Зі швидким розвитком екосистеми блокчейну, Максимальна Вилучена Вартість (MEV) стала ключовою проблемою, що впливає на продуктивність, справедливість та досвід користувачів публічних блокчейнів. MEV відноситься до додаткової вартості, яку вилучають майнери, валідатори або інші учасники мережі за допомогою перенумерування, вставки або видалення транзакцій, як описано в попередньому огляді MEV. Ця проблема є всюди в мережах блокчейну, особливо в сценаріях децентралізованих бірж (DEX), ліквідації та арбітражу.

Незважаючи на те, що блокчейни, такі як Ethereum, проводили велике дослідження та приймали протиходії, унікальний дизайн кожного блокчейну призводить до різноманітних проявів та серйозності проблем MEV. Solana, яка є високопродуктивним громадським блокчейном, відома своєю високою пропускною здатністю та низькою затримкою. Однак, поки ці характеристики полегшують деякі проблеми MEV, вони також приносять нові виклики: велика конкурентоспроможність призводить до проблем з торгівлею - високопродуктивна архітектура Solana дозволяє більшій кількості учасників одночасно конкурувати за ресурси on-chain, що підсилює ризики фронтраннінгу та переупорядкування транзакцій; широке використання моделі Центральної обмеженої книги замовлень (CLOB) у Solana, хоча й підвищує ліквідність, також надає більше можливостей для високочастотного арбітражу та роботів MEV для операцій; низька затримка поліпшує користувацький досвід, але також підкреслює чутливість до затримок між вузлами, загострюючи проблему "переваги першого руху"...

Для вирішення цих викликів спільнота та розробники запропонували різноманітні рішення, такі як оптимізація механізмів консенсусу, впровадження відкладених пулів транзакцій та розробка справедливіших алгоритмів узгодження замовлень. Ця стаття розглядає відмінне проявлення проблем MEV в блокчейні Solana, узагальнюючи існуючі дослідження та практики для аналізу потенційних рішень. Мета полягає в наданні уявлень для побудови справедливішої та ефективнішої екосистеми Solana.

Огляд MEV на Solana

У червні 2024 року MEV-бот з сандвічем під назвою "arsc" використовував користувачів Solana, щоб викрасти приблизно 30 мільйонів доларів за атаки MEV протягом останніх двох місяців. Це і подальші дебати про дизайн інфраструктури з Ethereum ще раз привернули увагу до проблем MEV у Solana.

Згідно з останніми даними, мережа Solana щорічно генерує орієнтовно $500 мільйонів від MEV. Jito Labs, флешбот на Solana, надає уявлення про масштаб доходів MEV в мережі. Наведена нижче діаграма порівнює дохід великих протоколів децентралізованих фінансів, показуючи, що щомісячний дохід Jito Labs у жовтні склав $78,92 мільйона, що вдвічі перевищує $39,45 мільйона, зафіксованих у травні. 24 жовтня протокол заробив $6,14 мільйона за один день виключно на чайові, підкреслюючи високий попит на послуги видобутку MEV в мережі Solana.

Джерело: Defillama

Цього року активність MEV на Solana була особливо помітною під час гучних торгів мем-токенами. Основним фактором, що зумовлює цю тенденцію, є те, що транзакції з мем-токенами часто зосереджені в пулах з низькою ліквідністю, що робить їхні ціни дуже сприйнятливими до маніпуляцій. Враховуючи спекулятивний характер мем-токенів та їхню надзвичайну волатильність цін, MEV-боти мають численні можливості для отримання прибутку. Крім того, помилки у виконанні ордерів у цих пулах з низькою ліквідністю ще більше відкривають двері для експлуатації MEV. Наприклад, один трейдер помилково придбав токени dogwifhat по 3 долари за штуку, тоді як ринкова ціна становила лише 0,20 долара. Як наслідок, це дозволяє MEV-ботам швидко скористатися можливістю. Торгівля мем-токенами стала основним компонентом активності MEV: повальне захоплення токенами BONK на початку 2024 року призвело до того, що щоденні обсяги торгів зросли до 50-60 мільйонів доларів, значна частина яких була зумовлена торгами, пов'язаними з MEV.

