Avec l'évolution rapide de l'écosystème blockchain, la Valeur Maximale Extractible (MEV) a émergé comme un défi clé impactant les performances, l'équité et l'expérience utilisateur des blockchains publiques. La MEV fait référence à la valeur supplémentaire extraite par les mineurs, les validateurs ou d'autres participants du réseau grâce au réarrangement, à l'insertion ou à la suppression de transactions, comme détaillé dans un précédent aperçu de la MEV. Ce problème est omniprésent dans les réseaux blockchain, en particulier dans les échanges décentralisés (DEX), les scénarios de liquidation et d'arbitrage.

Bien que les blockchains comme Ethereum aient mené de nombreuses recherches et pris des contre-mesures, la conception unique de chaque blockchain entraîne des manifestations et une gravité variables des problèmes MEV. Solana, en tant que blockchain publique haute performance, est connue pour son débit élevé et sa faible latence. Cependant, bien que ces caractéristiques atténuent certains problèmes de MEV, elles apportent également de nouveaux défis : une concurrence élevée entraîne des problèmes d’enchères - l’architecture haute performance de Solana permet à un plus grand nombre de participants de rivaliser simultanément pour les ressources on-chain, ce qui intensifie les risques de front-running et de reséquençage des transactions ; L’utilisation généralisée par Solana du modèle Central Limit Order Book (CLOB), tout en améliorant la liquidité, offre également plus de marge de manœuvre pour l’arbitrage à haute fréquence et les bots MEV ; La faible latence améliore l’expérience utilisateur mais met également en évidence la sensibilité aux retards entre les nœuds, ce qui exacerbe le problème de « l’avantage du premier arrivé »...

Pour relever ces défis, la communauté et les développeurs ont suggéré différentes solutions, telles que l'optimisation des mécanismes de consensus, la mise en place de pools de transactions différées et le développement d'algorithmes d'appariement d'ordres plus équitables. Cet article se penche sur la manifestation distinctive des problèmes de MEV sur la blockchain Solana, en synthétisant les recherches et les pratiques existantes pour analyser les solutions potentielles. Son objectif est d'offrir des perspectives pour la construction d'un écosystème Solana plus équitable et plus efficace.

Aperçu de MEV sur Solana

En juin 2024, un bot sandwich MEV connu sous le nom de "arsc" a exploité les utilisateurs de Solana pour voler environ 30 millions de dollars lors d'attaques MEV au cours des deux derniers mois. Cela et les débats subséquents sur la conception de l'infrastructure avec Ethereum ont une fois de plus attiré l'attention sur les problèmes MEV de Solana.

Selon les dernières données, le réseau de Solana génère environ 500 millions de dollars par an grâce à MEV. Jito Labs, un flashbot sur Solana, donne un aperçu de l'ampleur des revenus de MEV sur le réseau. Le graphique ci-dessous compare les revenus des principaux protocoles DeFi, montrant que les revenus mensuels de Jito Labs en octobre ont atteint 78,92 millions de dollars, soit le double des 39,45 millions de dollars enregistrés en mai. Le 24 octobre, le protocole a gagné 6,14 millions de dollars en une seule journée uniquement grâce aux pourboires, mettant en évidence la forte demande de services d'extraction de MEV sur le réseau Solana.

Source: Defillama

Cette année, l'activité de MEV sur Solana a été particulièrement prononcée dans les échanges de jetons mèmes de grande notoriété. Le facteur principal qui alimente cette tendance est que les transactions de jetons mèmes sont souvent concentrées dans des pools de liquidité faible, ce qui rend leurs prix très susceptibles de manipulation. Étant donné la nature spéculative des jetons mèmes et leur volatilité extrême en termes de prix, les bots MEV ont de nombreuses opportunités de réaliser des profits. De plus, les erreurs d'exécution d'ordres au sein de ces pools de liquidité faible ouvrent davantage la porte à l'exploitation de MEV. Par exemple, un trader a acheté par erreur des jetons dogwifhat à 3 $ chacun, alors que le prix du marché était de seulement 0,20 $. Par conséquent, cela permet aux bots MEV de saisir rapidement l'opportunité. Le trading de jetons mèmes est devenu un élément majeur de l'activité de MEV, avec la frénésie autour du jeton BONK au début de 2024, voyant les volumes d'échanges quotidiens atteindre 50 à 60 millions de dollars, une part significative étant alimentée par des échanges liés à MEV.

