闇の森を照らす：MEVの神秘的なベールを明らかにする

イーサリアムのエコシステムの急速な発展とオンチェーンインフラストラクチャの改善に伴い、MEV(最大可提取价值)はイーサリアムの「ダークフォレスト」の中で最も危険な部分と見なされ、ユーザーのオンチェーン取引体験と利益に直接影響を与えます。本稿では、イーサリアム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)の技術進化を出発点とし、現在のメカニズムがもたらす集中化と信頼の問題、そしてイーサリアムの非中央集権理念との矛盾を深く分析します。

MEVの存在は二律背反の剣であり、DEXの価格差を減少させる、清算を助けるといった正の効果がある一方で、ユーザーの利益を損なうといった負の影響もあります。したがって、MEVの解決策は主にその負の影響を軽減することに重点を置いており、完全に排除することではありません。MEVの負の影響を軽減し、第三者の信頼に基づくミドルウェアであるRelayerの問題を解決する過程では、主に三つの対策があります：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。これらの提案は、MEVの状況に様々な程度で影響を与えますが、一部の提案ではユーザーがサンドイッチ攻撃を受けるといった問題を根本的に解決できないこともあります。したがって、ユーザーの取引の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ことも非常に重要であり、これらのMEVソリューションを組み合わせて試みる価値があります。

さらに、避けられないメカニズム設計の副産物として、MEVは今後ますます複雑になるでしょう。私たちは、Layer2アーキテクチャやEIP-4337アカウント抽象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より多くのMEV技術的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の負の影響を軽減するための潜在的な解決策を探求し、現在のMEVソリューションの利点と欠点について包括的な理解を得ることを望んでいます。これはユーザーに「暗い森」を照らすだけでなく、研究者にMEVのさらなる研究の方向性を示すものでもあります。

! 暗い森を照らす:MEVの謎を解く

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保障し、計算集約型のブロック競争を放棄し、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、各エポックは1つのPOSサイクルであり、各エポックは32のスロットに分かれ、各スロットは12秒の出ブロック時間単位となっています。

ネットワークは各エポック内でランダムに委員会を選出し、その中から再び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キングして順序付け、ブロックを生成する責任があります。他の委員会メンバーは監視し、投票を行います。委員会は各エポック後に再選出され、効率を保証するために操作時間制限が設けられています。ここで用語を規定します: Payloadは実行負荷であり、取引の状態変化を指し、ブロックの一部として実行されると見なされます。ブロック提案者は実行負荷とブロック提案を実施します。

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PBSアーキテクチャ

実際、検証者がブロック提案者として選ばれたとき、しばしばPayload(のソートと取引)の実行を行うことを望まない。なぜなら、これには大量の計算能力が必要だからだ。本来は、分散型委員会による選挙を通じて、実行負荷をその中に組み込むことで、取引のソートを分散化することが想定されていた。しかし、検証者はこの部分を外注する傾向があり、ブロックの提案に集中している。そのため、PBSの構想が生まれ、ブロック提案と構築が分離され、提案者はブロックの検証のみを担当し、構築には関与しない。

この分離はオープン市場を促進し、提案者はビルダーからブロックを取得できます。ビルダーは互いに競争してブロックを構築し、提案者に最高の手数料を提供します。これを「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)密封第一オークションモデルの簡単な紹介: ユーザーはRPC代理を通じてトランザクションを公開Mempoolに提出し、複数のビルダーが取引の順序を決定する最適な方法を見つけ、利益を最大化するブロックを生成します(利益=基本料金+優先料金+MEV)。ビルダーはMEV-Boostリレイヤーを介してプロポーザーと相互作用し、リレイヤーは仲介者として機能します。ビルダーはリレイヤーに入札を提出し、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、プロポーザーは通常最高入札を選択します。リレイヤーはMEV-Boost規範に従い、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の下での各参加者とゲーム

