闇の森を照らす:MEVの神秘的なベールを明らかにする

ブロックチェーン活動の急増とインフラの進化により、オンチェーンMEVは常にイーサリアムエコシステムの中で最も危険な部分と見なされ、ユーザーのオンチェーン金融活動と体験に直接影響を与えています。本稿では、Ethereum 2.0のブロック生成メカニズムと提案者-ビルダー分離(PBS)の技術進化に基づき、このメカニズムがもたらす集中化と信頼の問題、及びイーサリアムの分散化の価値観との矛盾について重点的に分析します。

MEVは確かに両刃の剣であり、DEXの価格差を減少させ、取引の清算を助けるなどの正の効果がある一方で、ユーザーの利益を損なうなどの負の影響もあります。そのため、MEVの解決策は主に負の影響を軽減することに重点を置いており、根本的な解決を目指しているわけではありません。現在、主に3つの種類の対策があります: オークションメカニズムの改善、コンセンサス層の改善、アプリケーション層の改善です。これらの提案はMEVの状況に影響を与えるでしょうが、一部の提案はユーザーが直面している問題を根本的に解決することはできません。将来的には、ユーザーの取引を保護するために、より多くのプライバシー技術を導入する必要があります。

MEVは避けられないメカニズム設計の副産物として、将来的にさらに複雑になるでしょう。私たちはまた、Layer2やアカウント抽象などの新しいアーキテクチャの下で発生する可能性のあるMEVの課題と機会についても探討しました。

この記事は、MEVの悪影響を緩和するための潜在的な解決策を探り、現在のMEVソリューションの利点と欠点を包括的に理解し、将来のMEV研究の方向性を示すことを目的としています。これは、ユーザーが置かれている暗い森を照らすだけでなく、業界の研究者たちの前進の道を照らすためでもあります。

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イーサリアム 2.0

The Merge以来、EthereumはPOSメカニズムを採用してネットワークの安全性を確保し、計算集約型の競争を放棄して、持分証明を使用しています。合併後、Ethereumは実行層と合意層に分かれました。ブロック生成も変化し、各Epochは1つのPOSサイクルで、各Epochは32のSlotに分かれ、各Slotは12秒のブロック生成時間単位となっています。

ネットワークは各エポック内でランダムに委員会を選択し、その中からランダムにブロック提案者を選出します。提案者は取引をパッケージ化して並べ替え、ブロックを生成する責任があります。他の委員会メンバーは監視し、投票します。委員会は各エポック後に再選択され、効率を保証するために時間制限が設けられています。ペイロードは実行負荷を指し、取引の状態変更であり、ブロックの実行の一部と見なすことができます。ブロック提案者は実行負荷を実施し、提案されたブロックを生成します。

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PBSアーキテクチャ

実際、バリデーターがブロック提案者として選ばれると、しばしばPayload(のソートとトランザクション)の実行を行うことを嫌がります。なぜなら、これには大量の計算リソースが必要だからです。元々は、分散型委員会の選挙を通じてトランザクションのソートを分散化することが想定されていましたが、バリデーターはこの作業を外部に委託し、自身はブロック提案に集中する傾向があります。そこで、PBSの構想が生まれ、ブロック提案と構築を分離し、提案者はブロックの検証のみを担当し、構築には関与しないこととなりました。

この分離はオープン市場を促進し、提案者はビルダーからブロックを取得できます。ビルダーは互いに競争してブロックを構築し、提案者に最高の手数料を提供します。これを「ブロックオークション」と呼びます。

PBS(提案者-ビルダー分離)密封第一価格オークションモデルのプロセスは次のとおりです: ユーザーはRPCプロキシを通じて取引を公開Mempoolに提出し、複数のビルダーが適切な取引を探して並べ替え、利益を最大化するブロックを生成します(利益=基本料金+優先料金+MEV)。複数のビルダーはMEV-Boostリレイヤーを介して提案者と対話し、ビルダーはリレイヤーに入札を提出し、リレイヤーは提案者に複数のブロックヘッダーと入札を提出します。提案者は通常、入札が最も高いブロックを選択します。リレイヤーはMEV-Boost規範を実装し、ビルダーと提案者の入札相互作用を規定します。全体のプロセスでは情報が密封されており、リレイヤーは提案者にブロックヘッダーのみを提出し、提案者の検閲耐性を保証します。

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PBSにおける各種参加者とゲーム

主要なプレーヤーには、Builder、Relayer、Proposer、およびMEV bot(Searcher)が含まれます。

ビルダー

ビルダーはブロックの内容を構築する責任があり、MEV-Boostを使用すると、MEV収益をサポートするため競争入札でより有利になります。ビルダーはユーザーとサーチャーの取引を直接審査することができ、これは常に議論の的となっています。特にアメリカ政府がOFACを発表した後、多くのビルダーがOFACコンプライアンスに参加しています。最近、ブロック審査の割合は減少していますが、ビルダーは取引審査において依然として直接的な影響を持っています。

