Com a rápida evolução do ecossistema blockchain, o Valor Extraível Máximo (MEV) emergiu como um desafio-chave que impacta o desempenho, a equidade e a experiência do usuário das blockchains públicas. MEV refere-se ao valor adicional extraído por mineradores, validadores ou outros participantes da rede por meio do reordenamento, inserção ou exclusão de transações, conforme detalhado em uma visão geral anterior do MEV. Esse problema é generalizado em redes blockchain, especialmente em exchanges descentralizadas (DEX), cenários de liquidação e arbitragem.

Embora blockchains como o Ethereum tenham realizado pesquisas abundantes e tomado contramedidas, o design exclusivo de cada blockchain leva a manifestações variadas e gravidade de problemas de MEV. Solana, como um blockchain público de alto desempenho, é conhecido por sua alta taxa de transferência e baixa latência. No entanto, embora essas características aliviem alguns problemas de MEV, elas também trazem novos desafios: alta simultaneidade leva a problemas de licitação - a arquitetura de alto desempenho de Solana permite que mais participantes compitam simultaneamente por recursos on-chain, o que intensifica os riscos de front-running e resequenciamento de transações; O uso generalizado do modelo CLOB (Central Limit Order Book), ao mesmo tempo em que aumenta a liquidez, também oferece mais espaço para arbitragem de alta frequência e bots MEV operarem; A baixa latência melhora a experiência do usuário, mas também destaca a sensibilidade a atrasos entre nós, exacerbando o problema da "vantagem de pioneiro"...

Para enfrentar esses desafios, a comunidade e os desenvolvedores sugeriram várias soluções, como otimizar mecanismos de consenso, implementar pools de transações atrasadas e desenvolver algoritmos de correspondência de pedidos mais justos. Este artigo aprofunda a manifestação distinta de problemas de MEV na blockchain Solana, sintetizando pesquisas e práticas existentes para analisar soluções potenciais. O objetivo é oferecer insights para construir um ecossistema Solana mais justo e eficiente.

Visão geral do MEV na Solana

Em junho de 2024, um bot sanduíche MEV conhecido como "arsc" explorou os usuários do Solana para roubar aproximadamente $30 milhões em ataques MEV nos últimos dois meses. Isso e os subsequentes debates sobre o design da infraestrutura com o Ethereum mais uma vez chamaram a atenção para os problemas de MEV do Solana.

De acordo com os dados mais recentes, a rede Solana gera cerca de $500 milhões anualmente a partir do MEV. A Jito Labs, uma flashbot na Solana, fornece informações sobre a escala da receita do MEV na rede. O gráfico abaixo compara a receita dos principais protocolos DeFi, mostrando que a receita mensal da Jito Labs em outubro atingiu $78,92 milhões, dobrando em relação aos $39,45 milhões registrados em maio. Em 24 de outubro, o protocolo obteve $6,14 milhões em um único dia apenas com gorjetas, destacando a forte demanda por serviços de extração do MEV na rede Solana.

Origem: Defillama

Este ano, a atividade do MEV na Solana tem sido particularmente pronunciada nas negociações de tokens de meme de alto perfil. O principal fator que impulsiona essa tendência é que as transações de tokens de meme geralmente estão concentradas em pools de baixa liquidez, o que torna seus preços altamente suscetíveis à manipulação. Dada a natureza especulativa dos tokens de meme e sua extrema volatilidade de preços, os bots do MEV têm inúmeras oportunidades de lucrar. Além disso, erros na execução de pedidos dentro dessas pools de baixa liquidez abrem ainda mais a porta para a exploração do MEV. Por exemplo, um trader comprou erroneamente tokens dogwifhat por $3 cada, enquanto o preço de mercado era apenas $0.20. Como resultado, isso permite que os bots do MEV aproveitem rapidamente a oportunidade. A negociação de tokens de meme se tornou um componente importante da atividade do MEV, com a febre do token BONK no início de 2024, vendo volumes diários de negociação dispararem para $50 a $60 milhões, uma parte significativa dos quais foi impulsionada por negociações relacionadas ao MEV.

