Qu'est-ce que MEV?

Commençons par le processus de mise en œuvre de la transaction : un nœud (tel que Geth ou MEV Geth) maintient une liste de transactions non confirmées ou en attente transmises à d'autres nœuds via des connexions peer-to-peer ou directement via des points de terminaison RPC (Remote Procedure Call). Chaque nœud a son propre pool de transactions (Mempool), et il n'y a pas de concept de pool de transactions global. Les pools de transactions des différents nœuds peuvent varier en fonction de leur emplacement et des pairs connectés. De plus, les nœuds limitent le nombre de transactions qu'ils stockent dans leurs pools de transactions pour éviter d'être submergés par des informations de transaction excessives.

Source: Chainlink

La Valeur Extractible Maximale (MEV) fait référence aux profits supplémentaires que les producteurs de blocs (mineurs ou validateurs) peuvent obtenir du réseau blockchain en contrôlant l'ordre des transactions. Le MEV dépend de la manière dont les nœuds gèrent leurs pools de transactions (Mempool), où ils limitent les transactions stockées pour éviter la congestion du réseau. Les producteurs de blocs extraient généralement le MEV en donnant la priorité aux transactions à frais de gaz élevés ou en insérant leurs propres trades rentables, ce qui leur permet de profiter de l'arbitrage, des liquidations forcées ou des opportunités de front-running pour obtenir des avantages économiques supplémentaires.

Participants de l'écosystème MEV

Mineurs

Dans les blockchains de Proof of Work (PoW), les mineurs valident et regroupent les transactions dans la blockchain. Avec le pouvoir de sélectionner et d'ordonner les transactions, les mineurs déterminent quelles transactions inclure en fonction des frais de gaz et du potentiel de profit. Ils peuvent exploiter les opportunités de MEV grâce à des techniques telles que le 'front-running' et les 'sandwich attacks'. Les mineurs peuvent insérer leurs propres transactions pour capturer des opportunités d'arbitrage ou manipuler l'ordre des transactions pour maximiser les gains de frais de gaz. La structure de la blockchain donne aux mineurs ce contrôle sur le contenu des blocs, créant ainsi des opportunités naturelles d'extraction de MEV.

Validateurs

Dans les réseaux de preuve d'enjeu (PoS), les validateurs jouent un rôle similaire à celui des mineurs dans PoW, en s'occupant de la validation des blocs et de leur ordonnancement. Ils ont le contrôle sur l'ordre des transactions, ce qui est particulièrement précieux dans l'environnement actuel à frais de gaz élevés, ce qui leur permet de tirer profit des opportunités de MEV. Les validateurs augmentent leurs gains en priorisant les transactions avec des frais de gaz plus élevés. Certains s'associent également à des chercheurs et paient des frais aux plateformes MEV comme Flashbots pour sécuriser la priorité des transactions, créant ainsi des sources de revenus supplémentaires. Ces activités découlent des droits d'ordonnancement accordés par la blockchain aux validateurs, ce qui leur permet de poursuivre les profits tout en respectant les règles de consensus.

Chercheurs

Les chercheurs de MEV analysent les transactions on-chain à la recherche d'opportunités de profit à travers l'arbitrage, la préemption et les liquidations forcées. À l'aide d'algorithmes sophistiqués et de robots de trading, ils surveillent en temps réel le pool de transactions non confirmées pour analyser les opportunités potentielles de MEV. Ils exécutent des opérations d'arbitrage lorsqu'ils repèrent des écarts de prix pour des actifs sur les échanges décentralisés, achetant à bas prix et vendant à haut prix. Pour la préemption, ils identifient les ordres en attente et insèrent leurs propres transactions au préalable pour profiter des mouvements de prix, une pratique connue sous le nom d'« attaques sandwich ». Dans les scénarios de liquidation, ils surveillent les niveaux de collatéral des protocoles de prêt et déclenchent immédiatement les liquidations lorsque les conditions sont remplies pour revendiquer les récompenses du protocole.

Pour assurer l'exécution prioritaire, les chercheurs paient généralement des frais de gaz plus élevés aux mineurs ou aux validateurs, ou travaillent avec les mineurs via des plateformes telles que Flashbots pour s'assurer que leurs transactions sont ordonnées de manière favorable.

En résumé, MEV découle fondamentalement du pouvoir des producteurs de blocs d'ordonner les transactions. Cette capacité à extraire de la valeur est inhérente à la structure décentralisée de la blockchain et à ses mécanismes de confirmation, ce qui en fait une partie intégrante du système.

