Con la rápida evolución del ecosistema de la cadena de bloques, el Valor Máximo Extraíble (MEV) ha surgido como un desafío clave que afecta el rendimiento, la equidad y la experiencia del usuario de las cadenas de bloques públicas. MEV se refiere al valor adicional extraído por mineros, validadores u otros participantes de la red a través de la resecuenciación, inserción o eliminación de transacciones, como se detalla en una descripción general anterior de MEV. Este problema es omnipresente en las redes de cadenas de bloques, especialmente en escenarios de intercambios descentralizados (DEX), liquidación y arbitraje.

Aunque blockchains como Ethereum han realizado abundante investigación y tomado contramedidas, el diseño único de cada blockchain conduce a diversas manifestaciones y gravedad de los problemas de MEV. Solana, como una cadena de bloques pública de alto rendimiento, es conocida por su alta capacidad de procesamiento y baja latencia. Sin embargo, si bien estas características alivian algunos problemas de MEV, también traen nuevos desafíos: la alta concurrencia conduce a problemas de subasta, la arquitectura de alto rendimiento de Solana permite que más participantes compitan simultáneamente por recursos en cadena, lo que intensifica los riesgos de adelantarse y reordenar transacciones; el amplio uso del modelo de Central Limit Order Book (CLOB) de Solana, si bien mejora la liquidez, también ofrece más margen para el arbitraje de alta frecuencia y los bots de MEV; la baja latencia mejora la experiencia del usuario pero también resalta la sensibilidad a los retrasos entre nodos, exacerbando el problema de la 'ventaja del primero en actuar'...

Para abordar estos desafíos, la comunidad y los desarrolladores han sugerido diversas soluciones, como optimizar los mecanismos de consenso, implementar piscinas de transacciones retrasadas y desarrollar algoritmos de coincidencia de pedidos más justos. Este artículo ahonda en la manifestación distintiva de los problemas de MEV en la cadena de bloques de Solana, sintetizando investigaciones existentes y prácticas para analizar posibles soluciones. Su objetivo es ofrecer ideas para construir un ecosistema de Solana más justo y eficiente.

Resumen de MEV en Solana

En junio de 2024, un bot de sandwich de MEV conocido como “arsc” explotó a los usuarios de Solana para robar aproximadamente 30 millones de dólares en ataques de MEV durante los últimos dos meses. Esto y los debates posteriores sobre el diseño de la infraestructura con Ethereum han vuelto a llamar la atención sobre los problemas de MEV de Solana.

Según los últimos datos, la red de Solana genera aproximadamente $500 millones anuales de MEV. Jito Labs, un flashbot en Solana, proporciona una visión sobre la escala de ingresos de MEV en la red. El gráfico a continuación compara los ingresos de los principales protocolos DeFi, mostrando que los ingresos mensuales de Jito Labs en octubre alcanzaron los $78.92 millones, lo que representa el doble que los $39.45 millones registrados en mayo. El 24 de octubre, el protocolo obtuvo $6.14 millones en un solo día solo por propinas, lo que destaca la fuerte demanda de servicios de extracción de MEV en la red de Solana.

Fuente: Defillama

Este año, la actividad de MEV en Solana se ha destacado especialmente en las operaciones de tokens meme de alto perfil. El factor principal que impulsa esta tendencia es que las transacciones de tokens meme a menudo se concentran en piscinas de baja liquidez, lo que hace que sus precios sean altamente susceptibles a la manipulación. Dada la naturaleza especulativa de los tokens meme y su extrema volatilidad de precios, los bots de MEV tienen numerosas oportunidades para obtener ganancias. Además, los errores en la ejecución de órdenes dentro de estas piscinas de baja liquidez abren aún más la puerta a la explotación de MEV. Por ejemplo, un operador compró por error tokens dogwifhat a $3 cada uno, mientras que el precio de mercado era solo de $0.20. Como resultado, permite a los bots de MEV aprovechar rápidamente la oportunidad. El comercio de tokens meme se ha convertido en un componente importante de la actividad de MEV, con la locura del token BONK a principios de 2024 viendo aumentos diarios en los volúmenes de operaciones de $50 a $60 millones, una parte significativa de los cuales fue impulsada por operaciones relacionadas con MEV.