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

ビルダー

Builderはブロックの内容を構築する責任があります。MEV-Boostを採用することで、ガス料金とMEV収益をサポートし、入札においてより有利になります。BuilderはユーザーとSearcherの取引を直接審査でき、これは常に議論の的となっており、特にアメリカ政府がOFACを発表した後、多くのBuilderがOFAC準拠に参加しました。最近、ブロックの審査割合は減少していますが、Builderは取引審査において依然として直接的な影響力を持っています。

現在、Builder市場のシェアの中で、審査不要のbeaverbuild.orgは徐々にシェアを拡大しており、すべては利益志向である。

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サーチャー

利益を最大化するためには、SearcherとBuilderが共同で努力する必要があります。Searcherは特定のBuilderと協力し、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にのみ見えるため、一部のBuilderは利益を最大化するMEV取引を得て、ブロックスペースを競争します。理論的には、Builderが不正行為や検閲を行った場合、Searcherは他のBuilderを選択できるため、そのBuilderの市場シェアは減少します。したがって、Searcherの制約を考慮すると、Builderは不正行為の隠れたコストを慎重に検討することが多いです。

SearcherはCEX-DEX(オフチェーン)アービトラージとDEX、メザニン、清算(オンチェーン)の2つの大きなカテゴリに分かれています。現在、WintermuteはCEX-DEXアービトラージ取引市場のシェアで1位を占めています。

純粋なオンチェーンMEV機会について、スタジオ化の傾向が見られます。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してサンドイッチ攻撃を得意としています。彼はオンチェーンのガス消費が最も高いユーザーであり、日平均約1.5%のガスを消費しています。2023年2月から2024年6月まで、このボットは合計76,916ETHを消費し、約1.75億ドルに相当します。

SearcherとBuilderの関係が密接なため、多くのSearcherは注文フローを上位3名のBuilderに送信します。理論的にはすべてのBuilderにブロードキャストすることも可能ですが、小規模のBuilderは注文フローを分割する可能性があり、これがMEV戦略の無効化を引き起こし、損失リスクをもたらします。Builderをバインドすることもエコシステムの影響力を維持するのに役立ちます。

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リレイヤー

リレイヤーは集合入札を担当し、プロポーザーにブロックヘッダーと入札価格を提出する中継地点として機能します。この時、プロポーザーはブロックの取引詳細を知りません。一旦プロポーザーがブロックヘッダーを選択して署名すると、リレイヤーは完全な取引内容をプロポーザーに渡します。リレイヤーは経済的インセンティブのない第三者として、大きな信頼を得ています。ビルダーはプロポーザーの入札に依存し、プロポーザーはリレイヤーの入札とブロック内容に依存します。歴史的に、ウルトラサウンドリレイヤーの脆弱性が発生し、プロポーザーが2000万ドル以上のMEVを引き出したことがあります。脆弱性は修正可能ですが、リレイヤー自体は依然として悪意のある行動を選択してMEVを盗むことができます。

現在、純MAX ProfitのBuilder市場のシェアはMerge以降徐々に拡大しており、自由市場ではBuilderによってMEVを人為的にコントロールすることが難し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います。BlocknativeはRelayerの方向性の研究開発から撤退しました。現在、RelayerはFlashbotsが提案したMEV-Boost規格に依存しています。イーサリアムは第三者によるPBSの提供に依存す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模索しています。

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プロポーザー

Proposerにとって、すべてのバリデーターの中からランダムに委員会を選び、各スロットでブロック提案者を選択します。提案者は本来実行負荷能力を持っていますが、アウトソーシングを好むため、Builderとの垂直的な協力を引き起こす可能性があります。MEV-boostのRelayerは中間点として機能し、直接のコミュニケーションによる癒着を減少させることを望んでいます。現在はマイニングプールがバリデーターのプールとして機能していますが、マイニングプールとLSDバリデーターのプールは強いスケール効果を持っています。特にLSDの出現により、ステーキングトークンの潜在能力が解放され、資本効率が向上します。背後にあるDEFIのブロックに影響されて、バリデーターの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がそれぞれ2位と3位です。過去にMEV-BOOST PBSプランを積極的に実施していなかった時、提案者はBuilderのタスク(の実行負荷)を担当する必要がありましたが、大多数の提案者は取引の順序実行能力を放棄しました。なぜなら、重い計算が検証性能に深刻な影響を与えるため、実行負荷を外注し、第三者にブロックをオークションさせる方が良いからです。

