Introducción

La tecnología Blockchain ha reescrito los fundamentos de las finanzas tradicionales. A través de nodos peer-to-peer y registros distribuidos basados en criptografía, se ha creado un sistema financiero automatizado, seguro, sin permisos y descentralizado. Los usuarios pueden usar redes blockchain para transferir fondos. Y los nodos de red ayudan a verificar estas transacciones, crear nuevos bloques, mantener la seguridad de la red y cobrar tarifas.
Aunque blockchain hace que los servicios financieros sean más baratos y eficientes, con la creciente popularidad de los contratos inteligentes, han surgido algunos problemas nuevos. Uno de los nuevos problemas es el valor máximo extraíble (MEV), que se refiere a los nodos de la red que incluyen, excluyen y cambian el orden de las transacciones en un bloque para obtener la mayor cantidad posible de recompensas y tarifas de transacción que excedan la cantidad normal del bloque. son responsables por.
Debido a MEV, los usuarios que no lo saben pueden sufrir pérdidas debido a la manipulación de las transacciones, lo que hace que la red no sea confiable. Sin embargo, el impacto de MEV en las redes blockchain no es del todo negativo. Para maximizar los ingresos, la competencia entre los nodos de la red también acelera el desarrollo de la tecnología blockchain.

¿Qué es el valor extraíble del minero (MEV)?

Los mineros incluyen o reordenan transacciones en los bloques que crean para obtener más ganancias.
El origen del término Valor Máximo Extraíble (MEV) proviene de otro término: Valor Extraíble del Minero (también MEV), que se refiere a los ingresos adicionales que los mineros pueden obtener al incluir, excluir o reordenar arbitrariamente transacciones en los bloques que crean. La primera investigación sobre MEV proviene de un estudio titulado Flash Boys 2.0: Frontrunning, Transaction Reordering, and Consensus Instability in Decentralized Exchanges. Al estudiar las redes de cadena de bloques PoW (por ejemplo, Bitcoin y Ethereum), descubrieron que los mineros manipularían la creación de bloques y el pedido de transacciones de una manera que les permitiría obtener recompensas por bloques y tarifas de transacción superiores a las estándar.
El método de arbitraje para empaquetar y reordenar transacciones existe a través de mecanismos de consenso.
Este fenómeno no se limita a las cadenas de bloques de prueba de trabajo. También en las cadenas de bloques de prueba de participación (PoS), los nodos de validación pueden obtener ingresos adicionales de los usuarios al crear nuevos bloques, empaquetar transacciones pendientes y reordenar transacciones. El término “valor extraíble del minero” terminó siendo reemplazado por el más amplio “valor extraíble máximo”, que es una forma de arbitraje sin riesgo o de bajo riesgo.

Cómo nació MEV

La sostenibilidad de una red blockchain se basa en incentivos financieros. Los nodos de la red deben ser recompensados continuamente para que estén incentivados a brindar servicios seguros y confiables. Debido a la latencia de la red en diferentes regiones y al hecho de que los registros distribuidos requieren tiempo para llegar a un consenso cuando un usuario envía una transacción en la cadena de bloques, la transacción no se procesará de inmediato sino que se almacenará en un grupo de memoria (también conocido como mempool). Cuando se genera un nuevo bloque, las transacciones no procesadas en el mempool se agregarán al nuevo bloque y los datos de la transacción se registrarán en el libro mayor.
Existen diferencias en la información y tiempo de sincronización entre nodos, lo que permite cambiar el orden de las transacciones antes de que se genere un nuevo bloque.
Gracias al mempool, los nodos pueden compartir información sobre ciertas transacciones, evaluar el tráfico de red actual y reordenar transacciones. Los nodos son incentivados por dinero. Entonces, cuando el mempool está lleno y no puede acomodar más transacciones pendientes, los nodos procesarán primero las transacciones que pagan más tarifas. Las transacciones que pagan tarifas más bajas tardarán más en agruparse en un bloque. En algunos casos, es posible que incluso se muevan fuera del mempool, lo que provocará un error en la transacción.