Como a Arquitetura da Solana Permite Oportunidades de Negociação de MEV

Prova de História (PoH)

A Prova de História (PoH) baseia-se em funções de atraso verificáveis (VDF) para gerar e verificar sequências temporais. Cada carimbo de data/hora contém o hash do carimbo de data/hora anterior, o que garante que os eventos sejam registrados em ordem. O resultado de cada operação está sujeito à saída anterior, resultando em saídas imprevisíveis. Este processo é executado em um núcleo único de GPU, registrando periodicamente a saída atual e o número de chamadas. Os validadores confirmam essas saídas por meio de cálculos paralelos para garantir a sequência temporal e a segurança. Agindo como um relógio descentralizado, o PoH ajuda a reduzir a necessidade de sincronização de nó e simplifica o processo de consenso.

Fonte:Whitepaper Solana

Sem PoH, a sequência de transações pode estar sujeita a outros fatores, como lances de taxa de minerador ou atrasos de sincronização de nós. No entanto, com PoH na Solana, cada evento (por exemplo, transações, produção de blocos) tem um carimbo de data e hora claro e acordado. Isso permite que outros nós e validadores verifiquem facilmente a sequência de eventos. Essa transparência é crucial para os negociadores de MEV, pois fornece um quadro claro para determinar quais transações serão executadas primeiro e quais podem apresentar oportunidades de arbitragem. Os negociadores de MEV podem usar os carimbos de data e hora gerados por PoH para prever quais transações podem impactar o mercado, o que lhes permite executar negociações de arbitragem antes que essas transações ocorram.

O design da PoH permite que a Solana processe e verifique transações com uma velocidade excecional. A rede Solana alcança confirmações de transações com baixa latência através do cálculo de carimbos de data/hora PoH em cada nó. Isto é uma vantagem significativa para os traders de MEV, uma vez que a essência da negociação de MEV muitas vezes depende de respostas rápidas a mudanças de mercado. Nos mercados DeFi, o preço de certos ativos pode mudar devido a uma única transação, e os traders de MEV podem capitalizar essas flutuações para obter lucro. As capacidades de baixa latência da PoH permitem-lhes antecipar-se a outros na execução de negociações. A verificação criptográfica de carimbos de data/hora inerente à PoH sustenta a elevada capacidade de processamento da Solana. Isto permite que a rede processe um volume massivo de transações muito mais rapidamente do que as blockchains tradicionais. Isto cria amplas oportunidades para negociações de alta frequência e extração eficiente de MEV.

PoH reduz as necessidades de comunicação do nó, razão pela qual Solana é conhecida por sua alta eficiência de rede. Essa condição torna a atividade da blockchain da Solana frequente. A alta velocidade de processamento e baixa latência são particularmente adequadas para negociações de alta frequência e arbitragem em mercados de baixa liquidez, e um número crescente de novos projetos ainda atrai negociações de MEV.

Tower BFT

A essência do Tower BFT reside em acelerar o processo de consenso minimizando a sobrecarga de comunicação dos nós. Os protocolos tradicionais BFT exigem extensas trocas de mensagens para alcançar o consenso, especialmente em redes multi-nó onde atrasos e uso de largura de banda são inevitáveis. O mecanismo PoH do Solana pré-computa e registra carimbos de data/hora. Isso permite que os nós validadores verifiquem eficientemente a sequência de transações, confiando apenas nos carimbos de data/hora gerados pelo PoH. Não há necessidade deles trocarem extensos dados de sequência temporal.

Origem:Helius Blog - Consenso em Solana

A operação do Tower BFT baseia-se nos seguintes pontos-chave:

Sequência de Verificação: A Tower BFT utiliza a sequência temporal fornecida pelo PoH para garantir que cada validador tenha uma referência temporal clara ao votar. Isso acelera o processo de consenso e evita os atrasos normalmente encontrados em algoritmos BFT tradicionais.

Peso do Voto: Cada validador vota com base no seu peso na rede. O processo de votação fortalece a consistência e confiabilidade ao acumular continuamente dados históricos confirmados. Isso garante que, quando o consenso é alcançado, uma minoria de nós não pode comprometer facilmente a segurança da rede.