Comment l'architecture de Solana permet-elle des opportunités de trading MEV

Preuve de l'histoire (PoH)

La preuve de l'histoire (PoH) repose sur des fonctions de retard vérifiables (VDF) pour générer et vérifier les séquences temporelles. Chaque horodatage contient le hachage de l'horodatage précédent, ce qui garantit que les événements sont enregistrés dans l'ordre. Le résultat de chaque opération est soumis à la sortie précédente, ce qui donne des sorties imprévisibles. Ce processus est exécuté sur un seul cœur GPU en enregistrant périodiquement la sortie actuelle et le nombre d'appels. Les validateurs confirment ces sorties par des calculs parallèles pour garantir la séquence temporelle et la sécurité. Agissant comme une horloge décentralisée, la PoH aide à réduire le besoin de synchronisation des nœuds et simplifie le processus de consensus.

Source :Whitepaper Solana

Sans PoH, la séquence de transaction pourrait être soumise à d'autres facteurs, tels que l'enchère de frais de mineur ou les retards de synchronisation des nœuds. Cependant, avec PoH sur Solana, chaque événement (par exemple, les transactions, la production de blocs) dispose d'une horodatage claire et convenue. Cela permet aux autres nœuds et validateurs de vérifier facilement la séquence des événements. Cette transparence est cruciale pour les traders MEV, car elle fournit un cadre clair pour déterminer quelles transactions seront exécutées en premier et lesquelles peuvent présenter des opportunités d'arbitrage. Les traders MEV peuvent utiliser les horodatages générés par PoH pour prédire quelles transactions pourraient impacter le marché, ce qui leur permet d'exécuter des opérations d'arbitrage avant que ces transactions ne se produisent.

La conception de PoH permet à Solana de traiter et de vérifier les transactions avec une vitesse exceptionnelle. Le réseau Solana réalise des confirmations de transactions à faible latence en calculant les horodatages PoH sur chaque nœud. C'est un avantage significatif pour les traders de MEV, car l'essence du trading de MEV repose souvent sur des réponses rapides aux changements du marché. Dans les marchés DeFi, le prix de certains actifs peut changer en raison d'une seule transaction, et les traders de MEV peuvent capitaliser sur ces fluctuations pour réaliser des bénéfices. Les capacités à faible latence de PoH leur permettent de devancer les autres dans l'exécution des transactions. La vérification d'horodatage cryptographique inhérente à PoH sous-tend le débit élevé de Solana. Elle permet au réseau de traiter un volume massif de transactions beaucoup plus rapidement que les chaînes de blocs traditionnelles. Cela crée de nombreuses opportunités pour le trading à haute fréquence et l'extraction efficace de MEV.

La PoH réduit les besoins de communication des nœuds, c'est pourquoi Solana est connue pour son efficacité réseau élevée. Cette condition rend l'activité de la blockchain de Solana fréquente. La vitesse de traitement élevée et la faible latence sont particulièrement adaptées au trading à haute fréquence et à l'arbitrage sur des marchés peu liquides, et un nombre croissant de nouveaux projets attirent davantage le trading de MEV.

Tower BFT

L'essence de Tower BFT réside dans la rapidité du processus de consensus en minimisant les frais généraux de communication des nœuds. Les protocoles BFT traditionnels nécessitent des échanges de messages importants pour parvenir à un consensus, en particulier dans les réseaux à plusieurs nœuds où les retards et l'utilisation de la bande passante sont inévitables. Le mécanisme PoH de Solana précalcule et enregistre des horodatages. Cela permet aux nœuds de validation de vérifier efficacement la séquence de transaction en ne se fiant qu'aux horodatages générés par PoH. Il n'est pas nécessaire pour eux d'échanger des données de séquence temporelle importantes.

Source :Helius Blog - Consensus sur Solana

Le fonctionnement de Tower BFT est basé sur les points clés suivants :

Séquence de vérification: Tower BFT utilise la séquence temporelle fournie par PoH pour garantir que chaque valideur dispose d'une référence temporelle claire lors du vote. Cela accélère le processus de consensus et évite les retards généralement observés dans les algorithmes BFT traditionnels.

Poids des votes : chaque validateur vote en fonction de son poids dans le réseau. Le processus de vote renforce la cohérence et la fiabilité en accumulant continuellement des données historiques confirmées. Cela garantit que, lorsque le consensus est atteint, une minorité de nœuds ne peut pas compromettre facilement la sécurité du réseau.

