Trong hành trình không ngừng nâng cao hiệu suất blockchain để xử lý việc áp dụng đại trà, Monad nổi bật như một lực lượng tiên phong tối ưu hóa mô hình Máy ảo Ethereum (EVM) với một loạt các cải tiến cấp thấp: I/O bất đồng bộ, Patricia Trie được tối ưu hóa, thực thi trì hoãn và Kiểm soát đồng thời lạc quan cho xử lý song song [2]. Những cải tiến này hiệu quả tiếp cận các chướng ngại về thực thi và truy cập trạng thái không hiệu quả thấy trên các nền tảng như Ethereum mà không đánh đổi tính phân tán.
Trong bài viết này, chúng tôi khám phá các cài đặt có thể của một cơ sở hạ tầng Đấu giá Giá trị Khai thác Mỏ (MEVA) mạnh mẽ trên Monad. Chúng tôi cũng mô tả một số bài học có giá trị có thể chuyển nhượng từ các phương pháp hiện có như Flashbots trên Ethereum và Jito Network trên Solana.
Chúng tôi muốn nhấn mạnh một số yếu tố quan trọng:
Bằng cách giải quyết những điểm này, chúng tôi hy vọng cung cấp cái nhìn sâu sắc về những thách thức và xem xét liên quan đến việc thiết kế cơ sở hạ tầng MEVA phù hợp với kiến trúc độc đáo và yêu cầu hiệu suất của Monad.
Trong Ethereum, đồng thuận yêu cầu thực thi trước. Khi các nút đồng ý với một khối, họ đồng ý cả với danh sách giao dịch trong khối và Merkle root tóm tắt trạng thái sau khi khối đã được thực thi. Do đó, người điều hành phải thực thi tất cả các giao dịch trong khối đề xuất trước khi lan truyền đề xuất. Trong khi đó, các nút xác nhận cần thực thi các giao dịch trước khi bỏ phiếu.
Hình 1: Quy trình Xây dựng trong MEV-Boost dưới sự tách biệt EL-CL.
Hình 1 minh họa quy trình xây dựng điển hình trong MEV-Boost cho Việc Tách Biệt Người Đề Xuất-Xây Dựng (PBS). Các nhà xây dựng hoàn thành việc xây dựng các khối và gửi chúng đến một máy chuyển tiếp, máy chuyển tiếp chuyển các khối đến một máy khách Execution Layer (EL) để mô phỏng và kiểm tra tính hợp lệ.
Vì thực hiện là điều kiện tiên quyết cho sự đồng thuận, khi một người xây dựng xây dựng một khối cần chuyển tiếp khối xây dựng cho một khách hàng Execution Layer (EL) và mô phỏng khối để kiểm tra tính hợp lệ của nó. Ngoài vai trò cần thiết của nó trong việc chuẩn bị cho sự đồng thuận-thực hiện, giai đoạn mô phỏng cũng mang lại lợi ích cho cả người xây dựng và người tìm kiếm.
Quan điểm của người xây dựng: Người xây dựng có thể ước tính chính xác giá trị của khối đối với chính họ và các trình xác thực bằng cách mô phỏng mọi giao dịch. Họ cũng có thể thử nghiệm với việc sắp xếp lại các giao dịch để giảm thiểu số lần phục hồi và tối đa hóa việc trích xuất phí gas hoặc tiền đề xuất từ cả mempool và giao dịch bundle. Ước tính chính xác của họ cho phép đấu giá cao hơn cho các trình xác thực.
Quan điểm của người tìm kiếm: Do các nhà xây dựng loại bỏ các gói có thể quay trở lại trước khi chúng đến chuỗi, người tìm kiếm cũng thấy có thực hiện chiến lược đảm bảo, tăng tính xác định. Hơn nữa, người tìm kiếm cũng có quyền truy cập vào trạng thái khối gần đây nhất. Khi lớp đồng thuận (CL) lan truyền một khối mới, người tìm kiếm có thể sử dụng trạng thái từ khối đó như một điểm khởi đầu để xây dựng gói có lợi nhuận. Trong khi đó, hiện có các dấu hiệu cho thấy có nhiều giao dịch hoặc tính năng ngoài giao thức được cung cấp bởi các nhà xây dựng ngay bây giờ, cho phép người tìm kiếm có thông tin trạng thái cho thậm chí cả khối hiện tại đang được xây dựng để thêm chiến lược backrun vào các khối sẽ đến của họ.
Tuy nhiên, sự phát triển của PBS đã chứng kiến sự tập trung vào việc xây dựng khối, phản ánh giao dịch truyền thống trong đó các công ty cạnh tranh để có được ưu tiên trong việc thực hiện các chiến lược chênh lệch giá qua các kênh mạng vi sóng được dành riêng.
Bây giờ chúng ta sẽ tìm hiểu cách MEVA đã phát triển khi Ethereum tiến triển, được minh họa theo thứ tự thời gian trong Hình 2.
Hình 2: Một cái nhìn theo thứ tự thời gian về cách MEV thay đổi khi Mạng Ethereum tiến triển. Hình ảnh được điều chỉnh một chút từ [4].
Thời đại Đấu giá Gas Ưu tiên (PGA)
Như được hiển thị trong Hình 3, các nhà tìm kiếm đã xác định các cơ hội MEV có lợi và gửi các giao dịch được kích hoạt bởi hợp đồng thông minh của họ vào mempool công khai. Tính công khai này dẫn đến định dạng đấu giá giá đầu tiên theo hình thức chào hàng mở trên chuỗi, trong đó ngay cả các giao dịch không thành công cũng phải chịu chi phí gas.
Kỳ này chứng kiến hoạt động MEV cạnh tranh và tốn kém không cấu trúc như giao dịch với cặp (tài khoản, nounce) giống nhau và đấu giá tăng lên [6], làm tăng tắc nghẽn của mạng hoặc sự bất ổn trong sự đồng thuận.