Cómo la Arquitectura de Solana Permite Oportunidades de Trading de MEV

Prueba de Historia (PoH)

La Prueba de Historia (PoH) se basa en funciones de retraso verificables (VDF) para generar y verificar secuencias temporales. Cada marca de tiempo contiene el hash de la marca de tiempo anterior, lo que asegura que los eventos se registren en orden. El resultado de cada operación está sujeto a la salida anterior, lo que resulta en salidas impredecibles. Este proceso se ejecuta en un solo núcleo de GPU registrando periódicamente la salida actual y el número de llamadas. Los validadores confirman estas salidas a través de cálculos paralelos para garantizar la secuencia temporal y la seguridad. Actuando como un reloj descentralizado, PoH ayuda a reducir la necesidad de sincronización de nodos y simplifica el proceso de consenso.

Fuente:Libro blanco de Solana

Sin PoH, la secuencia de transacciones podría estar sujeta a otros factores, como la oferta de tarifas de los mineros o los retrasos de sincronización de nodos. Sin embargo, con PoH en Solana, cada evento (por ejemplo, transacciones, producción de bloques) tiene una marca de tiempo clara y acordada. Esto permite que otros nodos y validadores verifiquen fácilmente la secuencia de eventos. Esta transparencia es crucial para los comerciantes de MEV, ya que proporciona un marco claro para determinar qué transacciones se ejecutarán primero y cuáles pueden presentar oportunidades de arbitraje. Los comerciantes de MEV pueden utilizar las marcas de tiempo generadas por PoH para predecir qué transacciones podrían afectar al mercado, lo que les permite ejecutar operaciones de arbitraje antes de que ocurran esas transacciones.

El diseño de PoH permite a Solana procesar y verificar transacciones con una velocidad excepcional. La red de Solana logra confirmaciones de transacciones de baja latencia mediante el cálculo de las marcas de tiempo de PoH en cada nodo. Esto es una ventaja significativa para los traders de MEV, ya que la esencia del trading de MEV a menudo depende de respuestas rápidas a los cambios del mercado. En los mercados de DeFi, el precio de ciertos activos puede cambiar debido a una sola transacción, y los traders de MEV pueden aprovechar estas fluctuaciones para obtener ganancias. Las capacidades de baja latencia de PoH les permiten anticiparse a otros en la ejecución de operaciones. La verificación criptográfica de la marca de tiempo inherente a PoH respalda la alta capacidad de procesamiento de Solana. Permite que la red procese un volumen masivo de transacciones mucho más rápido que las cadenas de bloques tradicionales. Esto crea amplias oportunidades para el trading de alta frecuencia y la extracción eficiente de MEV.

PoH reduce las necesidades de comunicación de los nodos, por eso Solana es conocida por su alta eficiencia de red. Esta condición hace que la actividad de la cadena de bloques de Solana sea frecuente. La alta velocidad de procesamiento y baja latencia son especialmente adecuadas para el trading de alta frecuencia y arbitraje en mercados de baja liquidez, y un número creciente de nuevos proyectos atraen aún más el trading de MEV.

Tower BFT

La esencia de Tower BFT radica en acelerar el proceso de consenso al minimizar la sobrecarga de comunicación entre nodos. Los protocolos BFT tradicionales requieren intercambios de mensajes extensos para lograr el consenso, especialmente en redes de múltiples nodos donde los retrasos y el uso de ancho de banda son inevitables. El mecanismo PoH de Solana precalcula y registra marcas de tiempo. Esto permite a los nodos validadores verificar eficientemente la secuencia de transacciones confiando únicamente en las marcas de tiempo generadas por PoH. No necesitan intercambiar datos extensos de secuencia temporal.

Fuente:Helius Blog - Consenso en Solana

El funcionamiento de Tower BFT se basa en los siguientes puntos clave:

Secuencia de verificación: Tower BFT utiliza la secuencia de tiempo proporcionada por PoH para asegurarse de que cada validador tenga una referencia de tiempo clara al votar. Esto acelera el proceso de consenso y evita los retrasos típicamente encontrados en los algoritmos BFT tradicionales.

Peso de Votación: Cada validador vota según su peso en la red. El proceso de votación fortalece la consistencia y confiabilidad al acumular continuamente datos históricos confirmados. Esto garantiza que, cuando se alcanza el consenso, una minoría de nodos no pueda comprometer fácilmente la seguridad de la red.

