Pesquisa CGV: análise aprofundada de como o mercado de MEV transita do “jogo de soma zero” para a “separação de poderes”

TL, DR

• MEV, abreviação de Miner Extractable Value (ou Maximal Extractable Value), refere-se aos lucros adicionais que os mineradores podem obter manipulando transações (adicionando, removendo, reordenando). As formas de adquirir MEV incluem arbitragem DEX, liquidação, front-running, back-running e ataques sanduíche.
• O impacto do MEV: negociações front-running e sanduíche levam a uma experiência ruim do usuário e perdas mais significativas, mas a arbitragem DEX e a liquidação de empréstimos podem ajudar o DeFi mercado alcançar o equilíbrio mais rapidamente e manter a estabilidade do mercado.
• Crescimento contínuo do mercado MEV: Após The Merge da Ethereum, apenas Ethereum, usando o proponente de bloco Flashbots, recebeu mais de 206,450 ETH em lucros MEV (no início de julho de 2023).
• Os Flashbots, como uma força importante no espaço MEV, introduziram o MEV-Geth, permitindo que mineradores e pesquisadores compartilhassem os lucros do MEV. MEV-Boost distribui MEV entre proponentes, construtores e pesquisadores, ao mesmo tempo que protege as transações contra execução antecipada. O MEV-share visa permitir que usuários, carteiras e DApps capturem MEV gerado. MEV-SGX emprega hardware confiável SGX para substituir a função confiável do MEV-Relay, alcançando a ausência de permissão. SUAVE tenta abordar os riscos de centralização apresentados pelo MEV, fornecendo sequenciamento de transações e serviços de construção de blocos para todas as cadeias existentes como uma cadeia dedicada.
• Novas Variáveis ​​no Mercado MEV: Chainlink, a maior plataforma Oracle, visa mitigar problemas de MEV por meio de sequenciamento de transações no nível da rede Oracle. O surgimento do UniswapX resolve efetivamente o problema do “ataque sanduíche”, mas introduz novas preocupações, como o escrutínio do MEV.

Explicação MEV

MEV, abreviação de Miner Extractable Value (ou Maximal Extractable Value), refere-se aos lucros adicionais que os mineradores podem obter manipulando transações (adicionando, removendo, reordenando). Em um blockchain público típico, todas as transações são inicialmente submetidas ao mempool, aguardando para serem incluídas em um bloco. Os mineradores/validadores, como entidades responsáveis ​​pela criação de blocos no ecossistema blockchain, têm poder significativo para decidir quais transações são incluídas em um bloco. Inicialmente, os mineradores classificam as transações por taxas de transação, da mais alta para a mais baixa, para determinar a ordem de inclusão. No entanto, descobriu-se mais tarde que, ao monitorar as transações no mempool, os mineradores poderiam adicionar, remover ou reordenar transações em um bloco para obter lucros extras além das recompensas do bloco, dando origem ao MEV.

Em termos práticos, os pesquisadores especializados costumam usar algoritmos complexos para identificar oportunidades de lucro. Como esses pesquisadores competem abertamente no mempool, quando identificam oportunidades de MEV, aumentam as taxas de transação para garantir que suas transações sejam incluídas. Mineiros e pesquisadores então compartilham os lucros do MEV.

De acordo com a visão amplamente difundida dentro da CGV, as estratégias de aquisição de MEV variam e incluem arbitragem DEX, liquidação, front-running, back-running e ataques sanduíche. Ataques de taxas também podem ocorrer em blockchains usando algoritmos de consenso de finalidade probabilística (como Bitcoin e Ethereum 1.0, que usam algoritmos de consenso PoW).

• Arbitragem DEX envolve explorar diferenças de preços entre diferentes DEXes. Ao utilizar o recurso de transação atômica dos blockchains, pode-se comprar em um DEX de preço baixo e vender em um DEX de preço alto, obtendo arbitragem sem risco.
  
• Liquidação nos protocolos de empréstimo ocorre quando o índice de garantia cai abaixo de um limite predeterminado. O protocolo permite que qualquer pessoa liquide a garantia, reembolsando imediatamente o credor. Durante a liquidação, os mutuários muitas vezes pagam taxas de liquidação substanciais, parte das quais se torna uma oportunidade de MEV.
  