Réduction des besoins en synchronisation réseau : Grâce à PoH, Tower BFT réduit la quantité d'échanges de messages nécessaires entre les nœuds, ce qui améliore l'efficacité et la scalabilité du réseau. Dans le réseau Solana, cela signifie que plus de transactions peuvent être traitées simultanément, réduisant ainsi les retards causés par les problèmes de synchronisation des nœuds.

En combinant le mécanisme PoH, Tower BFT peut fournir un environnement commercial à faible latence et efficace. Tout comme le PoH, cette efficacité et cette faible latence créent de vastes opportunités pour le MEV. Les traders MEV ont souvent besoin d'exécuter un grand nombre de transactions en peu de temps. Le débit élevé du réseau Solana permet aux traders MEV de saisir les opportunités d'arbitrage avec une plus grande efficacité et fréquence.

Planification simultanée des leaders

Solana exploite le mécanisme PoH pour établir un horodatage unifié à travers le réseau et attribue plusieurs leaders pour une planification parallèle basée sur cet horodatage. Chaque leader a pour tâche de produire un bloc dans un créneau horaire désigné, appelé un "créneau leader". En opérant simultanément, ces leaders génèrent des blocs en utilisant l'horodatage unifié, qui sont ensuite validés aux côtés de ceux produits par d'autres leaders. Cette structure parallèle améliore considérablement le débit des transactions de Solana tout en réduisant la latence de confirmation. Contrairement aux blockchains traditionnelles telles que Bitcoin et Ethereum, où un seul leader (mineur ou validateur) gère la génération de blocs, la planification de leaders concurrents de Solana permet la création simultanée de plusieurs blocs, maximisant ainsi l'efficacité et la scalabilité du réseau.

Le modèle de leader unique dans les blockchains traditionnelles rencontre souvent des goulots d'étranglement lors de la production de blocs, notamment lors de périodes de forte activité transactionnelle. Cela peut entraîner des retards et de l'incertitude dans l'exécution des opérations d'arbitrage car les traders de MEV peuvent avoir besoin d'attendre la génération et la confirmation des blocs. La planification de leader concurrente de Solana réduit le temps d'attente dans la production de blocs en permettant à plusieurs leaders de produire des blocs simultanément. Cela se traduit par des confirmations de transaction plus rapides et une inclusion de bloc.

La planification concurrente des leaders introduit une concurrence entre les leaders. À chaque créneau, plusieurs leaders ont pour tâche de générer des blocs, et chaque leader peut donner la priorité à des transactions différentes, ce qui entraîne des écarts de prix ou des incohérences dans la séquence des transactions. Les traders de MEV peuvent tirer parti de ces écarts en exécutant rapidement des transactions avant les autres. Lorsque plusieurs leaders génèrent des blocs, certaines transactions peuvent être priorisées dans le bloc d'un leader mais retardées dans celui d'un autre. Cela permet aux traders de MEV d'exploiter ces différences de timing entre les créneaux pour s'engager dans l'arbitrage.

Structure du marché des frais natifs

Solana a actuellement une structure de frais à deux niveaux : les frais de base et les frais de priorité. Chaque transaction nécessite des frais de base, généralement fixés à 5 000 lamports/signature, soit environ 0,000005 SOL. Les frais de priorité sont des frais supplémentaires facultatifs qui visent à améliorer la priorité des transactions dans le réseau. 50 % des frais de priorité sont brûlés, tandis que les 50 % restants sont payés au leader actuel (validateur). L'idée principale de ce mécanisme est d'ajuster la séquence de traitement des transactions grâce à des incitations, permettant ainsi aux expéditeurs de payer pour une priorité plus élevée et assurant que les validateurs traitent rapidement leurs transactions dans le prochain bloc.

Étant donné que Solana ne dispose pas d'un mécanisme de frais dynamique comme l'EIP-1559 d'Ethereum, le système de frais de priorité reflète quelque peu les ajustements dynamiques basés sur les conditions de transaction, ce qui remplit une fonction similaire. La caractéristique clé de ce mécanisme est qu'il permet aux expéditeurs de transactions d'ajuster leurs frais de manière flexible en fonction de l'état actuel du réseau pour garantir un traitement rapide en ligne avec la demande du marché. Pour les traders MEV, cela est particulièrement crucial : les traders MEV peuvent payer des frais plus élevés lorsque le réseau est occupé pour donner la priorité à leurs transactions dans le prochain bloc.

