Escrito por: 0xFishylosopher Compilado por: Deep Tide TechFlow

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MEV, ou Maximum Extractable Value, é um subproduto do design da blockchain e um fenômeno DeFi exclusivo.

Essencialmente, MEV é apenas uma instância de comportamento de maximização de lucro, onde os validadores que operam um blockchain buscam maximizar seus lucros na tarefa de validar transações. Embora alguém possa argumentar que o MEV pode ser benéfico ao melhorar a eficiência do capital, ele pode afetar significativamente a experiência do usuário ao usar aplicativos descentralizados, incluindo taxas de gás mais altas, derrapagem e riscos, como conluio e centralização do validador.

Neste artigo, 0xFishylosopher explorará primeiro o MEV como um conceito teórico e o risco sistêmico que ele representa para o ecossistema. Em seguida, usando Flashbots como estudo de caso, exploramos como a comunidade DeFi está tentando lidar com todas essas externalidades negativas do MEV.

「Flash Boys」Clube

MEV é um recurso da tecnologia blockchain, não um bug da tecnologia blockchain. Em uma determinada rede blockchain, os validadores (ou mineradores no modelo PoW tradicional) decidem quais dados colocar na cadeia. Especificamente, eles podem controlar a ordem em que os dados estão na cadeia. Acontece que certas transações dão aos validadores grandes lucros. Portanto, como agentes econômicos racionais, os validadores organizarão as transações de forma a maximizar as taxas de transação.

O conceito deste MEV foi elaborado pela primeira vez pelo pesquisador de contratos inteligentes Phil Dainan em um importante artigo chamado "Flash Boys 2.0", no qual os pesquisadores destacaram a existência de uma infinidade de bots e agentes de arbitragem tentando "prever e explorar" os usuários comuns. A DEX Trading, semelhante aos operadores de alta frequência em finanças tradicionais, otimiza ativamente os atrasos nas transações. Para se ter uma ideia da escala desse fenômeno, apenas nas últimas 24 horas em que escrevo, 2.578 ETH, ou cerca de US$ 4,9 milhões em lucros a preços atuais, foram realizados por meio de operações de MEV.

Embora o MEV seja um termo amplo que abrange muitos métodos e cenários de arbitragem diferentes, existem alguns recursos importantes que sustentam as muitas oportunidades de MEV do DeFi. Primeiro, muitos MEVs são implementados por meio de um processo chamado Leilão de Gás Prioritário (PGA), em que os usuários pagam taxas de transação (gás) mais altas para que suas transações sejam executadas primeiro. Como muitos bots de arbitragem dependem de ter suas transações executadas primeiro para obter lucro, esses bots se envolverão em guerras de lances de gás, aumentando constantemente os preços para que suas transações sejam executadas por validadores, causando congestionamento de rede severo e impossibilitando que usuários comuns as executem. transações, a menos que também paguem taxas de transação exorbitantes.

Os validadores, por outro lado, são um dos principais beneficiários desse cenário. Na verdade, quanto maior o poder, maior o lucro: como os validadores (pelo menos em teoria) têm o poder de decidir quais transações executar, eles podem ganhar taxas de "otimização de pedidos" determinando quais transações lhes trazem mais dinheiro. Na prática, no entanto, é muito complicado para os validadores passar por todo o processo de pesquisa, empacotamento e execução do MEV. Como resultado, a maior parte da "otimização de classificação" é terceirizada para buscadores, construtores e retransmissores especializados, intermediários que podem ser imaginados como "secretários" de validadores que simplificam o processo de MEV em troca de uma parte dos lucros. Especificamente, os Buscadores procurarão oportunidades de MEV, os Construtores agruparão essas oportunidades em "blocos" completos e os retransmissores enviarão esses "blocos" completos para validadores ou construtores de blocos reais. Assim, o quadro geral do ecossistema MEV moderno é o seguinte:

Como mencionamos anteriormente, embora a arbitragem permitida pelo MEV possa trazer alguns benefícios, incluindo maior eficiência de capital e garantia de que os preços sejam consistentes nas bolsas, pode haver enormes externalidades negativas para os usuários finais. execução e maior derrapagem (como ataques sanduíche). No entanto, este não é o maior risco que o MEV representa para o blockchain - especialmente se os validadores conspirarem entre si, o MEV pode realmente minar a segurança da camada de consenso do blockchain.

