Chiếu sáng rừng rậm tối tăm: Khám phá bí ẩn MEV

Với sự gia tăng mạnh mẽ các hoạt động trên chuỗi và sự tiến triển cũng như phong phú của cơ sở hạ tầng trên chuỗi, MEV trên chuỗi từ lâu đã được xem là phần nguy hiểm nhất trong khu rừng tối của Ethereum, điều này trực tiếp gây ra tổn thất lợi nhuận và giảm trải nghiệm người dùng cho các hoạt động tài chính trên chuỗi. Mục tiêu của bài viết "Thắp sáng khu rừng tối" là phân tích sâu về các vấn đề trung tâm hóa và tin cậy tự nhiên mà bộ cơ chế này mang lại, dựa trên cơ chế tạo khối của Ethereum 2.0 và sự tiến triển công nghệ của việc tách biệt người đề xuất và người xây dựng (PBS), điều này hoàn toàn trái ngược với các giá trị của Ethereum.

Sự gia tăng MEV trên chuỗi thực sự là con dao hai lưỡi, có cả tác động tích cực và tiêu cực. Tích cực bao gồm việc giảm chênh lệch giá trên DEX, giúp thanh lý giao dịch; tiêu cực bao gồm việc gây hại cho người dùng thông qua giao dịch kẹp. Do đó, các giải pháp cho MEV chủ yếu là nhằm giảm thiểu tác động tiêu cực, chứ không thể loại bỏ hoàn toàn. Trong quá trình khám phá cơ chế giảm thiểu tác động tiêu cực của MEV và giải quyết vấn đề của các trung gian tin cậy bên thứ ba Relayer hiện tại, chúng tôi chủ yếu chia thành ba loại biện pháp: cải tiến cơ chế đấu giá, cải tiến lớp đồng thuận, cải tiến lớp ứng dụng. Cả ba cải tiến này sẽ ảnh hưởng đến bối cảnh hiện đại của MEV ở các mức độ khác nhau, nhưng một số giải pháp không thể giải quyết thực chất vấn đề tấn công sandwich mà người dùng gặp phải, giao dịch của người dùng vẫn nằm trong bể công khai, do đó cần phải giới thiệu thêm các công nghệ bể riêng tư để bảo vệ tính riêng tư tùy chọn của giao dịch người dùng, những giải pháp MEV này xứng đáng được kết hợp thử nghiệm.

Ngoài ra, MEV như một sản phẩm phụ của thiết kế cơ chế không thể tránh khỏi, tương lai của nó sẽ càng trở nên phức tạp hơn. Chúng tôi cũng đã khám phá trong bài viết về các thách thức kỹ thuật và cơ hội MEV có thể xuất hiện trong bối cảnh triển khai các loại giao dịch mới như cấu trúc Layer2 và trừu tượng tài khoản EIP-4337.

Cuối cùng, chúng tôi hy vọng thông qua bài viết này, khám phá các giải pháp tiềm năng để giảm thiểu vấn đề tác động tiêu cực bên ngoài của MEV, và có được cái nhìn toàn diện về những ưu nhược điểm của các giải pháp MEV hiện tại, không chỉ để thắp sáng khu rừng tối mà người dùng đang ở trong tương lai, mà còn để thắp sáng khu rừng tối cho các nhà nghiên cứu trong ngành để tiếp tục nghiên cứu về MEV.

Ethereum 2.0

Kể từ sau The Merge, Ethereum đã áp dụng cơ chế POS để đảm bảo tính an toàn của mạng lưới, đồng thời trong việc sản xuất các khối, đã từ bỏ cạnh tranh tính toán nặng nề, chuyển sang sử dụng chứng minh cổ phần. Sau khi hợp nhất, Ethereum được chia thành lớp thực thi và lớp đồng thuận. Toàn bộ việc sản xuất khối cũng đã có sự thay đổi, mỗi Epoch là một chu kỳ POS, mỗi Epoch lại được chia thành 32 Slot, mỗi Slot tương đương với một đơn vị thời gian để tạo khối, là 12 giây.