Hình 3: Đấu giá khí ưu tiên đơn giản. Hình ảnh được điều chỉnh nhẹ từ [6].
Flashbots và EIP-1559
Để giải quyết các vấn đề này, Flashbots đã giới thiệu các relay, các nhà đấu giá trung gian giữa các người tìm kiếm và các nhà sản xuất khối (các thợ đào trong thời đại PoW). Sáng kiến này biến thị trường MEV từ một phiên đấu giá giá cao mở thành một phiên đấu giá giá kín. Hình 4 cho thấy cách relay giúp ngăn chặn việc tăng giá đấu trong mempool công cộng và thiết lập một quá trình sản xuất khối có trật tự và an toàn hơn.
Cấu trúc phí của EIP-1559 cũng đóng một vai trò ở đây [7]. Nó đã đơn giản hóa đấu giá bằng cách giới thiệu giá một phần thông qua phí cơ sở nhưng không giải quyết vấn đề thứ tự giao dịch trong khối, vẫn đẩy MEV qua phí ưu tiên. Trên thực tế, nhiều người tìm kiếm trước đây đang bày tỏ giá đặt cược cho các nhà khai thác trực tiếp thông qua chuyển khoản coinbase. Họ đã có nhiều khiếu nại hơn về phí coinbase, vì họ không còn có thể gửi bộ 0 gas.
Hình 4: MEVA với Relays. Hình ảnh này được điều chỉnh đôi chút từ [6].
Sự Tách Biệt Người Đề Xuất-Xây Dựng (PBS)
Sau khi Ethereum chuyển sang Proof of Stake (PoS) sau khi được sáp nhập, Tách Biệt Người Đề Xuất Xây Dựng (PBS) được thực hiện để tinh chỉnh thêm việc phân chia vai trò trong đường ống sản xuất khối. Như đã mô tả trước đó, các relay hiện đang hoạt động như trung gian giữa các nhà xây dựng khối và người đề xuất, hoạt động như người giám hộ đảm bảo tính sẵn có dữ liệu và tính hợp lệ của khối. Bởi vì một người đề xuất có thể kết nối với nhiều nhà xây dựng cho các giao dịch riêng tư khác nhau, các nhà xây dựng phải cạnh tranh bằng cách cung cấp thanh toán cho người đề xuất. Động lực này được minh họa trong Hình 5.
Hình 5: MEVA trong Thời đại PBS. Hình này được điều chỉnh một chút từ [6].
Rủi ro tập trung
Mặc dù đã có những tiến bộ lịch sử này, nhưng điều quan trọng là phải nhấn mạnh về những mối quan tâm ngày càng tăng về rủi ro tập trung trong thị trường người xây dựng. Trong năm qua, một khối 9 nhà xây dựng hàng đầu đã liên tục giữ hơn 50% thị phần, cho thấy một mức độ tập trung thị trường cao, như được biểu thị trong Hình 6. Tình trạng tập trung còn được nhấn mạnh hơn nữa hiện nay với ba nhà xây dựng hàng đầu chiếm hơn 90% số khối.
Hình 6: Thị phần của các nhà thầu xây dựng. Biểu đồ cho thấy sự tập trung cao đang diễn ra trên thị trường nhà thầu. Biểu đồ được lấy từ https://arxiv.org/pdf/2405.01329
Với vai trò là MEV chính thức trên Solana, Jito được tạo ra để giải quyết tốc độ spamming cao của Solana do chi phí giao dịch thấp. Giao dịch spamming được khuyến khích hiệu quả miễn là chi phí của một giao dịch thất bại (khoảng 0.000005 SOL) không vượt quá lợi nhuận dự kiến.
Theo một báo cáo của Jito Labs vào năm 2022 [8], hơn 96% các nỗ lực cơ hội lợi nhuận và thanh lý thất bại trong năm đó, với các khối chứa hơn 50% giao dịch liên quan đến MEV. Báo cáo cũng nhấn mạnh rằng các bot thanh lý đã gửi thư rác vào mạng với hàng triệu gói tin trùng lặp chỉ để thực hiện vài ngàn thanh lý thành công, dẫn đến tỷ lệ thất bại cao hơn 99% [8].
Hình 7: Một cái nhìn tổng quan về MEV của Jito trên Solana.
Mức độ nghiêm trọng của tác động bên ngoài MEV trên Solana đã dẫn Jito phát triển một lớp MEVA nhằm đem lại sự trật tự và xác định cho quá trình sản xuất khối. Hãy xem xét kiến trúc MEVA ban đầu được đề xuất bởi Jito, như được minh họa trong Hình 7.
Jito có các thành phần sau:
Relay - hoạt động như một proxy để nhận giao dịch và chuyển tiếp chúng đến cả Máy chủ khối (hoặc chuỗi cung ứng MEVA) và người xác thực.
Block Engine - tiếp nhận giao dịch từ người chuyển tiếp, phối hợp với các công cụ tìm kiếm, chấp nhận gói, thực hiện mô phỏng gói và chuyển tiếp các giao dịch và gói tốt nhất cho bộ xử lý. Đáng chú ý, Jito tiến hành một phiên đấu giá khối một phần để bao gồm gói thay vì một phiên đấu giá khối đầy đủ, lịch sử xử lý hơn 80% gói trong hai khe [9].
Pseudo Mempool - tạo ra một cửa sổ thời gian hoạt động khoảng 200 mili giây thông qua khách hàng Jito-Solana, gây ra một cuộc đấu giá rời rạc cho luồng đơn hàng [10]. Jito đã đóng bộ nhớ này vào ngày 9 tháng 3 năm 2024.
Hãy khám phá các thành phần cụ thể của thiết kế hệ thống của Jito và xem xét cách những lựa chọn thiết kế này bắt nguồn từ quá trình sản xuất khối của Solana.