Esse problema de segurança decorre do problema de alinhamento de incentivos - em todas essas oportunidades lucrativas de MEV, os mineradores podem obter mais lucros otimizando as taxas de transação, em vez de aderir a um subsídio constante de recompensa por bloco. Como Dainan escreve:

Assim, um minerador pode bifurcar um bloco de alta taxa, reservando algumas das taxas para atrair outros mineradores a construir nesse fork. Em casos extremos, incentivos ao desvio do protocolo podem causar confusão nas estratégias de mineradores economicamente racionais, reduzindo a segurança fornecida pelas confirmações de bloco.

Isso é conhecido como "ataque de subcotação" e é uma das várias maneiras pelas quais o MEV pode minar as garantias básicas de segurança do blockchain. Outros ataques conhecidos incluem "ataques de bandidos do tempo", onde, em vez de conspirar para roubar transações lucrativas do bloco atual, os validadores conspiram para reescrever oportunidades de MEV na história passada. Além disso, as retiradas de MEV nem precisam acontecer na cadeia, pois podem ser feitas inteiramente por meio de transações backdoor fora da cadeia, como entre grandes transatores e validadores.

Portanto, podemos ver que as práticas MEV enfrentam muitos riscos no ecossistema blockchain.

Flashbots e a guerra contra o MEV

Dadas as consequências potencialmente graves dos MEVs irrestritos, vários projetos e grupos trabalharam para mitigar as externalidades negativas dessa prática. Um dos grupos mais importantes neste espaço é o Flashbots, um projeto dedicado a realinhar os incentivos do MEV de forma a recompensar suficientemente os validadores por construir a cadeia honestamente enquanto mitiga os piores efeitos para os usuários comuns.

Para esse fim, os Flashbots tentam realizar três etapas distintas: (1) descobrir a "floresta escura" dos MEVs, (2) democratizar a extração de MEV e (3) redistribuir os benefícios de volta ao ecossistema. Para atingir o primeiro objetivo, a Flashbots possui um produto dedicado chamado MEV-inspect, que visa “iluminar” a “floresta escura” dos MEVs, quantificar as externalidades negativas causadas pelos MEVs e destacar a escala do problema.

Por outro lado, democratizar os objetivos duplos do MEV de extrair e redistribuir benefícios é mais complexo, abrangendo um conjunto completo de produtos que evoluem ao longo do tempo conforme o escopo e o foco do problema mudam. Em alguns aspectos, pode-se argumentar que a história de desenvolvimento de produtos da Flashbots nos últimos dois anos é em si uma linha do tempo do crescimento e desenvolvimento da Ethereum.

O primeiro conjunto significativo de produtos lançados pela Flashbots foi o cliente MEV-Geth, ou uma versão modificada do Golang para Ethereum, que é mais capaz de impedir a manipulação do MEV ao roteá-lo para um pool de transações privadas. Um mercado de leilões MEV é construído em cima desse novo cliente, usando o método "primeiro lance selado" (também conhecido como "lance cego"), onde cada participante só pode enviar um preço e nenhum dos participantes do leilão sabe O preço pelo qual os outros participantes licitam. Por esse design, os Flashbots atenuam as guerras de "lances de preços" discutidas anteriormente.

O princípio orientador por trás da criação do MEV-Geth e do mercado MEV é descentralizar o poder e a responsabilidade dos próprios blocos de construção validadores por meio de um processo de realinhamento incentivado chamado "separação proponente-construtor". Em vez de passar pelo complexo processo de busca e empacotamento de transações de MEV, os validadores que usam leilões de MEV podem simplesmente olhar para o mercado de MEV, descobrir quais transações darão a eles o MEV mais alto e fazer um único lance que reflita suas preferências reais. Além disso, para impedir que os validadores incluam suas próprias transações e lucrem com as transações do usuário precedidas por transações, os detalhes reais da transação (ordens de compra, ordens de venda, liquidações, etc.) não são divulgados até que a construção do bloco seja concluída.

