Що таке MEV?

Давайте почнемо з процесу реалізації транзакції: вузол (такий як Geth або MEV Geth) підтримує список непідтверджених або очікуючих транзакцій, що передаються іншим вузлам через з'єднання вузлів один з одним або безпосередньо через кінцеві точки RPC (віддалений виклик процедури). Кожен вузол має свій власний пул транзакцій (Mempool), і немає поняття глобального пулу транзакцій. Різні пули транзакцій вузлів можуть відрізнятися в залежності від їх розташування та підключених вузлів. Крім того, вузли обмежують кількість транзакцій, які вони зберігають у своїх пулах транзакцій, щоб уникнути перевантаження від надмірної інформації про транзакції.

Джерело: Chainlink

Максимальна видобувна вартість (MEV) відноситься до додаткового прибутку, який виробники блоків (майнери або валідатори) можуть отримати від мережі блокчейн, контролюючи порядок транзакцій. MEV залежить від того, як вузли керують своїми пулами транзакцій (Mempool), де вони обмежують збережені транзакції, щоб запобігти перевантаженню мережі. Виробники блоків зазвичай видобувають MEV, надаючи пріоритет транзакціям з високою комісією за газ або вставляючи власні прибуткові угоди, що дозволяє їм отримувати прибуток від арбітражу, примусової ліквідації або випереджувальних можливостей отримати додаткові економічні вигоди.

Учасники екосистеми MEV

Майнери

У блокчейнах Proof of Work (PoW) майнери перевіряють і упаковують транзакції в блокчейн. Маючи право вибирати та замовляти транзакції, майнери визначають, які транзакції включати, виходячи з комісії за газ та потенційного прибутку. Вони можуть використовувати можливості MEV за допомогою таких методів, як «випередження» та «сендвіч-атаки». Майнери можуть вставляти власні транзакції, щоб отримати можливості арбітражу, або маніпулювати порядком транзакцій, щоб максимізувати прибуток від комісії gas. Структура блокчейну за своєю суттю дає майнерам контроль над вмістом блоку, створюючи природні можливості для вилучення MEV.

Валідатори

У мережах Proof of Stake (PoS) валідатори виконують роль, подібну до майнерів у PoW, обробляючи перевірку блоків і впорядкування. Вони мають контроль над замовленням транзакцій, що особливо цінно в сьогоднішньому середовищі високих комісій за газ, що дозволяє їм отримувати прибуток від можливостей MEV. Валідатори збільшують свої прибутки, надаючи пріоритет транзакціям із вищою комісією gas. Деякі з них також співпрацюють з пошукачами та сплачують комісію платформам MEV, таким як Flashbots, щоб забезпечити пріоритет транзакцій, створюючи додаткові потоки доходу. Ця діяльність пов'язана з правами валідаторів на замовлення, наданими блокчейном, що дозволяє їм переслідувати прибуток, залишаючись у межах правил консенсусу.

Шукачів

Пошуковики MEV сканують ончейн-транзакції на наявність можливостей отримання прибутку за допомогою арбітражу, випередження та примусової ліквідації. Використовуючи складні алгоритми та торгових ботів, вони відстежують пул непідтверджених транзакцій у режимі реального часу, щоб проаналізувати потенційні можливості MEV. Вони здійснюють арбітражні угоди, коли виявляють різницю цін на активи на децентралізованих біржах, купуючи дешево та продаючи дорого. Для випередження вони визначають відкладені ордери та заздалегідь вставляють власні транзакції, щоб отримати прибуток від руху цін — практика, відома як «сендвіч-атаки». У сценаріях ліквідації вони стежать за рівнем застави протоколів кредитування та ініціюють ліквідацію негайно, коли виконуються умови для отримання винагороди протоколу.

Для забезпечення пріоритетного виконання пошукачі зазвичай платять вищі газові винагороди майнерам або валідаторам, або співпрацюють з майнерами через платформи, такі як Flashbots, щоб забезпечити сприятливий порядок їх транзакцій.

Узагальнюючи, MEV фундаментально випливає з можливості блок-продюсерів впорядковувати транзакції. Ця можливість видобувати значення є властивістю децентралізованої структури блокчейну та механізмів підтвердження, що робить його неоддільною частиною системи.

