Iluminar el bosque oscuro: desvelando el velo del 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 ha sido considerado durante mucho tiempo como la parte más peligrosa del oscuro bosque de Ethereum, lo que ha causado pérdidas de ganancias y un deterioro 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 conjunto de mecanismos, basado en el mecanismo de generación de bloques de Ethereum 2.0 y la evolución técnica de la separación de proponentes y constructores (PBS), que se encuentra en una situación completamente opuesta a los valores de Ethereum.

La intensificación del MEV en la cadena es, de hecho, una espada de doble filo, con externalidades positivas y negativas. Las positivas incluyen la reducción de las diferencias de precios en los DEX y la ayuda en la liquidación de transacciones; las negativas incluyen el daño de las transacciones de sándwich a los usuarios. Por lo tanto, las soluciones para el MEV se centran más en mitigar las externalidades negativas que en erradicarlas por completo. En nuestro proceso de exploración de mecanismos para mitigar las externalidades negativas del MEV y resolver los problemas actuales del middleware Relayer basado en la confianza de terceros, se dividen principalmente en tres tipos de medidas: mejora del mecanismo de subasta, mejora de la capa de consenso y mejora de la capa de aplicación. Estas tres mejoras impactarán en diferentes grados el panorama moderno del MEV, pero algunas soluciones no pueden resolver sustancialmente el problema de los ataques de sándwich que enfrentan los usuarios. Las transacciones de los usuarios aún están en el public pool, por lo que es necesario introducir más tecnologías de pools de privacidad para proteger la privacidad opcional de las transacciones de los usuarios; estas soluciones de MEV merecen ser combinadas y probadas.

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

Por último, esperamos que este artículo explore las posibles soluciones para mitigar los problemas externos negativos del MEV y que proporcione una comprensión integral de los pros y los contras de las soluciones actuales de MEV, no solo para iluminar el oscuro bosque en el que se encuentran los usuarios en el futuro, sino también para iluminar el oscuro bosque de la investigación adicional sobre el MEV para los investigadores de la industria.

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 cálculo 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 de POS, y cada Epoch se divide en 32 Slots, donde cada Slot equivale a una unidad de tiempo para la creación de bloques, que es de 12 segundos.

Diagrama de propuesta de bloque del validador

Toda la red seleccionará aleatoriamente un comité de validadores en cada Epoch. La persona que propone el bloque es elegida al azar de entre los miembros del comité. El proponente del bloque debe empaquetar las transacciones y ejecutar el orden para generar finalmente un bloque. Los demás validadores del comité supervisarán este proceso y luego votarán por el bloque. Además, este comité se volverá a elegir después de cada Epoch. También se impone un cierto límite de tiempo operativo para garantizar la eficiencia en la generación de bloques y en la votación. Aquí, para estandarizar la terminología para los lectores, Payload es la carga de ejecución, lo que significa el cambio de estado de las transacciones, y puede considerarse como parte de la ejecución del bloque. El proponente del bloque implementará la carga de ejecución ( Execution Payload, que es el cambio de estado del resultado 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, para ordenar y ejecutar las transacciones, porque esto requiere una gran cantidad de capacidad de cálculo para realizar cambios de estado. Originalmente se pensó que, si a través de elecciones de un comité descentralizado, se incluía la carga de ejecución, entonces el ordenamiento de transacciones y demás se convertiría en algo descentralizado. Sin embargo, los validadores parecen querer naturalmente delegar esta parte a terceros, mientras que el Proponente se centra en la propuesta de bloques. Por lo tanto, surgió la idea de PBS, que es la separación de la propuesta de bloques y la construcción, donde el proponente solo es responsable de validar el bloque y no participa en la construcción del bloque. 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 la tarifa más alta a los proponentes, lo que llamamos "subasta de bloques".

Diagrama de flujo PBS

Presentamos brevemente todo el modelo de subasta sellada Proposer Builder Seperate. Cuando un usuario envía una transacción a través de un proxy RPC, el RPC equivale a ejecutar un nodo, que envía la transacción a la Mempool pública, donde varios Builders encuentran las transacciones más adecuadas para ordenarlas y generar un bloque de maximización de beneficios. La maximización de beneficios se refiere a la tarifa de transacción Base + Priority + MEV, luego varios Builders interactúan con el Proposer a través de una plataforma de comercio llamada Relayer. El Relayer actúa como un puente de interacción entre varios Builders y el Proposer, donde los Builders envían ofertas al Relayer, y el Relayer presenta múltiples encabezados de bloque y sus ofertas correspondientes al Proposer. Generalmente, el Proposer acepta el bloque con la oferta más alta. Entre tanto, el Relayer implementará regulaciones, que son especificaciones técnicas sobre cómo regular la competencia de ofertas entre Builders y Proposers. En este proceso, toda la información es cerrada, el Relayer solo enviará el encabezado del bloque al Proposer, lo que permite que el Proposer tenga resistencia a la censura.

Tipos de participantes y juegos en PBS

Sus principales participantes son Builder, Relayer, Proposer, y el buscador (Searcher).