Différences dans les mécanismes d'ordonnancement des transactions à travers les blockchains

Le MEV (Maximal Extractable Value) émerge de la façon dont les blockchains gèrent l'ordonnancement des transactions et les incertitudes liées à l'emballage des blocs. Chaque réseau blockchain met en œuvre une approche unique pour l'ordonnancement des transactions, déterminant comment les validateurs accordent la priorité et séquent les transactions en attente.

Ethereum

Ethereum utilise un mécanisme d'enchères de gaz prioritaires, où la priorité des transactions est déterminée par les frais de gaz, les frais de gaz plus élevés garantissant que les mineurs donnent la priorité aux transactions. Cela incite les utilisateurs à augmenter les frais de gaz pour obtenir la priorité, ce qui a conduit à des phénomènes MEV tels que le front-running et les attaques sandwich. Ethereum a introduit des plates-formes telles que Flashbots pour atténuer ces risques, qui fournissent des canaux de transaction privés pour réduire les enchères publiques de frais de gaz.

Ethereum 2.0

Dans Ethereum 2.0, les validateurs (au lieu des mineurs) contrôlent la production de blocs. Les droits d’ordre des transactions dans les chaînes PoS sont similaires à ceux des chaînes PoW, mais sont optimisés avec des outils tels que MEV-Boost pour réduire les enchères de frais de gaz. Les validateurs peuvent toujours donner la priorité aux transactions à frais élevés et collaborer avec des plateformes telles que Flashbots pour minimiser le front-running public. La conception de Danksharding sépare les rôles des proposants de blocs et des constructeurs de transactions. Les constructeurs créent et réorganisent les transactions à partir d’une « liste de transactions » fournie par les proposants afin de maximiser les gains MEV, bien qu’ils ne puissent pas modifier ou exclure des transactions.

Bitcoin

L'ordre des transactions de Bitcoin dépend des frais de transaction. Cependant, en raison de la conception plus simple de Bitcoin et de son volume de transactions plus faible, les enchères de frais de gaz sont moins prononcées que dans Ethereum. Le mécanisme de Bitcoin facilite principalement les transferts de valeur plutôt que l'exécution de contrats intelligents complexes, ce qui entraîne moins de phénomènes de MEV. Les mineurs priorisent les transactions en fonction des frais et de la taille pour maximiser les revenus dans les limites de capacité du bloc.

Pendant le boom des Ordinaux, le MEV et la congestion du réseau sont devenus évidents. Les Ordinaux, en tirant parti de la mise à niveau de Taproot de Bitcoin, intègrent des données telles que des images et du texte directement sur la chaîne, ressemblant à des NFT. Les mineurs ont priorisé les transactions Ordinales à frais élevés pour des gains plus importants. Ces transactions ont occupé un espace de bloc significatif, intensifiant la concurrence des frais et modifiant l'ordre traditionnel des transactions. Les mineurs ont commencé à anticiper, en identifiant et en regroupant des transactions Ordinales à frais élevés à partir du pool de mémoire pour des profits maximums.

Solana

Le mécanisme de consensus de Solana, qui combine la Preuve d'Histoire (PoH) et Tower BFT, offre des opportunités uniques pour MEV. Les validateurs, lorsqu'ils passent dans le rôle de Leader, ont une autonomie significative dans l'ordre des transactions. Ils peuvent prioriser les transactions à frais élevés ou s'engager dans le front-running. Le pool de transactions de Solana n'est pas entièrement public, et les retards dans la propagation de l'information permettent aux Leaders d'exploiter l'asymétrie de l'information pour l'extraction de MEV.

Alors que le débit élevé de Solana et l'exécution parallèle réduisent la congestion, les validateurs peuvent toujours réaliser des bénéfices en intervenant dans l'ordre des transactions dépendantes de séquences spécifiques, telles que l'arbitrage ou la liquidation. L'introduction en 2022 du mécanisme du marché local des frais de Solana permet de traiter les frais de transaction via le sharding des comptes. Cependant, dans les shards très demandés, les validateurs peuvent donner la priorité aux transactions de grande valeur pour les gains de MEV. La distribution géographique des nœuds de validation et les retards de propagation du réseau créent également des opportunités de front-running et de manipulation des ordres.

Pour relever ces défis, Solana explore les services de séquençage équitable (FSS), des mécanismes de frais améliorés et des nœuds de séquençage décentralisés pour atténuer l'impact de MEV sur l'expérience utilisateur.

