Análise completa do ecossistema MEV do Ethereum: da evolução da arquitetura aos novos desafios do Layer2

Iluminar a Floresta Escura: Revelando o Véu Misterioso do MEV

Resumo

Com o aumento das atividades na cadeia do Ethereum e o desenvolvimento contínuo da infraestrutura, o MEV na cadeia tem sido considerado uma das partes mais perigosas do ecossistema Ethereum, impactando diretamente os retornos e a experiência das atividades financeiras dos usuários na cadeia. Este artigo tem como objetivo analisar, a partir da mecânica de geração de blocos do Ethereum 2.0 e da evolução da tecnologia de separação proponente-construtor (PBS), os problemas de centralização e confiança que esse mecanismo traz, bem como a contradição com o ideal de descentralização do Ethereum.

A intensificação do MEV na blockchain é uma espada de dois gumes, com efeitos positivos como a redução das discrepâncias de preços em DEX e ajuda na liquidação de transações, mas também impactos negativos como o dano ao trading sandwich dos usuários. Portanto, as soluções para o MEV visam mais a mitigar os impactos negativos do que a eliminá-los completamente. Na busca por mitigar os efeitos negativos do MEV e resolver os problemas atuais relacionados ao middleware Relayer baseado em confiança de terceiros, as medidas principais se dividem em três categorias: melhorias no mecanismo de leilão, melhorias na camada de consenso e melhorias na camada de aplicação. Essas soluções influenciarão o cenário do MEV em diferentes graus, mas algumas delas não conseguem resolver fundamentalmente o problema dos usuários serem alvos de ataques sandwich. Assim, é necessário introduzir mais tecnologias de pool de privacidade para proteger a privacidade opcional das transações dos usuários, e essas soluções de MEV merecem ser tentadas em conjunto.

Além disso, o MEV, como um subproduto do design de mecanismos que não pode ser evitado, tornará-se ainda mais complexo no futuro. Também discutimos os desafios e oportunidades técnicos adicionais do MEV que podem surgir com a implementação de novos tipos de transações, como a arquitetura Layer2 e a abstração de contas EIP-4337.

Por fim, esperamos explorar possíveis soluções para mitigar os impactos negativos do MEV através deste artigo, e ter uma compreensão abrangente dos prós e contras das soluções atuais de MEV, não apenas iluminando a floresta sombria para os usuários, mas também indicando a direção para pesquisa futura sobre o MEV para os pesquisadores da indústria.

Iluminar a Floresta Sombria: Revelando o Véu do MEV

Ethereum 2.0

Desde a fusão, o Ethereum adotou um mecanismo POS para garantir a segurança da rede, abandonando a competição intensiva em computação para a produção de blocos, optando pela prova de participação. Após a fusão, o Ethereum foi dividido em camada de execução e camada de consenso. A produção de blocos também mudou, cada Epoch corresponde a um ciclo POS, e cada Epoch é dividido em 32 Slots, cada Slot equivale a uma unidade de tempo de bloco de 12 segundos.

A rede selecionará aleatoriamente um comitê de validadores a cada Epoch, de onde um proponente de bloco será escolhido aleatoriamente para empacotar transações, ordenar a execução e gerar blocos, enquanto os outros validadores do comitê supervisionam esse processo e votam nos blocos. O comitê será reeleito a cada Epoch. Também há um limite de tempo operacional estabelecido para garantir a eficiência na geração de blocos e votação. Aqui, vamos padronizar a terminologia: Payload refere-se à carga útil de execução, ou seja, a alteração do estado da transação, podendo ser vista como parte da execução do bloco. O proponente do bloco será responsável por executar o Payload e propor o bloco.

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Arquitetura PBS

Na verdade, quando os validadores são escolhidos como proponentes de blocos, muitas vezes falta motivação para executar a carga útil, pois isso requer uma grande capacidade de computação. A ideia original era incluir a execução da carga útil através da eleição de um comitê descentralizado, tornando a ordenação de transações uma questão descentralizada. No entanto, os validadores parecem ter uma tendência natural a terceirizar essa parte do trabalho e a se concentrar na proposta de blocos. Assim surgiu a concepção de PBS, que separa a proposta e a construção de blocos, onde os proponentes são apenas responsáveis pela validação dos blocos, não participando da construção. Essa separação promoveu um mercado aberto, onde os proponentes de blocos podem obter blocos dos construtores. Os construtores competem entre si para construir blocos e oferecem a maior taxa aos proponentes, a que chamamos de "leilão de blocos".

Uma breve introdução ao modelo de leilão selado de primeira oferta do PBS(Proposer Builder Separate): quando um usuário envia uma transação através de um proxy RPC, o RPC atua como um nó, enviando a transação para o Mempool público. Vários Builders buscam as transações mais adequadas para ordenação, gerando um bloco que maximiza o lucro(lucro=Base+Priority+MEV). Em seguida, vários Builders interagem com o Proposer através do MEV-Boost Relayer, que atua como uma ponte para reunir as ofertas de vários Builders, enviando múltiplos cabeçalhos de bloco e ofertas correspondentes ao Proposer, que normalmente aceita o bloco com a oferta mais alta. O Relayer implementa a norma MEV-Boost, que é o padrão técnico proposto pela Flashbot para a interação de lances entre Builders e Proposers. Durante todo o processo, as informações permanecem fechadas, e o Relayer só envia cabeçalhos de bloco ao Proposer, garantindo assim a resistência à censura do Proposer.

