MEVの神秘的なベールを取り除く: イーサリアムの"暗黒森林"を照らす

イーサリアムチェーン上の活動の急増とインフラストラクチャの進化に伴い、MEV(最大可提取价值)はイーサリアムエコシステムの中で最も議論を呼ぶ部分の一つと見なされています。これはユーザーのチェーン上取引体験に直接影響を及ぼすだけでなく、中央集権と信頼の問題に対する懸念を引き起こします。本稿は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)の技術的進化を出発点として、現在のMEVの状況が直面している課題とその潜在的解決策を深く分析することを目的としています。

! 暗い森を照らす:MEVの謎を解く

MEVの存在は確かに二律背反です。一方では、DEX間の価格差を減らし、決済取引の実行を促進するのに役立ちますが、他方では、サンドイッチ取引などの手段によってユーザーの利益を損なう可能性もあります。したがって、MEVに関連するソリューションは、その負の影響を軽減する方法に焦点を当てており、完全に排除することではありません。現在、業界は主に三つの方向性を探求しています: 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。これらのソリューションは、MEVの現状に異なる程度で影響を与えていますが、一部のソリューションはユーザーが直面しているサンドイッチ攻撃などの問題を根本的に解決していません。今後は、ユーザーの取引の選択的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るかもしれません。また、さまざまなMEVソリューションをさらに統合して試みる価値があります。

さらに、Layer2アーキテクチャの普及やEIP-4337アカウント抽象などの新しい取引タイプの実施に伴い、MEVの未来はより多くの技術的課題と機会に直面することになります。本稿では、MEVの悪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分析し、将来のMEV研究の方向性を示すことを目的としています。

イーサリアム2.0

The Merge以降、イーサリアムはネットワークの安全性を確保するためにPoSメカニズムを採用し、ブロック生成において計算集約型の競争を放棄し、権利証明に切り替えました。合併後のイーサリアムは実行層とコンセンサス層に分かれています。ブロック生成メカニズムも変化しました：各Epochは一つのPoSサイクルとして、各Epochは32のSlotに分割され、各Slotは12秒の出塊時間単位を表しています。

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ネットワークは各エポック内でランダムにバリデーター委員会を選択し、その中からランダムにブロック提案者を選出します。ブロック提案者はトランザクションをパッケージ化し、実行を順序付け、最終的にブロックを生成する責任があります。他の委員会メンバーは監視と投票を担当します。委員会メンバーは各エポック後に再選出され、効率を確保するために操作時間制限も設けられています。ここで明確にする必要があるのは、ペイロードは実行負荷を指し、トランザクションの状態変更、すなわち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、ブロックを提案します。

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、Payload(、つまり取引)のソートと実行を行うための動機がしばしば欠けている。元々の考えは、分散型の委員会選挙によって実行負荷を取り入れ、取引のソートなどを分散型のプロセスにすることだった。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する傾向があるようで、自身はブロックの提案にのみ集中している。これがPBS(提案者-ビルダー分離)の概念を生み出した: 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。

この分離はオープン市場の形成を促進し、ブロック提案者はビルダーからブロックを取得できます。ビルダー同士は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。このプロセスは「ブロックオークション」と呼ばれます。

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PBS(提案者-ビルダー分離)密封第一回入札モデルのワークフローは次の通りです: ユーザーはRPCプロキシを通じて取引を公開Mempoolに提出し、複数のビルダーが適切な取引を探して並べ替え、利益を最大化するブロックを生成します(利益=基本手数料 + 優先手数料 + MEV)。ビルダーはMEV-Boostリレイヤーを通じて提案者と相互作用し、リレイヤーは中間の橋渡し役としてビルダーの入札を収集し、提案者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。提案者は通常、最も高い入札のブロックを選択します。リレイヤーはFlashbotが提案したMEV-Boostの規範に従い、ビルダーと提案者の入札相互作用を規定しています。全体のプロセス情報は閉じられており、リレイヤーは提案者にブロックヘッダーのみを提出し、提案者の検閲耐性を保証します。