Cuando varios usuarios pagan tarifas de transacción diferentes, los mineros (o nodos) empaquetan las transacciones del mempool en orden, de acuerdo con qué tan altas son las tarifas. (Fuente: blog de ChainLink)

Dado que la información de las transacciones pendientes en el mempool es pública y los nodos tienen los derechos para crear nuevos bloques y ordenar transacciones, pueden ordenar fácilmente las transacciones para extraer el mayor valor agregando o eliminando transacciones. Por ejemplo, cuando un nodo responsable del empaque y la contabilidad notifica que un usuario ha solicitado una transacción para comprar 1 ETH con USDT, el nodo puede comprar 1 ETH antes que este usuario y luego venderlo a un precio más alto para completar el arbitraje.
Los nodos pueden vender derechos de ordenación de transacciones y contabilidad a otros árbitros.
Los nodos no tienen que manipular las transacciones por sí mismos para obtener ingresos adicionales. También pueden vender sus derechos de ordenación de transacciones y contabilidad, de modo que si otros usuarios identifican oportunidades de arbitraje, pueden estar dispuestos a pagar tarifas más altas a estos nodos para que sus transacciones se empaqueten sin problemas en bloques. De cualquier manera, los derechos de ordenación de transacciones y contabilidad centralizada de los nodos se pueden usar para sacar dinero de los bolsillos de los usuarios.
La aparición de MEV no solo se debe a que las transacciones pendientes en el grupo de memoria pueden ser manipuladas por los nodos, sino también a la ineficiencia económica que da espacio al arbitraje. Por ejemplo, un usuario que compra o vende una gran cantidad de valor en un intercambio descentralizado (DEX) provocará una caída del precio. Luego, los nodos y los bots de arbitraje pueden tomar prestado de los fondos de liquidez de otros intercambios descentralizados para explotar la diferencia de precio.
Otro factor clave que hace posible MEV son los algoritmos de simulación de transacciones. Dado que la cadena de bloques es un libro público transparente, la liquidez y la profundidad del mercado de todos los activos en la cadena son públicos para todos. Se puede predecir el impacto de cada operación en el precio de mercado y luego los arbitrajistas pueden determinar el tamaño correcto de sus posiciones y el orden de la transacción para extraer valor.

Casos comunes de MEV

Los nodos de la red Blockchain pueden recolectar MEV de múltiples maneras. Los siguientes son algunos ejemplos comunes.

1. Arbitraje DEX
   El arbitraje entre DEXes es la forma más simple e intuitiva de MEV. Si la cotización algorítmica de un activo en DEX A es 100 USDT, mientras que la cotización algorítmica en DEX B es 110 USDT, quien detecte la diferencia de precio puede comprar el activo de DEX A y luego venderlo en DEX B para explotar la diferencia de precio. . Este tipo de arbitraje también existe en los mercados financieros tradicionales. Dado que básicamente no tiene riesgos, la competencia por tales oportunidades de arbitraje es bastante feroz.

2. Liquidación en Préstamos Protocolos
   En los protocolos de préstamo que requieren garantía (como AAVE y Maker), los usuarios pueden depositar criptoactivos (por ejemplo, ETH) para prestar otros criptoactivos (p. ej. USDT). Siempre que el valor de la garantía del prestatario sea suficiente, el prestatario puede prestar continuamente las criptomonedas del protocolo.
   Cada protocolo tiene sus propios estándares para las garantías. Por ejemplo, cuando el valor de la garantía es inferior al 70 % del valor de las criptomonedas prestadas debido a caídas de precios, en caso de que el precio continúe cayendo y el prestatario se declare insolvente, el protocolo de préstamo puede vender la garantía para pagar el préstamo. , lo que se conoce como liquidación.
   Los protocolos de préstamo permiten que todos los prestatarios liquiden la garantía para pagar el préstamo de inmediato. Cuando ocurre la liquidación, el prestatario tiene que pagar una tarifa de liquidación alta, una parte de la cual va al liquidador. Realizar la liquidación también es una fuente de ingresos libre de riesgos. Hay muchos bots diseñados para buscar constantemente prestatarios que serán liquidados, proponer la liquidación de manera preventiva y cobrar tarifas de liquidación.