Jito chỉ hỗ trợ đấu giá khối một phần thay vì xây dựng khối đầy đủ, có thể là do mô hình thực thi đa luồng của Solana, thiếu lịch trình toàn cầu. Cụ thể, Hình 8 cho thấy các luồng song song thực hiện các giao dịch, mỗi luồng duy trì hàng đợi giao dịch riêng đang chờ được thực hiện. Các giao dịch được chỉ định ngẫu nhiên cho các chủ đề và được sắp xếp tại địa phương theo phí và thời gian ưu tiên. Nếu không có thứ tự toàn cầu ở phía bộ lập lịch (trước khi cập nhật 1.18.x), các giao dịch của Solana vốn đã trải qua tính không xác định từ jitter của bộ lập lịch [11]. Do đó, trong MEVA, người tìm kiếm hoặc người xác nhận không thể xác định độ tin cậy trạng thái hiện tại.
Hình 8: Mô hình thực thi đa luồng cho Solana Client. Lưu ý rằng giai đoạn Bundle của MEVA được thêm vào như một luồng riêng trong hàng đợi đa luồng.
Về mặt kỹ thuật, việc tích hợp nguồn cấp máy chủ khối của Jito như một luồng bổ sung chạy song song với các luồng hiện có phù hợp với kiến trúc đa luồng của Solana. Trong khi đấu giá gói đảm bảo thứ tự dựa trên phí ưu tiên trong luồng động cơ khối Jito, không có đảm bảo rằng các gói luôn được đặt trước các giao dịch của người dùng toàn cầu.
Để giải quyết vấn đề này, Jito đã cấp phát trước một phần không gian khối cho luồng gói dữ liệu, đảm bảo rằng các gói dữ liệu có không gian trong khối. Mặc dù sự không xác định vẫn còn tồn tại, phương pháp này tăng khả năng thực hiện chiến lược thành công. Nó cũng thúc đẩy người tìm kiếm tham gia vào phiên đấu giá thay vì gửi thư rác vào mạng. Bằng cách dành không gian khối cho các gói dữ liệu, Jito có thể đạt được sự cân bằng, thúc đẩy các phiên đấu giá có trật tự và giảm thiểu tác động hỗn loạn của việc gửi thư rác.
Việc áp dụng rộng rãi của Jito đã mang lại kết quả tích cực trong việc giảm thiểu vấn đề gửi thư rác trên Solana. Nghiên cứu của p2p [12] và dữ liệu được hiển thị trong Hình 9 cho thấy một cải thiện có ý nghĩa thống kê trong tỷ lệ sản xuất khối tương đối sau khi áp dụng khách hàng Jito. Điều này cho thấy rằng việc xử lý giao dịch đã trở nên hiệu quả hơn, nhờ vào động cơ khối tối ưu hóa của Jito được giới thiệu vào năm 2023.
Hình 9: Bằng chứng về hiệu quả của Jito trong việc giảm thiểu vấn đề gửi thư rác trên Solana. Biểu đồ được trích từ một nghiên cứu trong [12] do đội ngũ p2p thực hiện.
Mặc dù đã đạt được tiến triển đáng kể, nhưng vẫn còn nhiều thách thức. Khi các gói Jito chỉ ở mức độ một phần lấp đầy các khối, các giao dịch kích hoạt MEV vẫn có thể tránh qua kênh đấu giá Jito. Vấn đề này ít nhất một phần được minh chứng bởi Bảng điều khiển Dune trong Hình 10 [13], cho thấy mạng vẫn gặp trung bình hơn 50% giao dịch thất bại do bot spam từ năm 2024.
Hình 10: Bảng điều khiển Dune ( https://dune.com/queries/3537204/5951285) minh họa hoạt động spam bot trên Solana từ tháng 5 năm 2022.
Vào ngày 9 tháng 3 năm 2024, Jito đã đưa ra quyết định đình chỉ mempool hàng đầu của mình. Quyết định này được thúc đẩy bởi sự tăng trưởng trong các giao dịch memecoin và sự gia tăng tương ứng trong các cuộc tấn công bánh sandwich (một loại chạy trước nơi người tìm kiếm đặt giao dịch trước và sau giao dịch mục tiêu), cuối cùng làm giảm trải nghiệm người dùng. Tương tự như các xu hướng được quan sát trên Ethereum với các kênh lưu lượng đặt hàng riêng trong MEVA, việc đóng cửa mempool công khai có thể khuyến khích sự phát triển của luồng đơn đặt hàng riêng thông qua quan hệ đối tác với các dịch vụ front-end như nhà cung cấp ví và bot Telegram. Người tìm kiếm có thể hình thành quan hệ đối tác trực tiếp với người xác thực để thực hiện, bao gồm, loại trừ ưu tiên. Trên thực tế, bằng chứng về điều này có thể được nhìn thấy trong Hình 11, minh họa hồ sơ lợi nhuận của bot bánh sandwich hàng giờ cho người tìm kiếm mempool riêng tư lớn nhất (3pe8gpNEGAYjVvMHqGG1MVeoiceDhmQBFwrHPJ2pAF81) sau khi ngừng hoạt động mempool.
Hình 11: Lợi nhuận hàng giờ cho Sandwich Bot với Private Mempool cho Searcher “3pe8gpNEGAYjVvMHqGG1MVeoiceDhmQBFwrHPJ2pAF81”.
Quyết định của Jito đóng mempool nhấn mạnh cam kết mạnh mẽ của nhóm với việc giải quyết các vấn đề cơ bản trong hệ sinh thái Solana. Không chỉ là việc cải tiến MEVA hoặc điều chỉnh cơ chế phí gas của Solana, Jito còn giúp giáo dục các giao thức về giảm thiểu các vector tấn công thông qua lựa chọn thiết kế sản phẩm giao diện người dùng như giới hạn các tham số slippage mặc định. Dù thông qua việc điều chỉnh cấu trúc phí làm cho việc spam trở nên đắt hơn hay thông qua việc sửa đổi giao thức giao tiếp, cơ sở hạ tầng của Jito sẽ tiếp tục là yếu tố quan trọng để duy trì sức khỏe và ổn định của mạng Solana.