Як архітектура Solana дозволяє торгові можливості MEV

Доказ історії (PoH)

Proof of History (PoH) базується на перевіреній функції затримки (VDF) для генерації та перевірки послідовностей часу. Кожен мітка часу містить хеш попередньої мітки часу, що забезпечує запис подій у порядку. Результат кожної операції залежить від попереднього виводу, що призводить до непередбачуваних результатів. Цей процес виконується на одному ядрі GPU шляхом періодичного запису поточного виводу та кількості викликів. Валідатори підтверджують ці результати через паралельні обчислення для забезпечення послідовності часу та безпеки. Як розподілений годинник, PoH допомагає зменшити потребу в синхронізації вузлів та спрощує процес згоди.

Джерело:Solana Біла книга

Без PoH послідовність транзакцій може залежати від інших факторів, таких як комісія майнера або затримки синхронізації вузлів. Однак, з PoH на Solana, кожна подія (наприклад, транзакції, виробництво блоків) має чітку та узгоджену позначку часу. Це дозволяє іншим вузлам і валідаторам легко перевіряти послідовність подій. Ця прозорість має вирішальне значення для трейдерів MEV, оскільки вона забезпечує чітку основу для визначення того, які транзакції будуть виконані першими, а які можуть надати можливості для арбітражу. Трейдери MEV можуть використовувати позначки часу, згенеровані PoH, щоб передбачити, які транзакції можуть вплинути на ринок, що дозволяє їм здійснювати арбітражні угоди до того, як ці транзакції відбудуться.

Дизайн PoH дозволяє Solana обробляти та підтверджувати транзакції з винятковою швидкістю. Мережа Solana досягає підтвердження транзакцій з низькою затримкою, обчислюючи відмітки часу PoH на кожному вузлі. Це є важливою перевагою для торговців MEV, оскільки сутність торгівлі MEV часто залежить від швидких відповідей на зміни на ринку. На ринках DeFi ціна певних активів може змінюватися через одну транзакцію, і торговці MEV можуть скористатися цими коливаннями для отримання прибутку. Низькі можливості затримки PoH дозволяють їм випереджати інших у виконанні угод. Криптографічна перевірка відмітки часу, властива PoH, підґрунтя для високої пропускної здатності Solana. Це дозволяє мережі обробляти великий обсяг транзакцій набагато швидше, ніж традиційні блокчейни. Це створює величезні можливості для високочастотної торгівлі та ефективного видобутку MEV.

PoH зменшує потреби в комунікації вузлів, тому Solana відома своєю високою мережевою ефективністю. Ця умова робить діяльність блокчейну Solana частою. Висока швидкість обробки та низька затримка особливо підходять для високочастотної торгівлі та арбітражу на ринках з низькою ліквідністю, і зростаюча кількість нових проєктів додатково привертає торгівлю MEV.

Tower BFT

Суть Tower BFT полягає в прискоренні процесу згоди шляхом мінімізації накладних витрат на комунікацію вузлів. Традиційні протоколи BFT вимагають обміну повідомленнями для досягнення згоди, особливо в мережах з кількома вузлами, де затримки та використання пропускної здатності необхідні. Механізм PoH Solana попередньо обчислює та реєструє часові мітки. Це дозволяє валідаторним вузлам ефективно перевіряти послідовність транзакцій, спираючись виключно на часові мітки, створені PoH. Вони не потребують обміну обширними даними про послідовність часу.

Джерело:Helius Blog - Згода щодо Solana

Робота Tower BFT базується на наступних ключових моментах:

Послідовність перевірки: Tower BFT використовує часову послідовність, надану PoH, щоб забезпечити, що кожен перевіряючий має чітку відсилку часу при голосуванні. Це прискорює процес консенсусу та уникне затримок, які зазвичай зустрічаються в традиційних алгоритмах BFT.

Вага голосування: Кожен валідатор голосує на основі своєї ваги в мережі. Процес голосування підсилює послідовність та надійність шляхом накопичення підтверджених історичних даних. Це забезпечує, що, коли досягнуто згоди, меншість вузлів не може легко підірвати безпеку мережі.