Toàn bộ mạng lưới sẽ trong mỗi Epoch, ngẫu nhiên chọn một ủy ban từ các người xác thực, người đề xuất khối được chọn ngẫu nhiên từ tập hợp ủy ban, người đề xuất khối cần phải đóng gói các giao dịch và sắp xếp thực hiện cuối cùng tạo ra một khối, các người xác thực khác trong ủy ban sẽ giám sát quá trình này, sau đó bỏ phiếu cho khối đó. Và ủy ban này sẽ được lựa chọn lại sau mỗi Epoch. Đồng thời cũng bị áp đặt một số giới hạn về thời gian thao tác nhất định, nhằm đảm bảo hiệu suất tạo khối và bỏ phiếu. Ở đây, chúng tôi quy định thuật ngữ cho độc giả, Payload là tải trọng thực thi, có nghĩa là thay đổi trạng thái giao dịch, có thể coi là một phần của việc thực hiện khối. Người đề xuất khối sẽ thực hiện tải trọng thực thi (Execution Payload cũng chính là việc thực hiện thay đổi trạng thái giao dịch ) và đề xuất khối.

Kiến trúc PBS

Trên thực tế, khi các xác thực viên được chọn làm người đề xuất khối, thường thì người đề xuất không có động lực để thực hiện Payload, tức là sắp xếp và thực hiện các giao dịch, vì công việc này cần rất nhiều năng lực tính toán để thực hiện các thay đổi trạng thái. Ban đầu, ý tưởng là nếu chúng ta thông qua bầu cử ủy ban phi tập trung, nếu đưa việc thực thi tải vào đó, thì việc sắp xếp giao dịch sẽ trở thành một vấn đề phi tập trung. Tuy nhiên, các xác thực viên dường như tự nhiên muốn giao phần này cho bên thứ ba hoàn thành, trong khi họ tập trung vào việc đề xuất khối. Do đó, ý tưởng PBS đã ra đời, đó là tách biệt giữa việc đề xuất và xây dựng khối, chỉ có người đề xuất chịu trách nhiệm xác thực khối mà không tham gia vào việc xây dựng khối. Sự tách biệt giữa người đề xuất và người xây dựng thúc đẩy một thị trường mở, trong đó người đề xuất khối có thể nhận khối từ người xây dựng khối. Những người xây dựng này cạnh tranh với nhau để xây dựng khối và cung cấp mức phí cao nhất cho người đề xuất, chúng tôi gọi đây là "đấu giá khối".

Chúng tôi sẽ giới thiệu ngắn gọn về mô hình đấu giá đầu tiên của PBS(Proposer Builder Seperate). Khi người dùng gửi giao dịch, nhiều Builder tìm giao dịch phù hợp nhất để sắp xếp nhằm tạo ra một khối tối đa hóa lợi nhuận(, tối đa hóa lợi nhuận có nghĩa là phí giao dịch Base + Priority + MEV). Sau đó, nhiều Builder tương tác với Proposer thông qua MEV-Boost Relayer, Relayer là cầu nối giữa nhiều Builder và Proposer. Builder gửi báo giá cho Relayer, Relayer gửi nhiều tiêu đề khối và báo giá tương ứng cho Proposer, Proposer thường chấp nhận tiêu đề khối có báo giá cao nhất. Trong đó, Relayer sẽ thực hiện quy định MEVBboost, đây là một quy định kỹ thuật do Flashbot đề xuất để quy định cách thức tương tác đấu thầu giữa Builder và Proposer. Trong quá trình này, tất cả thông tin đều được giữ kín, Relayer chỉ gửi tiêu đề khối cho Proposer, do đó Proposer có khả năng chống kiểm duyệt.

Các loại người tham gia và trò chơi dưới PBS

Các người tham gia chính bao gồm Builder, Relayer, Proposer, MEVbot(Searcher).

Builder

Trong đó, Builder chủ yếu chịu trách nhiệm xây dựng nội dung khối, sau khi sử dụng công nghệ MEV-Boost, vị thế của họ trong đấu thầu trở nên thuận lợi hơn, vì không chỉ hỗ trợ Gas Fees mà còn hỗ trợ lợi nhuận MEV. Builder có thể trực tiếp xem xét giao dịch của người dùng và Searcher, điều này đã luôn bị chỉ trích, đặc biệt là khi chính phủ Mỹ công bố OFAC, nhiều Builder đã tham gia vào OFAC Compliant, so với lúc ban đầu, mặc dù tỷ lệ xem xét khối gần đây đã giảm, nhưng chúng ta có thể thấy rằng trong quá trình xây dựng khối, Builder có ảnh hưởng trực tiếp đến việc xem xét giao dịch.

