Éclairer la forêt sombre : Dévoiler le mystère de l'MEV

Avec l'augmentation des activités sur la chaîne et l'évolution et la richesse des infrastructures sur la chaîne, l'MEV sur la chaîne a toujours été considéré comme la partie la plus dangereuse de la forêt sombre d'Ethereum, ce qui entraîne directement des pertes de profits et une dégradation de l'expérience utilisateur dans les activités financières sur la chaîne. L'objectif de cet article "Éclairer la forêt sombre" est d'analyser en profondeur les problèmes de centralisation et de confiance inhérents à ce mécanisme, basé sur le mécanisme de génération de blocs d'Ethereum 2.0 et l'évolution technologique de la séparation proposeur-constructeur (PBS), qui contrastent fortement avec les valeurs d'Ethereum.

L'aggravation de l'MEV sur la chaîne est en effet une épée à double tranchant, avec des externalités positives et négatives. Les externalités positives comprennent la réduction des écarts de prix sur les DEX et l'aide à la liquidation des transactions ; les externalités négatives incluent le préjudice causé par les transactions sandwich aux utilisateurs. Par conséquent, les solutions à l'MEV visent davantage à atténuer les externalités négatives qu'à les éradiquer. Dans notre exploration des mécanismes pour atténuer les externalités négatives de l'MEV et résoudre le problème du middleware Relayer basé sur la confiance des tiers, nous avons principalement divisé les mesures en trois catégories : l'amélioration des mécanismes d'enchères, l'amélioration du niveau de consensus, et l'amélioration du niveau d'application. Ces trois types d'améliorations auront un impact à différents degrés sur le paysage moderne de l'MEV, mais certaines solutions ne pourront pas résoudre de manière substantielle le problème des attaques sandwich rencontrées par les utilisateurs. Les transactions des utilisateurs restent dans un pool public, c'est pourquoi il est nécessaire d'introduire davantage de technologies de pools de confidentialité pour protéger la confidentialité optionnelle des transactions des utilisateurs. Ces solutions d'MEV méritent d'être combinées et expérimentées.

En outre, le MEV, en tant que sous-produit de la conception de mécanismes inévitables, deviendra encore plus complexe à l'avenir. Nous avons également exploré dans le texte les défis techniques et les opportunités liés à l'apparition de nouveaux types de transactions, tels que l'architecture Layer 2 et l'abstraction de compte EIP-4337, qui pourraient entraîner davantage de MEV.

Enfin, nous espérons qu'à travers cet article, nous pourrons explorer des solutions potentielles pour atténuer les problèmes d'externalités négatives liés au MEV, et avoir une compréhension globale des avantages et des inconvénients des solutions MEV actuelles, non seulement pour éclairer les utilisateurs dans la forêt sombre où ils se trouvent, mais aussi pour éclairer les chercheurs du secteur afin qu'ils poursuivent leurs études sur la forêt sombre du MEV.

Ethereum 2.0

Depuis The Merge, Ethereum a adopté un mécanisme POS pour assurer la sécurité du réseau, tout en abandonnant la compétition à forte intensité de calcul en faveur de la preuve de participation. Après la fusion, Ethereum est divisé en couche d'exécution et couche de consensus. Et toute la production de blocs a également changé, chaque Epoch représentant un cycle POS, chaque Epoch étant divisé en 32 Slots, chaque Slot correspondant à une unité de temps de production de bloc, soit 12 secondes.

Le réseau sélectionne aléatoirement un comité parmi les validateurs à chaque Epoch. La personne proposant un bloc est choisie au hasard dans cet ensemble de comités. Ce proposeur de bloc doit empaqueter les transactions et les exécuter dans l'ordre pour produire finalement un bloc. Les autres validateurs du comité supervisent ce processus, puis votent pour le bloc. De plus, ce comité est reconduit après chaque Epoch. Une certaine limite de temps d'opération est également imposée pour garantir l'efficacité de la génération de blocs et des votes. Ici, nous normalisons le terme pour les lecteurs : Payload est la charge d'exécution, ce qui signifie le changement d'état des transactions, et peut être considéré comme une partie de l'exécution du bloc. Le proposeur de bloc mettra en œuvre la charge d'exécution (, c'est-à-dire la mise en œuvre du changement d'état du résultat des transactions ) et la proposition du bloc.