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Participantes e Jogos no PBS

Os principais participantes são Builder, Relayer, Proposer e MEV bot(Searcher).

Construtor

O Builder é principalmente responsável pela construção do conteúdo do bloco. Com o uso do MEV-Boost, ele está em uma posição mais favorável nas licitações, pois suporta não apenas as taxas de Gas, mas também os lucros do MEV. O Builder pode revisar diretamente as transações dos usuários e dos Searchers, o que sempre foi um ponto muito criticado. Especialmente após o governo dos Estados Unidos divulgar o OFAC, muitos Builders estão envolvidos na conformidade com o OFAC. Embora a proporção de blocos revisados tenha diminuído recentemente, ainda podemos ver que o Builder tem um papel direto na revisão de transações.

Atualmente, em termos de quota de mercado dos Builders, sites como beaverbuild.org, que não necessitam de revisão, estão gradualmente a expandir a sua quota de mercado, tudo orientado para o lucro.

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Pesquisador

A maximização do lucro requer o esforço conjunto do Searcher e do Builder. O Searcher frequentemente colabora com um Builder específico, formando um Dark Pool ou Private Pool, onde as transações do Searcher são visíveis apenas para o Builder específico. Alguns Builders podem assim obter transações MEV maximizadas, competindo por espaço em bloco. Teoricamente, se um Builder agir mal ou realizar censura, o Searcher pode optar por outros Builders, o que resultará na redução da quota de mercado desse Builder. Portanto, o Builder considerará os custos ocultos da má conduta. Os ganhos de MEV, durante períodos de grande volatilidade do mercado, podem até alcançar o dobro dos ganhos de Gas do dia.

O Searcher é dividido em duas grandes categorias: arbitragem off-chain CEX-DEX( e DEX, intermediação, liquidação ) puramente on-chain. Atualmente, a Wintermute ocupa a primeira posição em participação de mercado na arbitragem de negociação CEX-DEX.

Para oportunidades de MEV puramente em blockchain, há uma tendência crescente de se formar estúdios. jaredfromsubway.eth tem uma participação de mercado de 37,2%, especializado em ataques de sanduíche a usuários do Ethereum, tornando-se um dos usuários com maior consumo de gas na blockchain, consumindo cerca de 1,5% do total diariamente. De fevereiro de 2023 a junho de 2024, o robô gastou um total de 76.916 ETH, aproximadamente 175 milhões de dólares. Devido à estreita ligação entre Searchers e Builders, muitos Searchers enviam o fluxo de ordens para os três principais Builders, o que ajuda a manter a influência ecológica.

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( Relayer

O Relayer é responsável pela agregação de lances, servindo como um ponto de transição para submeter os cabeçalhos de bloco e os preços de lances ao Proposer, que neste momento não conhece os detalhes das transações do bloco. Uma vez que o Proposer escolhe e assina o cabeçalho do bloco, o Relayer libera todo o conteúdo das transações. Descobrimos que o Relayer, como um terceiro sem incentivos econômicos, ganhou uma confiança enorme, o Builder depende das cotações do Proposer, e o Proposer depende das cotações do Relayer e do conteúdo do bloco. Historicamente, ocorreram problemas semelhantes, e o Ultrasound Relayer apresentou vulnerabilidades potenciais que levaram o Proposer a retirar mais de 20 milhões de dólares em MEV. Embora a vulnerabilidade possa ser corrigida, o Relayer em si ainda pode agir maliciosamente para roubar MEV.

Em termos de participação no mercado de Relayer, a quota do Builder que opera com lucro máximo puro tem vindo a aumentar gradualmente desde a Merge, portanto, no mercado livre, não é possível controlar artificialmente o MEV através do Builder.

Ao mesmo tempo, os Relayers enfrentam o problema da falta de incentivos econômicos. A Blocknative saiu da pesquisa e desenvolvimento na direção dos Relayers. Atualmente, os Relayers dependem da norma MEV-Boost proposta pelos Flashbots, e a dependência do Ethereum de terceiros para fornecer PBS não é uma solução duradoura, por isso a comunidade Ethereum está explorando a inclusão do PBS a nível de protocolo.

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( Proposer

Para o Proposer, uma comissão é escolhida aleatoriamente entre todos os validadores, e em cada slot é selecionado um proponente de bloco. O proponente de bloco tinha capacidade de carga de execução, mas naturalmente deseja delegar isso, o que pode levar a uma colaboração vertical com o Builder. O Relayer do MEV-boost deseja atuar como um ponto intermediário para reduzir a conluio gerado pela comunicação direta. Uma vez que atualmente a maioria dos pools de mineração atua como pools de validadores, tanto esses pools de mineração quanto os pools de validadores LSD apresentam um forte efeito de escala, especialmente com o surgimento do LSD, que libera o potencial dos tokens de staking, aumentando a eficiência de capital. Influenciados pelos blocos DEFI, os pools de validadores também tendem a se concentrar.

