Éclairer la forêt sombre : lever le voile sur le mystère de l'MEV

Avec l'augmentation des activités sur la chaîne Ethereum et l'évolution et l'enrichissement des infrastructures, le MEV a longtemps été considéré comme l'une des parties les plus dangereuses, entraînant directement des pertes de profits et une dégradation de l'expérience pour les activités financières des utilisateurs sur la chaîne. Cet article vise à analyser en profondeur les problèmes de centralisation et de confiance que ce mécanisme entraîne, ainsi que les contradictions avec les valeurs d'Ethereum, en se basant sur le mécanisme de génération de blocs d'Ethereum 2.0 et l'évolution technique de la séparation des proposeurs et des constructeurs (PBS).

MEV sur la chaîne est une épée à double tranchant, avec des externalités positives et négatives. Les positives incluent la réduction des écarts de prix DEX et l'aide à la liquidation des transactions; les négatives incluent les dommages causés par le trading sandwich aux utilisateurs. Par conséquent, les solutions MEV visent principalement à atténuer les externalités négatives, plutôt qu'à les éradiquer complètement. Dans le processus d'exploration de l'atténuation des externalités négatives de MEV et de la résolution des problèmes actuels des intermédiaires basés sur la confiance de tiers, appelés Relayers, les mesures se divisent principalement en trois catégories : amélioration des mécanismes d'enchères, amélioration des couches de consensus et amélioration des couches d'application. Ces mesures auront un impact variable sur le paysage MEV, mais certaines solutions ne résolvent pas réellement le problème des attaques sandwich rencontrées par les utilisateurs, dont les transactions restent dans des pools publics. Ainsi, il est nécessaire d'introduire davantage de technologies de pools de confidentialité pour protéger la confidentialité optionnelle des transactions des utilisateurs. Ces solutions MEV valent la peine d'être combinées et expérimentées.

De plus, le MEV, en tant que sous-produit inévitable de la conception des mécanismes, deviendra encore plus complexe à l'avenir. Nous avons également exploré les défis et opportunités techniques liés au MEV qui pourraient émerger sous l'implémentation de nouveaux types de transactions tels que l'architecture Layer2 et l'abstraction de compte EIP-4337.

Enfin, nous espérons explorer dans cet article les solutions potentielles pour atténuer le problème des externalités négatives du MEV, et avoir une compréhension globale des avantages et des inconvénients des solutions MEV actuelles, non seulement pour éclairer les utilisateurs dans la forêt sombre où ils se trouvent, mais aussi pour orienter les chercheurs de l'industrie vers des recherches plus approfondies sur le MEV.

Ethereum 2.0

Depuis The Merge, Ethereum a adopté un mécanisme POS pour garantir la sécurité du réseau, tout en abandonnant la compétition intensive en calcul pour la production de blocs, et en optant pour la preuve de participation. 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, chaque Epoch étant divisé en 32 Slots, chaque Slot représentant une unité de temps de production de blocs de 12 secondes.

Le réseau sélectionnera au hasard un comité à chaque Epoch, et le proposeur de bloc sera choisi au hasard parmi ce comité. Le proposeur de bloc doit empaqueter les transactions et les exécuter dans l'ordre pour produire le bloc final, tandis que les autres validateurs du comité supervisent et votent. Le comité est redésigné après chaque Epoch, et une limite de temps sur les opérations est imposée pour garantir l'efficacité. Le Payload est la charge d'exécution, ce qui signifie le changement d'état des transactions, et peut être considéré comme faisant partie de l'exécution du bloc. Le proposeur de bloc mettra en œuvre la charge d'exécution et le projet de bloc.

Architecture PBS

Lorsqu'un validateur est choisi comme proposeur de bloc, il n'a souvent pas d'incitation à exécuter la charge utile, car cela nécessite une grande puissance de calcul. L'idée originale était d'inclure l'exécution de la charge dans l'élection d'un comité décentralisé, rendant le tri des transactions et autres questions décentralisées. Cependant, les validateurs ont tendance à confier cette partie à des tiers, se concentrant sur la proposition de blocs. Cela a conduit à la conception de PBS, qui sépare la proposition et la construction de blocs, le proposeur étant uniquement responsable de la validation des blocs, sans participer à la construction. Cela a favorisé un marché ouvert, où les proposeurs peuvent obtenir des blocs auprès des constructeurs. Les constructeurs rivalisent pour construire des blocs, offrant aux proposeurs des frais les plus élevés, appelés "enchères de blocs".

PBS(Proposer Builder Separate)Le processus du modèle d'enchère scellé est le suivant : les utilisateurs soumettent des transactions au Mempool public via un proxy RPC, plusieurs Builders trouvent le meilleur ordre de transaction pour générer un bloc maximisant les profits, puis interagissent avec le Proposer via le Relayer MEV-Boost. Le Relayer agit comme un pont, le Builder lui soumet des offres, le Relayer soumet plusieurs en-têtes de blocs et offres au Proposer, qui adopte généralement le bloc avec l'offre la plus élevée. Le Relayer met en œuvre la norme MEVBoost, régissant l'interaction et l'enchère entre les Builders et le Proposer. Toutes les informations sont scellées, le Relayer ne soumet que l'en-tête du bloc au Proposer, garantissant l'anti-censure.