PBSにおける各種参加者とそのゲーム理論

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

Builderはブロックの内容を構築する責任があります。MEV-Boost技術を採用した後、Builderは入札においてより有利な立場にあります。なぜなら、Gas Feesだけでなく、MEV収益もサポートしているからです。BuilderはユーザーとSearcherの取引を直接審査することができ、これは常に物議を醸しています。特にアメリカ政府がOFACを発表した後、多くのBuilderがOFACコンプライアンスに参加しましたが、最近はブロックの審査割合が減少しているものの、Builderは取引審査において依然として直接的な影響を持っています。

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現在、Builder市場のシェアの中で、審査不要のbeaverbuild.orgが徐々にシェアを拡大しており、市場は利益指向を示しています。

サーチャー

利益の最大化には、SearcherとBuilderの共同努力が必要です。Searcherは特定のBuilderと協力して、Dark PoolまたはPrivate Poolを形成し、Searcherの取引は特定のBuilderにのみ見えるようになります。そのため、一部のBuilderは利益を最大化するMEV取引を獲得し、ブロックスペースを競り合います。理論的には、Builderが悪行を働いたり検閲を行った場合、Searcherは他のBuilderを選択できるため、悪行を働くBuilderの市場シェアが減少します。したがって、Builderは悪行の隠れたコストを考慮に入れることになります。

Searcherは主に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で市場の第一位を占めています。

純粋なオンチェーンMEV機会に関して、スタジオ化の傾向が現れています。jaredfromsubway.ethは37.2%という驚異的な市場シェアを占めており、イーサリアムユーザーに対するサンドイッチ攻撃に特化しています。一時はオンチェーンでのガス消費が最も多いユーザーとなり、日平均約1.5%のガスを消費していました。2023年2月から2024年6月まで、このボットは合計76,916 ETHを費やし、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は注文フローを上位3つのBuilderにのみ送信し、小規模なBuilderによる注文フローの分割が戦略の無効化や損失リスクを引き起こすのを防いでいます。Builderをバインドすることは、エコシステムへの影響力を維持するのにも役立ちます。

リレイヤー

リレイヤーは集合入札を担当し、プロポーザにブロックヘッダーと入札価格を提出する中継地点として機能します。この時、プロポーザはブロック取引の詳細を知らない。プロポーザがブロックヘッダーを選択して署名した後に、リレイヤーは完全な取引内容を解放します。

Relayer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、BuilderはProposerの提示に依存し、ProposerはRelayerの提示とブロック内容に依存しています。過去にはUltrasound Relayerの脆弱性により、Proposerが2000万ドル以上のMEVを引き出す事件が発生しました。脆弱性は修正可能ですが、Relayer自体が悪意を持ってMEVを盗む可能性があります。

現在、純利益最大化で運営されているBuilderの市場シェアはThe Merge後に徐々に拡大しており、自由市場においてBuilderが人為的にMEVをコントロールすることは不可能であることを示しています。

同時にRelayerは経済的インセンティブの問題に直面しています。BlocknativeはRelayerの方向性の研究開発から撤退しました。Relayerは現在、Flashbotsが提案したMEV-Boost規格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。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探求しています。

###提案者

Proposerはバリデーターからランダムに選ばれます。本来は実行負荷能力を持っていますが、アウトソーシングを好むため、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、中間点として直接コミュニケーションによる共謀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検証者プールは強力な規模の効果を持っており、特にLSDの登場は資本効率を高めています。検証者プールは集中化の傾向を示しており、Lidoが28.7%の市場シェアを占め、CoinbaseとEther.fiがそれに続いています。

過去にMEV-BOOST PBS方案が実施されていなかった時、ProposerはBuilderタスク(の実行負荷)を担当する必要がありましたが、大多数はトランザクションの順序実行能力を放棄しました。なぜなら、重い計算が検証性能に影響を及ぼすからで、実行負荷を外部委託し、第三者にブロックをオークションさせる方が良いからです。