Então, por que um validador usaria esse algoritmo e abriria mão da oportunidade MEV lucrativa mencionada anteriormente? Isso porque o algoritmo dos Flashbots só precisa selecionar as transações MEV do mercado, o que é mais fácil e barato para os validadores. À medida que mais e mais transações MEV de alta qualidade passam por esse mercado, em vez de diretamente na cadeia, os validadores podem obter recompensas maiores ao aderir aos Flashbots. Os resultados são muito impressionantes: logo após o lançamento do MEV-Geth, mais de 90% dos validadores do Ethereum começaram a usar esse esquema, mostrando assim a importância e eficácia do realinhamento incentivado na resolução de problemas potenciais. Mas, à medida que o ecossistema Ethereum evolui de um modelo Proof of Work (PoW) para um modelo Proof of Stake (PoS) a partir de setembro de 2022, essa mudança conceitual baseada na "separação proponente-construtor" também se torna inevitável.

A principal razão pela qual o PoS é mais eficiente do que o PoW é que, no PoW, cada nó deve construir e propor blocos do zero, enquanto no PoS apenas alguns validadores atuam como os principais proponentes de blocos para anexar dados ao blockchain. Embora isso seja ótimo para o ambiente e a eficiência computacional, devido à atratividade favorável do MEV, isso pode introduzir riscos adicionais de centralização, especialmente se os validadores ("proponentes") estiverem vinculados aos principais "construtores" dos vendedores do mercado. "conluio. Mesmo os pools de troca privados administrados pelos próprios Flashbots podem ser tentados pelo conluio e, é claro, confiar em uma única entidade como os Flashbots vai contra a ideia de descentralização.

O lançamento do MEV-boost descentraliza o "lado da oferta" deste mercado de MEV. O MEV-boost não apenas inclui transações do pool de transações privadas do Flashbots (essencialmente um monopólio), mas também permite que qualquer construtor que execute este software envie transações a todos os validadores participantes. Para os validadores, à medida que mais construtores participam da construção de todos esses diferentes blocos, isso permite que eles ganhem mais receita e saldos que os validadores têm acesso a quais transações, criando um ecossistema mais forte e seguro. Como o MEV-Geth, esse novo design realinha os incentivos de várias partes para evitar o risco de centralização e tem sido um grande sucesso, com mais de 85% da rede adotando esse design, dos quais os Flashbots passaram apenas 34% do comércio.

Flashbots SUAVE

Como tal, a tarefa de mitigar todos os riscos de centralização e proteger as finanças descentralizadas dos efeitos mais perniciosos do MEV permanece inacabada até agora. Ao impor uma separação proponente-construtor, a solução da Flashbots descentralizou ou redirecionou o poder-chave e a responsabilidade dos validadores para "construtores", tratando esses "construtores" como distintos dos construtores que escolhem as transações do validador. Na prática, no entanto, existem economias de escala significativas do construtor, que por sua vez levam a um risco de centralização do papel do construtor.

Então, como são as economias de escala para a função de construtor? Lembre-se de que os buscadores, construtores e retransmissores mencionados anteriormente desempenham papéis diferentes, com os pesquisadores procurando oportunidades de MEV e, em seguida, enviando-os aos construtores, que por sua vez enviam blocos completos aos retransmissores. Isso significa que os pesquisadores precisam escolher para quem enviar seus resultados. Para maximizar suas recompensas, eles selecionam os construtores da mais alta qualidade cujas transações são mais comumente selecionadas pelos validadores. Isso cria um efeito centralizador à medida que mais e mais negócios de alta qualidade fluem para os principais construtores, que sempre obterão os negócios de MEV da mais alta qualidade dos Buscadores, fortalecendo sua posição.

A prática provou que esse efeito de centralização do construtor existe. Nas últimas 24 horas escrevendo, os 5 principais construtores propuseram cerca de 90% do total de blocos MEV-Boost. À medida que esse nível de centralização aumenta, esses oligarcas podem começar a usar seu domínio para manipular transações, incluindo conluio e censura de certas transações, o que pode comprometer novamente a segurança do blockchain subjacente. Essa é a motivação por trás do projeto mais recente do Flashbots: um único leilão unificado de expressões de valor, que visa separar o processo de construção de blocos de qualquer blockchain único e terceirizá-lo para uma rede separada, descentralizando assim o Papel.

