Évolution du mécanisme MEV : analyse des défis et des opportunités dans l'écosystème Ethereum

Dévoiler le mystère de l'MEV : Éclairer la forêt noire de l'Ethereum

Résumé

Avec l'augmentation des activités sur la chaîne Ethereum et l'évolution de l'infrastructure, la valeur maximale pouvant être extraite MEV( a toujours été considérée comme la partie la plus controversée de l'écosystème Ethereum. Cet article vise à analyser les problèmes de centralisation et de confiance apportés par le mécanisme MEV actuel, en partant du mécanisme de génération de blocs d'Ethereum 2.0 et de l'évolution technique de la séparation des proposeurs et des constructeurs PBS), et à explorer les solutions potentielles.

Le MEV est effectivement une arme à double tranchant, ayant des effets positifs tels que la réduction des écarts de prix sur les DEX et l'aide à la liquidation des transactions, ainsi que des impacts négatifs comme les attaques de sandwich sur les transactions des utilisateurs. Par conséquent, les solutions au MEV visent davantage à atténuer les impacts négatifs qu'à les éliminer complètement. Cet article discute de trois principales mesures d'amélioration : l'amélioration du mécanisme d'enchères, l'amélioration du niveau de consensus et l'amélioration du niveau d'application. Ces solutions influenceront le paysage du MEV à différents degrés, mais certaines d'entre elles ne parviennent pas à résoudre fondamentalement le problème des attaques de sandwich rencontrées par les utilisateurs.

De plus, avec la mise en œuvre de nouvelles technologies telles que l'architecture Layer2 et l'abstraction des comptes, la complexité du MEV va encore augmenter. Cet article examine également les défis techniques et les opportunités du MEV qui pourraient émerger dans ces nouveaux scénarios.

Nous espérons qu'à travers cet article, nous analyserons en profondeur les avantages et les inconvénients des solutions MEV actuelles, explorerons les solutions potentielles pour atténuer les impacts négatifs du MEV, et fournirons des pistes de réflexion pour les chercheurs du secteur pour de futures recherches sur le MEV.

Illuminer la forêt sombre : Dévoiler le mystère de MEV

Ethereum 2.0

Depuis The Merge, Ethereum a adopté un mécanisme PoS pour assurer la sécurité du réseau, abandonnant la compétition gourmande en calcul au profit de la preuve de participation. Après la fusion, Ethereum est divisé en couche d'exécution et couche de consensus. La production de blocs a également changé, chaque Epoch étant un cycle PoS, chaque Epoch étant divisé en 32 Slots, chaque Slot étant une unité de temps de 12 secondes pour la création de blocs.

Le réseau choisit aléatoirement un comité à chaque Epoch, à partir duquel un proposeur de bloc est sélectionné au hasard. Le proposeur doit empaqueter les transactions, exécuter les ordres et produire le bloc, tandis que les autres membres du comité sont responsables de la vérification et du vote. Le comité est re-sélectionné après chaque Epoch. Le processus de génération de blocs a également des limites de temps strictes pour garantir l'efficacité. Le Payload fait référence à la charge utile d'exécution, c'est-à-dire le changement d'état des transactions, et peut être considéré comme faisant partie de l'exécution du bloc.

Éclairer la forêt noire : lever le voile sur le mystère de l'MEV

Architecture PBS

En réalité, lorsque les validateurs sont choisis comme proposeurs de blocs, ils n'ont souvent pas d'incitation à exécuter le tri et l'exécution des transactions Payload(, car cela nécessite une grande quantité de ressources de calcul. À l'origine, il était prévu de réaliser la décentralisation du tri des transactions par le biais d'élections de comités décentralisés, mais les validateurs ont tendance à externaliser cette partie du travail et à se concentrer sur la proposition de blocs. Cela a conduit à la conception de la séparation des proposeurs et des constructeurs PBS), séparant la proposition et la construction de blocs, où le proposeur est uniquement responsable de la validation des blocs, sans participer à la construction.