Architecture PBS

En fait, lorsque les validateurs sont choisis pour devenir des proposeurs de blocs, il arrive souvent que les proposeurs n'aient pas d'incitation à exécuter le Payload, c'est-à-dire à trier et à exécuter les transactions, car cela nécessite beaucoup de puissance de calcul pour effectuer des changements d'état. L'idée initiale était que si nous élisions un comité décentralisé, et que nous incluions l'exécution de la charge utile, alors le tri des transactions deviendrait une affaire décentralisée. Cependant, il semble que les validateurs souhaitent naturellement confier cette partie à des tiers, tandis qu'eux-mêmes, en tant que proposeurs, se concentrent sur la proposition de blocs. C'est ainsi qu'est née l'idée de PBS, qui consiste à séparer la proposition de blocs et la construction, où le proposeur de blocs est uniquement responsable de la validation des blocs, sans participer à la construction des blocs. La séparation entre proposeurs et constructeurs favorise un marché ouvert, dans lequel les proposeurs de blocs peuvent obtenir des blocs des constructeurs. Ces constructeurs rivalisent entre eux pour construire des blocs et offrent les frais les plus élevés aux proposeurs, ce que nous appelons "enchères de blocs".

Nous allons brièvement présenter le modèle de première enchère scellée Proposer Builder Separate pour PBS(. Lorsque les utilisateurs soumettent des transactions via un proxy RPC, le RPC fonctionne essentiellement comme un nœud qui soumet la transaction au Mempool public. Plusieurs Builders trouvent les transactions les plus adaptées pour les trier afin de générer un bloc maximisant le profit), où la maximisation du profit fait référence aux frais de transaction Base + Priority + MEV(. Ensuite, plusieurs Builders interagissent avec le Proposer via le Relayer MEV-Boost. Le Relayer est le pont d'interaction entre plusieurs Builders et le Proposer. Les Builders soumettent des offres au Relayer, qui soumet plusieurs en-têtes de bloc et les offres correspondantes au Proposer. Le Proposer adopte généralement l'offre la plus élevée. Dans ce processus, toutes les informations sont scellées, le Relayer ne soumettra que des en-têtes de bloc au Proposer, garantissant ainsi que le Proposer est résistant à la censure.

Les différents participants et jeux dans PBS

Ses principaux participants sont Builder, Relayer, Proposer, MEVbot)Searcher(.

) Builder

Le Builder est principalement responsable de la construction du contenu des blocs. Avec l'utilisation de la technologie MEV-Boost, il se trouve dans une position plus favorable lors des enchères, car il ne soutient pas seulement les frais de transaction, mais également les revenus MEV. Le Builder peut examiner directement les transactions des utilisateurs et des Searchers, ce qui a toujours été un point critiqué, notamment après que le gouvernement américain a publié l'OFAC. De nombreux Builders ont participé à la conformité à l'OFAC. Comparé au début, bien que le taux d'examen des blocs ait récemment diminué, nous pouvons voir que, dans le processus de construction des blocs, le Builder joue un rôle direct dans l'examen des transactions.

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Actuellement, en termes de part de marché des Builders, un Build totalement exempt d'examen est en train d'élargir progressivement sa part de marché, tout étant orienté vers le profit.

) Searcher

Essentiellement, le travail de maximisation des profits nécessite la collaboration entre Searchers et Builders. Les Searchers ont souvent tendance à collaborer avec des Builders spécifiques, ce qui crée un Dark Pool ou un Private Pool, où les transactions des Searchers ne sont visibles que pour des Builders spécifiques. Certains Builders peuvent alors obtenir des transactions MEV maximisant les profits et enchérir sur l'espace de bloc. En théorie, si un Builder agit de manière malveillante ou procède à une censure, le Searcher peut choisir d'autres Builders, ce qui entraînera une diminution progressive de la part de marché du Builder. Par conséquent, soumis aux Searchers, les Builders doivent souvent prendre en compte le coût caché de la malveillance. L'image ci-dessus montre la situation des revenus MEV et des Gas quotidiens, il est possible de constater que les revenus MEV contribué par les Searchers peuvent, en cas de fluctuations significatives du marché, atteindre jusqu'à deux fois les revenus en Gas du jour.

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Pour le Searcher, il est divisé en arbitrage CEX-DEX) hors chaîne( et en deux grandes catégories : DEX, mezzanine et liquidation, entièrement sur chaîne).

Actuellement, une plateforme d'échange occupe la première part de marché des transactions d'arbitrage entre CEX et DEX.

Pour les opportunités MEV purement sur la chaîne, il y a une tendance à se structurer en studios, dont une part de marché incroyable de 37,2 % est détenue par un studio qui excelle dans les attaques sandwich sur les utilisateurs de la chaîne Ethereum. Ce studio est devenu l'utilisateur le plus consommateur de gas sur la chaîne, consommant environ 1,5 % du gas d'une journée entière. De février 2023 à juin 2024, ce robot a dépensé au total 76 916 ETH, ce qui, selon la valeur des transactions exécutées, équivaut à environ 175 millions de dollars. En raison de la connexion étroite entre les Searchers et les Builders, dans la pratique, de nombreux Searchers envoient leur flux d'ordres aux trois premiers Builders. En réalité, il serait possible de diffuser à tous les Builders, mais certains petits Builders peuvent diviser le flux d'ordres des Searchers, ce qui rend les stratégies MEV des Searchers inefficaces et engendre un risque de perte. De plus, lier un Builder peut également maintenir son influence au sein de l'écosystème.