A SUAVE é, na verdade, uma cadeia de ordenação de bloco dedicada e independente que será responsável pelas funções de mempool e construtor da transação, enquanto os validadores da cadeia original (como Ethereum) serão responsáveis pelas funções de proposta e prova. Como podemos ver, SUAVE é uma extensão natural do princípio de "separação proponente-construtor", onde colocamos proponentes e construtores em duas cadeias completamente separadas para que ambos sejam suficientemente descentralizados e separados um do outro. Além disso, a visão da SUAVE é que ela servirá como uma camada de ordenação comum para muitas cadeias diferentes, de modo que, seja você um validador de Ethereum, Arbitrum, Polygon ou qualquer outra cadeia EVM, você pode usar SUAVE para encontrar as melhores oportunidades de MEV , não apenas para É aplicável à cadeia original em que você está, mas também é aplicável ao MEV de domínio cruzado de transações entre cadeias, que não podem ser obtidas simplesmente observando o pool de memória da transação da cadeia.

Embora a SUAVE tenha uma grande visão para beneficiar todas as partes envolvidas e tornar o ecossistema Ethereum mais descentralizado, ainda existem alguns problemas importantes de design que precisam ser resolvidos nos 6 meses desde seu início em novembro de 2022. Por exemplo, uma das questões centrais é se deve construir SUAVE como uma cadeia L1 separada (semelhante ao Chainlink), ou usar uma solução Rollup, ou "emprestar" um serviço de re-staking de validadores Ethereum, como Eigenlayer. Cada solução tem seus prós e contras exclusivos em termos de facilidade de implementação, retenção do validador, segurança e flexibilidade, que não discutiremos em detalhes aqui.

Outra questão central é se a SUAVE emitirá seu próprio token. Embora o fórum SUAVE negue atualmente que não lançará seu próprio token "por enquanto" e continuará a usar o ETH como seu token nativo em sua cadeia nativa, há várias questões sobre se os Flashbots continuarão com isso, especialmente desde o longo prazo Olhando para isso, lançar o token SUAVE parece ser a opção mais econômica para Flashbots como uma empresa privada. Além disso, é justo argumentar que a razão pela qual o Flashbots acredita que pode levantar uma avaliação de unicórnio de US$ 1 bilhão em um mercado de baixa é a promessa implícita de um futuro lançamento do token SUAVE.

Então, o que está impedindo o Flashbots de anunciar que está lançando tokens SUAVE? Acontece que o lançamento de um token vem com várias decisões de design complicadas. Por exemplo, esse token é útil para determinadas transações ou é apenas "outro token somente de governança"? Se esse token tiver utilidade, como será essa utilidade? Como incentivar diferentes partes interessadas de Flashbots (por exemplo, diferentes cadeias, usuários finais, construtores de Flashbots etc.) De qualquer forma, o complexo processo de alinhamento de incentivos precisaria ser resolvido, então a equipe do Flashbots tem todos os motivos para evitar esse problema por enquanto.

Além dos Flashbots: o panorama geral do futuro do DeFi

Embora seja muito cedo para dizer qual a forma que o SUAVE assumirá, e se essa nova cadeia de pedidos será capaz de atingir seus objetivos originais e alinhar incentivos de uma forma que realmente mitigue as externalidades negativas do MEV, acho que o MEV e os Flashbots representam uma imagem canônica das várias compensações, questões e princípios que envolvem o projeto de um sistema financeiro verdadeiramente descentralizado.

Primeiro, como mencionado anteriormente, o MEV é um recurso da tecnologia blockchain, não um bug. Essas oportunidades de arbitragem e incentivos de lucro para validadores decorrem da acessibilidade instantânea do blockchain e garantem a eficiência de capital do DeFi. Os efeitos negativos do MEV, incluindo congestionamento de rede, guerras de gás e derrapagem do usuário final, são apenas subprodutos e externalidades negativas desse processo.

