闇の森を照らす：MEVの神秘のベールを剥がす

イーサリアムチェーン上の活動の急増とインフラの進化に伴い、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ており、ユーザーに対して直接的な利益損失や体験の低下を引き起こしています。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)の技術的進展を出発点とし、このメカニズムがもたらす中央集権化と信頼の問題、及びイーサリアムの非中央集権的価値観との矛盾を分析します。

MEVは確かに二刀流の剣で、正と負の外部性を持っています。正の面にはDEXの価格差の削減や取引の清算を助けることが含まれ、負の面にはユーザーへのサンドイッチ取引の損害があります。したがって、MEVの解決策は主に負の外部性を軽減することに焦点を当てており、根絶を目指しているわけではありません。MEVの負の外部性を軽減し、現在の第三者信頼中間ウェアであるリレイヤーの問題を解決する過程は、主に3つの種類の対策に分かれます: オークションメカニズムの改善、コンセンサス層の改善、アプリケーション層の改善です。これらの改善はMEVの構図にさまざまな程度で影響を与えますが、一部の提案はユーザーが直面するサンドイッチ攻撃の問題を実質的には解決できません。ユーザーの取引は依然として公開プールにあり、したがって取引のオプションの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の提案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、今後ますます複雑になるでしょう。私たちはまた、Layer2アーキテクチャ、EIP-4337アカウント抽象などの新しい取引タイプの実施において、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、本記事はMEVの負の外部性問題を緩和する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を包括的に認識し、将来においてユーザーが直面する暗い森を照らし、業界の研究者がMEVのさらなる研究の方向性を示すことを目的としています。

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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、ブロック生成は計算集約型の競争を放棄し、ステーク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。ブロック生成も変化し、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です。

ネットワークは各エポックごとにランダムに委員会を選出し、その中からランダムにブロック提案者を選び、取引のパッキングとソートを担当し、ブロックを生成します。他の委員会メンバーは監視し、投票を行います。委員会は各エポック後に再選出され、効率を保証するために操作時間制限があります。ここで用語を規定しますが、ペイロードは実行負荷、すなわち取引の状態変更であり、ブロックの一部として実行されると見なされます。ブロック提案者は実行負荷とブロック提案を実施します。

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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として選ばれると、計算能力を大量に必要とするため、Payloadを実行する動機がないことがよくあります。取引の順序を分散化するために、分散型委員会の選挙を通じて実現されることが想定されていましたが、バリデーターはそれを外注し、ブロックの提案に専念する傾向があります。そこでPBSの考え方が生まれました。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、構築には関与しません。これにより、オープンマーケットが促進され、提案者は構築者からブロックを取得できます。構築者は互いに競争してブロックを構築し、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(提案者ビルダー分離)密封第一回オークションモデルのプロセスは次のとおりです: ユーザーはRPC代理を介して取引を公開Mempoolに提出し、複数のビルダーが適切な取引を見つけて利益を最大化するブロック(を生成します。これにはBase+Priority+MEV)が含まれ、その後、MEV-Boostリレイヤーと提案者が相互作用します。リレイヤーは橋渡しとして機能し、ビルダーはそのに入札を提出し、リレイヤーは提案者に複数のブロックヘッダーと入札を提出します。提案者は通常、最高入札を受け入れます。リレイヤーはMEVBoost規格を実現し、ビルダーと提案者の入札相互作用を規定します。この過程で情報は密閉され、リレイヤーは提案者にブロックヘッダーのみを提出し、検閲耐性を保証します。

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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、MEVbot(Searcher)です。

ビルダー

Builderはブロックの内容を構築する責任があり、MEV-Boostを使用すると入札でより有利になります。これはMEV収益をサポートするためです。Builderは直接取引を審査でき、これは特にアメリカのOFACが発表された後に批判されてきましたが、多くのBuilderがOFAC準拠に参加しています。最近、ブロックの審査比率は減少していますが、Builderは取引審査において依然として直接的な役割を持っています。

現在、Builder市場のシェアにおいて、審査不要のbeaverbuild.orgが徐々に拡大しており、すべてが利益指向です。

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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を形成することがよくあります。Searcherの取引は特定のBuilderにのみ見えるため、一部のBuilderは最大化利益のためのMEV取引を得て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の市場シェアが低下します。したがって、Builderは悪行の隠れたコストを考慮する必要があります。

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ーに分かれます。現在、WintermuteはCEX-DEXアービトラージ取引市場のシェアで第一位を占めています。純オンチェーンのMEV機会はスタジオ化の傾向を示し、jaredfromsubway.ethの市場シェアは37.2%に達し、サンドイッチ攻撃に長けており、一時はオンチェーンのガス消費量が最も多いユーザーとなりました。SearcherとBuilderの関係が密接であるため、多くのSearcherはエコシステムの影響力を維持し、小規模なBuilderによる注文フローの分割による戦略失効リスクを回避するために、上位3名のBuilderに注文フローを送信します。

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リレイヤー

リレイヤーは集合入札を担当し、中継点としてプロポーザーにブロックヘッダーと入札価格を提出します。この時、プロポーザーは取引の詳細を知りません。プロポーザーがブロックヘッダーを選択し署名した後、リレイヤーはすべての取引内容を解放します。リレイヤー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、歴史的にバグが発生し、プロポーザーが2000万ドル以上のMEVを引き出したことがあります。バグを修正することは可能ですが、リレイヤーは依然として悪意を持ってMEVを盗む可能性があります。