現在、Builder市場のシェアの中で、審査不要のbeaverbuild.orgが徐々にシェアを拡大しており、すべてが利益指向です。

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サーチャー

利益の最大化には、SearcherとBuilderの共同作業が必要です。Searcherは特定のBuilderと協力して、Dark PoolやPrivate Poolを形成することがよくあります。Searcherの取引は特定のBuilderにしか見えません。このため、一部のBuilderは利益を最大化するMEV取引を獲得し、ブロックスペースを競り合います。理論的には、Builderが悪事を働いたり検閲を行った場合、Searcherは他のBuilderを選択でき、その結果、当該Builderの市場シェアが低下します。したがって、Builderは悪事を働く際の隠れたコストを考慮します。MEVの収益は、市場の変動が顕著な場合、日々のGas収益の2倍に達することさえあります。

SearcherはCEX-DEX(オフチェーン)アービトラージと純粋なオンチェーン(DEX、メザニン、清算)の2つの大きなカテゴリに分けられます。現在、WintermuteはCEX-DEXアービトラージ取引市場のシェアで1位を占めています。

純粋なチェーン上のMEV機会はスタジオ化の傾向を示しており、jaredfromsubway.ethの市場シェアは37.2%に達し、ユーザーに対するサンドイッチ攻撃に長けており、かつてはチェーン上のガス消費が最も高かったユーザーです。SearcherとBuilderの関係が密接であるため、多くのSearcherはエコシステムへの影響力を維持し、リスクを低減するために、注文フローを上位3名のBuilderにのみ送信しています。

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リレイヤー

リレイヤーは集合入札を担当し、プロポーザーにブロックヘッダーと入札を提出する中継地点として機能します。この時、プロポーザーはブロックの取引の詳細を知りません。プロポーザーがブロックヘッダーを選択し署名した後、リレイヤーはすべての取引内容を解放します。リレイヤーは経済的インセンティブのない第三者として大きな信頼を得ており、ビルダーはプロポーザーの入札に依存し、プロポーザーはリレイヤーの入札とブロックの内容に依存しています。過去にはリレイヤーの脆弱性が原因でプロポーザーが過剰なMEVを引き出す事件が発生しました。脆弱性を修正することは可能ですが、リレイヤー自体が悪意を持ってMEVを盗む可能性もあります。

現在、純粋に最大利益を追求するBuilderの市場シェアは、Merge以降徐々に拡大しており、人為的にMEVを制御することは自由市場では不可能です。

Relayerは経済的インセンティブの問題に直面しており、BlocknativeはRelayerの開発を終了しました。現在、RelayerはFlashbotsが提案したMEV-Boost仕様に依存して構築されており、Ethereumは第三者にPBSの提供を依存することは長期的な解決策ではありません。コミュニティはPBSをプロトコルレベルに組み込むことを模索しています。

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###提案者

Proposerは検証者の中からランダムに選ばれ、実行負荷能力を有しますが、アウトソーシングを好み、Builderとの垂直的な協力を容易に引き起こす可能性があります。MEV-BoostのRelayerは、中間点として直接的なコミュニケーションから生じる共謀を減少させることを試みています。現在、マイニングプールとLSD検証者プールは強い規模の効果を持ち、特にLSDがステーキングトークンの潜在能力を解放し、資本効率を高め、検証者プールは集中化の傾向を示しています。

Lidoは現在、28.7%の市場シェアを占めており、CoinbaseやEther.fiが続いています。過去にMEV-BOOST PBSが実施されていなかった時、ProposerはBuilderのタスクを担当する必要がありましたが、ほとんどは取引の順序実行能力を放棄しました。これは、重い計算作業が検証パフォーマンスに影響を与えるためで、実行負荷を外部に委託し、第三者にブロックをオークションさせるようになりました。

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ユーザー

ユーザーは全体のアーキテクチャの中で最も弱い立場にあり、取引はMempoolに置かれてMEVボットが利益を得るために使用されますが、これらの利益はユーザーに流れることはありません。しかし、全てが悪いわけではなく、DEXではMEVボットがアービトラージを通じてスリッページや価格差を軽減することができます。したがって、MEVは正と負の外部性が存在し、別々に議論する必要があります。