Atualmente, a Lido detém cerca de 28,7% da quota de mercado, com a Coinbase e Ether.fi logo atrás. No passado, quando a solução MEV-BOOST PBS não era implementada ativamente, o Proposer tinha a responsabilidade pela tarefa de Builder, ou seja, pela carga de execução. No entanto, a maioria dos Proposers abandonou a capacidade de ordenar e executar transações, uma vez que o cálculo pesado prejudicaria seriamente o desempenho de validação, preferindo terceirizar a carga de execução e permitir que terceiros leiloassem blocos.

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( Utilizador

Os usuários estão na posição mais fraca em toda a estrutura, pois as transações são colocadas no Mempool e podem ser lucrativas para vários bots MEV, mas esses lucros não vão para os usuários. No entanto, isso não é apenas negativo; por exemplo, quando há grandes flutuações de preço on-chain em DEX ou quando o volume de negociação do usuário ultrapassa a liquidez do DEX, os bots MEV podem mitigar o slippage e as discrepâncias de preço entre plataformas através de arbitragem. Portanto, o MEV possui externalidades positivas e negativas, que precisam ser discutidas separadamente, e essa é a sua complexidade.

Para evitar que os usuários sejam prejudicados pela detecção de bots MEV, muitos fornecedores de nós RPC podem ajudar os usuários a colocar transações em uma Mempool não pública, como pode ser feito através da interação direta com o RPC do Builder. Uma maneira inovadora é compensar os lucros MEV dos usuários através do OFA)Order Flow Auction### leilão de fluxo de pedidos, onde os operadores RPC OFA colaboram com os Searchers, leiloando os pedidos dos usuários para os Searchers, que maximizam o MEV, incorporando todo o fluxo de pedidos em um bloco e, em seguida, devolvendo parte dos lucros aos usuários.

Atualmente, a proporção de usuários que utilizam fluxos de pedidos privados ainda é baixa, cerca de 10%, principalmente devido ao alto custo de educação dos usuários, a dificuldade em disseminar o conhecimento sobre MEV e as medidas de enfrentamento, além da complexidade das operações. A otimização da experiência do usuário deve permitir que os usuários aceitem de forma mais passiva e não ativa.

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Resumo

No atual modelo de PBS, desde a introdução da norma MEV-BOOST, este mecanismo de leilão de licitações seladas que maximiza o lucro levou os Builders e Searchers a desenvolverem uma direção de colaboração e confiança, com uma tendência clara para a centralização. Sob POS, isso também levou à centralização dos Validators, e todos os elos da cadeia do MEV tendem à centralização, além de introduzir problemas de confiança múltipla, onde os Searchers confiam nos Builders, e os Builders e Proposers confiam nos Relayers. O desenvolvimento da centralização e da confiança no MEV claramente contraria a visão de descentralização e desconfiança do Ethereum. A comunidade do Ethereum está atualmente discutindo três propostas para mitigar a centralização:

  1. Relativamente à centralização do emparelhamento entre Builder e Searcher: A tecnologia SUAVE proposta pela Flashbot torna as transações mais transparentes, reduzindo o limite de confiança que os Searchers precisam ter em relação aos Builders e incentivando os Searchers a enviar o fluxo de ordens para todos os Builders.

  2. Em relação à confiança no Relayer: utilizar Enshrined PBS em vez do atual esquema PBS, eliminando a dependência do Relayer durante o processo de licitação.

  3. Para a centralização de Validadores: adotar AVS descentralizado, como SSV, a Lido já estabeleceu uma parceria com eles.

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Estado atual do MEV

Atualmente, os principais tipos de MEV na cadeia são arbitragem, ataques de sanduíche e liquidações. Dentre eles, o lucro da arbitragem é o maior, com cerca de 2,6 milhões de dólares ganhos por bots de MEV nos últimos 30 dias. Na verdade, o lucro médio por transação é de cerca de 0,8 dólares, e o lucro total dos ataques de sanduíche na cadeia Ethereum nos últimos 30 dias é de aproximadamente 880 mil dólares.

O MEV tem efeitos externos positivos e negativos. Os positivos incluem a redução da diferença de preços entre DEXs através de arbitragem, ajudando na liquidação de transações, etc. Os negativos estão principalmente relacionados ao dano causado às transações dos usuários. Sob o atual mecanismo de taxas na cadeia, embora seja

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Comentário
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GasFeeAssassinvip
· 08-04 01:37
na cadeia assassino invisível
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MetaNeighborvip
· 08-01 07:37
A dor eterna do MEV
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ForkTroopervip
· 08-01 07:33
Blockchain você não deve rir
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ForkYouPayMevip
· 08-01 07:31
MEV fazer as pessoas de parvas verdadeiramente delicioso
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PanicSellervip
· 08-01 07:17
Estar de pé é ser o criador de mercado
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