Відмінності в механізмах упорядкування транзакцій на різних блокчейнах

MEV (Максимально видобувана вартість) виникає з того, як блокчейни обробляють упорядкування транзакцій та невизначеності у пакуванні блоків. Кожна мережа блокчейн реалізує свій унікальний підхід до упорядкування транзакцій, визначаючи, як валідатори пріоритизують та послідовно впорядковують очікуючі транзакції.

Ethereum

Ethereum використовує механізм «Аукціон пріоритетного газу», де пріоритет транзакції визначається газовими комісіями, вищі газові комісії гарантують пріоритет майнерам при виконанні транзакцій. Це стимулює користувачів збільшувати газові комісії для отримання пріоритету, що призводить до явищ MEV, таких як фронтранінг і атаки-сендвіч. Ethereum впровадив такі платформи, як Flashbots, щоб пом'якшити ці ризики, які надають приватні канали транзакцій для зменшення публічних аукціонів газових комісій.

Ефіріум 2.0

В Ethereum 2.0 валідатори (замість майнерів) контролюють видобуток блоків. Права на замовлення транзакцій у ланцюгах PoS схожі на ланцюги PoW, але оптимізовані за допомогою таких інструментів, як MEV-Boost, щоб зменшити аукціони з комісією за газ. Валідатори, як і раніше, можуть віддавати пріоритет транзакціям з високими комісіями та співпрацювати з такими платформами, як Flashbots, щоб мінімізувати публічний фронтранг. Дизайн Danksharding розділяє ролі ініціаторів блоків і розробників транзакцій. Розробники створюють і змінюють порядок транзакцій зі «списку транзакцій», наданого ініціаторами, щоб максимізувати прибуток від MEV, хоча вони не можуть змінювати або виключати транзакції.

Біткойн

Упорядкування транзакцій Біткойн залежить від комісій за транзакції. Однак через простіший дизайн Біткойна та менший обсяг транзакцій, аукціони газових комісій менш виразні, ніж в Ethereum. Механізм Біткойну переважно сприяє передачі вартості, а не виконанню складних смарт-контрактів, що призводить до меншої кількості явищ MEV. Майнери пріоритезують транзакції на основі комісій та розміру, щоб максимізувати дохід в межах обмежень щодо ємності блоку.

Під час буму Ординалів стало очевидним MEV та заторів в мережі. Ординали, використовуючи оновлення Taproot в Bitcoin, вбудовують дані, такі як зображення та текст, безпосередньо на ланцюжок, нагадуючи NFT. Шахтарі пріоритизували операції Ординалів з високою комісією для отримання більш високих прибутків. Ці операції займали значний обсяг блоку, поглиблюючи конкуренцію за комісії та змінюючи традиційний порядок операцій. Шахтарі почали фронтранінг, ідентифікуючи та упаковуючи операції Ординалів з високою комісією з мемпула для отримання максимальних прибутків.

Солана

Механізм консенсусу Solana, який поєднує Proof of History (PoH) і Tower BFT, надає унікальні можливості для MEV. Валідатори, при ротації у роль лідера, мають значну автономію у впорядкуванні транзакцій. Вони можуть надавати перевагу транзакціям з високою комісією або займатися фронтранінгом. Пул транзакцій Solana не є повністю публічним, а затримки в поширенні інформації дозволяють лідерам використовувати асиметрію інформації для видобутку MEV.

Хоча висока пропускна здатність Solana та паралельне виконання зменшують перевантаження, валідатори все ще можуть отримувати прибуток, втручаючись у впорядкування транзакцій, що залежать від конкретних послідовностей, таких як арбітраж або ліквідація. У 2022 році Solana запровадила механізм Local Fee Market, обробляє комісії за транзакції за допомогою шардингу облікових записів. Однак у сегментах високого попиту валідатори можуть віддавати пріоритет транзакціям з високою вартістю для отримання прибутку MEV. Географічний розподіл вузлів валідаторів і затримки поширення мережі також створюють можливості для маніпулювання випередженням і замовленням.

Щоб впоратися з цими викликами, Solana вивчає послуги справедливого послідовного обслуговування (FSS), вдосконалені механізми комісій та децентралізовані вузли послідовного обслуговування, щоб пом'якшити вплив MEV на користувацький досвід.