Không giống như Ethereum, nơi đồng thuận về một khối yêu cầu cả danh sách giao dịch (với thứ tự) và gốc merkle tóm tắt tất cả các trạng thái sau thực hiện, Monad phân tách thực thi trước từ sự đồng thuận. Sự đồng thuận của nút chỉ yêu cầu giải quyết thứ tự chính thức. Như minh họa trong Hình 12, mỗi nút thực thi các giao dịch trong khối N độc lập trong khi bắt đầu đồng thuận về khối N+1. Sắp xếp này cho phép ngân sách gas tương ứng với thời gian khối đầy đủ từ khi thực thi chỉ cần theo kịp với sự đồng thuận. [15] Mà không cần phải nút dẫn tính toán gốc trạng thái thực tế, sự thực thi có thể sử dụng toàn bộ khoảng thời gian đồng thuận cho khối tiếp theo.
Hình 12: Thực hiện Trì hoãn của Monad so sánh với giai đoạn Thực hiện-Đồng thuận của Ethereum. Cửa sổ Thời gian Vận hành cũng được minh họa từ góc nhìn thiết kế MEVA.
Chúng tôi xác định Cửa sổ thời gian hoạt động là khoảng thời gian cho phép MEV trên Monad hoàn thành một đề xuất xây dựng khối có khả thi và có lợi so với phương pháp xây dựng khối mặc định. Có hai hậu quả ngay lập tức của mô hình thực thi trì hoãn:
Với các ràng buộc đã cho, việc hoàn thành mô phỏng toàn bộ khối trong cửa sổ thời gian vận hành và mô phỏng đối với trạng thái gần đây nhất là không thực tế. Khi các nhà xây dựng hiện nay thiếu cả thời gian và trạng thái gần đây nhất để biết đỉnh chính xác từ mỗi giao dịch, họ phải suy luận đỉnh tìm kiếm dựa trên khả năng hoàn ngược giao dịch bằng việc dựa vào uy tín hoặc mô phỏng đối với (có thể tốt nhất là) trạng thái N-2. Điều này làm cho định giá khối ít xác định hơn.
Người tìm kiếm đối mặt với sự không chắc chắn về thực thi do thiếu sự đảm bảo lý thuyết chống lại việc giao dịch quay trở lại sau khi validator chấp nhận khối được xây dựng bởi người xây dựng. Điều này tương phản với Ethereum, nơi người tìm kiếm cạnh tranh để có được các kênh đặt lệnh riêng tư dành cho người xây dựng để thực hiện các chiến lược có tính xác định tương đối. Trong bối cảnh tương đối xác suất trên Monad này, người tìm kiếm hiện nay đối mặt với nguy cơ cao hơn về việc các gói giao dịch quay trở lại trên chuỗi, dẫn đến một hồ sơ lợi nhuận PnL không chắc chắn hơn. Điều này tương tự như các nhà giao dịch tần số cao thực hiện các tín hiệu xác suất với lợi nhuận kỳ vọng nhỏ hơn một chút theo thời gian.
Hình 13: Biểu đồ phổ khái niệm minh họa các mô hình thiết kế MEVA khác nhau được phân loại theo mức độ kiểm tra hoặc mô phỏng khối đề xuất.
Như được hiển thị trong Hình 13, mức độ kiểm tra gói / khối trước đó ở phía người xây dựng tạo ra một phổ không chắc chắn về giá hoặc định giá khối đề xuất. Ở một đầu là mô hình PBS kiểu Ethereum với giá chính xác, trong đó người xây dựng phải sử dụng Execution Layer (EL) Client để mô phỏng giao dịch trong khối đề xuất. Họ phải điều hướng qua một loạt các kết hợp rộng lớn trong số các gói được gửi. Ở phía kia là Mô hình Xây dựng lạc quan [16] với kiểm tra khối không đồng bộ. Trong mô hình này, người xây dựng bỏ qua thời gian cần thiết cho bất kỳ mô phỏng nào trong cửa sổ thời gian hoạt động và tuân thủ các gợi ý được hiển thị cho người xác nhận hoặc truyền tải bằng cách gửi tiền đặt cọc dưới sự chặt chẽ. Kiểm tra xác suất hoặc phương pháp mô phỏng một phần được đề xuất ở đây trên Monad nằm giữa, tăng cường khả năng thực hiện chiến lược thành công cho người tìm kiếm mặc dù có một số không xác định.
Ví dụ, một nhà tạo lập thị trường trên một sàn giao dịch đơn đặt hàng trên chuỗi có thể trả phí để di chuyển trước vị trí của họ thông qua MEV khi họ phát hiện một biến động giá mạnh một chiều để tránh lựa chọn bất lợi. Chiến lược xác suất này cho phép họ hành động nhanh chóng, ngay cả khi không có thông tin trạng thái mới nhất, cân bằng rủi ro và phần thưởng trong môi trường giao dịch động.
MEVA đóng một vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa sản xuất khối bằng cách giảm thiểu các tác động bên ngoài và tăng cường sự ổn định tổng thể của hệ thống. Sự phát triển liên tục của các khung MEVA, được minh họa bởi Jito trên Solana và các triển khai khác nhau trên Ethereum, vô cùng hữu ích để giải quyết các thách thức về khả năng mở rộng và điều chỉnh các ưu đãi của những người tham gia mạng.
Monad là một mạng lưới triển vọng trong giai đoạn đầu của nó, mang đến cơ hội độc đáo cho cộng đồng để định hình thiết kế MEVA tối ưu. Xét đến việc Monad có giai đoạn thực thi-consensus độc đáo, chúng tôi mời các nhà nghiên cứu, nhà phát triển và nhà xác nhận hợp tác và chia sẻ thông tin. Sự hợp tác này sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra quá trình sản xuất khối mạnh mẽ và hiệu quả, giúp Monad đạt được tiềm năng của mình là một mạng lưới blockchain có khả năng xử lý cao.