( Constructor

El Builder es principalmente responsable de construir el contenido del bloque. Una vez que se utilizan las tecnologías relacionadas, se encuentra en una posición más favorable en las subastas, ya que no solo admite las tarifas de gas, sino que también apoya los ingresos de MEV. El Builder puede revisar directamente las transacciones de los usuarios y de los buscadores, lo cual ha sido un punto criticado durante mucho tiempo, especialmente después de que el gobierno de EE. UU. publicara el OFAC. Muchos Builders participaron en el cumplimiento del 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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Proporción de bloques compatibles con OFAC, fuente de la imagen: MEV Watch

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Participación de mercado de Builder, fuente de la imagen: MEV Watch

Actualmente, en cuanto a la cuota de mercado de los Builder, ciertos Build puramente no supervisados están ampliando gradualmente su cuota de mercado, todo está orientado hacia el beneficio.

( buscador

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Proporción de ingresos de MEV y tarifas de Gas, fuente de la imagen: mevboost

Esencialmente, el trabajo de maximización de beneficios requiere la colaboración entre los buscadores y los Builders. Los buscadores a menudo colaboran con Builders específicos, lo que puede dar lugar a un Dark Pool o Private Pool, donde las transacciones de los buscadores solo se muestran a Builders específicos. 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 de manera maliciosa o censura, el buscador puede elegir otros Builders, lo que provocará una disminución gradual en la cuota de mercado del Builder. Por lo tanto, debido a la dependencia de los buscadores, los Builders suelen considerar el costo oculto de actuar de manera maliciosa. La imagen anterior muestra la situación de ingresos de MEV y Gas diario, donde se puede ver que los ingresos de MEV aportados por los buscadores pueden ser incluso el doble de los ingresos de Gas diarios en condiciones de alta volatilidad del mercado.

Para los buscadores, se divide en CEX-DEX) arbitraje fuera de la cadena### y DEX, capa intermedia, y liquidación en dos grandes categorías( completamente en la cadena).

Cuota de mercado del buscador, fuente de la imagen: Searcherbuilder

Actualmente, una empresa ocupa el primer lugar en la participación de mercado de arbitraje entre CEX y DEX.

Cuota de mercado de los buscadores, fuente de la imagen: Searcherbuilder

En cuanto a las oportunidades de MEV puramente en la cadena, hay una tendencia creciente hacia la creación de estudios de trabajo, en la que una dirección en particular ocupa una asombrosa cuota de mercado del 37.2%. Esta dirección se especializa en realizar ataques de sándwich a los usuarios de la cadena de Ethereum, llegando a ser en un momento el usuario que más gas consume en la cadena, consumiendo aproximadamente el 1.5% del gas en un solo día. 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 realizadas. Debido a la estrecha conexión entre los buscadores y los Builders, en la práctica, muchos buscadores envían su flujo de órdenes a los tres principales Builders. En realidad, podrían haber transmitido a todos los Builders, pero algunos Builders más pequeños pueden dividir el flujo de órdenes de los buscadores, causando que la estrategia de MEV de los buscadores falle y, por lo tanto, aumentando el riesgo de pérdidas. Además, vincularse a un Builder también puede ayudar a mantener su influencia dentro del ecosistema.

( Relayer

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Cuota de mercado de Relay, fuente de la imagen: mevboost

El Relayer es responsable de agregar las ofertas y luego, como estación de transferencia, somete el encabezado del bloque y el precio de la subasta del bloque al Proposer; en este momento, el Proposer no conoce los detalles de las transacciones dentro del bloque. Una vez que el Proposer elige y firma el encabezado del bloque, el Relayer liberará todo el contenido de la transacción al Proposer. Nos damos cuenta de que el Relayer actúa como un tercero sin incentivos económicos, ganando una gran confianza; el Builder depende del Proposer para las ofertas, y el Proposer depende de las ofertas y del contenido del bloque del Relayer. Históricamente, también ha habido problemas similares; un Relayer tenía una vulnerabilidad potencial que permitió al Proposer extraer más de 20 millones de dólares en MEV. Aunque estas vulnerabilidades se pueden reparar, el Relayer en sí aún puede optar por actuar de manera maliciosa y robar MEV.

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Gráfico de tendencias de participación de mercado, fuente del gráfico: mevboost

La imagen anterior muestra la situación de la cuota de mercado de Relayer. Podemos observar que la cuota de mercado de los Builder que ejecutan únicamente MAX Profit ha ido aumentando gradualmente desde el Merge. Por lo tanto, en un mercado libre, no es posible controlar artificialmente el MEV a través de los Builder.

Al mismo tiempo, Relayer también enfrenta un problema, que es la falta de incentivos económicos. Por lo tanto, cierta compañía también se retiró de la investigación y desarrollo en la dirección de Relayer. Actualmente, Relayer depende de las normas propuestas para construir, Ethereum depende de terceros para proporcionar PBS, lo cual no es una solución a largo plazo. Por lo tanto, actualmente 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 se elige un proponente de bloque en cada slot. El proponente de bloque tiene la capacidad de ejecutar la carga, pero debido a que el proponente naturalmente quiere externalizar esta parte, esto puede provocar una colaboración vertical entre el Builder y el Proposer, y los Relayers relacionados desean actuar como un punto intermedio en este proceso, para reducir la colusión que puede surgir de la comunicación directa entre ambas partes. Actualmente, todos estamos en un pool de minería como pool de validadores, pero tanto este pool de minería como el pool 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, mejora la eficiencia del capital y, con la influencia de los bloques DEFI que hay detrás, el pool de validadores tiende a estar cada vez más centralizado.

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Participación de mercado de validadores, fuente de la imagen: mevboost

Un proyecto actualmente ocupa aproximadamente el 28.7% de la cuota de mercado, mientras que otras bolsas se sitúan en segundo y tercer lugar. En el pasado, no se había actuado proactivamente.