Інші блокчейни

Інші блокчейни, що акцентують на конфіденційності, мінімізують можливості атаки MEV шляхом шифрування даних транзакцій та приховування сум транзакцій. Протокол Mina, наприклад, використовує технологію доказу нуля, щоб приховати зміст транзакцій, що зменшує прибутковість прав на упорядкування транзакцій для рударів і валідаторів. Так само, Aztec використовує технологію zk-Rollup, щоб об'єднати кілька транзакцій перед їх відправленням на ланцюжок, що допомагає уникнути фронтраннінгу та маніпулювання порядком.

Типи транзакцій MEV

Звичайні типи атак в MEV включають фронтранінг, атаки-сендвічі, ліквідаційні транзакції та атаки часових рядів. Існують і інші форми, такі як атаки на темному басейні та шарові атаки.

Фронтраннинг

Джерело: hacken.io

Фронтраннинг відноситься до майнерів або валідаторів, які вставляють свої власні транзакції вперед користувача, особливо коли вони передбачають, що транзакція спричинить значні зміни ціни. Наприклад, якщо має відбутися велике замовлення на покупку, майнер може придбати актив перед тим і продати його негайно після того, як велике замовлення підніме ціну, заробивши на зміні ціни. Цей тип транзакції використовує контроль над порядком транзакцій, фактично створюючи короткострокове "перехоплення транзакції".

Атака сендвічем

>>>>> gd2md-html alert: inline image link here (to images/image3.png). Store image on your image server and adjust path/filename/extension if necessary.
(Назад до початку)(Наступне сповіщення)
>>>>>

Джерело: Ethereum

Сендвіч-атака – це спеціалізована форма фронт-ранінгу, яка часто зустрічається в торгівлі на DEX. Зловмисники вставляють транзакцію купівлі або продажу перед цільовою транзакцією, щоб завищити або завищити ціну її виконання. Потім, відразу після цільової транзакції, вони виконують протилежну транзакцію, щоб скористатися можливістю арбітражу. Ця стратегія «сендвічінгу» не тільки погіршує ціну виконання для цільового трейдера, але й збільшує його транзакційні витрати, підриваючи справедливість для звичайних користувачів та децентралізованих ринків.

Ліквідація

Ліквідаційні операції, як правило, відбуваються в протоколах кредитування. Коли вартість застави позичальника падає нижче порогу ліквідації, протокол дозволяє ліквідаторам погасити частину кредиту та отримати ліквідаційну винагороду. Пошуковики відстежують вартість застави в режимі реального часу та виконують ліквідаційні транзакції при виконанні умов, отримуючи винагороду. Ці транзакції є висококонкурентними, і ліквідатори часто сплачують високу комісію за газ, щоб отримати пріоритет.

Атака Time-Bandit

Атака часового грабежа - это атака на переустройство цепочки, при которой майнеры переустанавливают состояние блокчейна, переупорядочивая или даже изменяя прошлые транзакции, чтобы извлечь большую прибыль. Эта атака зависит от концентрации хэширующей мощности или валидационной власти, позволяя контролировать часть истории блокчейна. Такие атаки подрывают стабильность и доверие к сети блокчейна, поскольку частые переустройства снижают эффективность консенсуса, увеличивают задержки и неопределенность транзакций и подрывают уверенность пользователей в окончательности транзакций.

Вплив MEV на Defi

MEV вводить нові економічні стимули для майнерів, валідаторів і пошукачів, дозволяючи їм отримувати додатковий прибуток понад стандартні комісії за транзакції. Ці стимули стимулюють конкуренцію на «пріоритетних торгах», що призводить до значного підвищення плати за газ і посилює перевантаження мережі. У DeFi це не тільки підвищує транзакційні витрати для звичайних користувачів, але й ускладнює виконання невеликих транзакцій у періоди високих комісій gas, обмежуючи участь певних користувачів.

Атаки MEV, такі як арбітраж та фронтранінг, дестабілізують доходи LP (постачальника ліквідності) та навіть можуть зменшити їх. Атакувальники отримують прибуток від маніпулювання цінами, що може призвести до дисбалансів у ліквідності та збільшення імперманентних втрат. Крім того, прибуток LP більше не залежить виключно від обсягу угод, а також піддається впливу пошукачів MEV та рударів, які маніпулюють порядком транзакцій, що становить потенційну економічну загрозу для звичайних LP.