Cela a favorisé un marché ouvert où les proposeurs de blocs peuvent obtenir des blocs des constructeurs. Les constructeurs rivalisent pour construire des blocs et offrent les frais les plus élevés aux proposeurs, créant ainsi une "enchère de blocs".

Le processus de PBS est le suivant : l'utilisateur soumet une transaction à la Mempool publique via un proxy RPC, plusieurs Builders trouvent des transactions appropriées pour les ordonner afin de générer un bloc maximisant le profit, puis interagissent avec le Proposer via le Relayer MEV-Boost. Le Relayer est le pont entre le Builder et le Proposer, le Builder soumet une offre au Relayer, et le Relayer soumet plusieurs en-têtes de blocs et offres au Proposer, qui adopte généralement l'offre la plus élevée. Le Relayer implémente la norme MEV-Boost, régissant l'interaction d'enchères entre le Builder et le Proposer. Dans ce processus, toutes les informations sont scellées, le Relayer ne soumet que les en-têtes de blocs au Proposer, garantissant ainsi l'anti-censure.

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Jeu des participants sous PBS

Les principaux participants de PBS incluent le Builder, le Relayer, le Proposer et le bot MEV ( Searcher ).

( Builder

Le Builder est responsable de la construction du contenu des blocs. Avec MEV-Boost, le Builder a un avantage dans les enchères, car il prend en charge non seulement les frais de Gas, mais aussi les revenus MEV. Le Builder peut directement examiner les transactions des utilisateurs et des Searchers, ce qui a toujours été controversé. En particulier, après la publication de l'OFAC par le gouvernement américain, de nombreux Builders participent à la conformité de l'OFAC. Bien que le taux d'examen des blocs ait légèrement diminué récemment, le Builder a toujours un impact direct sur l'examen des transactions.

Actuellement, sur le marché des Builder, beaverbuild.org, qui ne nécessite pas d'examen, est en train d'élargir sa part de marché, tout est axé sur le profit.

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) Chercheur

La maximisation des profits nécessite la collaboration entre Searcher et Builder. Les Searchers collaborent souvent avec des Builders spécifiques pour former un Dark Pool ou un Private Pool, et les transactions des Searchers ne sont visibles que pour des Builders spécifiques. Certains Builders obtiennent des transactions MEV maximisant les profits, ce qui leur permet de soumissionner pour l'espace de bloc. En théorie, si un Builder agit de manière malveillante ou procède à une censure, le Searcher peut choisir d'autres Builders, ce qui entraînera une baisse de la part de marché de ce Builder. Par conséquent, les Builders prendront en compte les coûts cachés de la malveillance. Lors de fluctuations de marché significatives, les revenus MEV contribuant des Searchers peuvent même atteindre le double des revenus en Gas du jour.

Searcher est principalement divisé en arbitrage CEX-DEX ### hors chaîne ( et MEV ) sur chaîne pure, y compris les intermédiaires et le liquidateur ### en deux grandes catégories. Actuellement, Wintermute a la première part de marché dans le secteur de l'arbitrage CEX-DEX. Le MEV sur chaîne pure présente une tendance vers la spécialisation en studios, avec jaredfromsubway.eth atteignant une part de marché de 37,2 %, expert dans les attaques sandwich contre les utilisateurs d'Ethereum, ayant été l'utilisateur avec la consommation de gaz la plus élevée sur la chaîne.

En raison de la relation étroite entre les Searchers et les Builders, de nombreux Searchers envoient le flux de commandes aux trois premiers Builders, plutôt que de le diffuser à tous les Builders. Cela est dû au fait que les petits Builders peuvent diviser le flux de commandes, ce qui entraîne une défaillance des stratégies MEV et un risque de perte. Lier les Builders aide également à maintenir l'influence écologique.

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( Relayer

Le Relayer est responsable de la collecte des enchères, agissant comme un point de transit pour soumettre l'en-tête de bloc et le prix d'enchère au Proposer. À ce moment-là, le Proposer ne connaît pas les détails des transactions dans le bloc. Après que le Proposer ait sélectionné et signé l'en-tête de bloc, le Relayer libère le contenu complet des transactions. En tant que tiers sans incitation économique, le Relayer obtient une grande confiance. Le Builder dépend des offres du Proposer, et le Proposer dépend des offres et du contenu du bloc du Relayer. Dans le passé, des failles ont permis au Proposer d'extraire un MEV excessif. Bien que cela puisse être corrigé, le Relayer peut toujours voler malicieusement le MEV.