Autres blockchains

D'autres blockchains axées sur la confidentialité minimisent les opportunités d'attaque MEV en cryptant les données de transaction et en dissimulant les montants de transaction. Le protocole Mina, par exemple, utilise la technologie de preuve à divulgation nulle pour masquer le contenu de la transaction, ce qui réduit la rentabilité des droits de commande de transaction pour les mineurs et les validateurs. De même, Aztec utilise la technologie zk-Rollup pour combiner plusieurs transactions avant leur soumission on-chain, ce qui aide à prévenir le front-running et la manipulation de l'ordre.

Types de transactions MEV

Les types d'attaques courants dans le MEV incluent le front-running, les attaques sandwich, les transactions de liquidation et les attaques de voleurs de temps. D'autres formes, telles que les attaques de dark pool et les attaques de couche, existent également.

Front-running

Source: hacken.io

Le front-running fait référence aux mineurs ou aux validateurs qui insèrent leurs propres transactions avant la transaction d’un utilisateur, en particulier lorsqu’ils anticipent que la transaction entraînera un changement de prix important. Par exemple, si un ordre d’achat important est sur le point de se produire, un mineur peut acheter l’actif à l’avance et le vendre immédiatement après que l’ordre important ait fait grimper le prix, profitant ainsi du changement de prix. Ce type de transaction permet de contrôler l’ordre des transactions, ce qui crée effectivement une « préemption de transaction » à court terme.

Attaque sandwich

>>>>> gd2md-html alert: lien d'image en ligne ici (vers images/image3.png). Enregistrez l'image sur votre serveur d'images et ajustez le chemin/nom d'image/extension si nécessaire.
(Retour en haut)(Prochaine alerte)
>>>>>

Source : Ethereum

Une attaque sandwich est une forme spécialisée de front-running, souvent observée dans le trading DEX. Les attaquants insèrent une transaction d'achat ou de vente avant la transaction cible pour gonfler ou dégonfler son prix d'exécution. Ensuite, juste après la transaction cible, ils exécutent une transaction opposée pour capturer l'opportunité d'arbitrage. Cette stratégie de "sandwich" non seulement aggrave le prix d'exécution pour le trader cible, mais augmente également ses frais de transaction, compromettant l'équité pour les utilisateurs réguliers et les marchés décentralisés.

Liquidation

Les transactions de liquidation se produisent généralement dans les protocoles de prêt. Lorsque la valeur du collatéral d'un emprunteur tombe en dessous d'un seuil de liquidation, le protocole permet aux liquidateurs de rembourser une partie du prêt et de gagner une récompense de liquidation. Les chercheurs surveillent en temps réel les valeurs du collatéral et exécutent des transactions de liquidation lorsque les conditions sont remplies, réclamant des récompenses. Ces transactions sont très compétitives, les liquidateurs payant souvent des frais de gaz élevés pour obtenir la priorité.

Attaque des Bandits du Temps

Une attaque de voleur de temps est une attaque de réorganisation de chaîne où les mineurs réorganisent l'état de la Blockchain, réordonnent ou modifient même des transactions passées pour extraire des profits plus élevés. Cette attaque repose sur la concentration de la puissance de hachage ou de l'autorité de validation, permettant de contrôler une partie de l'historique de la Blockchain. De telles attaques sapent la stabilité et la confiance du réseau Blockchain, car les réorganisations fréquentes réduisent l'efficacité du consensus, augmentent les retards et l'incertitude des transactions, et sapent la confiance des utilisateurs dans la finalité des transactions.

Impact de MEV sur Defi

MEV introduit de nouvelles incitations économiques pour les mineurs, les validateurs et les chercheurs, leur permettant de réaliser des bénéfices supplémentaires au-delà des frais de transaction standard. Ces incitatifs stimulent la concurrence par « appel d’offres prioritaire », ce qui entraîne une augmentation significative des frais de gaz et exacerbe la congestion du réseau. Dans la DeFi, cela augmente non seulement les coûts de transaction pour les utilisateurs réguliers, mais rend également les petites transactions difficiles à exécuter pendant les périodes de frais de gaz élevés, ce qui limite la participation de certains utilisateurs.

Les attaques MEV, telles que l'arbitrage et le front-running, déstabilisent les gains des fournisseurs de liquidité (LP) et peuvent même les réduire. Les attaquants profitent de la manipulation des prix, ce qui peut entraîner des déséquilibres dans les pools de liquidité et augmenter les pertes impermanentes. De plus, les gains des LP ne dépendent plus uniquement du volume des transactions, mais sont également influencés par les chercheurs MEV et les mineurs manipulant l'ordre des transactions, ce qui constitue une menace économique potentielle pour les LP ordinaires.