Cependant, la structure tarifaire dynamique de Solana a encore besoin d'améliorations. Le système de frais actuel n'est pas sans défauts, et des mises à jour futures sont attendues pour créer une conception plus juste et plus efficace.

Qualité de service (QoS)

Le mécanisme de qualité de service (QoS) est un système de gestion du trafic réseau basé sur une allocation pondérée. Solana l'utilise pour attribuer la priorité à différents types de transactions, optimisant ainsi la distribution des ressources et les performances du réseau. Les validateurs allouent les ressources réseau en fonction de l'enjeu qu'ils détiennent. Les comptes avec des enjeux plus élevés se voient accorder une bande passante de traitement plus importante en cas de congestion du réseau, rendant ainsi l'allocation des ressources plus économiquement incitative. Les validateurs sont responsables du traitement des transactions et de la maintenance de l'état du grand livre dans le réseau. La QoS garantit que les validateurs peuvent gérer efficacement le trafic réseau en fonction de leur enjeu tout en les incitant à attirer les utilisateurs grâce à des enjeux plus élevés.

Pendant les périodes de congestion du réseau, les transactions à faible priorité (typiquement celles avec des frais plus bas) peuvent consommer des ressources réseau, entraînant des retards dans les transactions de grande valeur, telles que les échanges MEV. La QoS aborde ce problème en mettant en œuvre un classement de priorité et un système d'allocation des ressources, qui garantit que les transactions de faible valeur ne perturbent pas l'efficacité de celles de grande valeur. Ce mécanisme permet aux traders MEV de planifier leurs stratégies de manière plus efficace, augmentant ainsi la certitude de l'exécution. Les traders MEV ont souvent besoin d'effectuer simultanément plusieurs transactions connexes, telles que l'exécution de stratégies d'arbitrage complexes à travers des ponts multi-chaînes ou des échanges décentralisés. La QoS garantit que ces transactions connexes sont traitées consécutivement dans un court laps de temps, réduisant ainsi le risque d'échec causé par des interruptions dans la chaîne de transaction.

Protocole QUIC

Solana utilise le protocole QUIC pour réduire significativement le délai entre la soumission et la confirmation des transactions, optimisant ainsi les flux de travail des validateurs et offrant un timing plus précis pour les échanges MEV. QUIC permet une configuration et une récupération de connexion plus rapides, réduisant ainsi la latence du réseau. Il prend également en charge la transmission simultanée de plusieurs flux de données sur une seule connexion, ce qui soulage la congestion du réseau. De plus, QUIC dispose d'un mécanisme efficace de contrôle de la congestion et d'une stratégie de récupération des pertes de paquets, assurant une transmission rapide des transactions même dans des conditions réseau instables. Grâce à un chiffrement intégré, QUIC garantit une transmission sécurisée des données. Sa mise en œuvre a permis de résoudre bon nombre des problèmes de temps d'arrêt du réseau précédents de Solana.

Solutions MEV Solana

Jito: Fournisseur d'infrastructure MEV sur Solana

Lorsque nous discutons des solutions MEV sur Solana, nous devons mettre en avant Jito. Jito Network, lancé par l'équipe Jito Labs, se concentre sur l'infrastructure MEV pour Solana. Jito Labs a introduit plusieurs produits, y compris le client validateur Jito-Solana et le moteur de blocs Jito. En août 2022, Jito Labs a annoncé avoir levé 10 millions de dollars lors d'un financement de série A, dirigé par Multicoin Capital et Framework Ventures.

Jito-Solana

Jito-Solana est une variante optimisée du client validateur Solana, conçue spécifiquement pour une extraction MEV efficace. En prenant en charge le regroupement des transactions, Jito permet aux chercheurs de contrôler la séquence de transactions au sein d’un bloc. Ce contrôle minimise la probabilité que les chercheurs aient recours à des transactions de faible valeur ou inutiles, encourageant plutôt la participation à un système d’enchères rationalisé où les enchères sont faites en fonction des récompenses potentielles. Le mécanisme de regroupement de Jito augmente les chances que les transactions soient incluses dans des blocs en permettant aux chercheurs de soumettre plusieurs transactions en un seul lot, améliorant ainsi l’efficacité et réduisant la dépendance aux transactions de faible valeur. Les validateurs donnent la priorité aux offres groupées les plus rémunératrices, ce qui permet d’obtenir des interactions plus rentables et de réduire les échecs de transaction.