Trong hành trình không ngừng nâng cao hiệu suất blockchain để xử lý việc áp dụng đại trà, Monad nổi bật như một lực lượng tiên phong tối ưu hóa mô hình Máy ảo Ethereum (EVM) với một loạt các cải tiến cấp thấp: I/O bất đồng bộ, Patricia Trie được tối ưu hóa, thực thi trì hoãn và Kiểm soát đồng thời lạc quan cho xử lý song song [2]. Những cải tiến này hiệu quả tiếp cận các chướng ngại về thực thi và truy cập trạng thái không hiệu quả thấy trên các nền tảng như Ethereum mà không đánh đổi tính phân tán.
Trong bài viết này, chúng tôi khám phá các cài đặt có thể của một cơ sở hạ tầng Đấu giá Giá trị Khai thác Mỏ (MEVA) mạnh mẽ trên Monad. Chúng tôi cũng mô tả một số bài học có giá trị có thể chuyển nhượng từ các phương pháp hiện có như Flashbots trên Ethereum và Jito Network trên Solana.
Chúng tôi muốn nhấn mạnh một số yếu tố quan trọng:
Bằng cách giải quyết những điểm này, chúng tôi hy vọng cung cấp cái nhìn sâu sắc về những thách thức và xem xét liên quan đến việc thiết kế cơ sở hạ tầng MEVA phù hợp với kiến trúc độc đáo và yêu cầu hiệu suất của Monad.
Trong Ethereum, đồng thuận yêu cầu thực thi trước. Khi các nút đồng ý với một khối, họ đồng ý cả với danh sách giao dịch trong khối và Merkle root tóm tắt trạng thái sau khi khối đã được thực thi. Do đó, người điều hành phải thực thi tất cả các giao dịch trong khối đề xuất trước khi lan truyền đề xuất. Trong khi đó, các nút xác nhận cần thực thi các giao dịch trước khi bỏ phiếu.
Hình 1: Quy trình Xây dựng trong MEV-Boost dưới sự tách biệt EL-CL.
Hình 1 minh họa quy trình xây dựng điển hình trong MEV-Boost cho Việc Tách Biệt Người Đề Xuất-Xây Dựng (PBS). Các nhà xây dựng hoàn thành việc xây dựng các khối và gửi chúng đến một máy chuyển tiếp, máy chuyển tiếp chuyển các khối đến một máy khách Execution Layer (EL) để mô phỏng và kiểm tra tính hợp lệ.
Vì thực hiện là điều kiện tiên quyết cho sự đồng thuận, khi một người xây dựng xây dựng một khối cần chuyển tiếp khối xây dựng cho một khách hàng Execution Layer (EL) và mô phỏng khối để kiểm tra tính hợp lệ của nó. Ngoài vai trò cần thiết của nó trong việc chuẩn bị cho sự đồng thuận-thực hiện, giai đoạn mô phỏng cũng mang lại lợi ích cho cả người xây dựng và người tìm kiếm.
Quan điểm của người xây dựng: Người xây dựng có thể ước tính chính xác giá trị của khối đối với chính họ và các trình xác thực bằng cách mô phỏng mọi giao dịch. Họ cũng có thể thử nghiệm với việc sắp xếp lại các giao dịch để giảm thiểu số lần phục hồi và tối đa hóa việc trích xuất phí gas hoặc tiền đề xuất từ cả mempool và giao dịch bundle. Ước tính chính xác của họ cho phép đấu giá cao hơn cho các trình xác thực.
Quan điểm của người tìm kiếm: Do các nhà xây dựng loại bỏ các gói có thể quay trở lại trước khi chúng đến chuỗi, người tìm kiếm cũng thấy có thực hiện chiến lược đảm bảo, tăng tính xác định. Hơn nữa, người tìm kiếm cũng có quyền truy cập vào trạng thái khối gần đây nhất. Khi lớp đồng thuận (CL) lan truyền một khối mới, người tìm kiếm có thể sử dụng trạng thái từ khối đó như một điểm khởi đầu để xây dựng gói có lợi nhuận. Trong khi đó, hiện có các dấu hiệu cho thấy có nhiều giao dịch hoặc tính năng ngoài giao thức được cung cấp bởi các nhà xây dựng ngay bây giờ, cho phép người tìm kiếm có thông tin trạng thái cho thậm chí cả khối hiện tại đang được xây dựng để thêm chiến lược backrun vào các khối sẽ đến của họ.
Tuy nhiên, sự phát triển của PBS đã chứng kiến sự tập trung vào việc xây dựng khối, phản ánh giao dịch truyền thống trong đó các công ty cạnh tranh để có được ưu tiên trong việc thực hiện các chiến lược chênh lệch giá qua các kênh mạng vi sóng được dành riêng.
Bây giờ chúng ta sẽ tìm hiểu cách MEVA đã phát triển khi Ethereum tiến triển, được minh họa theo thứ tự thời gian trong Hình 2.
Hình 2: Một cái nhìn theo thứ tự thời gian về cách MEV thay đổi khi Mạng Ethereum tiến triển. Hình ảnh được điều chỉnh một chút từ [4].
Thời đại Đấu giá Gas Ưu tiên (PGA)
Như được hiển thị trong Hình 3, các nhà tìm kiếm đã xác định các cơ hội MEV có lợi và gửi các giao dịch được kích hoạt bởi hợp đồng thông minh của họ vào mempool công khai. Tính công khai này dẫn đến định dạng đấu giá giá đầu tiên theo hình thức chào hàng mở trên chuỗi, trong đó ngay cả các giao dịch không thành công cũng phải chịu chi phí gas.
Kỳ này chứng kiến hoạt động MEV cạnh tranh và tốn kém không cấu trúc như giao dịch với cặp (tài khoản, nounce) giống nhau và đấu giá tăng lên [6], làm tăng tắc nghẽn của mạng hoặc sự bất ổn trong sự đồng thuận.