Theo thị phần của Builder hiện tại, Build không cần kiểm tra đang dần mở rộng thị phần của mình, tất cả đều dựa trên lợi nhuận.

Searcher

Về bản chất, công việc tối đa hóa lợi nhuận cần có sự hợp tác giữa Searcher và Builder. Searcher thường hợp tác với các Builder cụ thể, từ đó tạo thành một Dark Pool hoặc Private Pool, trong đó giao dịch của Searcher chỉ hiển thị cho Builder cụ thể. Một số Builder sẽ nhận được giao dịch MEV tối đa hóa lợi nhuận, từ đó cạnh tranh để giành không gian khối. Về lý thuyết, nếu Builder có hành vi xấu hoặc kiểm duyệt, Searcher có thể chọn các Builder khác, điều này sẽ dẫn đến việc thị phần của Builder dần giảm. Do đó, bị ràng buộc bởi Searcher, Builder thường sẽ cân nhắc chi phí tiềm ẩn của hành vi xấu.

Đối với Searcher, được chia thành hai loại CEX-DEX( chênh lệch giá ngoài chuỗi ) và DEX, lớp giữa, thanh lý ( hoàn toàn trên chuỗi ).

Hiện tại, Wintermute chiếm thị phần lớn nhất trong giao dịch chênh lệch giá giữa CEX và DEX.

Đối với các cơ hội MEV thuần túy trên chuỗi, có xu hướng hình thành dần các studio, trong đó jaredfromsubway.eth nắm giữ thị phần đáng kinh ngạc 37,2%, chuyên thực hiện các cuộc tấn công sandwich đối với người dùng trên chuỗi Etheruem, từng trở thành người dùng tiêu tốn gas cao nhất trên chuỗi, khoảng 1,5% tổng gas trong một ngày. Từ tháng 2 năm 2023 đến tháng 6 năm 2024, robot này đã tiêu tốn tổng cộng 76.916 ETH, tương đương khoảng 175 triệu USD theo giá trị tại thời điểm thực hiện các giao dịch này. Do sự liên kết chặt chẽ giữa Seacher và Builder, trong thực tế, nhiều Seacher sẽ gửi dòng lệnh của mình cho ba Builder hàng đầu, thực tế có thể phát sóng cho tất cả các Builder, nhưng một số Builder nhỏ có thể sẽ phân tách dòng lệnh của Seacher, dẫn đến việc chiến lược MEV của Seacher bị vô hiệu hóa, từ đó gây ra rủi ro thua lỗ. Hơn nữa, việc gắn bó với Builder cũng có thể giúp duy trì ảnh hưởng của họ trong hệ sinh thái.

Relayer

Relayer chịu trách nhiệm tập hợp đấu giá, sau đó như một trạm trung gian để Proposer nộp tiêu đề khối và giá thầu cho khối, lúc này Proposer không biết chi tiết giao dịch trong khối. Khi Proposer chọn và ký tên vào tiêu đề khối, Relayer sẽ giải phóng toàn bộ nội dung giao dịch cho Proposer. Chúng ta sẽ thấy rằng, Relayer đã trở thành bên thứ ba không có động cơ kinh tế, nhận được rất nhiều sự tin tưởng, Builder phụ thuộc vào Proposer để báo giá, trong khi Proposer phụ thuộc vào báo giá và nội dung khối của Relayer. Trong lịch sử cũng đã xảy ra các vấn đề tương tự, tồn tại một lỗ hổng tiềm ẩn, dẫn đến việc Proposer đã rút hơn 20 triệu đô la MEV. Mặc dù những lỗ hổng này có thể được sửa chữa, nhưng Relayer vẫn có thể chọn hành động độc hại và đánh cắp MEV.

Hình trên là tình hình thị phần của Relayer, chúng ta sẽ thấy rằng thị phần của Builder chạy đơn thuần MAX Profit đã dần dần mở rộng kể từ sau Merge, vì vậy trong thị trường tự do, muốn kiểm soát MEV một cách nhân tạo thông qua Builder là không thể.