Moteur de blocs Jito

Le moteur de bloc Jito est une plateforme d'enchères hors chaîne grâce à laquelle les relayers, les chercheurs et les validateurs du réseau peuvent coordonner le séquençage des transactions via un mécanisme d'enchères, maximisant ainsi l'extraction de MEV.

Tableau de bord MEV

Jito Labs fournit le tableau de bord MEV pour surveiller et analyser l'activité MEV sur Solana. Il aide les développeurs, les validateurs et les utilisateurs à comprendre les spécificités et les tendances du MEV sur le réseau Solana.

Optimisation du planificateur

Dans les problèmes liés à la MEV, l'incertitude dans le séquençage des transactions facilite les attaques d'interception et d'intercalation. Les attaquants peuvent tirer profit en manipulant la séquence des transactions pour exploiter les mécanismes de priorité des nœuds de validation. Pour remédier à cela, Solana a optimisé son ordonnanceur, en particulier avec la prochaine mise à jour de l'ordonnanceur version 1.18.

L'ordonnanceur est optimisé pour améliorer principalement la détermination du classement de priorité des transactions. L'architecture de traitement multi-thread actuelle de Solana peut conduire à des décisions de priorité non synchronisées lorsque différents threads traitent des transactions provenant de files d'attente distinctes. Cette incohérence permet aux attaquants de perturber les transactions utilisateur normales en soumettant des transactions conflictuelles. L'ordonnanceur repensé se concentre sur l'amélioration de la coordination entre les threads pour minimiser les conflits de séquençage de transactions qui résultent de conditions de concurrence. De plus, le système optimisé identifie mieux les transactions à haute priorité, garantissant qu'elles sont traitées sans délai, même en cas de congestion du réseau.

Améliorations de la confidentialité

En réponse aux transactions MEV, Solana améliore la confidentialité en cryptant les détails des transactions, ce qui rend difficile l'accès aux informations critiques pour les attaquants. De plus, Solana explore des concepts similaires aux pools de transactions privées d'Ethereum. Les utilisateurs peuvent acheminer leurs transactions via un pool de confidentialité. Dans ce pool, les transactions restent dissimulées au public jusqu'à ce qu'elles soient traitées, réduisant ainsi le risque d'attaques sandwich et de front-running.

Séquençage décentralisé

En mettant en œuvre des services de séquençage indépendants, Solana sépare la logique de séquençage des transactions des nœuds de validation. L'utilisation d'algorithmes de randomisation dans le séquençage diminue efficacement les chances que certaines transactions soient prioritaires, réduisant ainsi la capacité des attaquants à exploiter les mécanismes de séquençage pour l'extraction de MEV. De plus, le modèle d'incitation des validateurs peut être ajusté pour réduire leur dépendance vis-à-vis des frais de priorité, ce qui encourage un traitement plus impartial des transactions plutôt que la manipulation de la séquence pour un profit supplémentaire.

Conclusion

MEV a longtemps été un défi majeur pour les réseaux décentralisés. Bien que Solana soit réputée pour sa haute performance et sa faible latence, ces qualités en font une cible attrayante pour les attaquants MEV. Des problèmes tels que le front-running, les attaques sandwich et le séquençage malveillant des transactions compromettent l'équité du réseau et dégradent l'expérience utilisateur. Pour résoudre ces problèmes, Solana a mis en place des solutions multicouches, notamment des optimisations de l'ordonnanceur, des technologies renforçant la confidentialité et des ajustements du modèle de frais. Solana vise à atténuer les risques de front-running et d'attaques sandwich grâce à ces efforts, tout en améliorant l'allocation des ressources.

Pour s’attaquer au problème des VEM, il faut des progrès technologiques, un engagement continu de la communauté et l’établissement d’un consensus. La communauté peut développer de manière collaborative des solutions aux défis MEV en favorisant une gouvernance décentralisée et des discussions transparentes. Solana devrait également proposer des outils et des ressources pour aider les utilisateurs à détecter et à atténuer les attaques MEV, leur permettant ainsi de se défendre de manière proactive. Au fur et à mesure que le réseau s’étend et devient plus complexe, Solana doit trouver un équilibre entre hautes performances, décentralisation et équité. Il y a encore un long chemin à parcourir pour résoudre le problème du « triangle impossible ».