Desvendando o mistério do MEV: iluminando a "floresta sombria" do Ethereum

Com o aumento das atividades na cadeia Ethereum e a evolução da infraestrutura, o MEV( valor máximo extraível) tem sido considerado uma das partes mais controversas do ecossistema Ethereum. Ele não apenas afeta diretamente a experiência dos usuários nas transações na cadeia, mas também levanta preocupações sobre centralização e questões de confiança. Este artigo tem como objetivo analisar profundamente os desafios enfrentados pelo atual cenário de MEV e suas potenciais soluções, a partir do mecanismo de geração de blocos do Ethereum 2.0 e da evolução técnica da separação proponente-construtor( PBS).

A existência de MEV é de fato uma faca de dois gumes. Por um lado, ajuda a reduzir as discrepâncias de preços entre DEXs, promovendo a execução de transações de liquidação; por outro lado, também pode prejudicar os interesses dos usuários por meio de métodos como transações intermediárias. Portanto, as soluções relacionadas ao MEV se concentram mais em como mitigar seus efeitos negativos, em vez de erradicá-los completamente. Atualmente, a indústria explora principalmente três direções: melhorias no mecanismo de leilão, melhorias na camada de consenso e melhorias na camada de aplicação. Essas soluções afetam a situação do MEV em diferentes graus, mas algumas delas não resolveram fundamentalmente problemas enfrentados pelos usuários, como ataques de sanduíche. No futuro, pode ser necessário introduzir mais tecnologias de pool de privacidade para proteger a privacidade opcional das transações dos usuários, e várias soluções de MEV também merecem mais tentativas de integração.

Além disso, com a popularização da arquitetura Layer2 e a implementação de novos tipos de transações, como a abstração de contas EIP-4337, o futuro do MEV também enfrentará mais desafios e oportunidades técnicas. Este artigo explorará potenciais soluções para mitigar os impactos negativos do MEV e realizará uma análise abrangente dos prós e contras das soluções MEV atuais, com o objetivo de indicar direções para futuras pesquisas sobre MEV.

Ethereum 2.0

Desde a The Merge, o Ethereum adotou o mecanismo PoS para garantir a segurança da rede, ao mesmo tempo em que abandonou a competição intensiva em cálculos na geração de blocos, optando pela prova de participação. O Ethereum após a fusão é dividido em camada de execução e camada de consenso. O mecanismo de geração de blocos também mudou: cada Epoch é um ciclo PoS, e cada Epoch é dividido em 32 Slots, cada Slot representa uma unidade de tempo de geração de blocos de 12 segundos.

A rede escolherá aleatoriamente um comitê de validadores em cada Epoch e, a partir dele, selecionará aleatoriamente um proponente de bloco. O proponente de bloco é responsável por empacotar transações, ordenar a execução e, finalmente, gerar o bloco, enquanto os outros membros do comitê são responsáveis pela supervisão e votação. Os membros do comitê são reeleitos a cada Epoch, e há um limite de tempo de operação estabelecido para garantir a eficiência. Aqui é importante esclarecer que Payload refere-se à carga de execução, ou seja, a alteração de estado das transações, podendo ser vista como parte da execução do bloco. O proponente do bloco implementará a carga de execução e proporá o bloco.

Arquitetura PBS

Na prática, quando os validadores são escolhidos como proponentes de blocos, frequentemente carecem de motivação para executar o Payload(, ou seja, ordenar e executar transações), pois isso requer uma grande quantidade de recursos computacionais. A ideia original era integrar a carga de execução através da eleição de um comitê descentralizado, tornando o processo de ordenação de transações e afins descentralizado. No entanto, os validadores parecem ter uma tendência natural a terceirizar essa parte do trabalho, concentrando-se apenas na proposta de blocos. Isso gerou a concepção de separação proposta-construtor PBS(: separar a proposta e a construção de blocos, onde os proponentes são responsáveis apenas pela validação dos blocos, sem participar da construção.