Redução das necessidades de sincronização da rede: Através do PoH, o Tower BFT reduz a quantidade de trocas de mensagens necessárias entre os nós, melhorando a eficiência e escalabilidade da rede. Na rede Solana, isso significa que mais transações podem ser processadas simultaneamente, reduzindo os atrasos causados por problemas de sincronização dos nós.

Ao combinar o mecanismo PoH, o Tower BFT pode fornecer um ambiente de negociação de baixa latência e eficiente. Semelhante ao PoH, essa eficiência e baixa latência criam vastas oportunidades para MEV. Traders de MEV frequentemente precisam executar um grande número de transações em um curto período de tempo. A alta taxa de transferência da rede Solana capacita os traders do MEV a aproveitar oportunidades de arbitragem com maior eficiência e frequência.

Agendamento Simultâneo de Líderes

Solana utiliza o mecanismo PoH para estabelecer um carimbo de data/hora unificado em toda a rede e atribui vários líderes para o agendamento paralelo com base neste carimbo de data/hora. Cada líder tem a tarefa de produzir um bloco dentro de um intervalo de tempo designado, conhecido como 'intervalo do líder'. Operando simultaneamente, esses líderes geram blocos usando o carimbo de data/hora unificado, que são então validados juntamente com aqueles produzidos por outros líderes. Esta estrutura paralela aumenta significativamente o throughput de transações da Solana, ao mesmo tempo que reduz a latência de confirmação. Ao contrário de blockchains tradicionais como Bitcoin e Ethereum, onde um único líder (minerador ou validador) lida com a geração de blocos, o agendamento de líderes simultâneos da Solana permite que vários blocos sejam criados simultaneamente, maximizando assim a eficiência e escalabilidade da rede.

O modelo de líder único nas blockchains tradicionais frequentemente encontra gargalos durante a produção de blocos, especialmente durante períodos de alto volume de transações. Isso pode levar a atrasos e incerteza na execução de negociações de arbitragem, pois os negociadores de MEV podem precisar aguardar a geração e confirmação do bloco. O agendamento de líderes simultâneos da Solana reduz o tempo de espera na produção de blocos, permitindo que vários líderes produzam blocos simultaneamente. Isso resulta em confirmações de transações mais rápidas e inclusão de blocos.

O agendamento concorrente de líderes introduz competição entre líderes. Em cada slot, múltiplos líderes são encarregados de gerar blocos, e cada líder pode priorizar transações diferentes, o que resulta em discrepâncias de preço ou inconsistências na sequência de transações. Os traders de MEV podem aproveitar essas variações executando rapidamente negociações antes dos outros. Quando vários líderes geram blocos, algumas transações podem ser priorizadas no bloco de um líder, mas atrasadas no bloco de outro. Isso permite que os traders de MEV explorem essas diferenças de tempo entre os slots para se envolver em arbitragem.

Estrutura de Mercado de Taxas Nativa

Atualmente, a Solana possui uma estrutura de taxa em duas camadas: taxas de base e taxas prioritárias. Cada transação requer uma taxa de base, geralmente fixada em 5.000 lamports/assinatura, equivalente a aproximadamente 0,000005 SOL. A taxa prioritária é uma taxa adicional opcional que visa aumentar a prioridade da transação na rede. 50% da taxa prioritária é queimada, enquanto os outros 50% são pagos ao líder atual (validador). A ideia principal desse mecanismo é ajustar a sequência de processamento das transações por meio de incentivos, permitindo assim que os remetentes das transações paguem por uma prioridade maior e garantindo que os validadores processem suas transações rapidamente no próximo bloco.

Uma vez que a Solana não possui um mecanismo de taxa dinâmica como o EIP-1559 do Ethereum, o sistema de taxa de prioridade espelha de certa forma os ajustes dinâmicos com base nas condições da transação, o que desempenha uma função semelhante. A característica chave deste mecanismo é que permite aos remetentes de transações ajustar as suas taxas de forma flexível com base no estado atual da rede para garantir um processamento oportuno em linha com a procura do mercado. Para os traders de MEV, isso é especialmente crucial: os traders de MEV podem pagar taxas mais altas quando a rede está ocupada para priorizar as suas transações no próximo bloco.