Hình 3: Đấu giá khí ưu tiên đơn giản. Hình ảnh được điều chỉnh nhẹ từ [6].
Flashbots và EIP-1559
Để giải quyết các vấn đề này, Flashbots đã giới thiệu các relay, các nhà đấu giá trung gian giữa các người tìm kiếm và các nhà sản xuất khối (các thợ đào trong thời đại PoW). Sáng kiến này biến thị trường MEV từ một phiên đấu giá giá cao mở thành một phiên đấu giá giá kín. Hình 4 cho thấy cách relay giúp ngăn chặn việc tăng giá đấu trong mempool công cộng và thiết lập một quá trình sản xuất khối có trật tự và an toàn hơn.
Cấu trúc phí của EIP-1559 cũng đóng một vai trò ở đây [7]. Nó đã đơn giản hóa đấu giá bằng cách giới thiệu giá một phần thông qua phí cơ sở nhưng không giải quyết vấn đề thứ tự giao dịch trong khối, vẫn đẩy MEV qua phí ưu tiên. Trên thực tế, nhiều người tìm kiếm trước đây đang bày tỏ giá đặt cược cho các nhà khai thác trực tiếp thông qua chuyển khoản coinbase. Họ đã có nhiều khiếu nại hơn về phí coinbase, vì họ không còn có thể gửi bộ 0 gas.
Hình 4: MEVA với Relays. Hình ảnh này được điều chỉnh đôi chút từ [6].
Sự Tách Biệt Người Đề Xuất-Xây Dựng (PBS)
Sau khi Ethereum chuyển sang Proof of Stake (PoS) sau khi được sáp nhập, Tách Biệt Người Đề Xuất Xây Dựng (PBS) được thực hiện để tinh chỉnh thêm việc phân chia vai trò trong đường ống sản xuất khối. Như đã mô tả trước đó, các relay hiện đang hoạt động như trung gian giữa các nhà xây dựng khối và người đề xuất, hoạt động như người giám hộ đảm bảo tính sẵn có dữ liệu và tính hợp lệ của khối. Bởi vì một người đề xuất có thể kết nối với nhiều nhà xây dựng cho các giao dịch riêng tư khác nhau, các nhà xây dựng phải cạnh tranh bằng cách cung cấp thanh toán cho người đề xuất. Động lực này được minh họa trong Hình 5.
Hình 5: MEVA trong Thời đại PBS. Hình này được điều chỉnh một chút từ [6].
Rủi ro tập trung
Mặc dù đã có những tiến bộ lịch sử này, nhưng điều quan trọng là phải nhấn mạnh về những mối quan tâm ngày càng tăng về rủi ro tập trung trong thị trường người xây dựng. Trong năm qua, một khối 9 nhà xây dựng hàng đầu đã liên tục giữ hơn 50% thị phần, cho thấy một mức độ tập trung thị trường cao, như được biểu thị trong Hình 6. Tình trạng tập trung còn được nhấn mạnh hơn nữa hiện nay với ba nhà xây dựng hàng đầu chiếm hơn 90% số khối.
Hình 6: Thị phần của các nhà thầu xây dựng. Biểu đồ cho thấy sự tập trung cao đang diễn ra trên thị trường nhà thầu. Biểu đồ được lấy từ https://arxiv.org/pdf/2405.01329
Với vai trò là MEV chính thức trên Solana, Jito được tạo ra để giải quyết tốc độ spamming cao của Solana do chi phí giao dịch thấp. Giao dịch spamming được khuyến khích hiệu quả miễn là chi phí của một giao dịch thất bại (khoảng 0.000005 SOL) không vượt quá lợi nhuận dự kiến.
Theo một báo cáo của Jito Labs vào năm 2022 [8], hơn 96% các nỗ lực cơ hội lợi nhuận và thanh lý thất bại trong năm đó, với các khối chứa hơn 50% giao dịch liên quan đến MEV. Báo cáo cũng nhấn mạnh rằng các bot thanh lý đã gửi thư rác vào mạng với hàng triệu gói tin trùng lặp chỉ để thực hiện vài ngàn thanh lý thành công, dẫn đến tỷ lệ thất bại cao hơn 99% [8].
Hình 7: Một cái nhìn tổng quan về MEV của Jito trên Solana.
Mức độ nghiêm trọng của tác động bên ngoài MEV trên Solana đã dẫn Jito phát triển một lớp MEVA nhằm đem lại sự trật tự và xác định cho quá trình sản xuất khối. Hãy xem xét kiến trúc MEVA ban đầu được đề xuất bởi Jito, như được minh họa trong Hình 7.
Jito có các thành phần sau:
Relay - hoạt động như một proxy để nhận giao dịch và chuyển tiếp chúng đến cả Máy chủ khối (hoặc chuỗi cung ứng MEVA) và người xác thực.
Block Engine - tiếp nhận giao dịch từ người chuyển tiếp, phối hợp với các công cụ tìm kiếm, chấp nhận gói, thực hiện mô phỏng gói và chuyển tiếp các giao dịch và gói tốt nhất cho bộ xử lý. Đáng chú ý, Jito tiến hành một phiên đấu giá khối một phần để bao gồm gói thay vì một phiên đấu giá khối đầy đủ, lịch sử xử lý hơn 80% gói trong hai khe [9].
Pseudo Mempool - tạo ra một cửa sổ thời gian hoạt động khoảng 200 mili giây thông qua khách hàng Jito-Solana, gây ra một cuộc đấu giá rời rạc cho luồng đơn hàng [10]. Jito đã đóng bộ nhớ này vào ngày 9 tháng 3 năm 2024.
Hãy khám phá các thành phần cụ thể của thiết kế hệ thống của Jito và xem xét cách những lựa chọn thiết kế này bắt nguồn từ quá trình sản xuất khối của Solana.
