Iluminar el bosque oscuro: desvelando el velo de MEV

Con el aumento de las actividades en la cadena y la evolución y enriquecimiento de la infraestructura en la cadena, el MEV en la cadena siempre ha sido considerado como la parte más peligrosa del bosque oscuro de Ethereum, lo que ha causado directamente pérdidas de ganancias y una degradación de la experiencia del usuario en las actividades financieras en la cadena. El objetivo de este artículo, "Iluminando el bosque oscuro", es analizar en profundidad los problemas de centralización y confianza inherentes que trae este mecanismo, basado en el mecanismo de generación de bloques de Ethereum 2.0 y la separación de proponentes y constructores (PBS), que se contraponen radicalmente a los valores de Ethereum.

El aumento del MEV en la cadena es, de hecho, una espada de doble filo, con externalidades positivas y negativas. Las positivas incluyen la reducción de la diferencia de precios en DEX y la ayuda en la liquidación de transacciones; las negativas incluyen el daño a los usuarios por transacciones de sándwich. Por lo tanto, las soluciones al MEV se centran más en mitigar las externalidades negativas en lugar de erradicarlas por completo. En nuestro proceso de exploración de mecanismos para mitigar las externalidades negativas del MEV y abordar los problemas actuales relacionados con el middleware de confianza de terceros, Relayer, se dividen principalmente en tres tipos de medidas: mejoras en el mecanismo de subasta, mejoras en la capa de consenso y mejoras en la capa de aplicación. Estas tres mejoras tendrán un impacto en la moderna configuración del MEV en diferentes grados, pero algunas soluciones no pueden resolver de manera efectiva el problema de los ataques de sándwich que enfrentan los usuarios; las transacciones de los usuarios aún se encuentran en un pool público. Por lo tanto, es necesario introducir más tecnologías de pool de privacidad para proteger la privacidad opcional de las transacciones de los usuarios. Estas soluciones de MEV merecen ser combinadas y exploradas.

Además, el MEV, como un subproducto del diseño de mecanismos inevitable, se volverá aún más complejo en el futuro. También exploramos en el texto los posibles desafíos y oportunidades técnicas del MEV que pueden surgir con la implementación de nuevos tipos de transacciones en arquitecturas de Layer2, como la abstracción de cuentas EIP-4337.

Por último, esperamos que este artículo explore las posibles soluciones para mitigar el problema de las externalidades negativas del MEV, y que proporcione un conocimiento integral sobre los pros y los contras de las soluciones actuales de MEV, no solo para iluminar el bosque oscuro en el que se encuentran los usuarios en el futuro, sino también para iluminar el bosque oscuro para los investigadores de la industria que estudian más a fondo el MEV.

Ethereum 2.0

Desde The Merge, Ethereum ha adoptado un mecanismo POS para garantizar la seguridad de la red, al mismo tiempo que ha abandonado la competencia intensiva en cálculos en la producción de bloques, optando por la prueba de participación. Después de la fusión, Ethereum se ha dividido en una capa de ejecución y una capa de consenso. Además, la producción de bloques ha cambiado; cada Epoch es un ciclo POS, y cada Epoch se divide en 32 Slots, donde cada Slot equivale a una unidad de tiempo de producción de bloques, que es de 12 segundos.

Toda la red seleccionará al azar un comité de los validadores en cada Epoch. La persona que propone el bloque será seleccionada al azar de entre los miembros del comité. Este proponente del bloque necesita empaquetar las transacciones y ejecutar el orden para finalmente producir un bloque. Otros validadores del comité supervisarán este proceso y luego votarán por el bloque. Además, este comité se volverá a seleccionar después de cada Epoch. También se aplica un cierto límite de tiempo operativo para garantizar la eficiencia en la generación de bloques y la votación. Aquí, estandarizamos los términos para los lectores: Payload es la carga de ejecución, lo que significa un cambio en el estado de las transacciones, y se puede considerar como parte de la ejecución del bloque. El proponente del bloque implementará la carga de ejecución ( Execution Payload, que es el cambio de estado resultante de la transacción ) y la propuesta del bloque.

Arquitectura PBS

De hecho, cuando los validadores son seleccionados para ser proponentes de bloques, a menudo los proponentes no tienen incentivos para ejecutar el Payload, es decir, clasificar y ejecutar las transacciones, porque esto requiere una gran cantidad de capacidad de cómputo para realizar cambios de estado. La idea original era que, si elegíamos a través de un comité descentralizado, y si incluíamos la carga de ejecución, entonces la clasificación de transacciones y demás se convertiría en un asunto descentralizado. Sin embargo, los validadores parecen querer naturalmente delegar esta parte a un tercero y enfocarse en la proposición de bloques. Por lo tanto, surgió la idea de PBS, que consiste en separar la propuesta y la construcción de bloques, donde los proponentes solo son responsables de validar bloques y no participan en la construcción de bloques. La separación entre proponentes y constructores fomenta un mercado abierto, en el que los proponentes de bloques pueden obtener bloques de los constructores de bloques. Estos constructores compiten entre sí para construir bloques y ofrecen las tarifas más altas a los proponentes, a lo que llamamos "subasta de bloques".

