闇の森を照らす: MEVの神秘的なベールを明らかにする

イーサリアムのチェーン上での活動の急増とインフラの進化に伴い、MEVはイーサリアムエコシステムにおける最も危険な部分の一つと見なされ、ユーザーのチェーン上での金融活動の収益と体験に直接影響を与えています。本稿は、Ethereum 2.0のブロック生成メカニズムと提案者-ビルダー分離(PBS)技術の進化を出発点として、このメカニズムがもたらす中央集権化と信頼の問題、そしてイーサリアムの非中央集権的価値観との矛盾を重点的に分析します。

チェーン上のMEVの悪化は両刃の剣であり、DEXの価格差を減少させ、清算取引を助けるなどの正の効果がある一方で、ユーザーのサンドイッチ取引に対する悪影響もあります。したがって、MEVの解決策は完全に排除するのではなく、主に悪影響を軽減することに重点を置いています。MEVの悪影響を軽減し、現在の第三者信頼型ミドルウェアであるリレイヤーの問題を解決する過程では、主に3種類の対策があります：オークションメカニズムの改善、コンセンサス層の改善、アプリケーション層の改善です。これらの対策は異なる程度でMEVの構図に影響を与えますが、一部の提案はユーザーがサンドイッチ攻撃に遭遇する問題を根本的に解決できないため、ユーザーの取引は依然として公開状態にあります。したがって、ユーザーの取引の選択的プライバシーを保護するために、より多くのプライバシープール技術を導入する必要があり、これらのMEVソリューションは組み合わせて試す価値があります。

さらに、避けられないメカニズム設計の副産物として、MEVは将来的にさらに複雑になるでしょう。私たちは文中で、Layer2アーキテクチャやEIP-4337アカウントの抽象化などの新しい取引タイプの実施において、発生する可能性のあるさらなるMEV技術的な課題と機会についても探討しました。

最後に、私たちはこの記事を通じてMEVの負の影響を緩和するための潜在的な解決策を探求し、現在のMEVのソリューションの利点と欠点について包括的な認識を持つことを望んでいます。これにより、ユーザーには暗い森を照らし、業界の研究者にはMEVに関するさらなる研究の方向性を示すことができます。

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イーサリアム2.0

The Merge以降、イーサリアムはPOSメカニズムを採用してネットワークの安全性を確保し、ブロック生成は計算集約型の競争を放棄し、代わりにプルーフ・オブ・ステークを採用しました。合併後、イーサリアムは実行層とコンセンサス層に分かれました。ブロック生成も変化し、各Epochは1つのPOSサイクルで、32のSlotに分割され、各Slotは12秒のブロック生成時間単位に相当します。

ネットワークは各エポック内でランダムに検証者委員会を選択し、その中からランダムにブロック提案者を選びます。提案者は取引をパッケージ化し、順序を付けてブロックを生成する必要があります。他の委員会メンバーは監視と投票を担当します。委員会は各エポック後に再選され、効率を保証するために時間制限が設けられています。ペイロードは実行負荷、つまり取引の状態変更を指し、ブロックの実行の一部と見なすことができます。ブロック提案者は実行負荷を実施し、提案ブロックを作成します。

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PBSアーキテクチャ

実際、バリデーターがブロック提案者に選ばれると、ペイロードを実行するための動機が欠けがちで、なぜならそれには大量の計算能力が必要だからです。元々は分散型委員会の選挙によって取引の順序を分散化することを想定していましたが、バリデーターはこの部分の作業をアウトソースし、ブロックの提案に集中しがちです。そこでPBSの構想が生まれ、ブロック提案と構築を分離しました。提案者はブロックの検証のみを担当し、構築には関与しません。この分離はオープンマーケットを促進し、ブロック提案者は構築者からブロックを取得できます。構築者はブロックを構成するために競争し、提案者に最高の手数料を提供することを「ブロックオークション」と呼びます。

PBS(プロポーザー・ビルダー・セパレート)密封第一拍卖モデルの流れは以下の通りです: ユーザーはRPCプロキシを通じて取引を公開Mempoolに提出し、複数のビルダーが最適な取引順序を見つけて利益最大化ブロックを生成します(利益=取引手数料Base+Priority+MEV)、その後、MEV-Boostリレイヤーとプロポーザーが相互作用します。リレイヤーは中継地点として機能し、ビルダーはそこに入札を提出し、リレイヤーはプロポーザーに複数のブロックヘッダーと入札を提出します。プロポーザーは通常、最も高い入札のブロックを選択します。リレイヤーはMEVBoost規範を実現し、ビルダーとプロポーザーの入札相互作用を規定します。全体のプロセスは情報が密閉されており、リレイヤーはプロポーザーにブロックヘッダーのみを提出し、プロポーザーの検閲耐性を保証します。