Зменшення потреб у мережевій синхронізації: завдяки PoH Tower BFT зменшує кількість обміну повідомленнями, необхідну між вузлами, що покращує ефективність і масштабованість мережі. У мережі Solana це означає, що можна обробляти більше транзакцій одночасно, що зменшує затримки, спричинені проблемами синхронізації вузлів.

Поєднуючи механізм PoH, Tower BFT може забезпечити низьку затримку та ефективне торгове середовище. Подібно до PoH, ця ефективність і низька затримка створюють величезні можливості для MEV. Трейдерам MEV часто доводиться здійснювати велику кількість угод за короткий проміжок часу. Висока пропускна здатність мережі Solana дозволяє трейдерам MEV використовувати можливості арбітражу з більшою ефективністю та частотою.

Паралельне планування лідера

Solana використовує механізм PoH для встановлення єдиної позначки часу в мережі та призначає кількох лідерів для паралельного планування на основі цієї позначки. Кожному лідеру доручено створити блок у визначений часовий проміжок, відомий як «слот лідера». Працюючи одночасно, ці лідери генерують блоки, використовуючи уніфіковану позначку часу, які потім перевіряються разом з тими, що створюються іншими лідерами. Ця паралельна структура значно підвищує пропускну здатність транзакцій Solana, одночасно зменшуючи затримку підтвердження. На відміну від традиційних блокчейнів, таких як Bitcoin та Ethereum, де генерацією блоків займається один лідер (майнер або валідатор), одночасне планування лідерів Solana дозволяє створювати кілька блоків одночасно, таким чином максимізуючи ефективність та масштабованість мережі.

Модель з одним лідером в традиційних блокчейнах часто зіштовхується з пазурами під час виробництва блоків, особливо під час великого обсягу транзакцій. Це може призвести до затримок та невизначеності при виконанні арбітражних угод, оскільки трейдери MEV можуть потребувати очікування генерації блоку та підтвердження. Паралельне планування лідерів у Solana зменшує час очікування при виробництві блоків, дозволяючи одночасно виробляти блоки кільком лідерам. Це призводить до швидших підтверджень транзакцій та включення блоків.

Паралельне планування лідерів вводить конкуренцію серед лідерів. У кожному слоті кілька лідерів мають завдання генерувати блоки, і кожен лідер може надавати перевагу різним транзакціям, що призводить до розбіжностей у ціні або неузгодженостей у послідовності транзакцій. Торговці MEV можуть скористатися цими варіаціями, швидко виконуючи угоди перед іншими. Коли кілька лідерів генерують блоки, деякі транзакції можуть мати пріоритет у блоках одного лідера, але затримуватися в іншого. Це дозволяє торговцям MEV використовувати ці відмінності в часі між слотами для здійснення арбітражу.

Структура ринку власної комісії

Наразі Solana має дворівневу структуру комісій: базові та пріоритетні. Кожна транзакція вимагає базової комісії, яка зазвичай становить 5 000 ламп за підпис, що еквівалентно приблизно 0,000005 SOL. Комісія за пріоритет – це додаткова комісія, яка спрямована на підвищення пріоритету транзакцій у мережі. Спалюється 50% пріоритетної винагороди, а решта 50% виплачуються поточному лідеру (валідатору). Основна ідея цього механізму полягає в тому, щоб налаштувати послідовність обробки транзакцій за допомогою стимулів, що дозволяє відправникам транзакцій платити за вищий пріоритет і гарантує, що валідатори швидко обробляють свої транзакції в наступному блоці.

Оскільки у Solana відсутній динамічний механізм комісії, подібно до EIP-1559 Ethereum, система пріоритетної комісії до певної міри відтворює динамічні коригування на основі умов транзакції, що виконує схожу функцію. Основною особливістю цього механізму є те, що він дозволяє відправникам транзакцій гнучко коригувати свої комісії на основі поточного стану мережі, щоб забезпечити своєчасну обробку відповідно до попиту на ринку. Для MEV-трейдерів це особливо важливо: вони можуть платити вищі комісії, коли мережа зайнята, щоб надати пріоритет їх транзакціям у наступному блоку.