現在、純MAX ProfitのBuilderの市場占有率はMerge後に徐々に拡大しており、自由市場ではBuilderによってMEVを人為的に制御することはできません。Relayerも経済的インセンティブの問題に直面しており、BlocknativeはRelayerの開発から撤退しました。RelayerはFlashbotsが提案したMEVBoostの規範に基づいて構築されており、Ethereumが第三者にPBSを提供するのは長期的には持続可能ではありません。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。

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###提案者

Proposerはすべてのバリデーターの中からランダムに選択され、実行負荷能力を持ちながらもアウトソーシングを好むため、Builderとの垂直協力を引き起こしやすい。MEV-boostのリレイヤーは、中間点として直接的なコミュニケーションから生じる垂直的な共謀を減少させることを望んでいる。現在、マイニングプールはバリデータプールとして機能しており、LSDの登場により資本効率が向上し、バリデータプールは集中化の傾向を示している。

Lidoは現在28.7%の市場シェアを占めており、CoinbaseとEther.fiがそれぞれ2位と3位にランクインしています。過去にMEV-BOOST PBSが実施されていなかった時、ProposerはBuilderのタスクを担当する必要がありましたが、ほとんど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に影響を与えるためであり、実行負荷を外部に委託して第三者にブロックをオークションさせる方向に転換しました。

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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、取引はMempoolに投入され、MEVボットが利益を得るが、これらの利益はユーザーには流れない。しかし、DEXではMEVボットがアービトラージを通じて大規模取引のスリッページやプラットフォームの価格差を軽減することもできる。したがって、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る。

ユーザーがMEVbotによる監視の被害を避けるために、多くのRPCノードプロバイダーがユーザーを非公開のMempoolに取引を配置する手助けをしており、例えばBuilderと直接対話することが含まれます。OFA(Order Flow Auction)のような新しい方法は、注文フローオークションを通じてユーザーにMEV利益を補償し、Searcherと協力してMEVを最大化し、ユーザーに返還します。

現在、プライベートオーダーフローを利用しているユーザーの割合は約10%であり、その主な理由は教育コストが高く、操作が複雑だからです。ユーザー体験を最適化するには、ユーザーがより受動的に受け入れる必要があります。

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、利益最大化のための密封競争入札メカニズムがBuilderとSearcherの協力と信頼を徐々に促進し、集中化の傾向が明らかになっています。POS下のValidatorの集中化、MEV産業チェーンの各段階が集中化し、多様な信頼の問題が生じています。MEVの集中化と信頼の発展は、イーサリアムの非中央集権と非信頼のビジョンに反しています。イーサリアムコミュニティは、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への信頼: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して: 分散型AVSを採用し、SSVなど、Lidoはそれと提携しています。

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MEVの現状

現在、ブロックチェーン上の主なMEVはアービトラージ、サンドイッチ攻撃、清算などです。過去30日間でアービトラージの利益が最大で、MEVボットは260万ドルの利益を得ることができました。1回の取引の平均利益は0.8ドルで、過去30日間で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の正の外部効果には、DEX間の価格差を縮小するアービトラージや、DEFIプロトコルによる担保の清算を助けることが含まれます。負の効果は主に、ユーザーの利益を損なうサンドイッチ取引によるものです。現在のオンチェーン手数料メカニズムの下では、イーサリアムがガス料金を平滑化していますが、オンチェーン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は短期的にガス料金を急騰させ、ユーザーの経済的損失と体験の損失を引き起こすことになります。

さらに、イーサリアムのLayer2アーキテクチャへの移行プロセスでは、Layer2間のクロスチェーンMEVの問題も派生しています。

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レイヤー 2 アーキテクチャ設計の潜在的な MEV の複雑さ

将来、大規模なチェーン上のアービトラージ活動は、より複雑で技術的要求が高いマルチチェーンのクロスチェーンMEVに移行するでしょう。現在のところ研究は少ないですが、いくつかの対策がすでに存在しており、主にソーターの改善に焦点を当てています。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ちますが、現時点ではその影響は顕著ではありません。主な理由は、クロスチェーンブリッジの体験とセキュリティ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に違いがあるため、戦略の障壁が高くなっています。

EIP-4337の###潜在的なMEV

EIP-4337はアカウント抽象化と新しいトランザクションタイプを導入し、MEVの状況に大きな変化をもたらします。ERC-4337では新たにUser Operationトランザクションタイプが追加され、Mempoolに入るとBundlerによって通常のトランザクションにパッケージ化されます。一度ユーザートランザクションがパブリックプールに入ると、Searcherによって監視されます。BundlerはBuilderに似ており、Searcherと協力してUser Operationを再配置しMEVを取得できます。異なるチェーン上でのUser Operationの仕様は異なる可能性があり、さらにクロスチェーンMEV技術のハードルを高めます。

MEV緩和の探索の方向性

過去、Ethereumエコシステム内で、PBSソリューションはFlashbotsにアウトソーシングされ、最新の評価額は10億ドルに達しました。しかし、Relayerは経済的利益がなく、実現のハードルが高いため、Blocknativeはこの分野を放棄しました。信頼のないこととゼロ経済的インセンティブの問題を解決するために、Ethereumはe-PBSプロトコルレベルの改善を検討しており、第三者プロトコルmevboostのRelayerへの依存を避けようとしています。

現在のMEVは完全に解決するのが難しいようです。これはエコシステムの複雑さの増加と情報の非対称性の必然的な産物だからです。イーサリアムはプロトコルのレベルでMEVを一次的に切断することを監査・改善することはできません。もっと言えば、MEVの負の外部性を軽減し、正の外部性を強化することが重要です。多くのプロジェクト、コミュニティメンバー、開発者、VCが潜在的な解決策を探っています。接