prós e contras das atuais soluções de MEV, com a esperança de inspirar futuras pesquisas e iluminar esta floresta sombria.

Ethereum 2.0

Após a Merge, o Ethereum adotou o mecanismo POS para garantir a segurança da rede, abandonando a competição intensiva em computação. Após a fusão, o Ethereum é dividido em camada de execução e camada de consenso. A produção de blocos também mudou, cada Epoch representa um ciclo POS, contendo 32 Slots de 12 segundos.

A rede seleciona aleatoriamente um comitê de validadores a cada Epoch, e dentro deste, um proponente de bloco é escolhido aleatoriamente para empacotar e ordenar transações e produzir blocos, enquanto os outros validadores supervisionam e votam. O comitê é reeleito a cada Epoch. Para garantir a eficiência, também há um limite de tempo operacional. Aqui, Payload refere-se à carga de execução, ou seja, a alteração do estado das transações, que faz parte da execução do bloco. O proponente de bloco é responsável por implementar a carga de execução e propor o bloco.

Estrutura PBS

Na verdade, quando os validadores são escolhidos como proponentes de blocos, muitas vezes relutam em executar o Payload, pois isso requer uma grande capacidade de cálculo. A ideia original era realizar a descentralização da ordenação de transações através de uma eleição de comitê descentralizado, mas os validadores tendem a deixar isso para terceiros e se concentrar na proposta de blocos. Assim surgiu a concepção de PBS, que separa a proposta e a construção de blocos, onde os proponentes são responsáveis apenas pela validação dos blocos.

Isto promove um mercado aberto, onde os proponentes podem obter blocos dos construtores. Os construtores competem entre si para construir blocos, oferecendo as taxas mais altas aos proponentes, ou seja, "leilão de blocos".

Processo PBS: os usuários enviam transações para o Mempool público através de um proxy RPC, vários Builders encontram a melhor ordem de transação para gerar blocos com a máxima rentabilidade, interagindo com o Proposer através do Relayer MEV-Boost. O Relayer agrega as ofertas de vários Builders, enviando o cabeçalho do bloco e as ofertas ao Proposer, que geralmente escolhe a oferta mais alta. O Relayer implementa as normas do MEVBoost, regulando a interação de licitação entre Builders e Proposers. Todo o processo é mantido em sigilo, com o Relayer enviando apenas o cabeçalho do bloco, garantindo a resistência à censura do Proposer.

Participantes e Jogo sob o PBS

Os principais participantes são Builder, Relayer, Proposer, MEVbot(Searcher).

Builder

O Builder é responsável pela construção do conteúdo do bloco, a tecnologia MEV-Boost permite-lhe ter uma vantagem nas licitações. O Builder pode revisar diretamente as transações, algo que tem sido criticado, especialmente após a divulgação do OFAC dos EUA. Embora a proporção de blocos revisados tenha diminuído recentemente, o Builder ainda desempenha um papel direto na revisão durante o processo de construção.

Atualmente, de acordo com a participação de mercado, o beaverbuild.org, que não requer revisão, está gradualmente expandindo sua participação, tudo com foco no lucro.

Searcher

A maximização do lucro requer um esforço conjunto entre o Searcher e o Builder. O Searcher frequentemente colabora com um Builder específico para formar um Dark Pool ou um Private Pool. Teoricamente, se o Builder agir de forma maliciosa, o Searcher pode escolher outros Builders, o que resulta na diminuição de sua quota de mercado. Assim, o Builder considerará o custo oculto de agir de forma maliciosa. Os lucros de MEV podem, em momentos de grande volatilidade do mercado, chegar a ser o dobro dos lucros de Gas do dia.

Os Searchers são divididos em duas categorias: arbitragem CEX-DEX e operações puramente on-chain. A Wintermute ocupa o primeiro lugar na arbitragem CEX-DEX. O MEV puramente on-chain está a apresentar uma tendência de estúdio, com jaredfromsubway.eth a ocupar 37,2% da quota de mercado, especialista em ataques de sanduíche. Devido à estreita relação com os Builders, muitos Searchers enviam fluxos de ordens apenas para os três principais Builders, a fim de manter a influência ecológica.