• Frente correndo envolve monitorar transações lucrativas e enviar a mesma transação com uma taxa mais alta para garantir que o envio preceda a transação original, obtendo assim lucro. Em termos gerais, o front running envolve inserir uma transação antes de outra para obter lucro.
  
• Correndo de volta refere-se a DEXes baseados em AMM com derrapagem significativa em grandes negociações. Depois de uma grande negociação, o mercado fica desequilibrado. Backrunning envolve adicionar uma transação após a grande negociação para comprar ativos a um preço inferior ao equilíbrio do mercado.
  
• Negociação de sanduíches combina corrida frontal e corrida traseira. Envolve comprar a um preço baixo antes de uma grande negociação e depois vender a um preço alto depois que a negociação aumenta os preços, gerando lucros substanciais.
  
• Taxa de ataque de atirador: O recente aumento no mercado BRC-20 levou ao congestionamento da rede Bitcoin e ao aumento das taxas de transação, gerando preocupações sobre ataques de Fee Sniping. Nas blockchains de consenso PoW, se os lucros potenciais forem significativos, os mineradores podem reverter ou reorganizar blocos recentes, reordenando ou incluindo transações específicas para obter mais lucro. Nota: Ethereum, antes de The Merge, também usava o consenso PoW, mas se referia a ele como “Time Bandit”.

Impacto do MEV

O MEV tem efeitos negativos e positivos, prejudicando os usuários e até mesmo toda a rede blockchain, ao mesmo tempo que promove maior equilíbrio e eficiência do mercado.

1. Aspectos Positivos
A arbitragem DEX e a liquidação de empréstimos podem ajudar o DeFi mercado para alcançar o equilíbrio mais rapidamente e manter a estabilidade do mercado. Tal como as finanças tradicionais, os investigadores MEV são pré-requisitos para um mercado financeiro eficiente. Para esta categoria de MEV, os ganhos dos buscadores de MEV vêm do próprio mercado.

2. Aspectos Negativos
As negociações front-running e sanduíche levam a experiências ruins do usuário e perdas mais significativas. Os pesquisadores competitivos de MEV que fazem lances no gás podem congestionar a rede e aumentar as taxas do gás.

Uma preocupação mais séria para cadeias de PoW com finalidade probabilística é o potencial para ataques de taxas. Os ataques de bandidos do tempo violam o princípio de “imutabilidade” do blockchain, comprometendo seriamente a segurança e a estabilidade da rede. Isto levantou preocupações na comunidade BTC sobre o estado atual resultante do protocolo Ordinals.

Para cadeias PoS, particularmente no que diz respeito ao atual ETH2.0, o MEV poderia levar à centralização dos validadores. Pools de staking maiores obtêm maiores lucros de MEV, resultando em mais recursos para aprimorar a capacidade de extração de MEV, levando ao efeito Matthew e à eventual centralização do validador, diminuindo assim a segurança.

História de desenvolvimento do MEV

Início precoce (2010-2017):

Em 2015, o principal desenvolvedor do Bitcoin, Peter Todd, introduziu o conceito “Replace By Fee (RBF)” no Twitter, que foi o precursor do front running mencionado anteriormente. A RBF sugeriu que os usuários poderiam substituir uma transação existente enviando uma nova transação com taxas de transação mais altas e pelo menos uma entrada idêntica.

Com base no RBF, a comunidade Bitcoin explorou gradualmente o conceito de cobrança de taxas. O Fee Sniping envolve mineradores reminerando intencionalmente um ou mais blocos anteriores para ganhar as taxas originalmente ganhas pelo minerador que inicialmente criou esses blocos. Embora a probabilidade de reminerar blocos anteriores com sucesso seja pequena em comparação com a extensão da cadeia com novos blocos, este método pode ser lucrativo se as taxas dos blocos anteriores forem mais valiosas do que as transações no atual mempool do minerador. O Fee Sniping foi posteriormente estendido ao modelo EVM e descrito como o ataque “Time Bandit” no artigo “Flash Boys 2.0”.