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ユーザー

ユーザーは全体構造の中で最も弱い立場にあり、取引はMempoolに放り込まれ、さまざまなMEVボットがそこから利益を得ますが、これらの利益はユーザーには流れません。しかし、全てが悪いわけではなく、例えばDEXでは、オンチェーンの相場が大きく変動したり、ユーザーの取引量がDEXの流動性を超えると、MEVボットがアービトラージを通じてスリッページやプラットフォーム間の価格差を軽減します。したがって、MEVには正と負の外部性が存在し、分けて議論する必要があり、これがその複雑さでもあります。

ユーザーがMEVbotによる監視によって損害を受けないようにするため、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に入れるのを助けることができ、例えばBuilderのRPCを通じてBuilderと直接相互作用することができます。新しい方法は、OFA(Order Flow Auction)を介してユーザーにMEV利益を補償することです。OFA RPCオペレーターはSearcherと協力して、ユーザーの注文をSearcherにオークションし、SearcherはMEVを最大化し、注文フローをブロックに組み込み、ユーザーに一部の利益を返還します。

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依然として低く、約10％です。主な理由はユーザー教育のコストが高く、大多数のユーザーがMEVの知識と対策を正しく理解するのが難しく、操作が複雑であるためです。ユーザーエクスペリエンスを最適化するには、ユーザーがより多くの受動的な参加をする必要があり、能動的に受け入れるのではありません。

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まとめ

現在のPBSアーキテクチャの下、MEV-BOOST規範が導入された後、利益最大化の密封競争入札メカニズムにより、BuilderとSearcherの協力的信頼が徐々に構築され、集中化の傾向が明らかになっています。POS下ではValidatorも集中化しており、MEV産業チェーンの各段階が集中化して、多方の信頼の問題を引き起こしています。SearcherはBuilderを信頼し、BuilderとProposerはRelayerを信頼しています。MEVの集中化と信頼化の進展は、Ethereumの脱集中化と脱信頼のビジョンに明らかに反しています。Ethereumコミュニティは集中化を軽減するための3つの提案を議論しています:

1. BuilderとSearcherをバンドルして一元化する:Flashbotは、トランザクションの透明性を高め、Builderに対するSearcherの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ように促すSUAVEテクノロジーを提案します。

2. Relayerへの信頼:Enshrined PBSを使用して、現在のPBSソリューションを置き換え、Relayerへの依存を排除します。

3. バリデーターの集中化に対処するために、分散型AVS（例：SSV）を採用し、Lidoはその協力を得ています。

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MEVの現状

現在、ブロックチェーン上の主要なMEVには、アービトラージ、サンドイッチ攻撃、清算などがあります。アービトラージの利益が最も大きく、過去30日間でMEVボットが得た利益は260万ドルに上ります。実際には、1回の取引の平均利益は約0.8ドルで、多数の取引に依存しており、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利益は約88万ドルです。

MEVには正の外部効果と負の外部効果があります。正の効果には、DEX間の価格差を減少させるアービトラージや、DEFIプロトコルの担保の清算を支援することが含まれます。負の効果は主にユーザーのスリッページ取引であり、ユーザーが一部の利益を失う原因となります。現在のチェーン上の手数料メカニズムの下では、イーサリアムがGas費の平滑化を実施していますが、チェーン上のアービトラージの機会が増えると、MEVボットとユーザーの共同取引が短期間でGas費の急騰を引き起こし、ユーザーの経済や体験に影響を与える可能性があります。

PBSやPOSのアーキテクチャがMEVと中央集権の問題を引き起こすだけでなく、イーサリアムのLayer2への移行過程でもLayer2間のクロスチェーンMEVの問題が派生しています。

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Layer2アーキテクチャ設計の