Đồng thời, Relayer cũng đối mặt với một vấn đề, đó là không có động lực kinh tế. Do đó, một số công ty cũng đã rút lui khỏi việc nghiên cứu và phát triển hướng Relayer. Hiện tại, Relayer đều dựa vào tiêu chuẩn MEVBoost do Flashbots đề xuất để xây dựng, Ethereum phụ thuộc vào bên thứ ba cung cấp PBS, điều này chẳng phải là một giải pháp lâu dài, vì vậy hiện tại cộng đồng Ethereum cũng đang khám phá việc đưa PBS vào cấp độ giao thức.

Proposer

Đối với Proposer, việc chọn ngẫu nhiên một nhóm ủy ban từ tất cả các xác thực viên bằng thuật toán và chọn một người đề xuất khối trong mỗi slot, người đề xuất khối bản thân có khả năng thực thi tải nhưng do Proposer tự nhiên muốn thuê ngoài phần này, do đó dễ dàng gây ra sự hợp tác dọc giữa Builder và Proposer, trong khi Relayer của MEV-boost mong muốn đóng vai trò như một điểm trung gian theo cách này để giảm thiểu sự thông đồng hợp tác dọc giữa hai bên do giao tiếp trực tiếp mang lại. Hiện tại, tất cả đều nằm trong bể khai thác như một bể xác thực viên, nhưng bể khai thác này và bể xác thực viên LSD đều có hiệu ứng quy mô rất mạnh, đặc biệt là sự xuất hiện của LSD, đã giải phóng tiềm năng của các token đã được đặt cọc, tăng cường hiệu quả vốn, và ảnh hưởng của các thành phần DEFI đứng sau nó, bể xác thực viên cũng đang ở trong xu hướng tập trung hơn.

Một dự án LSD hiện đang chiếm khoảng 28,7% thị phần, một nền tảng giao dịch và một dự án xếp hạng thứ hai và ba. Trong quá khứ, khi chưa chủ động triển khai giải pháp MEV-BOOST PBS, Proposer cần chịu trách nhiệm về nhiệm vụ của Builder, tức là thực hiện tải trọng (Payload), nhưng hầu hết các Proposer đã từ bỏ khả năng tự sắp xếp thực hiện giao dịch của mình, vì điều này sẽ làm giảm hiệu suất xác thực do khối lượng tính toán nặng nề, tốt hơn là thuê ngoài tải trọng thực hiện và để bên thứ ba đấu giá khối.

Người dùng

Cuối cùng, hãy nói về người dùng. Người dùng thường là bên yếu thế nhất trong thiết kế kiến trúc tổng thể, vì giao dịch của họ đều được đưa vào Mempool, và sẽ bị các MEVbot khác nhau kiếm lợi nhuận MEV từ đó, nhưng những lợi nhuận này lại không chảy về phía người dùng. Tuy nhiên, điều này không hoàn toàn là một điều xấu. Chẳng hạn, trong DEX, khi biến động thị trường trên chuỗi lớn hoặc khối lượng giao dịch của người dùng vượt quá tính thanh khoản của DEX, MEVbot sẽ sử dụng chiến lược chênh lệch giá để giảm thiểu trượt giá và chênh lệch giá giữa các nền tảng. Do đó, sự tồn tại của MEV có những ngoại tác tích cực và tiêu cực, cần phải được thảo luận tách biệt, và đây cũng là điều khiến nó trở nên phức tạp.

Để không để người dùng bị MEVbot theo dõi, từ đó gây hại cho người dùng, có nhiều nhà cung cấp dịch vụ có thể giúp người dùng đặt giao dịch vào Mempool không công khai, chẳng hạn như có thể tương tác trực tiếp với Builder thông qua dịch vụ của họ. Một cách khá mới mẻ là thông qua OFA(Order Flow Auction) để bồi thường lợi nhuận MEV cho người dùng, các nhà khai thác OFA hợp tác với Searcher, thông qua việc đấu giá đơn hàng của người dùng cho Searcher, Searcher có thể tối đa hóa MEV, từ đó cho toàn bộ.