Éclairer la forêt sombre : Lever le voile sur le MEV

Avec l'augmentation des activités sur la chaîne et l'évolution et l'enrichissement des infrastructures sur la chaîne, le 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 principalement les problèmes de centralisation et de confiance inhérents à ce mécanisme, basés sur le mécanisme de génération de blocs d'Ethereum 2.0 et l'évolution technique de la séparation des proposeurs et des constructeurs (PBS), qui se trouve en totale contradiction avec les valeurs d'Ethereum.

L'aggravation de l'MEV sur la chaîne est en effet une épée à double tranchant, avec ses externalités positives et négatives. Les aspects positifs incluent la réduction des écarts de prix sur les DEX et l'aide à la liquidation des transactions ; les aspects négatifs comprennent les dommages causés par le trading sandwich aux utilisateurs. Par conséquent, les solutions à l'MEV visent principalement à atténuer les externalités négatives, sans pouvoir les éradiquer complètement. Dans notre exploration des mécanismes pour réduire les externalités négatives de l'MEV et résoudre les problèmes actuels liés aux intermédiaires de confiance tiers, nous avons principalement trois types de mesures : l'amélioration du mécanisme d'enchères, l'amélioration de la couche de consensus, et l'amélioration de la couche d'application. Ces trois améliorations auront un impact différent sur le paysage moderne de l'MEV, mais certaines solutions ne peuvent pas réellement résoudre le problème des attaques sandwich rencontrées par les utilisateurs. Les transactions des utilisateurs restent dans une piscine publique, c'est pourquoi il est nécessaire d'introduire davantage de technologies de piscine de confidentialité pour protéger la confidentialité optionnelle des transactions des utilisateurs. Ces solutions d'MEV valent la peine d'être combinées et expérimentées.

En outre, l'MEV, en tant que sous-produit de conception de mécanisme inévitable, deviendra encore plus complexe à l'avenir. Dans cet article, nous avons également exploré les défis techniques et les opportunités supplémentaires liés à l'MEV qui pourraient émerger avec la mise en œuvre de nouveaux types de transactions tels que l'architecture Layer2 et l'abstraction de compte EIP-4337.

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 la forêt sombre dans laquelle se trouvent les utilisateurs à l'avenir, mais aussi pour éclairer la forêt sombre pour les chercheurs de l'industrie qui souhaitent approfondir leurs études sur le MEV.

Ethereum 2.0

Depuis The Merge, Ethereum a adopté le mécanisme POS pour garantir la sécurité du réseau, tout en abandonnant la compétition par calcul intensif dans la production des blocs, au profit de la preuve de participation. Après la fusion, Ethereum a été divisé en couche d'exécution et couche de consensus. De plus, 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 à chaque Epoch un comité aléatoire parmi les validateurs. La personne qui propose le bloc est choisie au hasard parmi les membres du comité. Ce proposeur de bloc doit regrouper les transactions et les exécuter dans un ordre spécifique pour produire un bloc final. D'autres validateurs du comité supervisent ce processus et votent ensuite pour le bloc. De plus, ce comité est renouvelé après chaque Epoch. Un certain temps d'exécution est également imposé afin d'assurer l'efficacité de la génération de blocs et des votes. Ici, nous normalisons les termes pour les lecteurs : Payload fait référence à la charge d'exécution, signifiant les changements d'état des transactions, et peut être considéré comme faisant partie de l'exécution d'un bloc. Le proposeur de bloc mettra en œuvre la charge d'exécution (Execution Payload, c'est-à-dire les changements d'état résultant des transactions ) et la proposition de bloc.

Architecture PBS

En fait, lorsque les validateurs sont choisis pour devenir des proposeurs de blocs, il arrive souvent que le proposeur n'ait pas d'incitation à exécuter le Payload, c'est-à-dire à trier et exécuter les transactions, car cela nécessite une grande puissance de calcul pour effectuer des changements d'état. L'idée initiale était que, si nous élisions un comité décentralisé et que nous intégrions l'exécution des charges utiles, alors le tri des transactions deviendrait une affaire décentralisée. Cependant, les validateurs semblent naturellement vouloir confier cette partie à des tiers, afin de se concentrer sur la proposition de blocs. C'est ainsi qu'est née l'idée de PBS, qui consiste à séparer la proposition et la construction de blocs, les proposeurs n'étant responsables que de la vérification 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 sont en concurrence pour construire des blocs et offrent aux proposeurs les frais les plus élevés, ce que nous appelons "enchères de blocs".