Однак динамічна система збору комісій Solana все ще має місце для вдосконалення. Поточна система комісій має свої недоліки, і очікується, що майбутні оновлення створять більш справедливий та ефективний дизайн.

Якість обслуговування (QoS)

Механізм якості обслуговування (QoS) - це система управління мережевим трафіком на основі вагового розподілу. Solana використовує його для призначення пріоритету для різних типів транзакцій, що оптимізує розподіл ресурсів та продуктивність мережі. Валідатори розподіляють мережеві ресурси на основі стейку, який вони утримують. Рахунки з вищими стейками отримують більше обробного пропускного здатності під час перевантаження мережі, що робить розподіл ресурсів більш економічно стимульованим. Валідатори відповідальні за обробку транзакцій та підтримку стану реєстру в мережі. QoS забезпечує, що валідатори можуть ефективно управляти мережевим трафіком згідно зі своїм стейком, стимулюючи їх привертати користувачів за допомогою вищих стейків.

У періоди перевантаження мережі транзакції з низьким пріоритетом (як правило, з нижчими комісіями) можуть споживати мережеві ресурси, що призводить до затримок у транзакціях з високою вартістю, таких як торгівля MEV. QoS вирішує цю проблему, впроваджуючи систему ранжування пріоритетів і розподілу ресурсів, яка гарантує, що транзакції з низькою вартістю не порушать ефективність транзакцій з високою вартістю. Цей механізм дозволяє трейдерам MEV ефективніше планувати свої стратегії, тим самим підвищуючи впевненість у виконанні. Трейдерам MEV часто доводиться здійснювати кілька пов'язаних транзакцій одночасно, наприклад, виконувати складні арбітражні стратегії через багатоланцюгові мости або децентралізовані біржі. QoS гарантує, що ці пов'язані транзакції обробляються послідовно протягом короткого періоду часу. Це знижує ризик збою, викликаного збоями в ланцюжку транзакцій.

Протокол QUIC

Solana використовує протокол QUIC для значного скорочення часу між поданням транзакції та її підтвердженням, таким чином оптимізуючи робочі процеси валідаторів та надаючи більш точне вимірювання часу для угод MEV. QUIC дозволяє швидше налаштування та відновлення з'єднання, що мінімізує мережеву затримку. Він також підтримує одночасну передачу кількох потоків даних через одне з'єднання, що полегшує мережеву затор. Крім того, QUIC має ефективний механізм контролю затору та стратегію відновлення втрачених пакетів, що забезпечує швидку передачу транзакцій навіть в нестабільних мережевих умовах. За допомогою вбудованого шифрування QUIC гарантує безпечну передачу даних. Його реалізація вирішила багато проблем попередніх періодів недоступності мережі Solana.

Solana Рішення MEV

Jito: постачальник інфраструктури MEV на Solana

При обговоренні рішень MEV на Solana ми повинні висвітлити Jito. Jito Network, запущена командою Jito Labs, фокусується на інфраструктурі MEV для Solana. Jito Labs представила кілька продуктів, включаючи Jito-Solana Validator Client та Jito Block Engine. У серпні 2022 року Jito Labs оголосила, що залучила $10 мільйонів у раунді фінансування серії A, очолюваному Multicoin Capital та Framework Ventures.

Jito-Solana

Jito-Solana — це оптимізований варіант клієнта валідатора Solana, розроблений спеціально для ефективного вилучення MEV. Підтримуючи об'єднання транзакцій, Jito дозволяє пошукачам контролювати послідовність транзакцій у блоці. Цей контроль мінімізує ймовірність того, що пошуковики вдадуться до малоцінних або непотрібних транзакцій, натомість заохочуючи участь у спрощеній системі аукціонів, де ставки робляться на основі потенційних винагород. Механізм об'єднання Jito підвищує шанси на включення транзакцій у блоки, дозволяючи пошукачам надсилати кілька транзакцій в одному пакеті, тим самим підвищуючи ефективність і зменшуючи залежність від транзакцій з низькою вартістю. Валідатори віддають перевагу найбільш високооплачуваним пакетам, що сприяє більш прибутковим взаємодіям і зменшує кількість невдач транзакцій.

