Chiếu sáng rừng tối: Khám phá bí ẩn của MEV

Với sự gia tăng hoạt động trên chuỗi Ethereum và sự phát triển của cơ sở hạ tầng, MEV luôn được coi là phần nguy hiểm nhất trong rừng tối, ảnh hưởng trực tiếp đến lợi nhuận và trải nghiệm giao dịch trên chuỗi của người dùng. Bài viết này nhằm phân tích các vấn đề về tập trung và tính tin cậy mà cơ chế tạo khối của Ethereum 2.0 và công nghệ tách biệt nhà đề xuất - nhà xây dựng (PBS) mang lại, cùng với sự mâu thuẫn với các giá trị của Ethereum.

MEV thực sự là một con dao hai lưỡi, tác động tích cực bao gồm giảm chênh lệch giá DEX, giúp thanh lý; tác động tiêu cực chủ yếu là tổn hại đến giao dịch lớp của người dùng. Do đó, các giải pháp cho MEV chủ yếu là giảm nhẹ tác động tiêu cực, chứ không phải là triệt tiêu hoàn toàn. Hiện tại, có ba loại biện pháp chính: cải tiến cơ chế đấu giá, lớp đồng thuận và lớp ứng dụng. Những giải pháp này sẽ ảnh hưởng đến cấu trúc MEV ở mức độ khác nhau, nhưng một số không thể giải quyết triệt để vấn đề tấn công sandwich. Trong tương lai, cần phải giới thiệu thêm nhiều công nghệ bảo mật để bảo vệ quyền riêng tư giao dịch của người dùng.

Hơn nữa, MEV như một sản phẩm phụ của cơ chế không thể tránh khỏi, trong tương lai sẽ trở nên phức tạp hơn. Việc triển khai các loại giao dịch mới như Layer2, trừu tượng hóa tài khoản EIP-4337 có thể mang lại nhiều thách thức và cơ hội kỹ thuật MEV hơn.

Bài viết này khám phá các giải pháp tiềm năng để giảm thiểu tác động tiêu cực của MEV, phân tích toàn diện những lợi ích và bất lợi của các giải pháp MEV hiện tại, hy vọng sẽ cung cấp cảm hứng cho nghiên cứu trong tương lai, chiếu sáng khu rừng tối tăm này.

Ethereum 2.0

Sau The Merge, Ethereum áp dụng cơ chế POS để đảm bảo an ninh mạng, từ bỏ cạnh tranh tính toán cường độ cao. Sau khi hợp nhất, Ethereum được chia thành lớp thực thi và lớp đồng thuận. Việc sản xuất khối cũng đã thay đổi, mỗi Epoch là một chu kỳ POS, bao gồm 32 Slot 12 giây.

Mạng sẽ chọn ngẫu nhiên một ủy ban xác thực trong mỗi Epoch, từ đó chọn ngẫu nhiên một người đề xuất khối chịu trách nhiệm đóng gói và sắp xếp giao dịch cũng như sản xuất khối, các xác thực viên khác giám sát và bỏ phiếu. Ủy ban sẽ được chọn lại trong mỗi Epoch. Để đảm bảo hiệu quả, còn có giới hạn thời gian hoạt động. Tại đây, Payload chỉ việc thực thi tải, tức là thay đổi trạng thái giao dịch, là một phần của việc thực thi khối. Người đề xuất khối chịu trách nhiệm thực hiện tải thực thi và đề xuất khối.

Kiến trúc PBS

Trên thực tế, khi những người xác thực được chọn làm người đề xuất khối, họ thường không muốn thực hiện Payload, vì điều này đòi hỏi một lượng lớn sức mạnh tính toán. Ban đầu dự định thực hiện việc phân cấp thứ tự giao dịch thông qua bầu cử ủy ban phi tập trung, nhưng những người xác thực có xu hướng giao việc này cho bên thứ ba, trong khi họ tập trung vào việc đề xuất khối. Từ đó, ý tưởng PBS ra đời, tách rời việc đề xuất và xây dựng khối, người đề xuất chỉ chịu trách nhiệm xác thực khối.

Điều này thúc đẩy một thị trường mở, nơi các người đề xuất có thể nhận được khối từ các nhà xây dựng. Các nhà xây dựng cạnh tranh với nhau để xây dựng các khối, cung cấp mức phí cao nhất cho người đề xuất, tức là "đấu giá khối".