A continuación, presentamos brevemente todo el modelo de subasta sellada de la primera ronda del Proposer Builder Seperate de PBS(. Cuando los usuarios envían transacciones, varios Builders encuentran las transacciones más adecuadas para clasificarlas y generar un bloque que maximice las ganancias), maximizando las ganancias se refiere a la tarifa de transacción Base + Prioridad + MEV(. Luego, varios Builders interactúan con el Proposer a través del MEV-Boost Relayer. El Relayer es el puente de interacción entre varios Builders y el Proposer. Los Builders envían sus ofertas al Relayer, que a su vez envía múltiples encabezados de bloque y las ofertas correspondientes al Proposer. El Proposer generalmente acepta el bloque con la oferta más alta. Entre tanto, el Relayer implementará la especificación MEVBboost, que es una norma técnica propuesta por Flashbot sobre cómo regular la interacción de pujas entre Builders y Proposers. En este proceso, toda la información es cerrada; el Relayer solo enviará encabezados de bloque al Proposer, por lo que el Proposer tiene resistencia a la censura.

Tipos de participantes y sus estrategias en PBS

Sus principales participantes son Builder, Relayer, Proposer, MEVbot)Searcher(.

) Constructor

El Builder se encarga principalmente de construir el contenido de los bloques y, tras el uso de la tecnología MEV-Boost, se encuentra en una posición más favorable en las pujas, ya que no solo admite tarifas de Gas, sino que también apoya los ingresos de MEV. El Builder puede revisar directamente las transacciones de los usuarios y de los Searchers, lo cual ha sido un punto criticado, especialmente después de que el gobierno de Estados Unidos anunciara la OFAC, donde muchos Builders participaron en el cumplimiento de la OFAC. Comparado con el inicio, aunque la proporción de bloques revisados ha disminuido recientemente, podemos ver que, en el proceso de construcción de bloques, el Builder tiene un efecto directo en la revisión de las transacciones.

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Actualmente, considerando la cuota de mercado de Builder, Build, que no requiere revisión, está ampliando gradualmente su cuota de mercado, todo está orientado hacia el lucro.

) Searcher

Esencialmente, el trabajo de maximización de beneficios requiere el esfuerzo conjunto de Searcher y Builder. A menudo, los Searchers colaboran con Builders específicos, lo que puede dar lugar a un Dark Pool o Private Pool, donde las transacciones de los Searchers solo se mostrarán a ciertos Builders. Algunos Builders obtendrán transacciones MEV que maximizan los beneficios y, por lo tanto, competirán por el espacio en los bloques. Teóricamente, si un Builder actúa maliciosamente o lleva a cabo censura, el Searcher puede optar por otros Builders, lo que llevará a una disminución gradual de la cuota de mercado del Builder. Por lo tanto, sometidos a los Searchers, los Builders a menudo considerarán el costo oculto de actuar maliciosamente.

Para Searcher, se divide en CEX-DEX### arbitraje off-chain( y dos grandes categorías de DEX, mezzanine y liquidación) completamente on-chain(.

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Actualmente, Wintermute ocupa el primer lugar en la cuota de mercado de las operaciones de arbitraje entre CEX y DEX.

Para las oportunidades de MEV puramente en cadena, hay una tendencia a formar estudios de manera gradual, donde jaredfromsubway.eth ocupa una sorprendente cuota de mercado del 37.2%, especializado en ataques de sándwich a los usuarios de la cadena de Ethereum, llegando a ser el usuario con el mayor consumo de gas en la cadena, consumiendo aproximadamente el 1.5% del gas de un día completo. Desde febrero de 2023 hasta junio de 2024, este bot gastó un total de 76,916 ETH, lo que equivale a aproximadamente 175 millones de dólares, según el valor de las transacciones ejecutadas. Dado que hay una estrecha conexión entre los Searchers y los Builders, en la práctica, muchos Searchers envían su flujo de órdenes a los tres principales Builders, cuando en realidad podrían transmitir a todos los Builders, pero algunos Builders más pequeños pueden dividir el flujo de órdenes de los Searchers, lo que lleva a que las estrategias de MEV de los Searchers fallen y, por lo tanto, aumenten el riesgo de pérdidas. Además, vincularse a un Builder también puede ayudar a mantener su influencia dentro del ecosistema.

