Chiếu sáng rừng đen: Khám phá bí ẩn của MEV

Với sự gia tăng đáng kể các hoạt động trên chuỗi và sự tiến hóa, phong phú của cơ sở hạ tầng trên chuỗi, MEV trên chuỗi luôn được coi là một phần nguy hiểm nhất trong khu rừng tối của Ethereum, điều này trực tiếp gây ra tổn thất lợi nhuận và suy giảm trải nghiệm người dùng cho các hoạt động tài chính trên chuỗi của người dùng. Mục tiêu của bài viết "Chiếu sáng khu rừng đen" là phân tích sâu về các vấn đề trung tâm hóa và tin cậy tự nhiên mà bộ cơ chế này mang lại, dựa trên cơ chế tạo khối của Ethereum 2.0 và sự tiến hóa công nghệ tách biệt đề xuất - xây dựng (PBS), điều này trái ngược hoàn toàn với các giá trị của Ethereum.

Sự gia tăng MEV trên chuỗi thực sự là một con dao hai lưỡi, có cả tính ngoại ứng tích cực và tiêu cực. Tích cực bao gồm việc giảm chênh lệch giá DEX, hỗ trợ thanh lý giao dịch; tiêu cực bao gồm việc thiệt hại cho người dùng do giao dịch kẹp. Do đó, các giải pháp cho MEV chủ yếu nhằm giảm thiểu các ngoại ứng tiêu cực, mà không thể hoàn toàn loại bỏ. Trong quá trình khám phá cơ chế giảm thiểu các ngoại ứng tiêu cực của MEV và giải quyết các vấn đề hiện tại liên quan đến trung gian tin cậy bên thứ ba, chúng tôi chủ yếu chia thành ba loại biện pháp: cải tiến cơ chế đấu giá, cải tiến lớp đồng thuận, cải tiến lớp ứng dụng. Cả ba loại cải tiến này đều sẽ có ảnh hưởng ở mức độ khác nhau đến bối cảnh hiện đại của MEV, nhưng một số giải pháp không thể thực sự giải quyết vấn đề tấn công kẹp mà người dùng gặp phải, giao dịch của người dùng vẫn nằm trong bể công cộng, do đó cần phải đưa vào thêm các công nghệ bể riêng tư để bảo vệ tính riêng tư tùy chọn của giao dịch người dùng, những giải pháp MEV này đáng để kết hợp lại và thử nghiệm.

Ngoài ra, MEV như là một sản phẩm phụ của thiết kế cơ chế không thể tránh khỏi, trong tương lai sẽ trở nên phức tạp hơn nữa. Chúng tôi cũng đã khám phá trong bài viết này những thách thức và cơ hội kỹ thuật MEV có thể xuất hiện dưới sự thực hiện của các loại giao dịch mới như kiến trúc Layer2, trừu tượng hóa tài khoản EIP-4337.

Cuối cùng, chúng tôi hy vọng thông qua bài viết này, khám phá các giải pháp tiềm năng để giảm thiểu vấn đề tác động tiêu cực của MEV, đồng thời có cái nhìn toàn diện về những lợi ích và bất lợi của các giải pháp MEV hiện tại, không chỉ để thắp sáng khu rừng đen mà người dùng đang ở trong tương lai, mà còn để thắp sáng khu rừng đen cho các nhà nghiên cứu trong ngành để nghiên cứu thêm về MEV.

Ethereum 2.0

Kể từ khi The Merge, Ethereum đã áp dụng cơ chế POS để đảm bảo an ninh cho mạng lưới, đồng thời từ bỏ cạnh tranh tính toán chuyên sâu trong việc sản xuất khối, chuyển sang sử dụng chứng minh cổ phần. Sau khi hợp nhất, Ethereum được chia thành lớp thực thi và lớp đồng thuận. Toàn bộ quá trình sản xuất khối cũng đã thay đổi, mỗi Epoch là một chu kỳ POS, mỗi Epoch lại được chia thành 32 Slot, mỗi Slot tương đương với một đơn vị thời gian xuất khối, là 12 giây.