Jito chỉ hỗ trợ đấu giá khối một phần thay vì xây dựng khối đầy đủ, có thể là do mô hình thực thi đa luồng của Solana, thiếu lịch trình toàn cầu. Cụ thể, Hình 8 cho thấy các luồng song song thực hiện các giao dịch, mỗi luồng duy trì hàng đợi giao dịch riêng đang chờ được thực hiện. Các giao dịch được chỉ định ngẫu nhiên cho các chủ đề và được sắp xếp tại địa phương theo phí và thời gian ưu tiên. Nếu không có thứ tự toàn cầu ở phía bộ lập lịch (trước khi cập nhật 1.18.x), các giao dịch của Solana vốn đã trải qua tính không xác định từ jitter của bộ lập lịch [11]. Do đó, trong MEVA, người tìm kiếm hoặc người xác nhận không thể xác định độ tin cậy trạng thái hiện tại.
Hình 8: Mô hình thực thi đa luồng cho Solana Client. Lưu ý rằng giai đoạn Bundle của MEVA được thêm vào như một luồng riêng trong hàng đợi đa luồng.
Về mặt kỹ thuật, việc tích hợp nguồn cấp máy chủ khối của Jito như một luồng bổ sung chạy song song với các luồng hiện có phù hợp với kiến trúc đa luồng của Solana. Trong khi đấu giá gói đảm bảo thứ tự dựa trên phí ưu tiên trong luồng động cơ khối Jito, không có đảm bảo rằng các gói luôn được đặt trước các giao dịch của người dùng toàn cầu.
Để giải quyết vấn đề này, Jito đã cấp phát trước một phần không gian khối cho luồng gói dữ liệu, đảm bảo rằng các gói dữ liệu có không gian trong khối. Mặc dù sự không xác định vẫn còn tồn tại, phương pháp này tăng khả năng thực hiện chiến lược thành công. Nó cũng thúc đẩy người tìm kiếm tham gia vào phiên đấu giá thay vì gửi thư rác vào mạng. Bằng cách dành không gian khối cho các gói dữ liệu, Jito có thể đạt được sự cân bằng, thúc đẩy các phiên đấu giá có trật tự và giảm thiểu tác động hỗn loạn của việc gửi thư rác.
Việc áp dụng rộng rãi của Jito đã mang lại kết quả tích cực trong việc giảm thiểu vấn đề gửi thư rác trên Solana. Nghiên cứu của p2p [12] và dữ liệu được hiển thị trong Hình 9 cho thấy một cải thiện có ý nghĩa thống kê trong tỷ lệ sản xuất khối tương đối sau khi áp dụng khách hàng Jito. Điều này cho thấy rằng việc xử lý giao dịch đã trở nên hiệu quả hơn, nhờ vào động cơ khối tối ưu hóa của Jito được giới thiệu vào năm 2023.
Hình 9: Bằng chứng về hiệu quả của Jito trong việc giảm thiểu vấn đề gửi thư rác trên Solana. Biểu đồ được trích từ một nghiên cứu trong [12] do đội ngũ p2p thực hiện.
Mặc dù đã đạt được tiến triển đáng kể, nhưng vẫn còn nhiều thách thức. Khi các gói Jito chỉ ở mức độ một phần lấp đầy các khối, các giao dịch kích hoạt MEV vẫn có thể tránh qua kênh đấu giá Jito. Vấn đề này ít nhất một phần được minh chứng bởi Bảng điều khiển Dune trong Hình 10 [13], cho thấy mạng vẫn gặp trung bình hơn 50% giao dịch thất bại do bot spam từ năm 2024.
Hình 10: Bảng điều khiển Dune ( https://dune.com/queries/3537204/5951285) minh họa hoạt động spam bot trên Solana từ tháng 5 năm 2022.
Vào ngày 9 tháng 3 năm 2024, Jito đã đưa ra quyết định đình chỉ mempool hàng đầu của mình. Quyết định này được thúc đẩy bởi sự tăng trưởng trong các giao dịch memecoin và sự gia tăng tương ứng trong các cuộc tấn công bánh sandwich (một loại chạy trước nơi người tìm kiếm đặt giao dịch trước và sau giao dịch mục tiêu), cuối cùng làm giảm trải nghiệm người dùng. Tương tự như các xu hướng được quan sát trên Ethereum với các kênh lưu lượng đặt hàng riêng trong MEVA, việc đóng cửa mempool công khai có thể khuyến khích sự phát triển của luồng đơn đặt hàng riêng thông qua quan hệ đối tác với các dịch vụ front-end như nhà cung cấp ví và bot Telegram. Người tìm kiếm có thể hình thành quan hệ đối tác trực tiếp với người xác thực để thực hiện, bao gồm, loại trừ ưu tiên. Trên thực tế, bằng chứng về điều này có thể được nhìn thấy trong Hình 11, minh họa hồ sơ lợi nhuận của bot bánh sandwich hàng giờ cho người tìm kiếm mempool riêng tư lớn nhất (3pe8gpNEGAYjVvMHqGG1MVeoiceDhmQBFwrHPJ2pAF81) sau khi ngừng hoạt động mempool.
Hình 11: Lợi nhuận hàng giờ cho Sandwich Bot với Private Mempool cho Searcher “3pe8gpNEGAYjVvMHqGG1MVeoiceDhmQBFwrHPJ2pAF81”.
Quyết định của Jito đóng mempool nhấn mạnh cam kết mạnh mẽ của nhóm với việc giải quyết các vấn đề cơ bản trong hệ sinh thái Solana. Không chỉ là việc cải tiến MEVA hoặc điều chỉnh cơ chế phí gas của Solana, Jito còn giúp giáo dục các giao thức về giảm thiểu các vector tấn công thông qua lựa chọn thiết kế sản phẩm giao diện người dùng như giới hạn các tham số slippage mặc định. Dù thông qua việc điều chỉnh cấu trúc phí làm cho việc spam trở nên đắt hơn hay thông qua việc sửa đổi giao thức giao tiếp, cơ sở hạ tầng của Jito sẽ tiếp tục là yếu tố quan trọng để duy trì sức khỏe và ổn định của mạng Solana.