Ефективне вирішення проблеми MEV передбачає перерозподіл прибутків, отриманих пошуковиками, між всіма учасниками та забезпечення ефективного виконання механізмів торгівлі.

Поточні рішення

Основні підходи

DEX знижують ризики, розкриваючи інформацію про часткові ордери та використовуючи механізми аукціонів, які допомагають трейдерам передбачати рух ринку. Рішення рівня 2 обробляють транзакції поза мережею, обмежуючи можливості пошукачів MEV відстежувати угоди, зберігаючи деталі транзакцій поза основним ланцюгом. Технології конфіденційності, такі як zk-rollups, виконують транзакції поза мережею, обмежуючи доступ зловмисників до інформації про транзакції. Блокування часу забезпечує затримки, вимагаючи виконання транзакцій після певного блоку, що зменшує ризики, пов'язані з можливостями швидкого арбітражу, особливо для протидії атакам на флеш-позики. Механізми чесного аукціону та випадкове замовлення створюють більш справедливі послідовності транзакцій. Зашифровані протоколи замовлень захищають деталі транзакцій до тих пір, поки не будуть виконані певні умови, запобігаючи ранньому витоку інформації. Відокремлення конфіденційних транзакцій від публічного мемпулу захищає цілісність пакетів MEV. Нарешті, управління громадою та прозорі стимули підтримують справедливість системи шляхом колективного голосування щодо заходів запобігання МЕВ, уникаючи ризиків, пов'язаних з одностороннім контролем.

Рішення на різних рівнях

Для пом'якшення шкідливих явищ MEV в блокчейн-системах було запропоновано різні рішення на різних рівнях та засобах, включаючи шар консенсусу, шар виконання, шар застосування, рішення 2-го рівня та спеціалізовані інструменти MEV.

Рівень консенсусу: Рівень консенсусу спрямований на зменшення MEV шляхом коригування механізмів виробництва блоків і впорядкування транзакцій, запобігаючи довільному маніпулюванню порядком транзакцій виробниками блоків. Поділ Proposer-Builder Separation (PBS) в Ethereum 2.0 – це інноваційний підхід, який розділяє ролі ініціаторів і розробників блоків, дозволяючи будівельникам створювати блоки без прямого контролю порядку транзакцій. Децентралізовані протоколи замовлення ще більше підвищують прозорість і випадковість транзакцій, знижуючи ризики MEV і забезпечуючи справедливий процес виробництва блоків.

Рівень виконання: На рівні виконання MEV пом'якшується за допомогою заходів щодо збереження конфіденційності та оптимізованих механізмів газових аукціонів. Система ретрансляції приватних транзакцій Flashbots дозволяє користувачам надсилати транзакції приватно, уникаючи впливу публічного пулу транзакцій. Крім того, деякі платформи вдосконалили механізми газових аукціонів, щоб зменшити потребу користувачів сплачувати високу комісію за газ за визначення пріоритетів, зменшивши частоту випереджень та інші проблеми, пов'язані з МЕВ.

Шар шаровий: На рівні застосунків протоколи DeFi та DEX вирішують проблему MEV, впроваджуючи пакетні аукціони та атомні свопи. Платформи, такі як Balancer та Uniswap V3, обробляють всі транзакції у партіях на основі часу, що ефективно запобігає шкідливим поведінковим MEV, таким як атаки-сендвічі. Оракули, наприклад Chainlink, надають цінові посилання на ланцюжку, зменшуючи можливості для арбітражу та знижуючи ймовірність експлуатації MEV.

Шар 2: Рішення масштабування шару 2 пом'якшують ризики MEV, обробляючи великі обсяги транзакцій поза ланцюжком перед їх відправкою на головний ланцюжок. Технології, такі як Оптимістичні Ролапи і ZK-Rollups, пакують та перевіряють транзакції перед їх записом на ланцюжку, що запобігає маніпулюванню порядком транзакцій виробниками блоків. Крім того, деякі протоколи шару 2 для DEX використовують позаланцюжкове зіставлення та здійснення операцій, додатково знижуючи можливість MEV.

Представницькі рішення

Декілька спеціалізованих продуктів у сфері MEV вирішують багато проблем. Провідні постачальники, такі як Flashbots та Blocknative, допомагають шахтарям, валідаторам та пошуковикам виявляти та видобувати MEV на платформах DeFi.