3. Ataque de sándwich
   El ataque sándwich es otro método común de extracción de MEV, que consiste en insertar transacciones antes y después de una transacción de destino para que el comerciante víctima cuya transacción se "emparede" tenga que pagar más.
   Por ejemplo, un usuario quiere usar USDT para comprar 10 000 ETH en Uniswap. Dado que se trata de una cantidad de valor muy grande, el precio de ETH en el grupo de liquidez aumentará (P1 → P2 en el gráfico a continuación).
   Después de que un bot de arbitraje "olfatea" la transacción pendiente, puede adelantarse a la víctima y comprar 10 000 ETH en el mercado, de modo que el precio de mercado llegue a P2. Cuando se ejecuta la transacción de la víctima, el precio de ETH aumentará aún más de P2 a P3.
   Ahora el bot de arbitraje venderá los 10 000 ETH comprados anteriormente, haciendo que el precio vuelva a P2 nuevamente. Como resultado, el costo de comprar ETH ha aumentado para la víctima y el costo adicional se convierte en la ganancia del bot de arbitraje.

Los bots de arbitraje pueden intercalar las transacciones de los usuarios para beneficiarse de la diferencia de precio.

1. Otras oportunidades de arbitraje
   Los tres métodos de arbitraje enumerados anteriormente son los más comunes. Por lo tanto, la competencia por los nuevos participantes para obtener ganancias es bastante feroz.
   Sin embargo, en algunos mercados nuevos (por ejemplo, NFT), todavía es posible hacer que la red blockchain ejecute sus propias transacciones (por ejemplo, NFT de acuñación por lotes) a través de la ejecución anticipada, o para comprar o vender por lotes cuando se detectan cambios de precio. Sin embargo, la liquidez en los nuevos mercados suele ser muy baja, por lo que el arbitraje conllevaría grandes riesgos.
   Otra forma de obtener ganancias es introduciendo una gran cantidad de liquidez a la vez. Por ejemplo, en Uniswap V3, los proveedores de liquidez tienen control sobre los rangos de precios a los que se asigna su capital y, por lo tanto, pueden cobrar tarifas de transacción más altas. En casos extremos, los arbitrajistas agregan liquidez cada vez que detectan transacciones de otros usuarios y luego canjean liquidez inmediatamente después de que se completa la transacción. De esta manera, los arbitrajistas monopolizan casi el 100% de las tarifas de transacción, eliminando el riesgo de pérdidas temporales a largo plazo.

Pros y contras de MEV

Aunque en la superficie, MEV solo aumenta los ingresos de los nodos de la red a expensas de los usuarios, de forma similar a cómo los nodos cobran impuestos adicionales a los usuarios de la red. Es difícil juzgar si esta reasignación de valor es buena o mala.
Para los nodos de red y los árbitros, poder cambiar el orden de las transacciones y recolectar MEV es definitivamente algo bueno. Estas oportunidades de arbitraje también atraerán a más personas para que se unan, lo que mejorará la seguridad y la descentralización de la red blockchain.
Sin embargo, para los usuarios, el costo de las transacciones en cadena aumenta y las transacciones iniciales del arbitrageur ocupan el ancho de banda de la red, lo que genera una mala experiencia para el usuario. Por otro lado, estos árbitros que trabajan arduamente también mejoran la eficiencia de la cadena de bloques, por lo que los activos de criptomonedas en la cadena no tendrán una diferencia de precio demasiado grande. Y la ejecución de la liquidación también garantiza la seguridad de utilizar protocolos de préstamo.
Desde la perspectiva de la red blockchain, MEV causa algunos problemas. Esos nodos de arbitraje superiores que son buenos para extraer valor de las transacciones acumularán más y más recursos, lo que hará que la red blockchain sea más centralizada. En casos extremos, los nodos arbitrajistas pueden incluso intentar manipular bloques antiguos para obtener dinero extra.
Para concluir, el impacto de MEV tiene múltiples dimensiones, pero no hay duda de que la investigación sobre MEV es una buena oportunidad para descubrir cómo las tecnologías de cadena de bloques podrían ser mejores.