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PBSにおける各参加者とゲームの構造

主要なプレーヤーには、Builder、Relayer、Proposer、およびMEVbot(Searcher)が含まれます。

ビルダー

ビルダーはブロック内容を構築する役割を担い、MEV-Boostを使用することで入札においてより有利になります。これはガス料金やMEV収益をサポートするためです。ビルダーはユーザーとサーチャーの取引を直接審査でき、これは特にアメリカ政府がOFACを発表した後、非常に議論を呼んでいます。その結果、多くのビルダーがOFAC準拠に参加しています。最近、ブロックの審査割合は減少していますが、ビルダーは取引の審査において依然として直接的な影響を持っています。

現在、Builder市場のシェアの中で、審査なしのbeaverbuild.orgが徐々にシェアを拡大しており、すべてが利益志向です。

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サーチャー

利益の最大化にはSearcherとBuilderの共同努力が必要です。Searcherは特定のBuilderと協力してDark PoolやPrivate Poolを形成することがよくあります。Searcherの取引は特定のBuilderにのみ見えるようになっています。理論的には、Builderが悪事を働いたり検閲した場合、Searcherは他のBuilderを選ぶことができるため、悪事を働くBuilderの市場シェアが減少します。したがって、Builderは悪事を働くことの隠れたコストを考慮することになります。MEVの収益は市場の変動が顕著な場合、当日のGas収益の2倍に達することさえあります。

SearcherはCEX-DEX(オフチェーン)アービトラージと純オンチェーン(DEX、メザニン、清算)の二大カテゴリに分かれます。現在、WintermuteはCEX-DEXアービトラージ取引で市場シェア第1位を占めています。純オンチェーンのMEV機会はスタジオ化の傾向を示しており、jaredfromsubway.ethの市場シェアは37.2%に達し、イーサリアムユーザーに対するサンドイッチ攻撃に長けており、一時的にチェーン上でのガス消費が最も多いユーザーとなりました。SearcherとBuilderの関係が密接なため、多くのSearcherはエコシステムの影響力を維持し、小さなBuilderによる注文フローの分割による戦略の無効化を避けるために、注文フローを上位3名のBuilderにのみ送信します。

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リレイヤー

Relayerは集合競売を担当し、Proposerに対してブロックヘッダーと入札価格を中継します。この時、Proposerはブロック取引の詳細を知らない状態です。Proposerがブロックヘッダーを選択して署名すると、RelayerはProposerに完全な取引内容を提供します。Relayerは経済的インセンティブのない第三者として大きな信頼を得ており、BuilderはProposerの入札に依存し、ProposerはRelayerの入札とブロック内容に依存しています。歴史的にはUltrasound Relayerの脆弱性によってProposerが2000万ドル以上のMEVを引き出す事件が発生しました。脆弱性は修正可能ですが、Relayer自体が悪意を持ってMEVを盗む可能性があります。

現在、純MAX ProfitのBuilder市場占有率はMerge以降徐々に拡大しており、自由市場ではBuilderがMEVを人為的に制御することができないことを示しています。Relayerは経済的インセンティブの問題に直面しており、BlocknativeはRelayerの開発を終了しました。Ethereumは第三者にPBSを提供することに依存しているのは長期的な解決策ではなく、コミュニティはPBSをプロトコルレベルに組み込むことを探求しています。

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プロポーザー

Proposerは検証者の中からランダムに選ばれ、実行負荷能力を持ちますが、アウトソーシングを好みます。これはBuilderとProposerの垂直的な協力を容易にし、MEV-boostのRelayerは中間点として直接的なコミュニケーションを減らすことを望んでいます。現在、マイニングプールは検証者プールとして機能していますが、マイニングプールとLSD検証者プールの両方には強い規模の経済が存在し、特にLSDの登場は資本効率を高め、検証者プールは集中化の傾向を示しています。

Lidoは現在28.7%の市場シェアを占めており、CoinbaseとEther.fiが2位と3位にランクインしています。過去にMEV-BOOST PBSが実施されていなかった時、ProposerはBuilderタスク(の実行負荷)を担当する必要がありましたが、大多数のProposerは、重い計算が検証性能に大きな影響を与えるため、実行負荷を外部に委託して第三者にブロックをオークションさせる方が良いと考え、実行能力を放棄しました。

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ユーザー

ユーザーは全体のアーキテクチャの中で最も弱い立場にあり、取引はMempoolに置かれ、MEVbotが利益を得るために利用されますが、これらの利益はユーザーには流れません。しかし、DEXでは、相場の変動が大きい場合やユーザーの取引量が流動性を超えると、MEVbotがアービトラージを通じてスリッページや価格差を軽減するなどの積極的な影響もあります。したがって、MEVには正の外部性と負の外部性が存在し、別々に議論する必要があります。