Flashbots

Flashbots вирішує проблеми MEV, вводячи „транзакції пакету MEV“, які подають групу транзакцій як атомарні операції - забезпечуючи, що вони виконуються або зазнають невдачі, запобігаючи фронтраннингу та попереднім транзакціям. Ретранслятори Flashbots з'єднують пошуковиків та шахтарів, пропонуючи прозорий механізм подання транзакцій. Платформа використовує покращену систему аукціону пріоритету газу, що дозволяє шахтарям та валідаторам вибирати транзакції на основі значення MEV, зменшуючи мережеву затор. Надаючи прозорі можливості видобутку MEV, Flashbots забезпечує справедливість, дозволяючи будь-якому здатному користувачеві брати участь у видобутку MEV. Ці конструкції покращують як ефективність, так і справедливість процесів MEV.

Blocknative

Основна інновація Blocknative полягає в наданні прозорої та ефективної ретрансляційної платформи MEV. Підключившись до платформи, валідатори можуть отримати доступ до повних блоків, що містять можливості MEV. На відміну від традиційних систем, керованих майнерами, Blocknative використовує модель відкритої ретрансляції, що дозволяє кільком розробникам і валідаторам чесно конкурувати, тим самим знижуючи ризики централізації MEV. Крім того, Blocknative пропонує кінцеві точки RPC пакету MEV, допомагаючи пошукачам оптимізувати стратегії MEV шляхом об'єднання та надсилання транзакцій у блокчейн.

BloxRoute

BloxRoute інновує за допомогою свого протоколу "Blockchain Distribution Network (BDN)", який підтримує кілька вузлів через відкриті шлюзи з відкритим вихідним кодом або публічні API BloxRoute. Це забезпечує низьку затримку, високу пропускну здатність та протокольну нейтральність. Ця конструкція дозволяє вузлам швидко синхронізуватися, допомагаючи проектам блокчейну покращити швидкість транзакцій, зменшити затори та знизити витрати на транзакції.

Eden Network

Eden Network представляє механізм «орендаря слотів», що дозволяє користувачам здійснювати стейкінг токенів EDEN для оренди пріоритетного блокового простору. Це гарантує, що їхні транзакції обробляються у визначеному блоці із захистом MEV. Ця конструкція захищає трейдерів від несприятливих MEV-атак, таких як фронт-ранінг, особливо в періоди високого перевантаження мережі.

Мережа Eden також стимулює виробників блоків нагородами у токенах за дотримання правил протоколу, що забезпечує обробку транзакцій у правильному порядку. Виробники блоків, які порушують ці правила, підлягають покаранню, включаючи можливе вилучення з мережі.

Висновок

Таким чином, MEV має комплексний вплив на справедливість, цілісність транзакцій і довгостроковий розвиток блокчейн-екосистеми. У той час як MEV надає майнерам і валідаторам додаткові стимули, залучаючи більше проектів і участь спільноти, він також накладає високі транзакційні витрати на звичайних користувачів. Такі практики, як фронт-ранінг і сендвіч-атаки, перешкоджають здатності користувачів виконувати транзакції в потрібному порядку, збільшуючи непередбачуваність. Технічно кваліфіковані учасники або винахідливі майнери в цьому середовищі використовують інформаційні переваги для отримання прибутку, залишаючи звичайних користувачів у невигідному становищі. Цей дисбаланс підриває прозорість і децентралізацію, яких спочатку прагнув досягти блокчейн. Крім того, MEV сприяє інформаційній асиметрії та перевантаженню мережі.

MEV створює значні виклики для справедливості блокчейну. Основна суть полягає в тому, що вона представляє собою «арбітражну можливість» в рамках дизайну системи, що дозволяє майнерам або валідаторам використовувати інформаційні та упорядковані переваги, порушуючи справедливі принципи, що є основою дизайну блокчейну. Централізація MEV ще більше ускладнює проблему, коли ресурсозабезпечені валідатори захоплюють більше можливостей для отримання прибутку, тоді як звичайні користувачі та менші майнери мають труднощі у вигоді.

Майбутні рішення можуть спрямовуватися на поліпшення механізмів консенсусу та правил розміщення замовлень з постійною інновацією на різних рівнях. З ростом екосистем публічних ланцюжків, cross-chain MEV, ймовірно, стане ключовим увагою в майбутніх розробках.