Types de participants et jeux dans le PBS

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

Builder

Le Builder est responsable de la construction du contenu des blocs, et avec l'utilisation de MEV-Boost, il a un avantage dans les enchères, car il soutient les revenus MEV. Le Builder peut directement examiner les transactions des utilisateurs et des Searchers, ce qui a toujours été critiqué, surtout après que le gouvernement américain a publié l'OFAC, incitant de nombreux Builders à participer à l'OFAC Compliant. Bien que le pourcentage d'examen des blocs ait récemment diminué, le Builder a toujours un rôle direct dans l'examen des transactions.

Actuellement, la part de marché de Builder, beaverbuild.org, qui n'a pas besoin d'examen, est en train d'élargir progressivement sa part, tout est axé sur le profit.

Searcher

La maximisation des profits nécessite une collaboration entre le Searcher et le Builder. Le Searcher collabore souvent avec un Builder spécifique, formant ainsi un Dark Pool ou un Private Pool. Théoriquement, si le Builder agit de manière malveillante ou censurée, le Searcher peut choisir un autre Builder, ce qui entraîne une diminution de la part de marché du Builder malveillant. Par conséquent, le Builder prendra en compte les coûts implicites de ses actions malveillantes. Les revenus MEV peuvent atteindre jusqu'à deux fois les revenus en Gas du jour lorsque la volatilité du marché est significative.

Le Searcher se divise en arbitrage CEX-DEX( hors chaîne) ainsi que deux grandes catégories DEX, mezzanine et liquidation( purement sur chaîne). Actuellement, Wintermute détient la première part de marché des transactions d'arbitrage CEX-DEX.

Les opportunités MEV sur la chaîne pure prennent une tendance de studio, jaredfromsubway.eth détient une part de marché de 37,2 %, spécialisé dans les attaques sandwich sur les utilisateurs de la chaîne Ethereum, et est devenu l'utilisateur avec la consommation de gaz la plus élevée sur la chaîne. En raison des liens étroits entre les Searchers et les Builders, de nombreux Searchers envoient des flux de commandes aux trois principaux Builders pour maintenir leur influence au sein de l'écosystème et réduire les risques.

Relayer

Le Relayer est responsable de la collecte des enchères, servant de point de transit pour soumettre l'en-tête de bloc et le prix de l'enchère au Proposer. Le Proposer ne connaît pas les détails des transactions du bloc, et une fois qu'il a sélectionné et signé l'en-tête de bloc, le Relayer libère l'intégralité du contenu des transactions. En tant que tiers sans incitation économique, le Relayer bénéficie d'une grande confiance ; le Builder s'appuie sur les offres du Proposer, et le Proposer s'appuie sur les offres et le contenu du bloc du Relayer. Historiquement, une vulnérabilité de l'Ultrasound Relayer a conduit à ce que le Proposer retire plus de 20 millions de dollars MEV. Bien que la vulnérabilité puisse être corrigée, le Relayer lui-même peut encore agir de manière malveillante pour voler du MEV.

Actuellement, la part de marché des Builder fonctionnant avec le pur MAX Profit s'élargit progressivement depuis la fusion, et il semble impossible de contrôler l'MEV de manière artificielle sur le marché libre. En même temps, les Relayers sont confrontés à un problème de manque d'incitations économiques, et Blocknative a déjà abandonné le développement des Relayers. La dépendance d'Ethereum à des tiers pour fournir le PBS n'est pas une solution durable, et la communauté explore l'intégration du PBS au niveau du protocole.

Proposer

Le Proposer est sélectionné au hasard parmi les validateurs, possédant la capacité d'exécution de charge, mais ayant tendance à externaliser, ce qui peut entraîner une collaboration verticale avec le Builder. Le Relayer de MEV-boost espère agir comme un point intermédiaire pour réduire la collusion résultant de communications directes. Actuellement, les pools de minage agissent comme des pools de validateurs, en particulier avec l'apparition de LSD, ce qui renforce l'efficacité du capital et entraîne une tendance à la centralisation des pools de validateurs.

Lido occupe 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 assumer la tâche de Builder, mais la plupart ont renoncé à la capacité d'exécution de tri des transactions, externalisant la charge d'exécution à des enchérisseurs tiers.

Utilisateur

Les utilisateurs se trouvent dans la position la plus vulnérable au sein de l'architecture, les transactions étant placées dans le Mempool et les profits étant réalisés par les MEVbots, mais ces profits ne vont pas aux utilisateurs. Cependant, le MEV n'est pas uniquement négatif, comme dans le cas des DEX, lorsque les fluctuations de prix sur la chaîne sont importantes ou que le volume des transactions dépasse la liquidité, les MEVbots atténuent le slippage et le spread par l'arbitrage. Ainsi, le MEV présente des externalités positives et négatives, qui doivent être discutées séparément.