No entanto, a estrutura de taxas dinâmicas da Solana ainda tem espaço para melhorias. O sistema de taxas atual não está isento de falhas e espera-se que atualizações futuras criem um design mais justo e eficiente.

Qualidade de Serviço (QoS)

O mecanismo de Qualidade de Serviço (QoS) é um sistema de gestão de tráfego de rede baseado em alocação ponderada. Solana o utiliza para atribuir prioridade a diferentes tipos de transações, otimizando assim a distribuição de recursos e o desempenho da rede. Os validadores alocam recursos de rede com base na participação que detêm. Contas com participações mais elevadas recebem mais largura de banda de processamento durante a congestão da rede, tornando a alocação de recursos mais economicamente incentivada. Os validadores são responsáveis pelo processamento de transações e pela manutenção do estado do razão na rede. O QoS garante que os validadores possam gerir eficientemente o tráfego de rede de acordo com a sua participação, incentivando-os a atrair utilizadores através de participações mais elevadas.

Durante períodos de congestionamento de rede, transações de baixa prioridade (geralmente aquelas com taxas mais baixas) podem consumir recursos da rede, levando a atrasos em transações de alto valor, como negociações de MEV. O QoS aborda esse problema implementando um sistema de classificação de prioridades e alocação de recursos, garantindo que transações de baixo valor não perturbem a eficiência das transações de alto valor. Esse mecanismo permite que os traders de MEV planejem suas estratégias de forma mais eficaz, aumentando assim a certeza da execução. Os traders de MEV frequentemente precisam realizar várias transações relacionadas simultaneamente, como a execução de estratégias complexas de arbitragem em pontes multi-cadeia ou exchanges descentralizadas. O QoS garante que essas transações relacionadas sejam processadas consecutivamente dentro de uma janela de tempo curta, reduzindo o risco de falha causado por interrupções na cadeia de transações.

Protocolo QUIC

Solana utiliza o protocolo QUIC para reduzir significativamente o tempo entre a submissão e a confirmação de transações, otimizando assim os fluxos de trabalho dos validadores e oferecendo um cronograma mais preciso para as negociações de MEV. O QUIC permite uma conexão e recuperação mais rápidas, o que minimiza a latência de rede. Ele também suporta a transmissão simultânea de vários fluxos de dados por uma única conexão, o que alivia a congestão de rede. Além disso, o QUIC possui um mecanismo eficiente de controle de congestionamento e uma estratégia de recuperação de perda de pacotes, que garante uma transmissão rápida de transações mesmo em condições de rede instáveis. Com criptografia integrada, o QUIC garante uma transmissão segura de dados. Sua implementação resolveu muitos dos problemas anteriores de tempo de inatividade da rede do Solana.

Solana Soluções MEV

Jito: Fornecedor de Infraestrutura MEV na Solana

Ao discutir soluções MEV na Solana, devemos destacar Jito. A Jito Network, lançada pela equipe da Jito Labs, foca em infraestrutura MEV para Solana. A Jito Labs introduziu vários produtos, incluindo o Cliente Validador Jito-Solana e o Motor de Bloco Jito. Em agosto de 2022, a Jito Labs anunciou que arrecadou $10 milhões em financiamento da Série A, liderado pela Multicoin Capital e pela Framework Ventures.

Jito-Solana

Jito-Solana é uma variante otimizada do cliente validador Solana, projetado especificamente para extração eficiente de MEV. Ao apoiar a agrupamento de transações, Jito permite que os pesquisadores controlem a sequência de transações dentro de um bloco. Esse controle minimiza a probabilidade de os pesquisadores recorrerem a transações de baixo valor ou desnecessárias, incentivando, em vez disso, a participação em um sistema de leilão simplificado, onde os lances são feitos com base em recompensas potenciais. O mecanismo de agrupamento do Jito aprimora as chances de transações serem incluídas em blocos, permitindo que os pesquisadores enviem várias transações em um único lote, melhorando assim a eficiência e reduzindo a dependência de transações de baixo valor. Os validadores priorizam os pacotes mais bem pagos, o que impulsiona interações mais lucrativas e reduz falhas de transações.