Traiter efficacement le MEV implique de redistribuer les profits obtenus par les chercheurs à tous les participants et de garantir l'exécution efficace des mécanismes de trading.

Solutions actuelles

Approches de base

Les DEX réduisent les risques de front-running en révélant des informations partielles sur les ordres et en utilisant des mécanismes d’enchères, qui aident les traders à anticiper les mouvements du marché. Les solutions de couche 2 traitent les transactions hors chaîne, ce qui limite la capacité des chercheurs MEV à surveiller les transactions en gardant les détails des transactions hors de la chaîne principale. Les technologies de protection de la vie privée telles que zk-rollups exécutent les transactions hors chaîne, limitant ainsi l’accès des attaquants aux informations sur les transactions. Les verrous temporels imposent des retards, ce qui oblige les transactions à s’exécuter après un blocage spécifique, ce qui atténue les risques liés aux opportunités d’arbitrage rapide, en particulier pour contrer les attaques de prêts flash. Les mécanismes d’enchères équitables et les ordres aléatoires créent des séquences de transactions plus équitables. Les protocoles de commande cryptés protègent les détails des transactions jusqu’à ce que des conditions spécifiques soient remplies, empêchant ainsi les fuites d’informations précoces. La séparation des transactions sensibles du mempool public protège l’intégrité des offres groupées MEV. Enfin, la gouvernance communautaire et les incitations transparentes maintiennent l’équité du système grâce à un vote collectif sur les mesures de prévention des VEM, évitant ainsi les risques associés au contrôle unilatéral.

Solutions à Différents Niveaux

Pour atténuer les phénomènes MEV nuisibles dans les systèmes blockchain, diverses solutions ont été proposées à plusieurs niveaux et outils, notamment la couche de consensus, la couche d’exécution, la couche d’application, les solutions de couche 2 et les outils MEV spécialisés.

Couche de consensus: La couche de consensus vise à réduire MEV en ajustant les mécanismes de production de blocs et d'ordonnancement des transactions, empêchant les producteurs de blocs de manipuler arbitrairement l'ordre des transactions. La séparation Proposer-Builder (PBS) d'Ethereum 2.0 est une approche innovante qui sépare les rôles des proposants de blocs et des constructeurs, permettant aux constructeurs de construire des blocs sans contrôler directement l'ordre des transactions. Les protocoles d'ordonnancement décentralisés améliorent davantage la transparence et l'aléatoire des transactions, réduisant les risques de MEV et assurant un processus équitable de production de blocs.

Couche d'exécution : Au niveau de l'exécution, le MEV est atténué grâce à des mesures de préservation de la vie privée et à des mécanismes d'enchères de gaz optimisés. Le système de relais de transactions privées de Flashbots permet aux utilisateurs de soumettre des transactions de manière privée, évitant ainsi l'exposition au pool de transactions public. De plus, certaines plateformes ont amélioré les mécanismes d'enchères de gaz pour réduire le besoin pour les utilisateurs de payer des frais de gaz élevés pour la priorisation, réduisant la fréquence du front-running et d'autres problèmes liés au MEV.

Couche d'application : Dans la couche d'application, les protocoles DeFi et les DEX abordent MEV en mettant en œuvre des enchères par lots et des swaps atomiques. Des plateformes comme Balancer et Uniswap V3 traitent toutes les transactions par lots basés sur le temps, prévenant efficacement les comportements MEV nuisibles tels que les attaques sandwich. Des oracles comme Chainlink fournissent des références de prix on-chain, réduisant les opportunités d'arbitrage et diminuant la probabilité d'exploitation de MEV.

Couche 2 : Les solutions de mise à l'échelle de la couche 2 atténuent les risques de MEV en traitant de gros volumes de transactions hors chaîne avant de les soumettre à la chaîne principale. Des technologies comme les Optimistic Rollups et les ZK-Rollups regroupent et vérifient les transactions avant de les enregistrer sur la chaîne, empêchant les producteurs de blocs de manipuler l'ordre des transactions. De plus, certains protocoles de couche 2 pour les DEX utilisent la correspondance et le règlement hors chaîne, réduisant ainsi davantage les opportunités potentielles de MEV.

Solutions représentatives

Plusieurs produits spécialisés dans le domaine du MEV ont abordé de nombreux problèmes. Les principaux fournisseurs tels que Flashbots et Blocknative aident les mineurs, les validateurs et les chercheurs à identifier et extraire le MEV sur les plateformes DeFi.

