闇の森を照らす: MEVの神秘的なベールを明らかにする

まとめ

イーサリアムチェーン上の活動の急増とインフラの継続的な発展に伴い、チェーン上のMEVは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の収益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-ビルダー分離(PBS)の技術進化の観点から、このメカニズムがもたらす中央集権化と信頼性の問題、及びイーサリアムの非中央集権的理念との矛盾について重点的に分析します。

オンチェーンMEVの悪化は二面性を持つ剣であり、DEXの価格差を減少させ、取引の清算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を目的としています。MEVの悪影響を軽減し、現在のサードパーティ信頼中間ウェアリレイヤーの問題を解決するために探求する過程は、主に3つのタイプの措置に分かれます：オークションメカニズムの改善、コンセンサスレイヤーの改善、アプリケーションレイヤーの改善です。これらのソリューションは、異なる程度でMEVの構図に影響を与えますが、一部のソリューションはユーザーがサンドイッチ攻撃を受ける問題を根本的に解決することはできません。したがって、ユーザーの取引のオプショナル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ます。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、MEVは避けられないメカニズム設計の副産物として、今後さらに複雑になるでしょう。また、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基づいて、発生する可能性のあるさらなるMEV技術的課題と機会についても議論しました。

最後に、私たちはこの記事を通じてMEVの悪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深めることを望んでいます。これにより、ユーザーに暗い森を照らすだけでなく、業界の研究者にMEVをさらに研究する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以来、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、計算集約型のブロック生成競争を放棄し、権利証明に移行しました。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。ブロック生成も変わり、各Epochは1つのPOSサイクルであり、各Epochは32のSlotに分けられ、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Epoch内でランダムにバリデーター委員会を選出し、その中からランダムにブロック提案者を選び、取引をパッケージ化し、実行を並べ替えてブロックを生成します。他の委員会のバリデーターはこのプロセスを監視し、ブロックに投票します。委員会は各Epochの後に再選出されます。また、ブロック生成と投票の効率を保証するために操作時間制限も設けられています。ここで用語を規定しますが、Payloadは実行負荷を指し、取引の状態変更であり、ブロックの実行部分と見なすことができます。ブロック提案者はPayloadの実行とブロックの提案を担当します。

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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動機がしばしば欠けています。なぜなら、これには大量の計算能力が必要だからです。もともと、分散型の委員会選挙を通じて実行負荷を取り入れ、取引の並べ替えなどを分散型の業務にすることが想定されていました。しかし、バリデーターはこの部分の作業をアウトソーシングし、自らはブロック提案に集中する傾向があるようです。そこでPBSの概念が生まれました。つまり、ブロックの提案と構築を分離し、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というものです。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することができます。構築者は互いにブロックを構築するために競争し、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(提案者构建者分离)密封第一拍卖模型の簡単な紹介: ユーザーがRPC代理を通じてトランザクションを提出する際、RPCはノードを実行してトランザクションを公開Mempoolに提出します。複数のBuilderが最適なトランザクションを探して並べ替え、利益を最大化するブロックを生成します(利益=Base+Priority+MEV)。次に、複数のBuilderがMEV-Boost Relayerを介してProposerと相互作用し、Relayerは複数のBuilderの入札を集約する橋渡しの役割を果たし、Proposerに複数のブロックヘッダーと対応する入札を提出します。Proposerは通常、最も高い入札のブロックを採用します。RelayerはMEV-Boost規範を実現しており、これはFlashbotが提案したBuilderとProposerが相互作用して入札するための技術基準です。全体のプロセスでは情報が密閉されており、RelayerはProposerにブロックヘッダーのみを提出するため、Proposerは検閲耐性を持ちます。

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PBSにおける各種参加者とゲーム理論

主なプレーヤーは、Builder、Relayer、Proposer、および MEV bot(Searcher) です。

ビルダー

Builderは主にブロックの内容を構築する責任があります。MEV-Boostを使用すると、Gas FeesだけでなくMEV収益もサポートするため、入札においてより有利な立場に置かれます。BuilderはユーザーとSearcherの取引を直接審査でき、これは常に批判されてきた点です。特にアメリカ政府がOFACを発表した後、多くのBuilderがOFAC準拠に参加しています。最近、ブロックの審査割合は減少していますが、Builderが取引審査において直接的な役割を果たしていることは依然として見受けられます。

現在のBuilder市場シェアを見ると、beaverbuild.orgなどの完全に審査を必要としないBuilderが徐々に市場シェアを拡大しており、すべてが利益を追求しています。

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サーチャー

利益の最大化には、SearcherとBuilderの共同作業が必要です。Searcherは特定のBuilderと協力して、ダークプールまたはプライベートプールを形成することが多く、Searcherの取引は特定のBuilderにのみ表示されます。一部のBuilderは、利益の最大化を図るMEV取引を得ることができ、それによってブロックスペースを入札します。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、これによりそのBuilderの市場シェアが低下します。したがって、Builderは悪事を働くことの隠れたコストを考慮します。MEVの利益は、市場が大きく変動しているときには、当日のGas利益の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シェアの第一位を占めています。