ユーザーがMEVボットによる監視から損害を被らないように、一部のRPCノードプロバイダーは取引を非公開のMempoolに入れることができます。新しい方法としてOFA(オーダーフローベイキング)があり、これはSearcherと協力することによってユーザーにMEV利益を補償します。現在、プライベートオーダーフローを使用しているユーザーの割合は依然として低く、約10%です。これは主にユーザー教育コストが高く、操作が複雑なためです。ユーザーエクスペリエンスを最適化するには、ユーザーがより受動的に、積極的ではなく受け入れる必要があります。

まとめ

MEV-BOOSTの導入以降、利益最大化のための密封入札オークションメカニズムがBuilderとSearcherの協力を徐々に促進し、利益の束縛により集中化の傾向が顕著になっています。POS下のValidatorも集中化しており、MEV産業チェーンの各段階も集中化し、多数の信頼問題が引き起こされています。これはEthereumの非中央集権のビジョンに反しています。コミュニティでは、集中化を緩和するための3つの提案が議論されています:

1. Flashbotは、取引の透明性を高め、ビルダーのサーチャーの信頼しきい値を下げ、サーチャーがすべてのビルダーに注文フローを送信することを奨励するSUAVEテクノロジーを提案します。

2.現在のPBSソリューションの代わりにEnshrined PBSを使用して、Relayerへの依存を排除します。

3. 分散型AVS(を採用し、SSV)でバリデーターの集中化に対処するため、Lidoはその協力を得ました。

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MEVの現状

現在、オンチェーンの主なMEVはアービトラージ、サンドイッチ攻撃、清算などです。アービトラージの利益が最大で、過去30日間でMEVボットは260万ドルの利益を上げています。単一のサンドイッチ攻撃取引の平均利益は0.8ドルで、過去30日間にEthereumチェーン上での総利益は約88万ドルです。

MEVには正の外部効果と負の外部効果があります。正の効果には、DEXの価格差を減少させることや清算を助けることが含まれます。一方、負の効果は、サンドイッチ取引がユーザーの利益を損なうことです。現在の手数料メカニズムの下では、オンチェーンのアービトラージ機会が増えると、MEVボットとユーザーが競い合うため、短期的にガス料金が急騰し、経済的損失や体験の損失が発生します。

イーサリアムがLayer2に移行するにつれて、より複雑なクロスチェーンMEV問題が発生するでしょう。

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Layer2アーキテクチャ設計における潜在的なMEVの複雑性

将来的な大規模なオンチェーンアービトラージ活動は、より複雑で技術的要件が高いマルチチェーンクロスチェーンMEVに移行するでしょう。Layer2は主に、取引のソートと実行を担当するソーターの改善を目指しています。クロスチェーンブリッジはLayer2間のクロスチェーンに必要不可欠な製品であり、SearcherはLayer2間の断片化された流動性を緩和するのに役立ちますが、現在は影響があまり大きくありません。主な理由は、クロスチェーンブリッジの体験と安全性の改善が必要であり、異なるブリッジのファイナリティの違いが戦略カスタマイズのハードルを高くしているためです。

EIP-4337の###潜在的なMEV

EIP-4337はアカウント抽象化と新しいトランザクションタイプを導入し、MEVの状況に大きな変化をもたらします。ERC-4337では新たにUser OperationトランザクションタイプがMempoolに追加され、Bundlerが通常のトランザクションにパッケージ化します。BundlerはBuilderに似ており、Searcherと協力してUser Operationを再配置しMEVを獲得します。異なるチェーン間でUser Operationの仕様が異なる可能性があり、さらなるクロスチェーンMEV技術のハードルを引き上げます。

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MEV緩和の探索の方向性

過去、EthereumエコシステムはPBSをFlashbotsにアウトソーシングして実現し、FlashbotsはMEVの問題を研究しており、最新の評価は10億ドルです。しかし、Relayerは経済的効率がなく、技術的なハードルが高いため、Blocknativeは関連する研究開発を放棄しました。信頼性のない状態とゼロ経済的インセンティブの問題を解決するために、Ethereumはe-PBSプロトコルレベルの改善を検討しており、第三者のmev-boostのRelayerへの依存を避けることを目指しています。

MEVは完全に解決することが難しいようで、エコシステムの複雑さの増加と情報の非対称性の必然的な産物です。イーサリアムはプロトコルのレベルでMEVを一度きりで切断することを審査することができず、それは不可能であり、起こりません。むしろ、MEVの悪影響を軽減し、良い影響を強化する方法を探ることが多いです。業界はプロトコル、アプリケーション、オークションメカニズムの3つの方向からMEVの悪影響を緩和しようとしています。

スワーブ

SUAVE(価値表現のための単一の統一オークション)は、Flashbotsによって提案されたMEVの悪影響を改善するためのソリューションです。