Pour éviter que les utilisateurs ne subissent des dommages causés par les MEVbots, de nombreux fournisseurs de nœuds RPC peuvent aider à placer les transactions dans un Mempool non public. Une nouvelle méthode consiste à compenser les profits MEV des utilisateurs via des enchères de flux de commandes OFA(, où les opérateurs RPC OFA collaborent avec des Searchers pour enchérir les commandes des utilisateurs auprès des Searchers, retournant une partie des profits maximisés du MEV aux utilisateurs.

Actuellement, seulement environ 10 % des utilisateurs utilisent des flux de commandes privés, principalement en raison du coût élevé de l'éducation, ce qui rend difficile pour de nombreux utilisateurs de comprendre correctement les connaissances sur le MEV et les mesures à prendre. Pour optimiser l'expérience utilisateur, les utilisateurs devraient être davantage passifs plutôt qu'actifs.

Résumé

Dans la structure PBS actuelle, depuis l'introduction de la norme MEV-BOOST, le mécanisme d'enchères scellées maximisant le profit a conduit à une collaboration et une confiance croissantes entre les Builders et les Searchers, avec une tendance claire à la centralisation. Les Validateurs sous POS tendent également à se centraliser, et chaque étape de la chaîne de valeur MEV devient centralisée, introduisant des problèmes de confiance multi-parties. Cela va clairement à l'encontre de la vision de décentralisation et de confiance réduite d'Ethereum. La communauté Ethereum discute de trois propositions pour atténuer la centralisation :

1. Concernant la centralisation des Builders et des Searchers : Flashbot a proposé la technologie SUAVE, augmentant la transparence des transactions et réduisant le seuil de confiance des Searchers envers les Builders.

2. Concernant la confiance des Relayer : utiliser Enshrined PBS à la place de l'actuel schéma PBS, éliminant la dépendance envers les Relayer.

3. Concernant la centralisation des Validateurs : adopter un AVS décentralisé, tel que SSV, Lido a déjà collaboré avec cela.

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État actuel de l'MEV

Actuellement, le principal MEV sur la chaîne concerne l'arbitrage, les attaques sandwich, le règlement, etc. Au cours des 30 derniers jours, les bots MEV ont généré un profit total de 2,6 millions de dollars, dont le profit d'arbitrage est le plus élevé. Le profit moyen d'une transaction d'attaque sandwich est d'environ 0,8 dollar, et le profit total 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 des différences de prix entre les DEX, l'aide à la liquidation des garanties pour les protocoles DEFI, etc. Les effets négatifs concernent principalement le trading intermédiaire des utilisateurs, entraînant une perte de certains bénéfices. Actuellement, sous le mécanisme de frais en chaîne, bien qu'Ethereum ait mis en place l'aplanissement des frais de Gas, lorsque les opportunités d'arbitrage augmentent, le trading conjoint des bots MEV et des utilisateurs entraîne toujours une flambée des frais de Gas à court terme, causant des pertes économiques et une mauvaise expérience pour les utilisateurs.

Outre les problèmes de MEV et de centralisation liés aux architectures PBS et POS, le processus de transfert d'Ethereum vers Layer 2 a également engendré des problèmes de MEV inter-chaînes.

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Complexité potentielle de MEV dans la conception de l'architecture Layer2

Les activités d'arbitrage à grande échelle sur la chaîne se tourneront vers des MEV multi-chaînes et inter-chaînes plus complexes et nécessitant des compétences techniques plus élevées. Actuellement, il y a peu de recherches sur le MEV inter-chaînes, mais certaines mesures de réponse ont déjà été proposées, principalement axées sur l'amélioration des ordonnateurs. Les ponts inter-chaînes sont indispensables pour les inter-chaînes entre Layer 2, et les chercheurs peuvent aider à atténuer la liquidité fragmentée entre Layer 2, mais l'impact actuel n'est pas significatif, principalement en raison de l'expérience et de la sécurité des ponts inter-chaînes qui doivent être améliorées, et le fait que la finalité des différents ponts varie rend la personnalisation des stratégies difficile.

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) Le MEV potentiel de l'EIP-4337

L'EIP-4337 introduit l'abstraction de compte et un nouveau type de transaction qui aura également un impact sur le paysage du MEV. Le type de nouvelle transaction User Operation introduit dans l'ERC-4337, une fois entré dans le Mempool, est empaqueté en transactions normales par le Bundler. Le Bundler est similaire au Builder et peut collaborer avec le Searcher pour réorganiser les User Operations afin d'obtenir du MEV. Les spécifications des User Operations peuvent varier d'une chaîne à l'autre, ce qui augmente encore le seuil technique du MEV inter-chaînes.

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