Relayer

O Relayer é responsável por reunir lances e enviar o cabeçalho do bloco e o preço ao Proposer. Após a assinatura do Proposer, o Relayer libera todo o conteúdo das transações. O Relayer, como um terceiro sem incentivos econômicos, ganha uma grande confiança, mas existe um risco potencial. Historicamente, houve falhas que levaram o Proposer a retirar mais de 20 milhões de dólares em MEV. Embora possa ser corrigido, o Relayer ainda pode agir de forma maliciosa para roubar MEV.

A participação de mercado mostra que o Builder de MAX Profit, apenas, tem se expandido gradualmente desde o Merge, e parece que controlar o MEV de forma artificial é impossível. Os Relayers enfrentam problemas de falta de incentivos econômicos, e a Blocknative já se retirou dessa direção. Atualmente, depende-se da norma MEVBoost da Flashbots, mas depender a longo prazo de terceiros para fornecer PBS não é uma boa estratégia; a comunidade Ethereum está explorando a inclusão do PBS no nível do protocolo.

Proposer

O Proposer é selecionado aleatoriamente entre os validadores, com capacidade de execução de carga, mas tendendo a terceirizar, o que pode levar a uma colaboração vertical com o Builder. O Relayer do MEV-boost deseja atuar como um ponto intermediário para reduzir a comunicação direta. Atualmente, as pools de mineração funcionam como pools de validadores, apresentando um forte efeito de escala, especialmente com a potencial liberação de tokens de staking pela LSD, melhorando a eficiência de capital, e a pool de validadores mostra uma tendência de concentração.

Lido ocupa 28,7% da quota de mercado, seguindo-se Coinbase e Ether.fi. No passado, quando o MEV-BOOST PBS não estava implementado, o Proposer tinha que assumir a tarefa de Builder, mas a maioria abandonou a capacidade de executar a ordenação de transações, terceirizando a carga de execução.

Utilizador

Os usuários são os mais vulneráveis em toda a estrutura, as transações são colocadas no Mempool para que os MEVbots possam lucrar. Mas isso não é totalmente ruim, pois em DEX, os MEVbots podem aliviar o deslizamento e a diferença de preços através da arbitragem. Portanto, o MEV tem externalidades positivas e negativas, que precisam ser discutidas separadamente.

Para evitar danos causados pela monitorização de bots MEV, muitos fornecedores de nós RPC ajudam os usuários a colocar transações em Mempool não público. Novas abordagens, como OFA, compensam os usuários pelos lucros de MEV através de leilões de fluxo de ordens. Atualmente, a proporção de usuários que utilizam fluxo de ordens privado é de apenas 10%, principalmente devido ao alto custo educacional e à complexidade operacional.

Resumo

No atual sistema PBS, a introdução do MEV-BOOST e o mecanismo de leilão de licitações seladas para maximização de lucros levam a uma colaboração gradual entre Builders e Searchers, evidenciando uma tendência de centralização. O POS também resulta na centralização dos Validators, com todas as etapas da cadeia de produção do MEV caminhando para a centralização, introduzindo problemas de confiança entre múltiplas partes. Isso contraria a visão de descentralização e desconfiança do Ethereum. A comunidade está discutindo três propostas para mitigar a centralização:

1. A tecnologia SUAVE da Flashbot aumenta a transparência das transações e reduz a barreira de confiança do Searcher em relação ao Builder.

2. Usar Enshrined PBS em vez do atual PBS, eliminando a dependência do Relayer.

3. Adotar AVS descentralizado como SSV, Lido já colaborou com isso.

Estado Atual do MEV

Atualmente, o principal MEV na blockchain é arbitragem, ataques de sanduíche, liquidações, etc. O lucro da arbitragem é o maior, com um lucro estatístico de 2,6 milhões de dólares nos últimos 30 dias. O lucro médio por transação é de 0,8 dólares, e nos últimos 30 dias, o lucro de ataques de sanduíche na blockchain Ethereum é de cerca de 880 mil dólares.

O MEV tem efeitos externos positivos e negativos. Os positivos incluem a redução das discrepâncias de preços em DEX e a ajuda na liquidação; os negativos são principalmente os danos causados por transações de sandwich aos usuários. Sob o mecanismo atual de taxas na blockchain, o aumento das oportunidades de arbitragem de MEV pode levar a um aumento temporário nas taxas de Gas, afetando a experiência do usuário.