Toàn bộ mạng sẽ ngẫu nhiên chọn một ủy ban từ các người xác thực trong mỗi Epoch, người đề xuất khối được chọn ngẫu nhiên từ tập hợp ủy ban, người đề xuất khối cần đóng gói các giao dịch và sắp xếp thực thi để cuối cùng tạo ra một khối, các người xác thực khác trong ủy ban sẽ giám sát quá trình này, sau đó bỏ phiếu cho khối đó. Và ủy ban này sẽ được chọn lại sau mỗi Epoch. Đồng thời cũng bị áp dụng một số giới hạn thời gian thao tác nhất định để đảm bảo hiệu quả trong việc tạo khối và bỏ phiếu. Tại đây, chúng tôi quy định thuật ngữ cho người đọc, Payload là tải thực thi, có nghĩa là thay đổi trạng thái giao dịch, có thể coi là một phần của việc thực thi khối. Người đề xuất khối sẽ thực hiện tải thực thi (Execution Payload cũng chính là thực hiện thay đổi trạng thái giao dịch ) và đề xuất khối.

Kiến trúc PBS

Trên thực tế, khi các trình xác thực được chọn làm người đề xuất khối, thường thì người đề xuất không có động lực để thực hiện Payload, tức là sắp xếp giao dịch và thực hiện, vì việc này cần một lượng lớn sức mạnh tính toán để thực hiện thay đổi trạng thái. Ban đầu, chúng tôi nghĩ rằng nếu chúng tôi thông qua bầu cử ủy ban phi tập trung, nếu đưa việc thực thi tải vào đó, thì việc sắp xếp giao dịch sẽ trở thành một công việc phi tập trung. Nhưng các trình xác thực dường như tự nhiên muốn giao phần này cho bên thứ ba hoàn thành, trong khi bản thân họ tập trung vào việc đề xuất khối. Do đó, ý tưởng PBS ra đời, cho rằng việc đề xuất và xây dựng khối được tách biệt, với các trình đề xuất chỉ chịu trách nhiệm xác thực khối, không tham gia vào việc xây dựng khối. Sự tách biệt giữa người đề xuất và người xây dựng thúc đẩy một thị trường mở, trong thị trường này, người đề xuất khối có thể lấy khối từ những người xây dựng khối. Những người xây dựng này cạnh tranh lẫn nhau để cấu trúc khối và cung cấp phí cao nhất cho người đề xuất, chúng tôi gọi đó là "đấu giá khối".

Chúng tôi sẽ giới thiệu ngắn gọn về mô hình đấu giá đầu tiên được niêm phong của PBS(Proposer Builder Seperate). Khi người dùng gửi giao dịch thông qua đại lý, đại lý tương đương với việc vận hành một nút, gửi giao dịch vào Mempool công khai, nhiều Builder tìm giao dịch phù hợp nhất để sắp xếp nhằm tạo ra một khối tối đa hóa lợi nhuận(Tối đa hóa lợi nhuận là phí giao dịch Base + Priority + MEV), sau đó nhiều Builder tương tác với Proposer thông qua MEV-Boost, đây là cầu nối giữa nhiều Builder và Proposer, Builder gửi báo giá, gửi nhiều tiêu đề khối và báo giá tương ứng cho Proposer, Proposer thường chấp nhận tiêu đề khối có báo giá cao nhất. Trong đó sẽ thực hiện quy chuẩn MEVBboost, đây là công nghệ quy chuẩn cách thức tương tác đấu thầu giữa Builder và Proposer. Trong quá trình này, tất cả thông tin đều được đóng kín, chỉ gửi tiêu đề khối cho Proposer, vì vậy Proposer có khả năng chống kiểm duyệt.

Các loại người tham gia và trò chơi dưới PBS

Các tham gia chính bao gồm Builder, Proposer, MEVbot(Searcher).

Builder

Trong đó, Builder chủ yếu chịu trách nhiệm xây dựng nội dung khối, sau khi sử dụng công nghệ MEV-Boost, họ ở vị trí thuận lợi hơn trong việc đấu thầu, vì không chỉ hỗ trợ Phí Gas mà còn hỗ trợ lợi nhuận MEV. Builder có thể trực tiếp xem xét các giao dịch của người dùng và Searcher, điều này từ lâu đã bị chỉ trích, đặc biệt là khi chính phủ Mỹ công bố OFAC, nhiều Builder đã tham gia tuân thủ OFAC. So với lúc ban đầu, mặc dù tỷ lệ xem xét các khối gần đây đã giảm, nhưng chúng ta có thể thấy, trong quá trình xây dựng khối, Builder có ảnh hưởng trực tiếp đến việc xem xét giao dịch.