¿Cómo mejorar MEV?

La base del MEV es la transparencia de los mempools y los derechos de los nodos para organizar libremente el orden de las transacciones. Por lo tanto, si el mempool ya no es transparente o si los nodos se ven obligados a empaquetar las transacciones en un orden determinado, se pueden evitar tarifas adicionales para los usuarios.
Por ejemplo, Automata Network usa un algoritmo llamado Conveyor, que extrae transacciones pendientes del mempool en un orden determinado y adjunta la firma del nodo de Automata a las transacciones. Se detectarán las transacciones que Conveyor no agregue. Solo los procesados por Conveyor pueden empacarse en bloques nuevos.

Fuente: Blog de autómatas
Chainlink utiliza un algoritmo llamado Fair Sequencing Services (FSS) para abordar el problema de MEV. FSS requiere contratos inteligentes para secuenciar transacciones de acuerdo con ciertos parámetros, como el tiempo (cuando la transacción ingresa al grupo de memoria), la tarifa de transacción, el monto de la transacción y el tipo de transacción.
FSS también puede cifrar la secuencia de transacciones, que solo se puede descifrar después de que se haya enviado. Este cifrado también es una forma de Separación de Proponente/Constructor.

Fuente: Blog de Chainlink
También existe una práctica llamada MEVA (abreviatura de MEV Auctions). MEVA reconoce la existencia de MEV y también alienta a todos los nodos y árbitros a obtener MAV en cualquier forma tanto como sea posible. Parte del producto de las subastas se transferirá a fondos públicos y se devolverá a todos los usuarios del protocolo.
Optimism es un protocolo de capa 2 que utiliza el modelo MEVA. Hasta cierto punto, MEVA hace que los usuarios paguen "impuestos" para impulsar el desarrollo del protocolo porque los nodos y los arbitrajistas pueden ser incentivados para mejorar la eficiencia de la red.
El uso de protocolos de agregación en cadena ayuda a reducir el impacto negativo de MEV y mejora la eficiencia del capital.
Los protocolos de agregación también pueden proteger a los usuarios del impacto negativo de MEV. La diferencia de precio del mismo activo de criptomoneda en diferentes fondos de liquidez a menudo proviene de las grandes cantidades de compra o venta de los usuarios en un DEX. En teoría, los usuarios pueden dividir grandes transacciones en diferentes fondos de liquidez para reducir sus costos, aunque hacerlo requerirá tiempo y paciencia. Los agregadores como 1 pulgada encontrarán la mejor manera para que los usuarios realicen grandes transacciones al mismo tiempo, mejorando la eficiencia del capital.
No es cierto que las transacciones procesadas por los agregadores ya no puedan ser explotadas por los nodos de la red. Con la invención de más agregadores y las tecnologías relacionadas cada vez más avanzadas, habrá menos espacio para el arbitraje. Estos protocolos de agregación en realidad pueden verse como "arbitradores más baratos". MEV seguirá existiendo. Si los agregadores pueden ser más baratos, entonces los usuarios no tienen motivos para pagar más a otros arbitrajistas.

El impacto de la fusión en MEV

Bajo PoW, los mineros pueden maximizar sus ganancias mediante el pedido de transacciones prioritarias, lo que permite el arbitraje DEX, los ataques tipo sándwich, etc.
Después de la transición de Ethereum a PoS, la producción diaria de ETH se reducirá considerablemente. La recompensa del bloque diario se reducirá en un 90 %, de 14 600 ETH a alrededor de 1 600. Bajo PoS, ya sea que apueste 32 ETH o 100 ETH, la recompensa por verificar cada bloque es fija.
Por lo tanto, MEV será muy importante para que los validadores de PoS obtengan más recompensas. MEV también alentará a las personas a apostar ether y convertirse en validadores. Por lo tanto, MEV será muy importante para Ethereum, que valora la descentralización y la seguridad.