純粋なオンチェーンMEVの機会に関しては、スタジオ化の傾向が徐々に形成されています。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、一時はオンチェーンのガス消費が最も高いユーザーとなり、日々の消費は総量の約1.5%を占めていました。2023年2月から2024年6月まで、このボットは合計76,916 ETHを消費し、約1.75億ドルに相当します。SearcherとBuilderの関係が密接であるため、多くのSearcherは上位3位のBuilderに注文フローを送信し、これがエコシステムの影響力を維持するのに役立っています。

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リレイヤー

リレイヤーは集合競売を担当し、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。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、リレイヤーはすべての取引内容を解放します。私たちは、経済的インセンティブのない第三者としてのリレイヤーが大きな信頼を得ていることを発見しました。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価格とブロック内容に依存しています。歴史的に似た問題が発生したことがあり、ウルトラサウンドリレイヤーにはプロポーザーが2000万ドル以上のMEVを引き出す原因となる潜在的な脆弱性が存在しました。脆弱性は修正可能ですが、リレイヤー自体が悪意を持ってMEVを盗む可能性は依然として残っています。

リレイヤー市場のシェアに関して、純MAX Profitのビルダーの市場占有率はマージ以降徐々に拡大しているため、自由市場ではビルダーが人為的にMEVをコントロールすることは不可能である。

同時にRelayerは経済的インセンティブの欠如という問題に直面しています。BlocknativeはRelayerの開発から撤退しました。Relayerは現在、Flashbotsが提案したMEV-Boost規範に依存して構築されており、イーサリアムは第三者によるPBSの提供に依存することは長期的な解決策ではありません。そのため、イーサリアムコミュニティはPBSをプロトコルレベルに統合することを模索しています。

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###提案者

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のグループを選び、各スロットでブロック提案者を選択します。ブロック提案者は本来実行負荷能力を持っているが、自然にそれを外包しようとするため、Builderとの垂直協力を引き起こしやすくなります。MEV-boostのRelayerは、中間点として直接的なコミュニケーションによる共謀を減少させることを希望しています。現在、バリデーターのプールは主にマイニングプールで構成されており、このようなマイニングプールとLSDバリデーターのプールはともに強い規模の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した。DEFIのブロックに影響を受けて、バリデーターのプールも集中化の傾向があります。

Lidoは現在約28.7%の市場シェアを占めており、CoinbaseとEther.fiが続いています。過去にMEV-BOOST PBSプランを積極的に実施していなかった際、ProposerはBuilderのタスク、つまり実行負荷を担当する必要がありましたが、大部分のProposerは取引の並び替え実行能力を放棄しました。これは、重い計算が検証性能を大幅に低下させるため、実行負荷をアウトソーシングし、第三者にブロックを競売させる方が良いと判断したからです。

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ユーザー

ユーザーは全体のアーキテクチャにおいて最も弱い立場にあり、取引がMempoolに入ることで様々なMEVボットに利益を得られてしまいますが、これらの利益はユーザーに流れません。しかし、全てが悪いわけではありません。例えば、DEXでのオンチェーンの市場の変動が大きい場合やユーザーの取引量がDEXの流動性を超える場合、MEVボットはアービトラージを通じてスリッページや各プラットフォームの価格差を軽減します。このようにMEVには正の外部性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MEVボットに監視されて損害を受けないように、多くのRPCノードプロバイダーがユーザーのトランザクションを非公開のMempoolに置く手助けをしています。これは、BuilderのRPCを介して直接インタラクションすることで可能です。新しい方法の一つは、OFA(Order Flow Auction)（注文流入オークション）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、SearcherはMEVを最大化し、全体の注文流をブロックに取り込み、その後一部の利益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使用しているユーザーの割合はまだ低く、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、操作が複雑だからです。ユーザーエクスペリエンスを最適化するためには、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。

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まとめ

現在のPBSアーキテクチャの下で、MEV-BOOST規範の導入以降、この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が徐々に協力と信頼の方向に発展することを促し、集中化の傾向が明らかになっています。POSの下ではValidatorの集中化も引き起こされ、MEV産業チェーンの各段階が集中化に向かっています。また、多くの信頼の問題も引き起こされており、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の非中央集権化と非信頼化のビジョンに明らかに反しています。Ethereumコミュニティは現在、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. BuilderとSearcherのバンドル集中化に関して: Flashbotが提案したSUAVE技術は、取引をより透明にし、SearcherのBuilderへの信頼のハードルを下げ、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の信頼性向上: 現在のPBSスキームの代わりにEnshrined PBSを使用し、入札プロセスにおける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、SSVなどの分散型AVSを採用しており、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タイプは、アービトラージ、サンドイッチ攻撃、清算などです。その中でアービトラージの利益が最も大きく、過去30日間でMEVボットは約260万ドルの利益を上げています。実際には、1回の取引あたりの平均利益は約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間の価格差を縮小するアービトラージや、取引の清算を助けることが含まれます。負の効果は主にユーザーのメカニカルトレーディングの損害です。現在のオンチェーン手数料メカニズムの下で、たとえそれが