Depuis la fusion, la part de marché de Builder fonctionnant avec un profit pur MAX s'est progressivement élargie, et il est peu probable que le MEV soit contrôlé par l'homme dans un marché libre. Les Relayers font face à un problème de manque d'incitations économiques, et Blocknative a abandonné cette direction de recherche et développement. Les Relayers dépendent de la norme MEV-Boost de Flashbots pour leur construction, et la communauté Ethereum explore l'intégration de PBS au niveau du protocole.

) Proposer

Le Proposer est sélectionné aléatoirement parmi les validateurs. Le Proposer pourrait exécuter la charge utile, mais il préfère sous-traiter, ce qui peut entraîner une collaboration verticale avec le Builder. Le Relayer de MEV-Boost essaie de réduire la communication directe en agissant comme un point intermédiaire. Actuellement, les pools miniers agissent comme des pools de validateurs, l'apparition de LSD améliore l'efficacité du capital, et les pools de validateurs tendent à se centraliser.

Lido représente actuellement 28,7 % de la part de marché, suivi de près par Coinbase et Ether.fi. Lorsque MEV-BOOST PBS n'était pas utilisé dans le passé, le Proposer devait prendre en charge la tâche Builder ( pour exécuter la charge ), mais la majorité des Proposers ont renoncé à la capacité d'exécution du tri des transactions, car le calcul lourd affecte les performances de validation, il vaut mieux externaliser la charge d'exécution et laisser des tiers enchérir sur les blocs.

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( Utilisateur

Les utilisateurs sont les plus vulnérables dans l'ensemble de l'architecture, les transactions étant placées dans le Mempool pour que les bots MEV en profitent, mais les bénéfices ne vont pas aux utilisateurs. Cependant, le MEV a également des effets positifs, comme la réduction du glissement pour les grosses transactions et les écarts de prix entre les plateformes dans les DEX. Ainsi, le MEV présente des externalités positives et négatives, qui doivent être discutées séparément.

Pour éviter que les utilisateurs ne soient surveillés par des bots MEV et subissent des dommages, certains fournisseurs de nœuds RPC peuvent aider les utilisateurs à placer des transactions dans un Mempool non public. L'enchère de flux de commandes OFA) est une méthode novatrice, qui, en collaborant avec des Chercheurs, permet d'enchérir sur les commandes des utilisateurs, maximisant ainsi le MEV et restituant une partie des profits aux utilisateurs.

Actuellement, environ 10 % des utilisateurs utilisent le flux d'ordres privés, principalement en raison des coûts d'éducation élevés et de la complexité des opérations. Améliorer l'expérience utilisateur nécessite que les utilisateurs acceptent davantage de manière passive plutôt qu'active.

Résumé

Depuis l'introduction de MEV-BOOST, ce mécanisme d'enchères scellées maximisant les profits a conduit à une coopération progressive entre les Builders et les Searchers, rendant la tendance à la centralisation évidente en raison de l'entrelacement des intérêts. Les Validators sous POS présentent également une tendance à la centralisation. Chaque maillon de la chaîne de production MEV devient centralisé et introduit des problèmes de confiance multifacettes : les Searchers font confiance aux Builders, et les Builders et Proposers font confiance aux Relayers. Cela va à l'encontre de la vision de décentralisation et de désintermédiation d'Ethereum.

La communauté Ethereum discute de trois propositions pour atténuer la centralisation :

  1. La technologie SUAVE proposée par Flashbots augmente la transparence des transactions et réduit le seuil de confiance des Searchers envers les Builders.

  2. Utiliser Enshrined PBS à la place du schéma PBS actuel, éliminant ainsi la dépendance aux Relayers.

  3. Adopter des AVS décentralisés comme SSV( pour faire face à la centralisation des validateurs, Lido a déjà collaboré avec eux.