ユーザー

ユーザーは全体のアーキテクチャの中で最も弱い立場にあり、取引はMempoolに入れられ、MEVボットが利益を得るために利用されますが、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なく、DEXでは、チェーン上の相場が大きく変動したり、ユーザーの取引量がDEXの流動性を超えた場合、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することができます。したがって、MEVには正負の外部性が存在し、別々に議論する必要があります。

MEVボットの監視による損害を避けるために、多くのRPCノードプロバイダーはユーザーが取引を公開されていないMempoolに入れるのを支援できます。一つの新しい方式は、OFA(の注文フローオークション)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と協力して、ユーザーの注文をオークションし、SearcherはMEVを最大化して注文をブロックに組み込み、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依然として低く、約10%です。これは主に、ユーザー教育のコストが高く、MEVの知識と対策を普及させるのが難しく、操作が複雑であるためです。ユーザーエクスペリエンスを最適化するには、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。

サマリー

現在のPBSアーキテクチャの下で、MEV-BOOST規範の導入以降、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もたらし、集中化の傾向が明らかになっています。POSもValidatorの集中化を引き起こし、MEV産業チェーンの各段階も集中化し、多方面の信頼問題を引き起こしています: SearcherはBuilderを信頼し、BuilderとProposerはRelayerを信頼します。MEVの集中化と信頼化の発展は、イーサリアムの非集中化と非信頼化のビジョンに明らかに反しています。

イーサリアム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をバンドルして一元化する:Flashbotは、トランザクションの透明性を高め、Builderに対するSearcherの信頼しきい値を下げ、SearcherがすべてのBuilderに注文フローを送信するように促すSUAVEテクノロジーを提案します。

2. Relayerの信頼性に関して: 現在のPBSソリューションの代わりにEnshrined PBSを使用して、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、分散型AVSを採用し、SSVなどを利用して、Lidoはその協力をしています。

MEVの現状

現在、チェーン上の主要なMEVにはアービトラージ、サンドイッチ攻撃、清算などがあります。アービトラージの利益が最大で、過去30日間にMEVボットは合計260万ドルの利益を上げたと統計されています。

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実際に1回の取引の平均利益は約0.8ドルで、大量の取引の蓄積に依存しています。最近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。正の外部効果にはDEX間の価格差の縮小や、DEFIプロトコルの担保清算の支援などがあります。負の外部効果は主にユーザーに対するサンドイッチ取引であり、ユーザーの利益を損ないます。現在のチェーン上の料金メカニズムの下では、イーサリアムがガス料金平滑化メカニズムを実装しているにもかかわらず、チェーン上のアービトラージ機会が増えると、MEVボットとユーザーの共同取引が短期間でガス料金の急騰を引き起こし、ユーザーの経済や体験に損失をもたらす可能性があります。

PBSやPOSアーキテクチャによって引き起こされるMEVや中央集権化の問題に加えて、イーサリアムのLayer2への移行過程でもクロスチェーンMEVの問題が派生しています。

レイヤー 2 アーキテクチャ設計の潜在的な MEV の複雑さ

大量の取引がLayer2に移行する中、今後の大規模なチェーン上でのアービトラージ活動は、より複雑で技術的要求の高いマルチチェーンクロスチェーンMEVに移行するでしょう。

クロスチェーンMEVの研究は少ないが、いくつかの対策が既に存在し、主にLayer2のオーダーラーの改善に焦点を当てている。クロスチェーンブリッジは、異なるLayer2間のクロスチェーンに必須の製品であり、SearcherはLayer2間の流動性の断片化を緩和するのに役立つ。現在のところ影響は顕著ではなく、主にクロスチェーンブリッジの体験と安全性が改善の余地があるためであり、異なるブリッジのファイナリティの違いも戦略のカスタマイズの難易度を増加させ、Layer2間のMEVのハードルを高くしている。

EIP-4337の###潜在的なMEV

EIP-4337はアカウント抽象化と新しい取引タイプを導入し、MEVの状況を大きく変えることになる。

ERC-4337は新しいUser Operation取引タイプをMempoolに導入し、Bundlerは通常の取引にパッケージ化する役割を担います。ユーザーの取引がパブリックプールに入ると、Searcherに監視される可能性があります。