Chiếu sáng rừng tối: Khám phá bí ẩn MEV

Với sự gia tăng đáng kể các hoạt động trên chuỗi và sự tiến hóa cũng như phong phú của cơ sở hạ tầng trên chuỗi, MEV trên chuỗi luôn được coi là phần nguy hiểm nhất trong rừng tối của Ethereum, điều này trực tiếp gây ra tổn thất lợi nhuận và giảm trải nghiệm người dùng trong các hoạt động tài chính trên chuỗi. Mục tiêu của bài viết "Chiếu sáng rừng tối" là phân tích sâu sắc 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 hóa công nghệ tách biệt giữa người đề xuất - người xây dựng (PBS), điều này hoàn toàn trái ngược với giá trị của Ethereum.

Sự gia tăng MEV trên chuỗi thực sự là con dao hai lưỡi, có những ngoại ứng tích cực và tiêu cực. Tích cực bao gồm việc giảm chênh lệch giá DEX, giúp thanh lý giao dịch; tiêu cực bao gồm thiệt hại cho người dùng do giao dịch kẹp. Do đó, các giải pháp cho MEV chủ yếu là giảm thiểu ngoại ứng tiêu cực, mà không thể triệt tiêu hoàn toàn. Trong quá trình khám phá các cơ chế giảm thiểu ngoại ứng tiêu cực của MEV và giải quyết vấn đề của các middleware Relayer dựa trên niềm tin bên thứ ba 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. Ba cải tiến này sẽ tác động đến cấu trúc hiện đại của MEV ở những mức độ khác nhau, nhưng một số giải pháp không thể thực sự giải quyết vấn đề tấn công sandwich mà người dùng gặp phải, giao dịch của người dùng vẫn nằm trong public pool, do đó cần phải giới thiệu nhiều công nghệ pool ẩn danh hơn để bảo vệ tính riêng tư có thể lựa chọn của giao dịch người dùng, những giải pháp MEV này xứng đáng được kết hợp để thử nghiệm.

Ngoài ra, MEV như một sản phẩm phụ của thiết kế cơ chế không thể tránh khỏi, trong tương lai sẽ ngày càng phức tạp hơn, chúng tôi cũng đã khám phá trong bài viết về những thách thức và cơ hội công nghệ MEV có thể xuất hiện dưới sự thực hiện của các loại giao dịch mới như kiến trúc Layer2 và trừu tượng tài khoản EIP-4337.

Cuối cùng, chúng tôi hy vọng rằng bài viết này sẽ khám phá các giải pháp tiềm năng để giảm thiểu vấn đề tác động tiêu cực của MEV, và cung cấp một nhận thức toàn diện về những lợi ích và bất lợi của các giải pháp MEV hiện tại, không chỉ để thắp sáng cho người dùng trong khu rừng đen tối mà họ đang ở, mà còn để thắp sáng cho các nhà nghiên cứu trong ngành trong việc nghiên cứu thêm về khu rừng đen tối của MEV.

Ethereum 2.0

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

Hình ảnh khối đề xuất của người xác thực

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 trong tập hợp ủy ban, người đề xuất khối này cần đóng gói các giao dịch và sắp xếp thực hiện để cuối cùng tạo ra một khối, các người xác thực khác trong ủy ban sẽ giám sát quá trình này, sau đó sẽ bỏ phiếu cho khối đó. Và ủy ban này sẽ được chọn lại sau mỗi Epoch. Đồng thời cũng bị áp dụng một số giới hạn thời gian hoạt động nhất định, để đảm bảo hiệu quả trong việc tạo khối và bỏ phiếu. Ở đây, chúng tôi quy định thuật ngữ cho người đọc, Payload là tải trọng thực thi, có nghĩa là thay đổi trạng thái giao dịch, có thể xem như là một phần của việc thực hiện khối. Người đề xuất khối sẽ thực hiện tải trọng thực thi (Execution Payload tức là thực hiện thay đổi trạng thái của kết quả 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 giao dịch và thực hiện, vì điều này cần rất nhiều khả năng tính toán để thực hiện thay đổi trạng thái. Ban đầu, suy nghĩ là, nếu chúng ta thông qua việc bầu cử ủy ban phi tập trung và đưa vào việc thực hiện tải, thì việc sắp xếp giao dịch sẽ trở thành một việc phi tập trung. Tuy nhiên, dường như các xác thực viên tự nhiên muốn giao phần này cho bên thứ ba hoàn thành, trong khi người đề xuất tập trung vào việc đề xuất khối. Do đó, khái niệm PBS đã ra đời, tức là tách biệt việc đề xuất và xây dựng khối, với người đề xuất chỉ chịu trách nhiệm xác thực khối, không tham gia vào 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 phí cao nhất cho người đề xuất, chúng tôi gọi đây là "đấu giá khối".