) Relayer

El Relayer se encarga de la subasta, y luego actúa como un intermediario para que el Proposer presente el encabezado del bloque y el precio de la subasta del bloque, en este momento el Proposer no conoce los detalles de las transacciones en el bloque. Una vez que el Proposer elige y firma el encabezado del bloque, el Relayer liberará todo el contenido de las transacciones al Proposer. Nos damos cuenta de que el Relayer, como un tercero sin incentivos económicos, ha ganado una gran confianza; el Builder depende del Proposer para realizar ofertas, y el Proposer depende de las ofertas y el contenido del bloque del Relayer. Históricamente, también ha habido problemas similares, existiendo una vulnerabilidad potencial que llevó al Proposer a extraer más de 20 millones de dólares en MEV. Aunque estas vulnerabilidades pueden ser corregidas, el Relayer aún puede optar por actuar maliciosamente y robar MEV.

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La imagen anterior muestra la situación de la cuota de mercado de Relayer. Podemos ver que la cuota de mercado de los Builders que operan con un MAX Profit puro ha ido aumentando gradualmente desde el Merge, por lo que en un mercado libre, es imposible controlar artificialmente el MEV a través de Builders.

Al mismo tiempo, los Relayers también enfrentan un problema, que es la falta de incentivos económicos. Por lo tanto, algunas empresas también han abandonado la investigación y desarrollo en la dirección de Relayer. Actualmente, los Relayers dependen de las especificaciones MEVBoost propuestas por Flashbots para su construcción; Ethereum depende de terceros para proporcionar PBS, lo que no es una solución a largo plazo. Por lo tanto, la comunidad de Ethereum también está explorando la posibilidad de incorporar PBS a nivel de protocolo.

) Proposer

Para el Proposer, se selecciona aleatoriamente un grupo de comités entre todos los validadores mediante un algoritmo, y en cada slot se elige un proponente de bloque. El proponente de bloque tiene la capacidad de ejecutar cargas, pero debido a que el proponente naturalmente desea externalizar esta parte, esto puede llevar fácilmente a una cooperación vertical entre el Builder y el Proposer. El Relayer de MEV-boost espera actuar como un punto intermedio en este sentido, para reducir la colusión de cooperación vertical que surge de la comunicación directa entre ambos. Actualmente, todos están en un pool de minería como pool de validadores, pero estos pools de minería y los pools de validadores de LSD tienen un fuerte efecto de escala, especialmente con la aparición de LSD, que libera el potencial de los tokens originalmente apostados, mejorando la eficiencia del capital, y con la influencia de los bloques DEFI detrás, el pool de validadores se encuentra en una tendencia más centralizada.

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Un proyecto de LSD actualmente ocupa aproximadamente el 28.7% de la cuota de mercado, mientras que una plataforma de intercambio y otro proyecto ocupan el segundo y tercer lugar. En el pasado, cuando no se implementó proactivamente la solución MEV-BOOST PBS, el Proposer tenía que encargarse de la tarea del Builder, es decir, ejecutar la carga )Payload(, pero la mayoría de los Proposers renunciaron a su capacidad para ordenar y ejecutar transacciones, ya que este trabajo de cálculo pesado podría afectar gravemente el rendimiento de la validación; es mejor externalizar la carga de ejecución y permitir que un tercero subaste los bloques.

) Usuario

Por último, hablemos de los usuarios. A menudo, los usuarios se encuentran en la posición más débil en todo el diseño de la arquitectura, ya que sus transacciones se colocan en el Mempool y son aprovechadas por varios MEVbots para obtener ganancias de MEV, pero estas ganancias no fluyen hacia los usuarios. Sin embargo, esto no siempre es algo negativo; por ejemplo, en DEX, cuando la volatilidad en la cadena es alta o cuando el volumen de transacciones de un usuario supera la liquidez del DEX, los MEVbots pueden utilizar arbitrajes para reducir el deslizamiento y las diferencias de precios entre plataformas. Por lo tanto, la existencia de MEV tiene externalidades positivas y negativas, que necesitan ser discutidas por separado, y esta es también su complejidad.

Para evitar que los usuarios sean monitoreados por los MEVbot y sufran daños, muchos proveedores de servicios pueden ayudar a los usuarios a colocar sus transacciones en un Mempool no público, como interactuar directamente con el Builder a través de sus servicios. Una forma bastante novedosa es compensar a los usuarios por las ganancias de MEV a través de la OFA###Subasta de Flujo de Orden(, donde los operadores de OFA establecen relaciones de colaboración con los Searcher, subastando las órdenes de los usuarios a los Searcher, quienes pueden maximizar el MEV, permitiendo así que todo.