Essa separação promoveu a formação de um mercado aberto, onde os proponentes de blocos podem obter blocos dos construtores. Os construtores competem entre si para construir blocos e oferecem aos proponentes as taxas mais altas, esse processo é conhecido como "leilão de blocos".

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PBS) proponente - separação de construtores O fluxo de trabalho do modelo de leilão selado da primeira rodada é o seguinte: os usuários enviam transações para o Mempool público através de um proxy RPC, vários Builders buscam transações adequadas e as classificam, gerando blocos que maximizam o lucro ( lucro = Base Fee + Priority Fee + MEV). O Builder interage com o Proponente através do MEV-Boost Relayer, sendo o Relayer uma ponte intermediária que coleta as ofertas dos Builders e apresenta vários cabeçalhos de blocos e suas respectivas ofertas ao Proponente. O Proponente geralmente escolhe o bloco com a oferta mais alta. O Relayer segue as normas do MEV-Boost propostas pelo Flashbot, que regulam a interação de licitação entre Builders e Proponentes. Todo o processo de informação é fechado, o Relayer só apresenta ao Proponente os cabeçalhos dos blocos, garantindo a resistência à censura do Proponente.

Tipos de participantes e suas estratégias no PBS

Os principais participantes incluem Builder, Relayer, Proposer e MEV bot(Searcher).

( Builder

O Builder é responsável pela construção do conteúdo do bloco. Após a adoção da tecnologia MEV-Boost, o Builder está em uma posição mais favorável nas licitações, pois não apenas suporta as Taxas de Gas, mas também inclui os lucros de MEV. O Builder pode revisar diretamente as transações de usuários e Searchers, o que tem sido amplamente debatido. Especialmente após o governo dos EUA divulgar o OFAC, muitos Builders participaram da conformidade com o OFAC, embora a proporção de blocos revisados tenha diminuído recentemente, o Builder ainda tem um impacto direto na revisão de transações.

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Atualmente, a beaverbuild.org, que não requer revisão, está gradualmente aumentando sua participação no mercado de construtores, que apresenta uma orientação para o lucro.

( Searcher

A maximização do lucro requer um esforço conjunto entre o Searcher e o Builder. O Searcher muitas vezes colabora com Builders específicos, formando um Dark Pool ou Private Pool, onde as transações do Searcher são visíveis apenas para um Builder específico. Alguns Builders, por isso, obtêm transações MEV que maximizam o lucro, e, por sua vez, competem por espaço em bloco. Teoricamente, se um Builder agir de forma maliciosa ou censurar, o Searcher pode escolher outro Builder, fazendo com que a quota de mercado do Builder malicioso diminua. Assim, o Builder pondera os custos ocultos de agir de forma maliciosa.

O Searcher é principalmente dividido em duas grandes categorias: arbitragem off-chain CEX-DEX) e DEX puramente on-chain###, além de camada intermediária e liquidação(. Atualmente, a Wintermute ocupa a primeira posição no mercado de negociação de arbitragem CEX-DEX.

Para oportunidades de MEV puramente on-chain, há uma tendência de estúdio. jaredfromsubway.eth ocupa uma impressionante quota de mercado de 37,2%, especializando-se em ataques de sanduíche a utilizadores de Ethereum, tornando-se, por um tempo, o utilizador que mais consome gas na cadeia, com um consumo diário de cerca de 1,5% do gas. De fevereiro de 2023 a junho de 2024, o robô gastou um total de 76.916 ETH, aproximadamente 175 milhões de dólares.

Devido à estreita relação entre Searchers e Builders, muitos Searchers apenas enviam o fluxo de ordens para os três maiores Builders, a fim de evitar que pequenos Builders dividam o fluxo de ordens, o que poderia levar à ineficácia das estratégias e ao risco de perdas. Vincular Builders também ajuda a manter a influência ecológica.

) Relayer

O Relayer é responsável por reunir as ofertas, atuando como um ponto de transição para enviar o cabeçalho do bloco e o preço da licitação ao Proposer. Neste momento, o Proposer não conhece os detalhes das transações do bloco. Assim que o Proposer escolher e assinar o cabeçalho do bloco, o Relayer liberará o conteúdo completo da transação.