Quy trình PBS: Người dùng gửi giao dịch đến Mempool công khai thông qua đại lý RPC, nhiều Builder tìm ra thứ tự giao dịch phù hợp nhất để tạo ra khối tối đa hóa lợi nhuận, tương tác với Proposer thông qua MEV-Boost Relayer. Relayer tập hợp nhiều báo giá từ Builder, gửi tiêu đề khối và báo giá đến Proposer, Proposer thường chọn báo giá cao nhất. Relayer thực hiện tiêu chuẩn MEVBoost, tiêu chuẩn hóa việc đấu thầu giữa Builder và Proposer. Toàn bộ quá trình thông tin được bảo mật, Relayer chỉ gửi tiêu đề khối, đảm bảo tính kháng kiểm duyệt của Proposer.

Các bên tham gia và trò chơi trong PBS

Những người tham gia chính gồm có Builder, Relayer, Proposer, MEVbot(Searcher).

Builder

Builder chịu trách nhiệm xây dựng nội dung khối, công nghệ MEV-Boost giúp họ có lợi thế hơn trong việc đấu thầu. Builder có thể trực tiếp xem xét giao dịch, điều này luôn bị chỉ trích, đặc biệt là sau khi OFAC của Mỹ công bố. Mặc dù tỷ lệ xem xét khối gần đây đã giảm, nhưng Builder vẫn có vai trò xem xét trực tiếp trong quá trình xây dựng.

Theo thị phần hiện tại, beaverbuild.org không cần kiểm tra đang dần mở rộng thị phần, mọi thứ đều hướng tới lợi nhuận.

Searcher

Để tối đa hóa lợi nhuận, Searcher và Builder cần phối hợp chặt chẽ, Searcher thường hợp tác với Builder cụ thể để hình thành Dark Pool hoặc Private Pool. Về lý thuyết, nếu Builder làm điều xấu, Searcher có thể chọn Builder khác, dẫn đến việc giảm thị phần của họ. Do đó, Builder sẽ xem xét chi phí ngầm của việc làm điều xấu. Lợi nhuận MEV thậm chí có thể đạt gấp đôi lợi nhuận Gas trong ngày khi biến động thị trường rõ ràng.

Searcher được chia thành hai loại: chênh lệch giá CEX-DEX và hoàn toàn trên chuỗi. Wintermute chiếm vị trí số một trong chênh lệch giá CEX-DEX. MEV hoàn toàn trên chuỗi đang có xu hướng trở thành một xưởng, jaredfromsubway.eth chiếm 37,2% thị phần, chuyên về tấn công sandwich. Do mối quan hệ chặt chẽ với Builder, nhiều Searcher chỉ gửi dòng đơn hàng đến ba Builder hàng đầu để duy trì ảnh hưởng sinh thái.

Relayer

Relayer chịu trách nhiệm tập hợp đấu giá, gửi tiêu đề khối và giá cho Proposer. Sau khi Proposer ký, Relayer phát hành toàn bộ nội dung giao dịch. Relayer, với tư cách là bên thứ ba không có động cơ kinh tế, nhận được sự tin tưởng lớn nhưng vẫn tiềm ẩn rủi ro. Trong quá khứ đã xảy ra lỗ hổng khiến Proposer rút hơn 20 triệu đô la MEV. Mặc dù có thể sửa chữa, nhưng Relayer vẫn có thể hành động ác ý để đánh cắp MEV.

Thị phần cho thấy, Builder đơn thuần MAX Profit đã dần mở rộng sau Merge, việc kiểm soát MEV một cách nhân tạo có vẻ không khả thi. Relayer đối mặt với vấn đề thiếu động lực kinh tế, Blocknative đã rút lui khỏi hướng này. Hiện tại phụ thuộc vào tiêu chuẩn MEVBoost của Flashbots, nhưng việc phụ thuộc lâu dài vào bên thứ ba cung cấp PBS không phải là một kế sách tốt, cộng đồng Ethereum đang khám phá việc đưa PBS vào cấp độ giao thức.

Người đề xuất

Proposer được chọn ngẫu nhiên từ các validator, có khả năng thực hiện tải nhưng có xu hướng thuê ngoài, dễ gây ra hợp tác dọc với Builder. Relayer của MEV-boost hy vọng đóng vai trò như một điểm trung gian để giảm giao tiếp trực tiếp. Hiện tại, các pool khai thác hoạt động như một pool validator, có hiệu ứng quy mô mạnh mẽ, đặc biệt là tiềm năng giải phóng token staking từ LSD, tăng cường hiệu quả vốn, và pool validator có xu hướng tập trung.