Flashbots

Flashbots relève les défis MEV en introduisant des « transactions groupées MEV », qui soumettent un groupe de transactions en tant qu’opérations atomiques, en veillant à ce qu’elles s’exécutent toutes ou échouent, empêchant ainsi les transactions frontales et préemptives. Les relais Flashbots connectent les chercheurs et les mineurs, offrant un mécanisme transparent de soumission des transactions. La plate-forme utilise un système amélioré d’enchères de gaz prioritaires, permettant aux mineurs et aux validateurs de sélectionner des transactions en fonction de la valeur MEV tout en réduisant la congestion du réseau. En offrant des possibilités d’extraction MEV transparentes, Flashbots garantit l’équité, permettant à tout utilisateur capable de participer à l’extraction MEV. Ces conceptions améliorent à la fois l’efficacité et l’équité des processus MEV.

Blocknative

L'innovation principale de Blocknative réside dans la fourniture d'une plateforme de relais MEV transparente et efficace. En se connectant à la plateforme, les validateurs peuvent accéder à des blocs complets contenant des opportunités MEV. Contrairement aux systèmes traditionnels pilotés par les mineurs, Blocknative utilise un modèle de relais ouvert, permettant à plusieurs développeurs et validateurs de concourir équitablement, réduisant ainsi les risques de centralisation des MEV. De plus, Blocknative propose des points de terminaison RPC de bundles MEV, aidant les chercheurs à optimiser les stratégies MEV en regroupant et en soumettant des transactions à la blockchain.

BloxRoute

BloxRoute innove grâce à son protocole de "Réseau de Distribution Blockchain (BDN)", qui prend en charge de multiples nœuds via des passerelles open source ou des API publiques de BloxRoute. Cela garantit une faible latence, un débit élevé et une neutralité de protocole. Cette conception permet aux nœuds de se synchroniser rapidement, aidant ainsi les projets blockchain à améliorer la vitesse de transaction, à réduire la congestion et à diminuer les coûts de transaction.

Réseau Eden

Eden Network introduit un mécanisme de "locataire de slot", permettant aux utilisateurs de miser des jetons EDEN pour louer un espace de bloc prioritaire. Cela garantit que leurs transactions sont traitées dans le bloc désigné avec une protection MEV. Cette conception protège les traders contre les attaques MEV néfastes, telles que le front-running, notamment pendant les périodes de forte congestion du réseau.

Eden Network incite également les producteurs de blocs avec des récompenses en jetons à respecter les règles du protocole, en veillant à ce que les transactions soient traitées dans le bon ordre. Les producteurs de blocs qui enfreignent ces règles s’exposent à des sanctions, y compris un retrait potentiel du réseau.

Conclusion

En résumé, MEV a un impact complexe sur l'équité, l'intégrité transactionnelle et le développement à long terme de l'écosystème blockchain. Alors que MEV offre aux mineurs et aux validateurs des incitations supplémentaires, attirant ainsi plus de projets et de participation communautaire, il impose également des coûts de transaction élevés aux utilisateurs réguliers. Des pratiques telles que le front-running et les attaques par sandwich entravent la capacité des utilisateurs à exécuter des transactions dans l'ordre souhaité, augmentant l'imprévisibilité. Les participants techniquement compétents ou les mineurs astucieux dans cet environnement tirent parti des avantages informationnels pour réaliser des profits, laissant les utilisateurs ordinaires en situation de désavantage. Ce déséquilibre mine la transparence et la décentralisation que la blockchain visait initialement à atteindre. De plus, MEV contribue à l'asymétrie de l'information et à la congestion du réseau.

MEV pose des défis importants pour l'équité de la blockchain. Essentiellement, cela représente une opportunité d'arbitrage dans la conception du système, permettant aux mineurs ou validateurs d'exploiter des avantages informationnels et d'ordonnancement, perturbant les principes d'équité fondamentaux à la conception de la blockchain. La centralisation de MEV aggrave le problème, les validateurs riches en ressources capturant davantage d'opportunités de profit tandis que les utilisateurs réguliers et les petits mineurs peinent à en bénéficier.

Les solutions futures pourraient se concentrer sur l’amélioration des mécanismes de consensus et des règles d’ordonnancement, avec une innovation continue à différents niveaux. Au fur et à mesure que de plus en plus d’écosystèmes de chaînes publiques se développent, le MEV inter-chaînes deviendra probablement un objectif clé dans les développements à venir.