MEVの神秘のベールを剥がす:ダークフォレストを照らす

概要

チェーン上の活動の急増とインフラの進化に伴い、MEVは常にイーサリアムエコシステムの中で最も危険な部分と見なされ、ユーザーのチェーン上の金融活動と体験に直接影響を与えています。本稿では、Ethereum 2.0のブロック生成メカニズムと提案者-ビルダーの分離(PBS)技術を分析し、それがもたらす中心化と信頼の問題、ならびにイーサリアムの価値観との矛盾について探ります。

MEVの影響は二重的です。一方ではDEXの価格差を減少させ、清算取引を助けることができます。もう一方ではユーザーの利益を損なう可能性があります。したがって、MEVの解決策は、根本的な解決よりも負の影響を軽減することに重点を置いています。現在、主に三つのタイプの対策があります: 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の状況に影響を与えますが、一部の提案はユーザーが直面する問題を根本的に解決することができません。ユーザーの取引のプライバシーを保護するためにプライバシープール技術を導入することは、探求する価値のある方向性です。

さらに、Layer2アーキテクチャやアカウント抽象などの新技術の実施に伴い、MEVはさらに多くの技術的挑戦と機会に直面するでしょう。本稿では、MEVの負の影響を緩和するための潜在的な解決策を探り、現在のMEVソリューションの利点と欠点を包括的に理解し、将来の研究に向けた考えを提供することを目指します。

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イーサリアム2.0アーキテクチャ

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、計算力競争を放棄し、代わりにステーク証明を採用しました。合併後、イーサリアムは実行層と合意層に分かれました。ブロック生成周期も変化しました:

• 各エポックは1つのPOSサイクルです
• 各エポックは32のスロットに分かれ、各スロットは12秒のブロック生成時間単位です。

ネットワークは各エポックごとにランダムに委員会を選出し、委員会の中からさらにランダムにブロック提案者を選出します。提案者は取引をパッケージ化し、順序付けてブロックを生成し、他の委員会メンバーは監視し投票します。委員会は各エポックごとに再選出されます。

このアーキテクチャにおいて、Payloadは実行負荷を指し、すなわち取引の状態変更であり、ブロックの実行の一部と見なされます。ブロック提案者は実行負荷を実施し、ブロックを提案する責任があります。

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PBSアーキテクチャ

実際に、ブロック提案者として選ばれたバリデーターは、計算リソースが大量に必要なため、ペイロードを実行する動機があまりありませんでした。本来は、分散型委員会の選挙を通じて取引の並べ替えの分散化を実現することが想定されていましたが、バリデーターはこの部分の作業を外部に委託する傾向があり、自身はブロック提案に集中しています。そこで、ブロック提案と構築を分離するPBSの構想が提案されました。

• ノード提案者はブロックの検証のみを担当し、構築には参加しません
• 提案者はブロックビルダーからブロックを取得します。
• ビルダーが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する
• これにより「ブロックオークション」市場が形成されました

PBS(プロポーザー・ビルダー・セパレート)の密封第一拍売モデルプロセスは以下の通りです:

1. ユーザーはRPCを通じて公開Mempoolに取引を提出します
2. 複数のビルダーが最適な取引順序を探し、利益を最大化するブロックを生成する
3. ビルダーは、MEV-Boost Relayerを介してプロポーザーと対話します。
   • ビルダーがRelayerにオファーを提出する
   • RelayerがProposerに複数のブロックヘッダーと価格を提出する
   • プロポーザーは一般的に最高の価格を提示したブロックを採用します
4. すべての情報は封印され、リレイヤーはブロックヘッダーのみをプロポーザーに提出し、検閲耐性を保証します。