La recompensa anual del validador es la suma de la recompensa de participación y MEV. (Fuente: flashbots)

Tanto PoW como PoS enfrentan algunos problemas. Explorar MEV beneficia más a las personas con mayor capital. Debido a que los mineros (validadores) no necesariamente tienen que ejecutar transacciones ellos mismos para recolectar MEV, pueden actuar como proponentes y aceptar ofertas de constructores de bloques para dar prioridad a ciertas transacciones para que sean verificadas.
Por lo tanto, los validadores con un capital alto pueden pagar costosas tarifas para permitir que las transacciones que los benefician se procesen de manera preferencial. Esto significa que estos nodos de élite pueden, directa e indirectamente, controlar los datos de transacción del bloque. Si este problema no se puede resolver, Ethereum tendrá menos descentralización.
Después de la fusión, la mayoría de los validadores implementarán MEV-boost, un software gratuito y de código abierto creado por Flashbots junto con los desarrolladores e investigadores de Ethereum. MEV-boost ayuda a Ethereum a disminuir el impacto negativo de MEV y hace que la cosecha de MEV sea más democrática.
MEV-boost es una solución basada en PBS (Proposer Builder Separation), que puede resolver el problema de la centralización de nodos después de su implementación en Ethereum.

¿Qué es PBS (Separación Proponente/Constructor)?
La separación de proponente/constructor consiste en dividir la función de construcción de bloques de la función de propuesta de bloques de un nodo. De esta forma, los nodos no pueden agregar, eliminar o cambiar aleatoriamente el orden de las transacciones en su propio interés. Los componentes del PBS son:

1. Proponentes de bloques: Proponen bloques y envían el libro mayor distribuido, también conocidos como validadores.
2. Constructores de bloques: intentan construir el bloque más valioso y maximizar el valor de un bloque buscando MEV ellos mismos o aceptando paquetes de buscadores de MEV.
3. Buscadores de MEV: intentan identificar transacciones rentables que están pendientes de revisión en el mempool público para obtener posibles oportunidades de arbitraje. Por ejemplo, si un buscador de MEV encuentra una transacción grande en el mempool, puede realizar un ataque de sándwich.
4. Paquetes: los buscadores MEV producen paquetes de transacciones únicas o múltiples. El paquete debe colocarse en la parte superior del bloque y no se puede dividir.
   Por ejemplo, la mayoría de los inversores de PoS en Ethereum actualmente usan Lido u otros protocolos de participación líquida, por lo que la cantidad de constructores es mucho menor que la de los proponentes. En esta ocasión, los nodos y validadores de Ethereum se vuelven excesivamente centralizados. Sin embargo, PBS puede resolver este problema de manera efectiva, porque la creación de bloques y la propuesta de bloques se asignan a diferentes roles en la red.
   El constructor puede extraer MEV o presentar ofertas al proponente después de aceptar los paquetes proporcionados por el buscador de MEV. El proponente debe aprobar el paquete del constructor. El proponente no conoce el contenido del paquete, lo que representa una forma eficaz de evitar que el proponente controle la orden de transacción y robe MEV.

Por qué ejecutar MEV-boost
MEV-boost es una solución para PBS, que permite a los participantes individuales participar en una red de cadena de bloques y aumentar su descentralización.

1. Los usuarios y buscadores envían transacciones a los constructores de bloques a través del txpool público p2p o a través de canales directos.
2. Los constructores construyen cargas útiles de ejecución utilizando estas transacciones y parámetros de encabezado proporcionados por validadores. Los constructores pueden establecer directamente la dirección del destinatario de la tarifa del validador.
3. Los relés reciben cargas útiles de ejecución de los constructores y verifican la validez de las cargas útiles, así como también calculan el valor de la carga útil (cantidad de ETH pagada al destinatario de la tarifa).
4. Los depósitos en garantía reciben las cargas útiles de ejecución completas de los relés para proporcionar disponibilidad de datos.
5. Los validadores reciben encabezados de carga útil de ejecución de los relés (cargas útiles de ejecución despojadas del contenido de la transacción). El validador selecciona el encabezado más valioso, firma la carga útil y la devuelve al retransmisor y al depósito en garantía para que se propague a la red.
   