Jito Motor de Bloco

O Jito Block Engine é uma plataforma de leilões fora da cadeia por meio da qual relayers, buscadores e validadores na rede podem coordenar a sequência de transações por meio de um mecanismo de leilão, maximizando assim a extração de MEV.

Painel MEV

A Jito Labs fornece o Painel MEV para monitorizar e analisar a atividade MEV na Solana. Ajuda os programadores, validadores e utilizadores a compreenderem os pormenores e tendências do MEV na rede Solana.

Otimização do Agendador

Em questões relacionadas com MEV, a incerteza na sequenciação de transações torna mais fácil a realização de front-running e ataques de sandwich. Os atacantes podem lucrar manipulando a sequência de transações para explorar os mecanismos de prioridade dos nós de validação. Para enfrentar isso, a Solana otimizou o seu agendador, especialmente com a próxima atualização do agendador da versão 1.18.

O agendador é otimizado para melhorar principalmente o determinismo da classificação de prioridade de transações. A arquitetura de processamento multi-thread atual da Solana pode levar a decisões de prioridade dessincronizadas quando diferentes threads processam transações de filas separadas. Essa inconsistência permite que os atacantes perturbem as transações normais do usuário ao enviar transações conflituosas. O agendador redesenhado foca em melhorar a coordenação entre as threads para minimizar conflitos de sequenciamento de transações que surgem de condições de corrida. Além disso, o sistema otimizado identifica melhor transações de alta prioridade, garantindo que sejam processadas sem atraso, mesmo durante congestionamentos de rede.

Melhorias de privacidade

Em resposta às transações de MEV, a Solana está melhorando a privacidade criptografando os detalhes da transação, dificultando o acesso de atacantes a informações críticas. Além disso, a Solana está explorando conceitos semelhantes aos pools de transação privada do Ethereum. Os usuários podem direcionar suas transações através de um pool de privacidade. Neste pool, as transações permanecem ocultas do público até serem processadas, minimizando assim o risco de ataques de sandwich e front-running.

Sequenciamento Descentralizado

Ao implementar serviços de sequenciamento independente, a Solana separa a lógica de sequenciamento de transações dos nós de validação. O uso de algoritmos de aleatorização no sequenciamento efetivamente reduz as chances de certas transações serem priorizadas, reduzindo assim a capacidade dos atacantes de explorarem mecanismos de sequenciamento para extração de MEV. Além disso, o modelo de incentivo do validador pode ser ajustado para diminuir sua dependência de taxas de prioridade, o que estimula um processamento de transações mais imparcial em vez de manipulação de sequência para lucro extra.

Conclusão

MEV tem sido há muito tempo um desafio significativo para redes descentralizadas. Enquanto o Solana é conhecido pela sua alta performance e baixa latência, essas qualidades tornam-no um alvo atrativo para os atacantes de MEV. Questões como front-running, ataques sandwich e sequenciamento malicioso de transações minam a equidade da rede e degradam a experiência do utilizador. Para enfrentar estes problemas, o Solana implementou soluções em várias camadas, incluindo otimizações de agendamento, tecnologias de melhoria de privacidade e ajustes no modelo de taxas. O Solana tem como objetivo mitigar os riscos de front-running e ataques sandwich através destes esforços, ao mesmo tempo que melhora a alocação de recursos.

Abordar o problema do MEV requer avanços tecnológicos, envolvimento contínuo da comunidade e construção de consenso. A comunidade pode desenvolver colaborativamente soluções para os desafios do MEV, promovendo governança descentralizada e discussões transparentes. Solana também deve oferecer ferramentas e recursos para ajudar os usuários a detectar e mitigar ataques do MEV, capacitando-os com defesas proativas. À medida que a rede se expande e se torna mais complexa, Solana deve equilibrar alto desempenho, descentralização e equidade. Ainda há um longo caminho a percorrer para resolver o problema do “triângulo impossível”.