Nous allons brièvement présenter le modèle d'enchères scellées PBS(Proposer Builder Seperate). Lorsque les utilisateurs soumettent des transactions via des agents, l'agent fonctionne comme un nœud, soumettant la transaction à la Mempool publique. Plusieurs Builders trouvent les transactions les plus appropriées pour les trier afin de générer un bloc maximisant le profit(, où le maximum de profit fait référence aux frais de transaction Base+Priority+MEV). Ensuite, plusieurs Builders interagissent avec le Proposer via MEV-Boost, qui est le pont d'interaction entre plusieurs Builders et le Proposer. Les Builders soumettent des offres, en soumettant plusieurs en-têtes de blocs et les offres correspondantes au Proposer, qui adopte généralement le bloc avec l'offre la plus élevée. Cela met en œuvre la norme MEVBboost, qui est une norme technique sur la façon de réglementer les enchères d'interaction entre Builders et Proposer. Dans ce processus, toutes les informations sont scellées, seuls les en-têtes de blocs sont soumis au Proposer, ce qui confère au Proposer une résistance à la censure.

Types of Participants and Games in PBS

Ses principaux participants incluent Builder, Proposer, MEVbot( et Searcher).

Builder

Le Builder est principalement responsable de la construction du contenu des blocs. Après avoir utilisé la technologie MEV-Boost, il se trouve dans une position plus favorable lors des enchères, car il ne prend pas seulement en charge les frais de gaz, mais également les revenus MEV. Le Builder peut examiner directement les transactions des utilisateurs et des Searchers, ce qui a toujours été un point de critique, 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 a un rôle direct dans l'examen des transactions.

Actuellement, en ce qui concerne la part de marché des Builders, le Build purement sans vérification 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 le Searcher et le Builder. Le Searcher a souvent tendance à collaborer avec des Builders spécifiques, ce qui forme une Dark Pool ou une Private Pool, où les transactions du Searcher ne sont visibles que pour des Builders spécifiques. Certains Builders vont ainsi obtenir des transactions MEV maximisant les profits, et par conséquent enchérir pour l'espace de bloc. Théoriquement, si un Builder agit de manière malveillante ou pratique la censure, le Searcher peut choisir d'autres Builders, ce qui entraînera une diminution progressive de la part de marché du Builder. Ainsi, soumis au Searcher, le Builder doit souvent prendre en compte le coût implicite de la malveillance. L'image ci-dessus montre la situation des bénéfices MEV et du Gas quotidien, où l'on peut voir que les bénéfices MEV générés par le Searcher peuvent atteindre jusqu'à deux fois les bénéfices en Gas en cas de forte volatilité du marché.

Pour le Searcher, il est divisé en arbitrage hors chaîne CEX-DEX( et en deux grandes catégories DEX, intercalaires, et liquidation) purement en chaîne(.

Actuellement, une plateforme de trading occupe la première part de marché dans le trading d'arbitrage CEX --- DEX.

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Pour les opportunités MEV purement sur la chaîne, il existe une tendance à se structurer en studios, où une certaine adresse détient une part de marché incroyable de 37,2 %, se spécialisant dans les attaques sandwich sur les utilisateurs de la chaîne. Elle est devenue un utilisateur consommant le plus de gas sur la chaîne, représentant environ 1,5 % de la consommation totale de gas d'une journée. De février 2023 à juin 2024, ce robot a dépensé un total de 76 916 ETH, ce qui équivaut à environ 175 millions de dollars selon la valeur des transactions effectuées. En raison des liens étroits entre les Searchers et les Builders, dans la pratique, de nombreux Searchers envoient leur flux d'ordres aux trois principaux Builders. En réalité, il serait possible de diffuser à tous les Builders, mais certains petits Builders peuvent fragmenter le flux d'ordres des Searchers, ce qui peut entraîner une défaillance de la stratégie MEV des Searchers et donc un risque de perte. De plus, lier un Builder peut également lui permettre de maintenir son influence au sein de l'écosystème.