Không giống như Ethereum, nơi đồng thuận về một khối yêu cầu cả danh sách giao dịch (với thứ tự) và gốc merkle tóm tắt tất cả các trạng thái sau thực hiện, Monad phân tách thực thi trước từ sự đồng thuận. Sự đồng thuận của nút chỉ yêu cầu giải quyết thứ tự chính thức. Như minh họa trong Hình 12, mỗi nút thực thi các giao dịch trong khối N độc lập trong khi bắt đầu đồng thuận về khối N+1. Sắp xếp này cho phép ngân sách gas tương ứng với thời gian khối đầy đủ từ khi thực thi chỉ cần theo kịp với sự đồng thuận. [15] Mà không cần phải nút dẫn tính toán gốc trạng thái thực tế, sự thực thi có thể sử dụng toàn bộ khoảng thời gian đồng thuận cho khối tiếp theo.
Hình 12: Thực hiện Trì hoãn của Monad so sánh với giai đoạn Thực hiện-Đồng thuận của Ethereum. Cửa sổ Thời gian Vận hành cũng được minh họa từ góc nhìn thiết kế MEVA.
Chúng tôi xác định Cửa sổ thời gian hoạt động là khoảng thời gian cho phép MEV trên Monad hoàn thành một đề xuất xây dựng khối có khả thi và có lợi so với phương pháp xây dựng khối mặc định. Có hai hậu quả ngay lập tức của mô hình thực thi trì hoãn:
Với các ràng buộc đã cho, việc hoàn thành mô phỏng toàn bộ khối trong cửa sổ thời gian vận hành và mô phỏng đối với trạng thái gần đây nhất là không thực tế. Khi các nhà xây dựng hiện nay thiếu cả thời gian và trạng thái gần đây nhất để biết đỉnh chính xác từ mỗi giao dịch, họ phải suy luận đỉnh tìm kiếm dựa trên khả năng hoàn ngược giao dịch bằng việc dựa vào uy tín hoặc mô phỏng đối với (có thể tốt nhất là) trạng thái N-2. Điều này làm cho định giá khối ít xác định hơn.
Người tìm kiếm đối mặt với sự không chắc chắn về thực thi do thiếu sự đảm bảo lý thuyết chống lại việc giao dịch quay trở lại sau khi validator chấp nhận khối được xây dựng bởi người xây dựng. Điều này tương phản với Ethereum, nơi người tìm kiếm cạnh tranh để có được các kênh đặt lệnh riêng tư dành cho người xây dựng để thực hiện các chiến lược có tính xác định tương đối. Trong bối cảnh tương đối xác suất trên Monad này, người tìm kiếm hiện nay đối mặt với nguy cơ cao hơn về việc các gói giao dịch quay trở lại trên chuỗi, dẫn đến một hồ sơ lợi nhuận PnL không chắc chắn hơn. Điều này tương tự như các nhà giao dịch tần số cao thực hiện các tín hiệu xác suất với lợi nhuận kỳ vọng nhỏ hơn một chút theo thời gian.
Hình 13: Biểu đồ phổ khái niệm minh họa các mô hình thiết kế MEVA khác nhau được phân loại theo mức độ kiểm tra hoặc mô phỏng khối đề xuất.
Như được hiển thị trong Hình 13, mức độ kiểm tra gói / khối trước đó ở phía người xây dựng tạo ra một phổ không chắc chắn về giá hoặc định giá khối đề xuất. Ở một đầu là mô hình PBS kiểu Ethereum với giá chính xác, trong đó người xây dựng phải sử dụng Execution Layer (EL) Client để mô phỏng giao dịch trong khối đề xuất. Họ phải điều hướng qua một loạt các kết hợp rộng lớn trong số các gói được gửi. Ở phía kia là Mô hình Xây dựng lạc quan [16] với kiểm tra khối không đồng bộ. Trong mô hình này, người xây dựng bỏ qua thời gian cần thiết cho bất kỳ mô phỏng nào trong cửa sổ thời gian hoạt động và tuân thủ các gợi ý được hiển thị cho người xác nhận hoặc truyền tải bằng cách gửi tiền đặt cọc dưới sự chặt chẽ. Kiểm tra xác suất hoặc phương pháp mô phỏng một phần được đề xuất ở đây trên Monad nằm giữa, tăng cường khả năng thực hiện chiến lược thành công cho người tìm kiếm mặc dù có một số không xác định.
Ví dụ, một nhà tạo lập thị trường trên một sàn giao dịch đơn đặt hàng trên chuỗi có thể trả phí để di chuyển trước vị trí của họ thông qua MEV khi họ phát hiện một biến động giá mạnh một chiều để tránh lựa chọn bất lợi. Chiến lược xác suất này cho phép họ hành động nhanh chóng, ngay cả khi không có thông tin trạng thái mới nhất, cân bằng rủi ro và phần thưởng trong môi trường giao dịch động.
MEVA đóng một vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa sản xuất khối bằng cách giảm thiểu các tác động bên ngoài và tăng cường sự ổn định tổng thể của hệ thống. Sự phát triển liên tục của các khung MEVA, được minh họa bởi Jito trên Solana và các triển khai khác nhau trên Ethereum, vô cùng hữu ích để giải quyết các thách thức về khả năng mở rộng và điều chỉnh các ưu đãi của những người tham gia mạng.
Monad là một mạng lưới triển vọng trong giai đoạn đầu của nó, mang đến cơ hội độc đáo cho cộng đồng để định hình thiết kế MEVA tối ưu. Xét đến việc Monad có giai đoạn thực thi-consensus độc đáo, chúng tôi mời các nhà nghiên cứu, nhà phát triển và nhà xác nhận hợp tác và chia sẻ thông tin. Sự hợp tác này sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra quá trình sản xuất khối mạnh mẽ và hiệu quả, giúp Monad đạt được tiềm năng của mình là một mạng lưới blockchain có khả năng xử lý cao.