Sơ đồ quy trình PBS

Chúng tôi sẽ giới thiệu ngắn gọn về mô hình đấu giá kín đầu tiên của PBS( Proposer Builder Seperate). Khi người dùng gửi giao dịch thông qua RPC proxy, RPC tương đương với việc chạy một nút, gửi giao dịch vào Mempool công khai, nhiều Builder tìm giao dịch phù hợp nhất để sắp xếp nhằm tạo ra một khối tối đa hóa lợi nhuận(, lợi nhuận tối đa hóa chỉ bao gồm phí giao dịch Base + Priority + MEV), sau đó nhiều Builder thông qua một nền tảng giao dịch Relayer tương tác với Proposer, 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, đây là cách quy định sự tương tác đấu thầu giữa Builder và Proposer. Trong quá trình này, tất cả thông tin đều được bảo mật, Relayer chỉ gửi tiêu đề khối cho Proposer, do đó Proposer có tính chống kiểm duyệt.

Các loại người tham gia và trò chơi trong PBS

Các tham gia chính bao gồm Builder, Relayer, Proposer, tìm kiếm (Searcher).

Builder

Trong đó, Builder chủ yếu chịu trách nhiệm xây dựng nội dung khối, sau khi sử dụng các công nghệ liên quan, họ ở vị trí có lợi hơn trong đấu thầu, vì không chỉ hỗ trợ phí Gas mà còn hỗ trợ lợi nhuận MEV. Builder có thể trực tiếp xem xét giao dịch của người dùng và trình tìm kiếm, điều này 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 tác động trực tiếp đến việc xem xét giao dịch.

Tỷ lệ khối tuân thủ OFAC, nguồn ảnh: MEV Watch

Thị phần Builder, nguồn hình: MEV Watch

Hiện tại, theo thị phần của Builder, một số Build hoàn toàn không cần kiểm tra đang dần mở rộng thị phần của mình, tất cả đều hướng đến lợi nhuận.

Công cụ tìm kiếm

Tỷ lệ lợi nhuận MEV và lợi nhuận Gas Fees, nguồn hình: mevboost

Về bản chất, công việc tối đa hóa lợi nhuận cần sự hợp tác giữa các tìm kiếm và Builder, các tìm kiếm thường hợp tác với các Builder cụ thể, từ đó tạo thành một Dark Pool hoặc Private Pool, trong đó các giao dịch của tìm kiếm chỉ hiển thị cho các Builder cụ thể, một số Builder sẽ nhận được giao dịch MEV tối đa hóa lợi nhuận, từ đó đấu thầu không gian khối. Về lý thuyết, nếu Builder hành động xấu hoặc kiểm duyệt, thì các tìm kiếm có thể chọn các Builder khác, điều này sẽ dẫn đến việc thị phần của Builder giảm dần, vì vậy bị ràng buộc bởi các tìm kiếm, các Builder thường sẽ xem xét chi phí ẩn của hành động xấu. Hình trên là tình hình lợi nhuận MEV và Gas hàng ngày, có thể thấy lợi nhuận MEV mà các tìm kiếm đóng góp trong trường hợp biến động thị trường rõ ràng, thậm chí có thể gấp đôi lợi nhuận Gas trong ngày.