Relayerは、BuilderとProposerの間のインタラクティブな入札を規制するMEV-Boost仕様を実装しています。

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PBSの下での参加者ギャンブル

PBSアーキテクチャの主要なプレーヤーには、Builder、Relayer、Proposer、およびMEV bot(Searcher)が含まれます。

ビルダー

ビルダーはブロックの内容を構築する責任があります。MEV-Boost技術によって、ビルダーは入札時により有利になります。なぜなら、ガス料金だけでなく、MEV収益もサポートされるからです。ビルダーはユーザーとサーチャーの取引を直接審査することができ、これは常に批判されています。特にアメリカがOFACを発表した後、多くのビルダーがOFAC準拠に参加しましたが、最近はブロックの審査割合が減少しています。それでも、ビルダーは取引審査において直接的な役割を果たしています。

現在、Builder市場のシェアにおいて、審査不要のbeaverbuild.orgは利益志向で徐々にシェアを拡大しています。

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サーチャー

利益最大化にはSearcherとBuilderの協力が必要です。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。理論的には、Builderが悪事を働いたり検閲を行った場合、Searcherは他のBuilderを選択することができ、これがBuilderの市場シェアの低下につながります。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でしょう。

SearcherはCEX-DEXアービトラージ(オフチェーン)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アービトラージ市場で第一位を占めています。純オンチェーンのMEVはスタジオ化の傾向があり、jaredfromsubway.ethは37.2%の市場シェアを持ち、サンドイッチ攻撃に長けています。

SearcherとBuilderの関係が密接であるため、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が戦略の無効化を引き起こさないように、注文フローを上位3名のBuilderのみに送信します。

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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を提出します。プロポーザーがブロックヘッダーを選択し署名した後、リレイヤーは完全な取引内容を公開します。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おり、ビルダーとプロポーザーの両方がリレイヤーに依存しています。過去にはウルトラスウンドリレイヤーの脆弱性が原因でプロポーザーがMEVを過剰に抽出する事件が発生しました。

現在、純MAX ProfitのBuilder市場シェアが徐々に拡大しており、人為的にMEVを制御することは自由市場では不可能です。Relayerは経済的インセンティブの問題に直面しており、Blocknativeはその方向での開発を終了しました。イーサリアムコミュニティはPBSをプロトコルレベルに組み込むことを検討しています。

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###提案者

Proposerはバリデーターの中からランダムに選出されます。Proposerは実行負荷をアウトソースする傾向があり、Builderとの垂直的な協力を引き起こしやすいです。MEV-boostのRelayerは、中間点として直接のコミュニケーションを減少させることを望んでいます。現在、マイニングプールとLSDバリデーターのプールは規模の経済を持ち、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28.7%の市場シェアを占めており、CoinbaseとEther.fiがそれに続いています。ほとんどのProposerは取引の順序実行能力を放棄し、実行負荷を第三者のオークションにアウトソーシングしています。

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ユーザー

ユーザーはこの構造の中で最も弱い立場にあり、取引は公開のMempoolに置かれ、MEVボットによるアービトラージの対象になりやすい。しかし、MEVには正の効果もあり、DEXにおいてスリッページや価格差を軽減することができる。監視を避けるために、一部のRPCプロバイダーは非公開Mempoolサービスを提供している。

OFA(オーダーフローオークション)は、新しい方法で、Searcherと協力してユーザーの注文フローをオークション形式で販売し、一部のMEV利益をユーザーに還元します。現在、プライベートオーダーフローを使用しているユーザーの割合は約10%で、主に教育コストと操作の複雑さに制約されています。

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まとめ

PBSアーキテクチャの下で、MEV-BOOSTが導入された後、利益最大化の密封競売入札メカニズムがBuilderとSearcherの協力と信頼を促進し、明らかな集中化傾向を示しています。POSの下でもValidatorは集中化に向かっています。MEV産業チェーンの各段階が集中化し、多方面の信頼問題が導入され、Ethereumの非中央集権化と非信頼化のビジョンに反しています。

イーサリアムコミュニティは、集中化を軽減するための3つの提案について議論しています:

1. SUAVEテクノロジー:トランザクションの透明性を向上させ、BuilderのSearcherの信頼しきい値を下げます
2. エンシュラインドPBS: PBSをプロトコル層に組み込み、リレイヤーへの依存を排除する
3. 分散型AVS: SSVやLidoが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タイプはアービトラージ、サンドイッチ攻撃、および清算です。過去30日間:

• アービトラージの利益が最大で、MEVボットが260万ドルの利益を得た
• サンドイッチ攻撃の平均利益は0.8ドルで、総利益は約88万ドルです。

MEVの正の効果には、DEXの価格差の縮小や清算の支援が含まれます。負の影響は主にユーザーの損失です。短期的にMEV活動が増加すると、Gas料金が急騰し、ユーザー体験に影響を与えることになります。

イーサリアムがLayer2に移行するにつれて、クロスチェーンMEVの問題も発生しました。

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Layer2アーキテクチャにおけるMEVの複雑性

将来的に大規模なオンチェーンアービトラージ活動は、より複雑なマルチチェーンクロスチェーンMEVに移行するでしょう。現在の研究は少なく、主に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必須の製品であり、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、クロスチェーンブリッジの体験と安全性は改善の余地があります。

EIP-4337の###潜在的なMEV

EIP-4337はアカウント抽象化と新しいトランザクションタイプを導入し、MEVの状況に影響を与える。

• ユーザー操作トランザクションタイプをMempoolに追加
• Bundlerの役割はBuilderに似ており、ユーザー操作を通常の取引にパッケージ化します。
• BundlerはSearcherと連携して、ユーザー操作を再配置してMEVを取得できます
• 異なるチェーン上のUser Operation仕様は異なる可能性があり、クロスチェーンMEV技術のハードルが上がります。

MEV緩和の探索の方向性

これまでEthereumエコシステムはFlashbotsに依存してPBSを実現していました。信頼性の低下とゼロ経済的インセンティブの問題を解決するために、Ethereumは第三者のリレイヤーに依存せずにe-PBSプロトコルの改善を検討しています。

現在、MEV問題を完全に解決することはできず、主にその悪影響を軽減することに重点を置いています。主な探索の方向性には、プロトコルレベル、アプリケーションレベル、オークションメカニズムの改善が含まれます。

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すっきり

SUAVE(価値表現のための単一統合オークション)は、Flashbotsによって提案され、MEVの悪影響を改善することを目的としています。その核心は新しいブロックチェーンSUAVEを構築することで、内蔵のMEVM仮想マシンがEVMスマートコントラクトをサポートします。主な特徴:

• EVMベースのMEVスマートコントラクトの開発をサポート
• MEVアプリケーションの作成のハードルを下げ、メカニズム間の競争を促進する
• 中央集権的インフラを分散型スマートコントラクトにプログラムする
• 分散型ソートエンジンおよび意図認識機として、オンチェーンプロポーザーに提出する
• イーサリアムを決済レイヤーとして使用する
• ユーザーの意図した取引をサポートし、SUAVEによって解析され、MEVの透明性を最大化します。

SUAVEはアプリケーション税などのメカニズムの実施に適しており、Paradigmはこのプロジェクトの顧問および投資者です。

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オファ

OFA(オーダーフローオークション)は、オークションメカニズムの改良です:

1. 注文開始者が注文をOFAに送信し、OFAが情報の一部を選択的に開示する
2. 入札者は入札し、支払い価格を提示し、対応する注文フローMEV権限を取得します。
3. プライベートオーダーフローは入札者のみが見ることができ、市場競争を導入して透明性を高めます。

現在、複数のOFAに基づくプロジェクトが開発中であり、コアコンポーネントの実装詳細は異なります。

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プライベートトレーディングプール暗号

プライベートトレーディングプールの暗号化は、サーチャーの秘密保持に関する問題を解決することを目的としています。主な暗号化手法には次のものが含まれます:

1. マルチパーティ計算(MPC): マルチパーティがMPCを使用して取引の詳細を隠す 2.検証可能な遅延関数(VDF):計算して正確性を迅速に検証するには時間Tが必要です 3.しきい値暗号化(TSS):複数の関係者が暗号化と復号化に参加し、単一の完全なキーは必要ありません
2. ゼロ知識証明(ZKP):具体的には公開しない