Hiện tại, từ góc độ thị phần của Builder, Build hoàn toàn không cần kiểm duyệt đang dần mở rộng thị phần của mình, tất cả đều hướng tới lợi nhuận.

Searcher

Về bản chất, công việc tối đa hóa lợi nhuận là cần thiết cho sự hợp tác giữa Searcher và Builder. Searcher thường sẽ hợp tác với các Builder cụ thể, từ đó hình thành một Dark Pool hoặc Private Pool, trong đó giao dịch của Searcher chỉ hiển thị cho các Builder cụ thể. Một số Builder sẽ nhận được các giao dịch MEV tối đa hóa lợi nhuận, và từ đó đấu thầu không gian khối. Về lý thuyết, nếu Builder hành động xấu hoặc kiểm duyệt, thì Searcher có thể chọn các Builder khác, điều này sẽ dẫn đến việc thị phần của Builder giảm dần. Do đó, bị ràng buộc bởi Searcher, Builder thường sẽ cân nhắc chi phí tiềm ẩn của hành động xấu. Hình trên cho thấy tình hình lợi nhuận MEV và Gas hàng ngày, có thể thấy lợi nhuận MEV do Searcher đóng góp trong trường hợp biến động thị trường rõ ràng, thậm chí có thể gấp đôi lợi nhuận Gas trong cùng một ngày.

Đối với Searcher, được chia thành CEX-DEX( chênh lệch giá ngoài chuỗi ) và hai loại chính là DEX, lớp trung gian, thanh lý ( hoàn toàn trên chuỗi ).

Hiện tại, một nền tảng giao dịch chiếm thị phần lớn nhất trong giao dịch chênh lệch giá giữa CEX và DEX.

Đối với cơ hội MEV thuần túy trên chuỗi, có xu hướng dần hình thành các studio, trong đó một tài khoản chiếm thị phần đáng kinh ngạc là 37.2%, chuyên về việc thực hiện tấn công sandwich đối với người dùng trên chuỗi, từng trở thành người dùng tiêu thụ gas cao nhất trên chuỗi, khoảng tiêu thụ gas chiếm 1.5% trong một ngày. Từ tháng 2 năm 2023 đến tháng 6 năm 2024, robot này đã tiêu tốn tổng cộng 76,916 ETH, theo giá trị khi thực hiện các giao dịch này, tương đương với khoảng 175 triệu USD. Do mối liên hệ chặt chẽ giữa Seacher và Builder, trên thực tế, nhiều Seacher sẽ gửi dòng lệnh của mình cho ba Builder hàng đầu, thực tế có thể phát sóng cho tất cả các Builder, nhưng một số Builder nhỏ có thể chia nhỏ dòng lệnh của Seacher, dẫn đến việc chiến lược MEV của Seacher không hiệu quả, từ đó tạo ra rủi ro thua lỗ. Hơn nữa, việc gắn bó với Builder cũng có thể giúp duy trì ảnh hưởng của họ trong hệ sinh thái.

Chịu trách nhiệm tổ chức đấu giá tập trung, sau đó làm cầu nối cho Proposer nộp tiêu đề khối và giá của khối đấu giá, lúc này Proposer không biết chi tiết giao dịch trong khối. Một khi Proposer chọn và ký tên cho tiêu đề khối, toàn bộ nội dung giao dịch sẽ được giải phóng cho Proposer. Chúng ta sẽ thấy, trong đó như một bên thứ ba không có động lực kinh tế, đã nhận được sự tin tưởng lớn, Builder phụ thuộc vào Proposer để báo giá, trong khi Proposer phụ thuộc vào báo giá và nội dung khối. Trong lịch sử cũng đã xảy ra những vấn đề tương tự, có một lỗ hổng tiềm ẩn, dẫn đến việc Proposer rút ra hơn 20 triệu đô la MEV. Mặc dù những lỗ hổng này có thể được sửa chữa, nhưng bản thân nó vẫn có thể chọn hành động xấu và đánh cắp MEV.