Reduciendo las necesidades de sincronización de red: A través de PoH, Tower BFT reduce la cantidad de intercambio de mensajes requerido entre nodos, lo que mejora la eficiencia y escalabilidad de la red. En la red de Solana, esto significa que se pueden procesar más transacciones simultáneamente, reduciendo así los retrasos causados por problemas de sincronización de nodos.

Al combinar el mecanismo PoH, Tower BFT puede proporcionar un entorno de negociación de baja latencia y eficiente. Similar a PoH, esta eficiencia y baja latencia crean vastas oportunidades para MEV. Los operadores de MEV a menudo necesitan ejecutar una gran cantidad de transacciones en poco tiempo. La alta capacidad de procesamiento de la red Solana permite a los operadores de MEV aprovechar las oportunidades de arbitraje con mayor eficiencia y frecuencia.

Programación simultánea de líderes

Solana utiliza el mecanismo de PoH para establecer una marca de tiempo unificada en toda la red y asigna múltiples líderes para la programación paralela basada en esta marca de tiempo. A cada líder se le asigna la tarea de producir un bloque dentro de un intervalo de tiempo designado, conocido como un 'intervalo de líder'. Operando de manera concurrente, estos líderes generan bloques utilizando la marca de tiempo unificada, que luego se validan junto con los producidos por otros líderes. Esta estructura paralela mejora significativamente la capacidad de transacción de Solana y reduce la latencia de confirmación. A diferencia de las cadenas de bloques tradicionales como Bitcoin y Ethereum, donde un único líder (minero o validador) se encarga de la generación de bloques, la programación simultánea de líderes en Solana permite la creación de múltiples bloques al mismo tiempo, maximizando así la eficiencia y escalabilidad de la red.

El modelo de un solo líder en las cadenas de bloques tradicionales a menudo encuentra cuellos de botella durante la producción de bloques, especialmente durante períodos de alto volumen de transacciones. Esto puede provocar retrasos e incertidumbre en la ejecución de operaciones de arbitraje porque los operadores de MEV pueden necesitar esperar la generación y confirmación del bloque. La programación de líder concurrente de Solana reduce el tiempo de espera en la producción de bloques al permitir que múltiples líderes produzcan bloques simultáneamente. Esto resulta en confirmaciones de transacciones más rápidas y en la inclusión de bloques.

La programación concurrente de líderes introduce competencia entre los líderes. En cada ranura, se asigna a varios líderes la tarea de generar bloques, y cada líder puede priorizar diferentes transacciones, lo que resulta en discrepancias de precios o inconsistencias en la secuencia de transacciones. Los operadores de MEV pueden aprovechar estas variaciones ejecutando rápidamente operaciones antes que otros. Cuando varios líderes generan bloques, algunas transacciones pueden ser priorizadas en el bloque de un líder pero retrasadas en el de otro. Esto permite a los operadores de MEV aprovechar estas diferencias de tiempo entre las ranuras para participar en arbitraje.

Estructura nativa del mercado de tarifas

Solana actualmente tiene una estructura de tarifas de dos capas: tarifas base y tarifas prioritarias. Cada transacción requiere una tarifa base, generalmente con un precio de 5,000 lamports/firma, equivalente aproximadamente a 0.000005 SOL. La tarifa prioritaria es una tarifa adicional opcional que tiene como objetivo mejorar la prioridad de la transacción en la red. El 50% de la tarifa prioritaria se quema, mientras que el 50% restante se paga al líder actual (validador). La idea principal de este mecanismo es ajustar la secuencia de procesamiento de transacciones a través de incentivos, lo que permite a los remitentes de transacciones pagar por una mayor prioridad y garantizar que los validadores procesen sus transacciones rápidamente en el siguiente bloque.

Dado que Solana carece de un mecanismo de tarifa dinámica como EIP-1559 de Ethereum, el sistema de tarifa de prioridad refleja en cierta medida los ajustes dinámicos basados en las condiciones de la transacción, lo que cumple una función similar. La característica clave de este mecanismo es que permite a los remitentes de transacciones ajustar sus tarifas de manera flexible en función del estado actual de la red para garantizar un procesamiento oportuno de acuerdo con la demanda del mercado. Para los comerciantes de MEV, esto es especialmente crucial: los comerciantes de MEV pueden pagar tarifas más altas cuando la red está ocupada para priorizar sus transacciones en el siguiente bloque.