Não só as arquiteturas PBS e POS trazem problemas de MEV e centralização, como a migração para Layer2 também gera problemas de MEV entre cadeias.

A complexidade potencial do MEV no design da arquitetura Layer2

No futuro, as atividades de arbitragem em larga escala na cadeia irão se voltar para MEV complexo entre múltiplas cadeias. O Layer2 é principalmente voltado para melhorias nos ordenadores, uma vez que são responsáveis pela ordenação e execução de transações. As pontes entre cadeias são essenciais para a interconexão entre Layer2, e os Searchers podem ajudar a suavizar a liquidez fragmentada entre Layer2, mas atualmente o efeito não é significativo, sendo principalmente limitado pela experiência e segurança das pontes entre cadeias, bem como pela complexidade da personalização de estratégias devido a diferentes Finalidades.

O potencial MEV do EIP-4337

O EIP-4337 introduz abstração de contas e um novo tipo de transação, que mudará significativamente o cenário do MEV. Um novo tipo de transação, a User Operation, entra no Mempool, e o Bundler é responsável por empacotá-la em transações normais. Uma vez que entra no pool público, será monitorada pelos Searchers. O Bundler é semelhante ao Builder e pode colaborar com os Searchers para reorganizar a User Operation e obter MEV. As especificações da User Operation podem variar entre diferentes blockchains, aumentando ainda mais a barreira técnica para o MEV entre cadeias.

Direções para a mitigação do MEV

No passado, o ecossistema Ethereum terceirizou o PBS para a Flashbots, que tem uma avaliação mais recente de 1 bilhão de dólares. No entanto, o Relayer não possui viabilidade econômica e a barreira de entrada é alta, a Blocknative já abandonou essa direção. Para resolver os problemas de desconfiança e incentivo, o Ethereum está considerando usar melhorias a nível de protocolo e-PBS, evitando a dependência do Relayer mevboost de terceiros.

O MEV parece ser uma inevitabilidade devido ao aumento da complexidade ecológica e à assimetria de informação. O Ethereum não consegue cortar o MEV de uma só vez a nível de protocolo, mas sim atenuar seus efeitos negativos e aumentar seu impacto positivo. Muitos projetos, membros da comunidade, desenvolvedores e VC estão explorando soluções potenciais, principalmente nas direções de protocolo, aplicação e mecanismos de leilão.

SUVAE

SUAVE é uma proposta da Flashbots para melhorar os impactos negativos do MEV, visando tornar o MEV descentralizado e transparente. Ele constrói uma nova blockchain chamada SUAVE, que possui suporte para a máquina virtual MEVM e contratos inteligentes EVM. Ferramentas de desenvolvimento complementares apoiam o desenvolvimento de contratos inteligentes MEV baseados em EVM, transferindo a infraestrutura MEV centralizada para contratos inteligentes em uma blockchain descentralizada, reduzindo a barreira de entrada para a criação de aplicações MEV, aumentando a competitividade entre mecanismos e trazendo descentralização e transparência.

O SUAVE pode servir como um ordenado descentralizado e uma máquina de reconhecimento de intenções, enviado ao Proposer na cadeia, e finalmente liquidado em Ethereum. Os nós de execução operam fora da cadeia, utilizando ambientes de execução confiáveis ou provas de conhecimento zero. Os usuários podem utilizar transações de intenções, que são analisadas pelo SUAVE para maximizar o MEV transparente, mitigando impactos negativos através de leilões de MEV entre contratos inteligentes. De acordo com o artigo sobre impostos de aplicação da Paradigm, a cobrança de impostos sobre bots de MEV também é adequada para implementação no SUAVE.

OFA

OFA(Leilão de Fluxo de Ordens)Mecanismo de leilão melhorado:

1. O iniciador do pedido envia o pedido para o OFA, o OFA divulga seletivamente algumas informações.

2. Os licitantes fazem ofertas, obtêm informações e propõem um preço de pagamento, depois realizam MEV no fluxo de pedidos.

3. O fluxo de ordens privadas é visível apenas para os Licitantes, introduzindo concorrência de mercado para aumentar a transparência do MEV e reduzir as perdas dos usuários.

Atualmente, vários baseados em O