   Proceso de construcción de bloques para mev-boost, referenciado en el blog de Manifold Finance

Esta arquitectura propuesta permite a los validadores subcontratar la tarea de construcción de bloques a una red de constructores de bloques de terceros. Si bien los validadores tienen la capacidad de incluir cualquier carga útil en la cadena, la neutralidad de la red y los ingresos del validador se maximizan cuando el trabajo del validador se limita a seleccionar la carga útil que les paga la mayor cantidad de ETH.

Conclusión

En términos de descentralización y equidad, MEV tiene ventajas, a pesar de sus muchas desventajas.
En términos generales, la cadena de bloques promete crear un sistema financiero justo, sin permisos, sin confianza y descentralizado para los usuarios. Sin embargo, si lo analizamos más de cerca, encontraremos que todavía hay intermediarios de terceros confiables en el espacio blockchain. En las finanzas tradicionales, los intermediarios son órganos gubernamentales y bancos, mientras que en las redes blockchain, son mineros y validadores que se encargan de crear nuevos bloques y manipular el orden de las transacciones. Utilizan su poder para agregar, eliminar o reorganizar transacciones en bloques para obtener ganancias adicionales de los usuarios.
Los incentivos económicos impulsan a más nodos a competir, lo que mejora la descentralización.
Aunque ningún usuario estaría feliz de pagar este impuesto de uso de red innecesario, o de aceptar la red blockchain congestionada causada por los bots de arbitraje que envían una gran cantidad de transacciones basura, la existencia de MEV trae ventajas además de desventajas. Los incentivos económicos impulsan a más nodos a unirse, lo que hace que la red blockchain sea más descentralizada y garantiza la estabilidad de los precios en diferentes mercados. Los usuarios pueden operar en cualquier momento sin necesidad de comparar precios de diferentes mercados de antemano. Cómo maximizar sus ventajas y minimizar las desventajas es un tema clave para discutir en el futuro.

Se han propuesto soluciones para mitigar el impacto de MEV una tras otra, pero aún se debe considerar el equilibrio del poder de múltiples roles en el mercado.
En cuanto a cómo mitigar o incluso eliminar MEV, se han propuesto muchas soluciones diferentes, como servicios de secuenciación justa, transacciones de privacidad cifradas, subasta de derechos de pedido de bloques, separación de proponente/constructor, etc. Estos métodos son novedosos y aún no son concluyentes sobre si pueden proteger los intereses tanto de los mineros como de los arbitrajistas y garantizar el crecimiento constante de la red blockchain. Cada transacción tiene valores asociados con ella. Tal vez sea aceptable permitir que los arbitrajistas obtengan parte del valor dentro de límites razonables.
MEV continuará existiendo y un mercado libre eventualmente logrará un equilibrio dinámico.
A medida que la tecnología blockchain madure, se espera que surjan estrategias MEV con redes multiblockchain más complejas, completas e integradas. A algunos les preocupa que esta situación haga que los operadores de nodos o los bots de arbitraje monopolicen los recursos y provoquen una crisis de centralización, pero el hecho es que la expansión del conocimiento inevitablemente traerá competidores. A la larga, MEV es un mercado lleno de competencia feroz, en el que se eliminarán los nodos ineficientes y las redes de cadena de bloques, mientras que aquellos con mejores rendimientos serán respaldados por los usuarios. En la carrera por los recursos se logrará el equilibrio entre eficiencia y descentralización. MEV puede seguir existiendo, pero se volverá más barato y competitivo, actuando como un impulsor clave para el crecimiento del ecosistema criptográfico.