O Relayer, como um terceiro sem incentivos econômicos, ganha uma grande confiança; o Builder depende da cotação do Proposer, e o Proposer depende das cotações e do conteúdo do bloco do Relayer. Historicamente, ocorreu um incidente de vulnerabilidade do Ultrasound Relayer que levou o Proposer a extrair mais de 20 milhões de dólares em MEV. Embora a vulnerabilidade possa ser corrigida, o Relayer em si ainda pode agir de forma maliciosa para roubar MEV.

Atualmente, a quota de mercado dos Builders que operam com a maximização do lucro líquido tem vindo a aumentar gradualmente desde o The Merge, o que indica que, em um mercado livre, é impossível controlar o MEV de forma artificial pelos Builders.

Ao mesmo tempo, os Relayers enfrentam o problema da falta de incentivos econômicos. A Blocknative já saiu da pesquisa e desenvolvimento na direção dos Relayers. Atualmente, os Relayers dependem da norma MEV-Boost proposta pelos Flashbots, e a dependência do Ethereum em terceiros para fornecer PBS não é uma solução a longo prazo; a comunidade Ethereum está explorando a inclusão do PBS ao nível do protocolo.

( Proposer

O Proposer é selecionado aleatoriamente entre os validadores. Originalmente com capacidade de execução de carga, mas tendendo a terceirizar, o que pode levar a uma colaboração vertical com o Builder. O Relayer do MEV-boost espera atuar como um ponto intermediário para reduzir a conluio decorrente da comunicação direta.

Atualmente, tanto as pools de mineração quanto as pools de validadores LSD têm um forte efeito de escala, especialmente com o surgimento do LSD que aumentou a eficiência do capital. As pools de validadores estão apresentando uma tendência de centralização, com a Lido a ocupar 28,7% da quota de mercado, seguida pela Coinbase e Ether.fi.

No passado, quando o esquema MEV-BOOST PBS não estava implementado, o Proposer tinha que assumir a tarefa de Builder ) e executar a carga de trabalho ###, mas a maioria abdicou da capacidade de execução de ordenação de transações, devido ao impacto no desempenho da validação causado pelos cálculos pesados, sendo mais vantajoso terceirizar a carga de trabalho, permitindo que terceiros leiloassem os blocos.

Utilizador

Os usuários são os mais vulneráveis em toda a arquitetura, as transações são colocadas no Mempool para que os bots MEV possam lucrar, mas esses lucros não chegam aos usuários. No entanto, isso não é totalmente negativo; por exemplo, em DEX, quando há grandes flutuações de preços na cadeia ou o volume de transações dos usuários excede a liquidez do DEX, os bots MEV podem atenuar o deslizamento e as discrepâncias de preços entre as plataformas por meio de arbitragem. Assim, o MEV possui externalidades positivas e negativas, que precisam ser discutidas separadamente.

Para evitar danos causados pela monitorização de bots MEV, muitos fornecedores de nós RPC podem ajudar os utilizadores a colocar transações em Mempool não público. Uma maneira inovadora é compensar os lucros MEV dos utilizadores através de leilões de fluxo de ordens OFA(, onde os operadores RPC OFA colaboram com os Searchers para leiloar as ordens dos utilizadores, os Searchers obtêm a maximização do MEV e incluem as ordens no bloco, e depois devolvem uma parte dos lucros aos utilizadores.

Atualmente, a proporção de usuários que utilizam fluxo de ordens privadas ainda é baixa, cerca de 10%, principalmente devido ao alto custo de educação dos usuários, dificuldade em disseminar o conhecimento sobre MEV e medidas de enfrentamento, e à complexidade das operações. A otimização da experiência do usuário exige que os usuários aceitem mais passivamente do que ativamente.