Đối với công cụ tìm kiếm, được chia thành CEX-DEX( chênh lệch giá ngoài chuỗi ) và DEX, lớp trung gian, thanh lý hai loại lớn ( hoàn toàn trên chuỗi ).

Thị phần của thị trường công cụ tìm kiếm, nguồn hình: Searcherbuilder

Hiện tại, một công ty chiếm vị trí số một trong thị phần giao dịch chênh lệch giá giữa CEX và DEX.

Thị phần thị trường công cụ tìm kiếm, nguồn hình: Searcherbuilder

Đối với cơ hội MEV thuần túy trên chuỗi, có xu hướng hình thành từng bước thành studio, trong đó một địa chỉ chiếm thị phần đáng kinh ngạc là 37.2%, chuyên về các cuộc tấn công sandwich đối với người dùng trên chuỗi Ethereum, từng trở thành người tiêu dùng gas cao nhất trên chuỗi, khoảng tiêu thụ gas chiếm 1.5% trong một ngày. Từ tháng 2 năm 2023 đến tháng 6 năm 2024, robot này đã tiêu tốn tổng cộng 76,916 ETH, theo giá trị thực hiện các giao dịch này, tương đương khoảng 175 triệu USD. Do mối liên hệ chặt chẽ giữa searcher và Builder, trong thực tiễn, nhiều searcher thường gửi dòng lệnh của mình cho ba Builder hàng đầu, thực tế có thể phát tán đến tất cả các Builder, nhưng một số Builder nhỏ có thể phân tách dòng lệnh của searcher, dẫn đến chiến lược MEV của searcher bị vô hiệu hóa, từ đó gây ra rủi ro thua lỗ. Hơn nữa, việc gắn kết với Builder cũng có thể giúp duy trì ảnh hưởng của họ trong hệ sinh thái.

Relayer

Thị phần Relay, nguồn hình: mevboost

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

Biểu đồ xu hướng thị phần, nguồn biểu đồ: mevboost

Hình trên là tình hình thị phần của Relayer, chúng ta sẽ nhận thấy tỷ lệ chiếm lĩnh thị trường của Builder chỉ chạy MAX Profit đã dần mở rộng kể từ sau Merge, do đó trong thị trường tự do, việc 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. Vì vậy, một công ty cũng đã rút lui khỏi nghiên cứu phát triển hướng Relayer. Hiện tại, Relayer đều dựa vào các tiêu chuẩn được đề xuất để xây dựng, Ethereum phụ thuộc vào bên thứ ba để cung cấp PBS, điều này mãi mãi không 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.

Người đề xuất

Đối với Proposer, việc chọn ngẫu nhiên một nhóm ủy ban từ tất cả các xác thực viên bằng thuật toán, và sau đó chọn một người đề xuất khối trong mỗi slot, người đề xuất khối bản thân có khả năng thực hiện tải nhưng do mong muốn tự nhiên của người đề xuất để thuê ngoài phần này, do đó dễ dàng gây ra sự hợp tác theo chiều dọc giữa Builder và Proposer, trong khi đó các Relayer liên quan lại muốn đóng vai trò là điểm trung gian cho cách này, nhằm giảm thiểu sự thông tin trực tiếp giữa hai bên dẫn đến sự thông đồng hợp tác theo chiều dọc. Hiện tại, tất cả đều nằm trong bể khai thác như là 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 token đã được ký gửi, tăng cường hiệu quả vốn, và ảnh hưởng của các khối DEFI đứng sau nó, bể xác thực viên cũng đang trong một xu hướng tập trung hơn.

Thị phần của các validator, nguồn hình: mevboost

Một dự án hiện đang chiếm khoảng 28.7% thị phần, các sàn giao dịch khác đứng ở vị trí thứ hai và thứ ba. Trong quá khứ, không chủ động thực.