Sin embargo, la estructura dinámica de tarifas de Solana todavía tiene margen de mejora. El sistema de tarifas actual no está exento de fallos y se espera que las actualizaciones futuras creen un diseño más justo y eficiente.

Calidad de servicio (QoS)

El mecanismo de Calidad de Servicio (QoS) es un sistema de gestión de tráfico de red basado en la asignación ponderada. Solana lo utiliza para asignar prioridad a diferentes tipos de transacciones, optimizando así la distribución de recursos y el rendimiento de la red. Los validadores asignan recursos de red en función de la participación que poseen. Las cuentas con participaciones más altas obtienen más ancho de banda de procesamiento durante la congestión de la red, lo que hace que la asignación de recursos esté más incentivada económicamente. Los validadores son responsables de procesar transacciones y mantener el estado del libro mayor en la red. QoS garantiza que los validadores puedan gestionar eficientemente el tráfico de la red según su participación, al mismo tiempo que los incentiva a atraer usuarios a través de participaciones más altas.

Durante períodos de congestión de red, las transacciones de baja prioridad (típicamente aquellas con tarifas más bajas) pueden consumir recursos de red, lo que conduce a retrasos en transacciones de alto valor, como los intercambios de MEV. QoS aborda este problema implementando un sistema de clasificación de prioridades y asignación de recursos, que garantiza que las transacciones de bajo valor no perturben la eficiencia de las de alto valor. Este mecanismo permite a los operadores de MEV planificar sus estrategias de manera más efectiva, aumentando así la certeza de ejecución. Los operadores de MEV a menudo necesitan llevar a cabo múltiples transacciones relacionadas simultáneamente, como ejecutar estrategias de arbitraje complejas a través de puentes multi-cadena o intercambios descentralizados. QoS garantiza que estas transacciones relacionadas se procesen de manera consecutiva dentro de una ventana de tiempo corta, lo que reduce el riesgo de fallas causadas por interrupciones en la cadena de transacciones.

Protocolo QUIC

Solana utiliza el protocolo QUIC para reducir significativamente el tiempo entre la presentación de la transacción y la confirmación, optimizando así los flujos de trabajo de los validadores y ofreciendo un timing más preciso para las operaciones de MEV. QUIC permite una configuración y recuperación de conexión más rápida, lo que minimiza la latencia de la red. También admite la transmisión concurrente de múltiples flujos de datos a través de una sola conexión, lo que alivia la congestión de la red. Además, QUIC cuenta con un mecanismo eficiente de control de congestión y una estrategia de recuperación de pérdida de paquetes, lo que garantiza una transmisión rápida de transacciones incluso en condiciones de red inestables. Con encriptación incorporada, QUIC garantiza una transmisión segura de datos. Su implementación ha resuelto muchos de los problemas de tiempo de inactividad de la red anteriores de Solana.

Soluciones MEV de Solana

Jito: Proveedor de Infraestructura MEV en Solana

Al discutir soluciones MEV en Solana, debemos destacar a Jito. Jito Network, lanzado por el equipo de Jito Labs, se enfoca en la infraestructura MEV para Solana. Jito Labs ha presentado varios productos, incluyendo el cliente validador Jito-Solana y el motor de bloques Jito. En agosto de 2022, Jito Labs anunció que había recaudado $10 millones en financiamiento de la Serie A, liderado por Multicoin Capital y Framework Ventures.

Jito-Solana

Jito-Solana es una variante optimizada del cliente validador Solana, diseñada específicamente para la extracción eficiente de MEV. Al admitir el agrupamiento de transacciones, Jito permite a los buscadores controlar la secuencia de transacciones dentro de un bloque. Este control minimiza la probabilidad de que los buscadores recurran a transacciones de bajo valor o innecesarias, fomentando en su lugar la participación en un sistema de subasta simplificado donde las ofertas se realizan en función de las recompensas potenciales. El mecanismo de agrupamiento de Jito mejora las posibilidades de que las transacciones se incluyan en bloques al permitir a los buscadores enviar múltiples transacciones en un solo lote, mejorando así la eficiencia y reduciendo la dependencia de transacciones de bajo valor. Los validadores priorizan los lotes que pagan más, lo que fomenta interacciones más rentables y reduce las fallas de transacción.