Resumo

No atual contexto da arquitetura PBS, após a introdução da norma MEV-BOOST, o mecanismo de leilão de licitações seladas que maximiza o lucro leva os Builders e Searchers a desenvolverem gradualmente uma direção de cooperação e confiança, com uma tendência de centralização evidente. O POS também leva à centralização dos Validators, e cada segmento da cadeia de indústria MEV torna-se centralizado, introduzindo problemas de confiança entre múltiplas partes: Searchers confiam nos Builders, Builders e Proposers confiam nos Relayers. O desenvolvimento da centralização e da confiança do MEV contrasta claramente com a visão de descentralização e desconfiança do Ethereum.

A comunidade Ethereum está atualmente discutindo três propostas para aliviar a centralização:

1. Em relação à centralização do emparelhamento entre Builder e Searcher: a Flashbot propôs a tecnologia SUAVE, aumentando a transparência das transações, reduzindo o limiar de confiança do Searcher em relação ao Builder e incentivando o Searcher a enviar fluxo de ordens para todos os Builders.

2. Em relação à confiança no Relayer: usar o Enshrined PBS em vez do atual esquema PBS, eliminando a dependência do Relayer.

3. Relativamente à centralização dos Validadores: adotar AVS descentralizado, como SSV, a Lido já colaborou com eles.

Estado atual do MEV

Atualmente, os principais MEV on-chain incluem arbitragem, ataques de sanduíche, liquidações, entre outros. O lucro da arbitragem é o maior, nos últimos 30 dias, os bots de MEV conseguiram um lucro total de 2,6 milhões de dólares.

![Iluminar a Floresta Sombria: Revelando o Véu do MEV])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-355138223027bf07ef01db141cec6d58.webp###

Na verdade, o lucro médio por transação é de cerca de 0,8 dólares, acumulado através de um grande número de transações. Nos últimos 30 dias, o lucro de ataques de sanduíche na cadeia Ethereum foi de cerca de 880 mil dólares.

O MEV tem efeitos externos positivos e negativos. Os positivos incluem a redução das diferenças de preços entre DEX, ajudando na liquidação de garantias em protocolos DEFI, entre outros. Os negativos são principalmente as transações de camadas sobre os usuários, prejudicando os lucros dos usuários. Com o atual mecanismo de taxas na cadeia, apesar de o Ethereum ter implementado um mecanismo de suavização das Taxas de Gas, quando as oportunidades de arbitragem na cadeia aumentam, as transações feitas por bots MEV juntamente com os usuários ainda podem levar a um aumento abrupto das Taxas de Gas a curto prazo, causando perdas econômicas e de experiência para os usuários.

Além dos problemas de MEV e centralização gerados pelas estruturas PBS e POS, o processo de migração do Ethereum para Layer 2 também gerou problemas de MEV entre cadeias.

A complexidade potencial do MEV no design da arquitetura Layer2

Com a transferência de um grande volume de transações para o Layer 2, as atividades de arbitragem em larga escala na cadeia no futuro irão mudar para MEV cross-chain multi-chain mais complexas e com requisitos técnicos mais elevados.

A pesquisa sobre MEV entre cadeias é escassa, mas já existem algumas medidas de enfrentamento, principalmente voltadas para melhorias nos ordenadores Layer2. As pontes entre cadeias são produtos essenciais para a interconexão entre diferentes Layer2, e o Searcher pode ajudar a suavizar a fragmentação de liquidez entre Layer2. Atualmente, o impacto não é significativo, principalmente porque a experiência e a segurança das pontes entre cadeias precisam ser aprimoradas, e as diferenças na Finalidade entre as diferentes pontes também aumentam a dificuldade de customização de estratégias, tornando a barreira de entrada para MEV entre Layer2 bastante alta.

( O potencial MEV do EIP-4337

A EIP-4337 introduz a abstração de contas e novos tipos de transações, e também mudará significativamente o panorama do MEV.

ERC-4337 introduz um novo tipo de transação User Operation no Mempool, sendo o Bundler responsável por empacotá-las em transações normais. Uma vez que a transação do usuário entra no pool público, pode ser monitorizada pelo Searcher.