( Relayer

Le Relayer est responsable de la collecte des enchères, puis agit comme un point de transit pour soumettre l'en-tête de bloc ainsi que le prix des blocs aux Proposers. À ce stade, le Proposer ne connaît pas les détails des transactions dans le bloc. Une fois que le Proposer a sélectionné et signé l'en-tête de bloc, le Relayer libérera tout le contenu des transactions au Proposer. Nous constatons que le Relayer, en tant que tiers sans incitation économique, a gagné une grande confiance. Le Builder dépend des offres du Proposer, tandis que le Proposer dépend des offres du Relayer et du contenu du bloc. Des problèmes similaires se sont également produits dans le passé, où un Relayer avait une vulnérabilité potentielle, entraînant le Proposer à extraire plus de 20 millions de dollars de MEV. Bien que ces vulnérabilités puissent être corrigées, le Relayer lui-même peut toujours choisir d'agir de manière malveillante et de voler le MEV.

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L'image ci-dessus montre la part de marché des Relayers. Nous constatons que la part de marché des Builders fonctionnant uniquement sur le principe du MAX Profit s'est progressivement élargie depuis le Merge. Par conséquent, dans un marché libre, il est impossible de contrôler artificiellement le MEV par les Builders.

En même temps, les Relayers font face à un problème, à savoir l'absence d'incitations économiques. Par conséquent, une certaine entreprise a également abandonné le développement dans la direction des Relayers. Actuellement, les Relayers dépendent des normes MEVBoost proposées par Flashbots pour se construire, Ethereum s'appuyant sur des tiers pour fournir PBS, ce qui n'est pas une solution durable. Par conséquent, la communauté Ethereum explore actuellement l'intégration de PBS au niveau du protocole.

( Proposer

Pour le Proposer, il s'agit de sélectionner aléatoirement un groupe de comités parmi tous les validateurs à l'aide d'un algorithme, puis de choisir un proposeur de bloc pour chaque slot. Le proposeur de bloc a lui-même la capacité d'exécuter la charge, mais en raison de la tendance naturelle du proposeur à vouloir externaliser cette partie, cela peut facilement entraîner une coopération verticale entre le Builder et le Proposer. Le Relayer de MEV-boost espère jouer le rôle d'intermédiaire dans ce type de relation, afin de réduire la collusion qui pourrait résulter d'une communication directe entre les deux. Actuellement, les pools de minage servent de pools de validateurs, mais ces pools de minage et de validateurs LSD présentent tous deux des effets d'échelle très forts, en particulier avec l'émergence des LSD, qui libèrent le potentiel des tokens initialement stakés, améliorent l'efficacité du capital et, compte tenu de l'influence des blocs DEFI qui les soutiennent, la pool de validateurs tend également à devenir plus centralisée.

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Une certaine plateforme LSD détient actuellement environ 28,7 % de parts de marché, tandis qu'une certaine plateforme d'échange et une certaine plateforme LSD se classent deuxième et troisième. Dans le passé, lorsque la solution MEV-BOOST PBS n'était pas mise en œuvre de manière proactive, le Proposer devait assumer la tâche du Builder, c'est-à-dire exécuter la charge (Payload), mais la plupart des Proposer ont renoncé à leur capacité d'exécuter le tri des transactions, car cela alourdissait considérablement les performances de validation, il était donc préférable d'externaliser la charge d'exécution et de laisser un tiers enchérir pour le bloc.

( Utilisateur

Enfin, parlons des utilisateurs. Les utilisateurs sont souvent la partie la plus faible dans la conception de l'architecture, car leurs transactions sont placées dans le Mempool et peuvent être exploitées par divers MEV bots pour réaliser des profits MEV, mais ces profits ne vont pas aux utilisateurs. Cependant, ce n'est pas toujours un inconvénient. Par exemple, dans les DEX, lorsque la volatilité du marché sur la chaîne est importante ou que le volume de transactions des utilisateurs dépasse la liquidité du DEX, les MEV bots peuvent utiliser l'arbitrage pour atténuer le glissement et les écarts de prix entre les différentes plateformes. Par conséquent, l'existence du MEV a des externalités positives et négatives, qui doivent être discutées séparément, et c'est aussi ce qui le rend complexe.

Pour éviter que les utilisateurs ne soient surveillés par des MEVbots, ce qui pourrait leur causer des...