Jito Блок Двигун

Jito Block Engine - це платформа поза ланцюжкових аукціонів, через яку релеї, пошукачі та валідатори в мережі можуть координувати послідовність транзакцій за допомогою механізму аукціону, що максимізує видобуток MEV.

Панель приладів MEV

Jito Labs надає Інформаційну панель MEV для моніторингу та аналізу активності MEV на Solana. Це допомагає розробникам, валідаторам та користувачам зрозуміти конкретику та тенденції MEV в мережі Solana.

Оптимізація планувальника

У питаннях, пов'язаних з MEV, невизначеність послідовності транзакцій ускладнює використання front-running та sandwich-атак. Атакувальники можуть здобувати прибуток, маніпулюючи послідовністю транзакцій, щоб використовувати механізми пріоритетності вузлів валідації. Для вирішення цього питання Solana оптимізувала свій планувальник, особливо з оновленням планувальника версії 1.18, яке незабаром вийде.

Планувальник оптимізований в першу чергу для поліпшення детермінізму ранжування пріоритетів транзакцій. Поточна багатопотокова архітектура обробки Solana може призвести до несинхронізованих пріоритетних рішень, коли різні потоки обробляють транзакції з окремих черг. Ця невідповідність дозволяє зловмисникам порушувати звичайні транзакції користувачів, надсилаючи конфліктуючі. Оновлений планувальник зосереджений на покращенні координації між потоками, щоб мінімізувати конфлікти послідовності транзакцій, які виникають через умови перегонів. Крім того, оптимізована система краще визначає транзакції з високим пріоритетом, гарантуючи, що вони обробляються без затримок, навіть під час перевантаження мережі.

Покращення конфіденційності

У відповідь на MEV транзакції, Solana покращує конфіденційність, шифруючи деталі транзакцій, ускладнюючи доступ до критичної інформації атакуючим. Крім того, Solana досліджує концепції, схожі на приватні пули транзакцій Ethereum. Користувачі можуть маршрутизувати свої транзакції через приватний пул. У цьому пулі транзакції залишаються прихованими від громадськості до їх обробки, тим самим мінімізуючи ризик сендвіч-атак та фронтранінгу.

Децентралізоване послідовне кодування

Завдяки впровадженню незалежних послуг послідовності Солана відокремлює логіку послідовності транзакцій від вузлів валідації. Використання алгоритмів випадкового вибору в послідовності ефективно зменшує шанси того, що деякі транзакції будуть пріоритетними, тим самим зменшуючи можливість зловживання з боку атакувальників у витягуванні MEV. Крім того, модель стимулювання валідаторів може бути налаштована для зменшення їх залежності від пріоритетних комісій, що сприяє більш безпристрасній обробці транзакцій, а не маніпулюванню послідовністю для отримання додаткового прибутку.

Висновок

MEV давно є значним викликом для децентралізованих мереж. Хоча Solana відома своєю високою продуктивністю та низькою затримкою, ці якості роблять її привабливою метою для атак MEV. Проблеми, такі як фронтранінг, атаки-сендвічі та зловмисне послідовне розташування транзакцій, підривають справедливість мережі та погіршують досвід користувачів. Для вирішення цих проблем Solana впровадила багаторівневі рішення, включаючи оптимізацію планувальника, технології, що підвищують конфіденційність, та коригування моделі комісій. Solana має на меті пом'якшити ризики фронтранінгу та атак-сендвічі через ці зусилля, покращуючи при цьому розподіл ресурсів.

Вирішення проблеми MEV потребує технологічних досягнень, постійної взаємодії спільноти та побудови консенсусу. Спільнота може спільно розробляти рішення для викликів MEV, сприяючи децентралізованому управлінню та прозорим дискусіям. Solana також повинна надавати інструменти та ресурси для допомоги користувачам виявляти та зменшувати атаки MEV, тим самим надаючи їм проактивні захисти. При розширенні мережі та зростанні складності, Solana повинна збалансувати високу продуктивність, децентралізацію та справедливість. До цих пір є далекий шлях до вирішення проблеми «неможливого трикутника».