Lido chiếm 28,7% thị phần, Coinbase và Ether.fi theo sau. Trong quá khứ, khi chưa thực hiện MEV-BOOST PBS, Proposer phải chịu trách nhiệm về nhiệm vụ Builder, nhưng hầu hết đã từ bỏ khả năng sắp xếp giao dịch và chuyển giao tải thực thi.

Người dùng

Người dùng là yếu tố yếu nhất trong toàn bộ cấu trúc, giao dịch được đưa vào Mempool để cho MEVbot thu lợi. Nhưng điều này không hoàn toàn xấu, như trong DEX, MEVbot có thể giảm thiểu trượt giá và chênh lệch giá thông qua việc chênh lệch giá. Do đó, MEV tồn tại ngoại tác tích cực và tiêu cực, cần được thảo luận riêng.

Để tránh bị MEVbot theo dõi gây thiệt hại, nhiều nhà cung cấp nút RPC đã giúp người dùng đặt giao dịch vào Mempool không công khai. Những cách mới như OFA thông qua đấu giá luồng đơn hàng bồi thường lợi nhuận MEV cho người dùng. Hiện tại, tỷ lệ người dùng sử dụng luồng đơn hàng riêng tư chỉ chiếm 10%, chủ yếu do chi phí giáo dục cao và thao tác phức tạp.

Tóm tắt

Dưới cấu trúc PBS hiện tại, việc đưa vào MEV-BOOST với cơ chế đấu thầu kín tối đa hóa lợi nhuận đã dẫn đến sự hợp tác dần dần giữa Builder và Searcher, với xu hướng tập trung ngày càng rõ rệt. POS cũng dẫn đến sự tập trung của Validator, toàn bộ chuỗi công nghiệp MEV ở các khâu đều có xu hướng tập trung, gây ra vấn đề về lòng tin đa bên. Điều này đi ngược lại với tầm nhìn phi tập trung và phi tin cậy của Ethereum. Cộng đồng đang thảo luận ba đề xuất để giảm thiểu sự tập trung:

1. Công nghệ SUAVE của Flashbot, tăng cường tính minh bạch trong giao dịch, giảm bớt ngưỡng tin cậy của Searcher đối với Builder.

2. Sử dụng Enshrined PBS thay thế cho PBS hiện tại, loại bỏ sự phụ thuộc vào Relayer.

3. Sử dụng AVS phi tập trung như SSV, Lido đã hợp tác với nó.

Tình trạng MEV

Hiện tại, MEV trên chuỗi chủ yếu là chênh lệch giá, tấn công sandwich, thanh lý, v.v. Lợi nhuận từ chênh lệch giá là lớn nhất, trong 30 ngày qua có thể thống kê lợi nhuận đạt 2,6 triệu USD. Lợi nhuận trung bình mỗi giao dịch là 0,8 USD, trong 30 ngày qua lợi nhuận từ tấn công sandwich trên chuỗi Ethereum khoảng 880.000 USD.

MEV có hiệu ứng bên ngoài tích cực và tiêu cực. Tích cực bao gồm giảm chênh lệch giá DEX, hỗ trợ thanh lý; tiêu cực chủ yếu là thiệt hại do giao dịch chèn ép đối với người dùng. Dưới cơ chế phí trên chuỗi hiện tại, khi cơ hội arbitrage MEV tăng lên, sẽ dẫn đến sự tăng vọt tạm thời của phí Gas, ảnh hưởng đến trải nghiệm người dùng.

Không chỉ cấu trúc PBS và POS mang lại vấn đề MEV và trung tâm hóa, việc di chuyển Layer2 cũng phát sinh ra vấn đề MEV đa chuỗi.

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

Trong tương lai, các hoạt động chênh lệch giá lớn trên chuỗi sẽ chuyển sang MEV đa chuỗi phức tạp hơn. Layer2 chủ yếu tập trung vào việc cải thiện bộ sắp xếp, vì nó chịu trách nhiệm sắp xếp và thực thi giao dịch. Cầu nối giữa các chuỗi là điều cần thiết cho việc liên kết giữa các Layer2, Searcher có thể giúp làm chậm tính thanh khoản phân mảnh giữa các Layer2, nhưng hiện tại hiệu quả chưa rõ ràng, chủ yếu bị giới hạn bởi trải nghiệm và tính an toàn của cầu nối giữa các chuỗi, cũng như sự khác biệt trong Finality làm cho việc tùy chỉnh chiến lược trở nên phức tạp.