ユーザーの取引がMEVbotに監視されて損害を受けるのを避けるために、多くのRPCノードプロバイダーはユーザーが取引を非公開のMempoolに置くのを支援できます。新しい方法の一つは、OFA(オーダーフローオークション)を通じてユーザーにMEV利益を補償することです。OFA RPCオペレーターはSearcherと協力し、ユーザーの注文をSearcherにオークションし、MEVを最大化し、注文をブロックに入れます。Searcherは利益の一部をユーザーに返します。

現在、プライベートオーダーフローを利用しているユーザーの割合は高くなく、約10%です。主な理由は、ユーザー教育のコストが高く、MEVの知識や対策を普及させるのが難しく、操作が複雑であるためです。ユーザー体験を最適化するには、ユーザーがより受動的に、能動的ではなく受け入れる必要があります。

まとめ

現在のPBSアーキテクチャにおいて、MEV-BOOST規範が導入された後、利益最大化の密封入札オークションメカニズムは、BuilderとSearcherの信頼を徐々に協力する方向に導き、集中化の傾向が明らかになっています。POSもValidatorの集中化を引き起こし、MEV産業チェーンの各段階が集中化し、多方面の信頼問題を引き起こしています。これは、イーサリアムの非中央集権的・非信頼化のビジョンに明らかに反しています。イーサリアムコミュニティは、集中化を緩和するための三つの提案について議論しています。

1. BuilderとSearcher間のバンドル集中化:Flashbotが提案するSUAVEテクノロジーは、トランザクションの透明性を向上させ、SearcherのBuilderに対する信頼しきい値を下げ、SearcherがすべてのBuilderに注文フローを送信することを奨励します。

2. Relayerへの信頼:現在のPBSソリューションの代わりにEnshrined PBSを使用して、Relayerへの依存を排除します。

3. バリデーターの集中化に対して: 分散型AVSを採用し、SSVなど、Lidoはその協力をしています。

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MEVの現状

現在、オンチェーンの主なMEVにはアービトラージ、サンドイッチ攻撃、清算などが含まれます。アービトラージの利益が最も大きく、過去30日間のMEVボットは260万ドルの利益を得たと統計されています。サンドイッチ攻撃の1回の取引の平均利益は0.8ドルで、過去30日間のイーサリアムチェーン上のサンドイッチ攻撃の総利益は約88万ドルです。

MEVには正と負の外部効果があります。正の面には、DEX間の価格差の縮小やDEFIプロトコルの担保清算を助けることが含まれます。負の面は主にユーザーに対するサンドイッチ取引であり、利益の一部を失うことになります。現在のオンチェーン料金メカニズムの下では、イーサリアムはGas Fees平滑化メカニズムを実施していますが、オンチェーンのアービトラージ機会が増加する際、MEVボットとの共同取引がユーザーに短期的なGas Feesの急騰をもたらし、ユーザーの経済や体験に影響を与えることになります。

PBSやPOSアーキテクチャによるMEVや中央集権の問題に加えて、イーサリアムのLayer2への移行プロセスでは、Layer2間のクロスチェーンMEV問題も派生しています。

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Layer2アーキテクチャ設計における潜在的なMEVの複雑性

未来の大規模なチェーン上のアービトラージ活動は、より複雑で技術的な要件が高いマルチチェーンクロスチェーンMEVに移行します。現在、クロスチェーンMEVの研究は少なく、一部の対策がすでにありますが、主にLayer2オーダラーの改善に焦点を当てています。クロスチェーンブリッジはLayer2間のクロスチェーンに不可欠な製品であり、SearcherはLayer2間の流動性の断片化を緩和するのに役立ちますが、現時点ではその効果は明確ではありません。主な理由は、クロスチェーンブリッジの体験と安全性の改善が必要であり、異なるブリッジのファイナリティが異なるため、戦略のカスタマイズが複雑になり、Layer2間のクロスチェーンのハードルが高いことです。

EIP-4337の###潜在的なMEV

EIP-4337はアカウント抽象と新しい取引タイプを導入し、MEVのパターンを大きく変えることになります。ERC-4337に新たに追加されたUser Operation取引タイプがMempoolに入ると、Bundlerがそれを見つけて通常の取引としてパッケージ化します。一旦ユーザーの取引がpublic poolに入ると、Searcherに監視されます。BundlerはBuilderに似ており、Searcherと協力してUser Operationを再配置し、MEVを取得することができます。異なるチェーン上でのUser Operationの仕様は異なる可能性があり、さらに