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État actuel de l'MEV

Actuellement, les principaux MEV sur la chaîne sont l'arbitrage, les attaques en sandwich et les liquidations. Au cours des 30 derniers jours, les profits d'arbitrage ont été les plus élevés, les bots MEV ayant réalisé des bénéfices d'environ 2,6 millions de dollars. Un profit moyen d'une attaque en sandwich est d'environ 0,8 dollar, et au cours des 30 derniers jours, le profit total de ce type d'attaques sur la chaîne Ethereum est d'environ 880 000 dollars.

Le MEV a des effets externes positifs et négatifs. Les effets positifs incluent la réduction des écarts de prix entre les DEX et l'aide à la liquidation ; les effets négatifs sont principalement la perte causée par le trading intermédiaire pour les utilisateurs. Dans le cadre actuel du mécanisme des frais de Gas, lorsque les opportunités d'arbitrage sur la chaîne augmentent, la concurrence entre les bots MEV et les utilisateurs peut entraîner une flambée des frais de Gas à court terme, ce qui entraîne des pertes économiques et une mauvaise expérience pour les utilisateurs.

Avec la migration d'Ethereum vers Layer 2, les activités d'arbitrage en chaîne à grande échelle se déplaceront vers un MEV multichaînes et plus complexe.

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Complexité potentielle du MEV dans la conception de l'architecture Layer2

Actuellement, de nombreuses transactions Ethereum se déroulent sur Layer2, et l'objectif principal pour l'avenir est de servir de couche de règlement mondial. Par conséquent, les activités d'arbitrage en chaîne à grande échelle se tourneront vers des MEV multi-chaînes et cross-chain plus complexes et exigeant des compétences techniques plus élevées.

La recherche sur le MEV inter-chaînes est limitée, mais il existe certaines mesures d'atténuation. Layer2 se concentre principalement sur l'amélioration des ordonnanceurs, car les ordonnanceurs sont responsables de l'ordre et de l'exécution des transactions. Les ponts inter-chaînes sont des produits indispensables pour les échanges inter-chaînes entre différents Layer2. Les chercheurs peuvent aider à atténuer la fragmentation de la liquidité entre les Layer2, mais l'impact actuel n'est pas significatif, principalement en raison de l'expérience et de la sécurité des ponts inter-chaînes qui doivent être améliorées, et les différences de finalité entre les différents ponts rendent la personnalisation des stratégies plus difficile.

( le potentiel MEV de l'EIP-4337

EIP-4337 introduit l'abstraction de compte et un nouveau type de transaction, ce qui aura un impact significatif sur le paysage du MEV. Dans l'ERC-4337, un nouveau type de transaction appelé User Operation entre dans le Mempool, et le Bundler) cherche et regroupe ces transactions en transactions normales, à l'instar du Builder(. Une fois que la transaction de l'utilisateur entre dans le pool public, elle est surveillée par le Searcher. Le Bundler peut collaborer avec le Searcher pour réorganiser les User Operations afin d'obtenir le MEV. Les spécifications des User Operations peuvent varier d'une chaîne à l'autre, ce qui augmente davantage le seuil technique du MEV inter-chaînes.

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Direction d'exploration pour atténuer le MEV

Dans le passé, l'écosystème Ethereum externalisait les solutions PBS à Flashbots. Cependant, en raison du manque de viabilité économique pour les Relayers et de leurs barrières élevées, Blocknative a abandonné cette voie. Pour résoudre les problèmes de décentralisation et d'incitations économiques nulles, Ethereum envisage d'utiliser des améliorations au niveau du protocole e-PBS, afin d'éviter de dépendre des Relayers du protocole tiers mev-boost.

Actuellement, le MEV semble difficile à résoudre complètement, car c'est le produit inévitable de l'augmentation de la complexité de l'écosystème et de l'asymétrie d'information à court terme pour les utilisateurs. Sous l'idée d'absence de permission et de résistance à la censure d'Ethereum, il est impossible d'examiner et d'améliorer le MEV de manière unidimensionnelle au niveau du protocole. Plus est

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