)

Responsable de la vente aux enchères, puis en tant que point de transit, soumet le bloc d'en-tête et le prix du bloc aux enchères au Proposer, à ce moment-là, le Proposer ne connaît pas les détails des transactions dans le bloc. Une fois que le Proposer choisit et signe l'en-tête de bloc, tout le contenu des transactions est libéré au Proposer. Nous allons constater qu'en tant que tiers sans incitation économique, une grande confiance a été accordée, le Builder dépend du Proposer pour les offres, tandis que le Proposer dépend des offres et du contenu du bloc. Des problèmes similaires se sont également produits dans le passé, avec une vulnérabilité potentielle qui a conduit le Proposer à extraire plus de 20 millions de dollars de MEV. Bien que ces vulnérabilités puissent être corrigées, il est toujours possible de choisir d'agir de manière malveillante et de voler du MEV.

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L'image ci-dessus montre la situation de la part de marché. Nous constatons que la part de marché du Builder qui exécute simplement MAX Profit s'est progressivement élargie depuis le Merge. Par conséquent, dans un marché libre, il est impossible de contrôler artificiellement le MEV par le biais d'un Builder.

En même temps, il fait face à un problème, à savoir l'absence d'incitations économiques. Par conséquent, certaines entreprises ont également abandonné la recherche et le développement dans ce domaine. Actuellement, tout repose sur la norme MEVBoost qui a été proposée pour la construction, Ethereum dépend des tiers pour fournir PBS, ce qui n'est pas une solution durable. C'est pourquoi la communauté Ethereum explore également l'intégration de PBS au niveau du protocole.

) Proposer

Pour le Proposeur, il s'agit de sélectionner aléatoirement un groupe de comités parmi tous les validateurs grâce à un algorithme, puis de choisir un proposeur de bloc à chaque slot. Le proposeur de bloc possède la capacité d'exécuter des charges de travail, mais en raison de son désir naturel de sous-traiter cette partie, cela peut facilement entraîner une coopération verticale entre le Builder et le Proposeur. MEV-boost espère servir de point intermédiaire dans ce type de relation, afin de réduire les collusions dues à la communication directe entre les deux parties. Actuellement, nous sommes tous dans des pools miniers en tant que pools de validateurs, mais ces pools miniers et les pools de validateurs LSD possèdent tous deux un fort effet de taille, en particulier avec l'émergence de LSD, qui libère le potentiel des tokens initialement stakés, améliorant ainsi l'efficacité du capital. De plus, l'influence des éléments DEFI qui les soutiennent place les pools de validateurs dans une tendance de plus en plus centralisée.

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Une plateforme détient actuellement environ 28,7 % de part de marché, tandis qu'une certaine bourse et une certaine plateforme se classent deuxième et troisième. Lorsque le MEV-BOOST PBS n'était pas activement mis en œuvre, le Proposer devait s'occuper de la tâche du Builder, c'est-à-dire exécuter la charge )Payload(, mais la plupart des Proposers ont abandonné leur capacité à exécuter le tri des transactions, car cela pourrait sérieusement affecter la performance de validation en raison de la lourde charge de calcul. Il est donc préférable de sous-traiter la charge d'exécution et de laisser un tiers enchérir sur le bloc.

) Utilisateur

Enfin, parlons des utilisateurs. Les utilisateurs se trouvent souvent être la partie la plus faible dans l'ensemble de la conception de l'architecture, car les transactions des utilisateurs sont toutes mises dans le Mempool, où elles peuvent être exploitées par divers MEVbots pour générer des profits MEV. Cependant, ces profits ne vont pas aux utilisateurs. Mais ce n'est pas toujours un inconvénient, par exemple, dans un certain DEX, lorsque la volatilité du marché en chaîne est élevée ou lorsque le volume des transactions des utilisateurs dépasse la liquidité du DEX, les MEVbots peuvent utiliser l'arbitrage pour atténuer le glissement et les écarts de prix entre les différentes plateformes. Ainsi, l'existence de MEV a des externalités positives et négatives, qui doivent être discutées séparément, et c'est aussi ce qui rend la situation complexe.

Pour éviter que les utilisateurs soient surveillés par des MEVbots et ainsi leur causer des dommages, de nombreux fournisseurs de nœuds peuvent aider les utilisateurs à placer leurs transactions dans un Mempool non public, par exemple en interagissant directement avec le Builder. Une méthode relativement nouvelle est d'utiliser l'OFA###Order Flow Auction.