Jito Bloque Motor

El Motor de Bloque Jito es una plataforma de subastas fuera de la cadena a través de la cual los relayers, buscadores y validadores en la red pueden coordinar la secuenciación de transacciones mediante un mecanismo de subasta, maximizando así la extracción de MEV.

Panel de MEV

Jito Labs proporciona el Panel de MEV para monitorear y analizar la actividad de MEV en Solana. Ayuda a los desarrolladores, validadores y usuarios a comprender los detalles y tendencias de MEV en la red de Solana.

Optimización del planificador

En problemas relacionados con MEV, la incertidumbre en la secuenciación de transacciones facilita los ataques de front-running y sandwich. Los atacantes pueden obtener beneficios manipulando la secuencia de transacciones para aprovechar los mecanismos de prioridad de los nodos de validación. Para abordar esto, Solana ha optimizado su programador, especialmente con la próxima actualización del programador versión 1.18.

El planificador está optimizado para mejorar principalmente el determinismo de la clasificación de prioridad de transacciones. La arquitectura actual de procesamiento multihilo de Solana puede llevar a decisiones de prioridad no sincronizadas cuando diferentes hilos procesan transacciones de colas separadas. Esta inconsistencia permite a los atacantes interrumpir transacciones normales de usuarios al enviar conflictivas. El planificador rediseñado se centra en mejorar la coordinación entre hilos para minimizar conflictos de secuenciación de transacciones que surgen de las condiciones de carrera. Además, el sistema optimizado identifica mejor las transacciones de alta prioridad, asegurando que se procesen sin demora, incluso durante la congestión de la red.

Mejoras de privacidad

En respuesta a las transacciones de MEV, Solana está mejorando la privacidad mediante la encriptación de los detalles de la transacción, lo que dificulta que los atacantes accedan a información crítica. Además, Solana está explorando conceptos similares a las piscinas de transacciones privadas de Ethereum. Los usuarios pueden dirigir sus transacciones a través de una piscina de privacidad. En esta piscina, las transacciones permanecen ocultas al público hasta que se procesan, minimizando así el riesgo de ataques sandwich y front-running.

Secuenciación descentralizada

Al implementar servicios de secuenciación independientes, Solana separa la lógica de secuenciación de transacciones de los nodos de validación. El uso de algoritmos de aleatorización en la secuenciación disminuye eficazmente las posibilidades de que ciertas transacciones sean priorizadas, reduciendo así la capacidad de los atacantes para explotar los mecanismos de secuenciación para la extracción de MEV. Además, el modelo de incentivos para los validadores se puede ajustar para reducir su dependencia de las tarifas prioritarias, lo que fomenta un procesamiento de transacciones más imparcial en lugar de manipular la secuencia para obtener ganancias adicionales.

Conclusión

MEV ha sido durante mucho tiempo un desafío significativo para las redes descentralizadas. Si bien Solana es conocida por su alto rendimiento y baja latencia, estas cualidades la convierten en un objetivo atractivo para los atacantes de MEV. Problemas como el front-running, los ataques sandwich y la secuenciación maliciosa de transacciones socavan la equidad de la red y degradan la experiencia del usuario. Para abordar estos problemas, Solana ha implementado soluciones multinivel, que incluyen optimizaciones de programación, tecnologías que mejoran la privacidad y ajustes en el modelo de tarifas. Solana tiene como objetivo mitigar los riesgos de front-running y ataques sandwich a través de estos esfuerzos, al tiempo que mejora la asignación de recursos.

Abordar el problema de MEV requiere avances tecnológicos, participación continua de la comunidad y creación de consenso. La comunidad puede desarrollar de manera colaborativa soluciones a los desafíos de MEV fomentando la gobernanza descentralizada y las discusiones transparentes. Solana también debe ofrecer herramientas y recursos para ayudar a los usuarios a detectar y mitigar los ataques MEV, empoderándolos así con defensas proactivas. A medida que la red se expande y se vuelve más compleja, Solana debe equilibrar el alto rendimiento, la descentralización y la equidad. Todavía queda un largo camino por recorrer para resolver el problema del "triángulo imposible".