Por definição, as externalidades negativas não afetam os agentes envolvidos em comportamento negativo. Nesse caso, causar congestionamento de rede e derrapagem para os usuários finais não prejudica validadores ou bots de arbitragem envolvidos nessa atividade lucrativa. Na economia tradicional, um sistema puramente baseado no mercado não pode lidar bem com todas essas externalidades. Tradicionalmente, os governos ou outros reguladores intervêm para corrigir a dinâmica do mercado e minimizar o impacto de externalidades negativas (como impostos sobre tabaco e álcool).

DeFi, por outro lado, é inerentemente sem confiança e se opõe a qualquer forma de imposição do governo humano. O mais próximo que chega de uma "agência de aplicação da lei" é obter certeza e transparência codificando regras e regulamentos em código (por exemplo, por meio de contratos inteligentes). Assim, como demonstra a história dos Flashbots, a redução das externalidades negativas do fenômeno MEV sempre dependeu de um processo complexo de redesenho e alinhamento de incentivos. Afinal, como os traders quantitativos de Wall Street, os bots de arbitragem DeFi não são conhecidos por seus altos padrões éticos e boa vontade.

Usar redesenho de incentivos para reduzir as externalidades negativas do MEV não é apenas uma característica intrínseca da equipe Flashbots. Além dos Flashbots, existem muitas outras equipes tentando realinhar incentivos e desenvolver protocolos para reduzir o impacto do MEV. Por exemplo, o Fair Sequencing Service (FSS) da Chainlink aproveita sua rede oracle descentralizada para terceirizar o processo de “pedido de transação” para validadores, alcançando um objetivo semelhante ao que a rede SUAVE está buscando. Outro exemplo é o mecanismo "Coincidence of Demand" (CoW) no protocolo CoW (anteriormente conhecido como Gnosis Chain), que se baseia se a transação é complementar (por exemplo, eu quero 1500 USDC por 1 ETH e você quer 1 ETH por 1.500 USDC) Cole negócios automaticamente e use algoritmos de resolução para garantir que todos negociem com o melhor preço.

No entanto, fazer o redesenho de incentivos em um ambiente descentralizado onde você não confia em nenhuma parte pode ser uma tarefa muito difícil porque, fundamentalmente, você está tentando negar economias de escala. Por exemplo, onde os construtores de Flashbots são centralizados, os construtores que "provaram seu valor" têm maior probabilidade de serem "confiáveis" pelos pesquisadores, que lhes darão mais negócios de alta qualidade e os solidificarão como líderes de mercado do destinatário. Identificar, abordar e implementar alternativas descentralizadas por meio do realinhamento de incentivos é basicamente jogar maluco - você nunca sabe quais vulnerabilidades de centralização e vulnerabilidades ocultas um sistema de incentivos recém-introduzido pode conter.Economias de escala, que só importam em retrospectiva.

Além disso, em um sistema complexo (como um blockchain) com muitas partes interessadas e agentes diferentes, é quase impossível evitar externalidades, pois quase certamente haverá cantos onde as ações de uma parte interessada se espalharão e afetarão a ação de outra parte interessada. Como Dainan demonstra em "Flash Boys v2.0", muitas dessas externalidades podem representar ameaças reais, desestabilizando todo o sistema. Portanto, qualquer sistema descentralizado - mesmo aqueles com uma teoria de jogos bem elaborada - sempre terá essa inerente complexidade, sutileza e vulnerabilidade, onde uma brecha inesperada pode ameaçar sua existência.

Em comparação com os sistemas centralizados, os sistemas descentralizados não contêm nenhum "ponto único de falha" óbvio - mas é isso que torna os sistemas descentralizados às vezes mais letais do que suas contrapartes centralizadas. Cada nó tem o potencial de se tornar um "ponto único de falha" se houver brechas no design do sistema.

No final, a história do MEV e dos Flashbots nos conta que manter a saúde de um sistema descentralizado sempre exigirá trabalho árduo e contínuo — participação contínua no jogo do whack-a-mole. A difusão da confiança em sistemas descentralizados requer difusão de responsabilidade e vigilância, especialmente porque há tantos incentivos econômicos em apostar: para o bem ou para o mal, o MEV está sempre presente.