Hình trên cho thấy tình hình thị phần, chúng ta sẽ nhận thấy rằng thị phần của Builder chạy đơn giản MAX Profit đã dần dần mở rộng kể từ sau Merge, do đó trong thị trường tự do, việc kiểm soát MEV một cách nhân tạo thông qua Builder là không thể.

Đồng thời cũng đối mặt với một vấn đề, đó là không có động lực kinh tế. Do đó, một công ty cũng đã rút lui khỏi việc nghiên cứu phát triển theo hướng này. Hiện tại, tất cả đều phụ thuộc vào việc đề xuất tiêu chuẩn MEVBoost để xây dựng, Ethereum phụ thuộc vào bên thứ ba cung cấp PBS, mãi mãi không phải là một kế sách lâu dài, vì vậy hiện tại cộng đồng Ethereum cũng đang khám phá việc đưa PBS vào cấp độ giao thức.

Proposer

Đối với Proposer, việc chọn ngẫu nhiên một nhóm ủy ban từ tất cả các xác thực viên bằng thuật toán, sau đó chọn một người đề xuất khối trong mỗi slot, người đề xuất khối bản thân có khả năng thực hiện tải, nhưng do người đề xuất tự nhiên muốn hợp tác bên ngoài phần này, nên dễ dàng gây ra sự hợp tác dọc giữa Builder và Proposer, trong khi MEV-boost mong muốn trở thành điểm trung gian cho cách này, nhằm giảm thiểu sự thông đồng hợp tác dọc do giao tiếp trực tiếp giữa hai bên mang lại. Hiện tại, tất cả đều nằm trong bể khai thác như một bể xác thực viên, nhưng bể khai thác này và bể xác thực viên LSD đều có hiệu ứng quy mô mạnh mẽ, đặc biệt là sự xuất hiện của LSD, sẽ giải phóng tiềm năng của các token đã được staking, tăng cường hiệu quả vốn, và ảnh hưởng của các khối DEFI phía sau, bể xác thực viên cũng đang ở trong một xu hướng tập trung hơn.

Một nền tảng hiện đang chiếm khoảng 28,7% thị phần, một sàn giao dịch và một nền tảng đứng ở vị trí thứ hai và ba. Trong quá khứ, khi chưa chủ động triển khai giải pháp MEV-BOOST PBS, Proposer cần phải chịu trách nhiệm về nhiệm vụ của Builder, tức là thực hiện tải trọng (Payload), nhưng hầu hết các Proposer đã từ bỏ khả năng sắp xếp và thực hiện giao dịch của mình, vì điều này sẽ làm giảm hiệu suất xác minh nghiêm trọng do khối lượng tính toán nặng nề, tốt hơn là thuê ngoài tải trọng thực hiện, để bên thứ ba đấu giá khối.

Người dùng

Cuối cùng, hãy nói về Người dùng, người dùng thường ở vị trí yếu thế nhất trong thiết kế kiến trúc, vì các giao dịch của người dùng đều được đưa vào Mempool, và sẽ bị các MEVbot khác nhau kiếm lợi nhuận MEV từ đó, nhưng những lợi nhuận này lại không chảy về tay người dùng. Tuy nhiên, điều này không phải lúc nào cũng là bất lợi, chẳng hạn như trong một DEX nào đó, khi thị trường trên chuỗi biến động lớn hoặc khối lượng giao dịch của người dùng lớn hơn tính thanh khoản của DEX, MEVbot sẽ thông qua các hình thức chênh lệch giá để giảm thiểu trượt giá và chênh lệch giá giữa các nền tảng. Do đó, sự tồn tại của MEV có cả tác động tích cực và tiêu cực, cần được bàn luận riêng biệt, và đây cũng là điều làm cho nó trở nên phức tạp.

Để không để người dùng bị MEVbot theo dõi, từ đó gây hại cho người dùng, có nhiều nhà cung cấp nút có thể giúp người dùng đặt giao dịch vào Mempool không công khai, chẳng hạn như có thể tương tác trực tiếp với Builder thông qua Builder. Một cách khá mới mẻ là thông qua OFA(Order Flow Auction.