MEV tiềm năng của EIP-4337

EIP-4337 giới thiệu trừu tượng hóa tài khoản và loại giao dịch mới, sẽ thay đổi đáng kể cục diện MEV. Loại giao dịch User Operation mới sẽ vào Mempool, Bundler phụ trách đóng gói thành giao dịch thông thường. Khi vào public pool, nó sẽ bị Searcher theo dõi. Bundler tương tự như Builder, có thể hợp tác với Searcher để sắp xếp lại User Operation nhằm thu được MEV. Các đặc tả User Operation trên các chuỗi khác nhau có thể khác nhau, làm tăng thêm rào cản kỹ thuật MEV xuyên chuỗi.

Hướng khám phá giảm thiểu MEV

Trong quá khứ, hệ sinh thái Ethereum đã ủy thác PBS cho Flashbots, với định giá mới nhất là 1 tỷ USD. Tuy nhiên, Relayer không có lợi ích kinh tế và ngưỡng tham gia cao, Blocknative đã từ bỏ hướng đi này. Để giải quyết vấn đề phi tin cậy và động lực, Ethereum đang xem xét việc sử dụng cải tiến cấp e-PBS, tránh phụ thuộc vào Relayer của mevboost bên thứ ba.

MEV dường như khó có thể giải quyết triệt để, là sản phẩm tất yếu của sự gia tăng độ phức tạp của hệ sinh thái và thông tin không đối xứng. Ethereum không thể cắt đứt MEV một cách triệt để ở cấp độ giao thức, mà chủ yếu là giảm thiểu các tác động tiêu cực và tăng cường tác động tích cực. Nhiều dự án, thành viên cộng đồng, nhà phát triển, VC đang khám phá các giải pháp tiềm năng, chủ yếu từ ba hướng giao thức, ứng dụng, và cơ chế đấu giá.

SUVAE

SUAVE là giải pháp cải thiện tác động tiêu cực của MEV được Flashbots đưa ra, nhằm hướng MEV trở nên phi tập trung và minh bạch. Nó xây dựng chuỗi khối mới SUAVE, tích hợp hỗ trợ máy ảo MEVM cho hợp đồng thông minh EVM. Các công cụ phát triển đi kèm hỗ trợ phát triển hợp đồng thông minh MEV dựa trên EVM, chuyển đổi hạ tầng MEV tập trung thành hợp đồng thông minh trên chuỗi khối phi tập trung, giảm bớt rào cản trong việc tạo ra ứng dụng MEV, tăng cường cạnh tranh giữa các cơ chế, mang lại tính phi tập trung và minh bạch.

SUAVE có thể được sử dụng như một bộ phân loại phi tập trung và máy nhận diện ý định, gửi đến Proposer trên chuỗi, cuối cùng sử dụng Ethereum để thanh toán. Các nút thực hiện hoạt động ngoài chuỗi, sử dụng môi trường thực thi đáng tin cậy hoặc chứng minh không biết. Người dùng có thể sử dụng giao dịch ý định, giao cho SUAVE phân tích và tối đa hóa MEV minh bạch, giảm thiểu tác động tiêu cực thông qua đấu thầu MEV giữa các hợp đồng thông minh. Theo bài viết về thuế ứng dụng của Paradigm, việc đánh thuế ứng dụng đối với bot MEV cũng phù hợp để thực hiện trong SUAVE.

OFA

OFA(Cuộc đấu giá theo dòng đơn hàng)Cải tiến cơ chế đấu giá:

1. Người khởi tạo đơn hàng gửi đơn hàng cho OFA, OFA tiết lộ một phần thông tin một cách có chọn lọc.

2. Những người đấu thầu Bidders đưa ra giá, nhận thông tin và đề xuất giá thanh toán, sau đó thực hiện MEV trên dòng đơn hàng.

3. Luồng đơn hàng cá nhân chỉ có Bidders thấy, đưa vào cạnh tranh thị trường để tăng cường tính minh bạch của MEV, giảm thiểu tổn thất cho người dùng.

Hiện tại có nhiều dựa trên O