Emergência Formal (2018-2019):

O MEV surge apenas quando há contenção no estado ou quando as transições de estado submetidas não são confirmadas. O Bitcoin carece de um estado compartilhado e tem estritamente defitransições de estado precisas, limitando o MEV no Bitcoin a taxas de sniping e tentativas de ataque com gasto duplo. Em contraste, Ethereum, com contratos inteligentes completos de Turing, oferece significativamente mais oportunidades de MEV.

Em 2016, EtherDelta, o primeiro DEX da Ethereum, introduziu um design de carteira de pedidos subcorrespondente, proporcionando amplas oportunidades de MEV, embora não tenham sido totalmente exploradas na época.

Em 2017, surgiu a primeira stablecoin algorítmica no Ethereum, DAI, introduzindo o conceito de liquidações para DeFi e criação de oportunidades de MEV ocasionais, mas significativas (Spike MEV). Em 2018, Hayden Adams fundou o Uniswap, o primeiro DEX baseado em AMM da Ethereum. O mecanismo AMM depende de extratores de MEV para manter a eficiência do mercado, aumentando substancialmente as oportunidades de MEV.

A ascensão dos Flashbots (2019-2021):

Em abril de 2019, “Flash Boys 2.0” foi publicado, trazendo a pesquisa MEV para o mainstream. No final de 2019, um grupo de nômades digitais com ideias semelhantes formou o Pirate Ship, mais tarde renomeado como Flashbots, usando um emoticon de robô como logotipo.

Em janeiro de 2021, o Leilão de Flashbots (retransmissão mev-geth e flashbots) foi lançado oficialmente. Aproveitando a onda do DeFi No verão, o MEV extraído teve um crescimento significativo.

Estado Atual: Paisagem Diversificada de MEV, Flashbots Liderando

À medida que o mercado MEV se expande, vários projetos entraram na briga. Flashbots atualmente suporta a rede principal Ethereum, levando soluções populares de Camada 1 e Camada 2 para estudar Flashbots e experimentar a implementação de leilões MEV. Alguns projetos estão adotando abordagens alternativas, como a criptografia de pools de transações para resolver o problema do MEV de forma abrangente. Flashbots continua a inovar, após o lançamento do Flashbots Alpha no início de 2021, apresentando Flashbots Protect, MEV-Boost, MEV-Share e a próxima fase SUAVE.

O tamanho do mercado MEV

Em teoria, os lucros potenciais do MEV provenientes das transações enviadas pelos usuários poderiam ser ilimitados. No entanto, determinar a magnitude exacta dos lucros do MEV não é possível através de cálculos finitos, uma vez que os lucros do MEV que as pessoas descobrem constituem o limite inferior do MEV potencial. O MEV realizado (REV) é normalmente usado para estimar a situação potencial do mercado de MEV. Isto representa o MEV que foi extraído e realizado com sucesso através de várias estratégias.

Estatísticas do mercado MEV após “The Merge” da Ethereum, Fonte: https://explore.flashbots.net/

De acordo com dados fornecidos pela Flashbots, no início de julho de 2023, após “The Merge” da Ethereum, um total de 206,450 ETH em extração realizada de MEV (REV) foi alcançado. No entanto, este valor representa apenas os lucros do MEV recebidos pelos proponentes do bloco, e os ganhos dos pesquisadores não foram considerados.

Não seria melhor sem concorrência de mercado?

Com base na experiência histórica acumulada em toda a sociedade humana, o conceito de “mão invisível” é muitas vezes uma escolha melhor na maioria dos casos. No entanto, poucos negariam que as economias de mercado não são universalmente aplicáveis ​​e podem levar a consequências graves quando utilizadas indevidamente em determinados domínios específicos.

Os elevados preços do gás causados ​​pela vantagem estão enraizados no mecanismo de preços do Ethereum. Os preços do gás podem ser mantidos em um nível fixo para evitar o leilão de gás prioritário do pesquisador?

No entanto, uma consequência clara disso seria o conluio fora da cadeia, onde os investigadores com oportunidades de MEV poderiam subornar os mineiros para incluir as suas transações mais cedo, levando ao surgimento de mercados fora da cadeia de pequena escala. Isto contradiz a ideologia aberta e sem permissão do Ethereum.

É claro que poderíamos garantir que os mineradores/validadores na rede sejam certificados com alguma forma de autoridade para garantir que não agirão maliciosamente, mas isso introduz uma forte suposição de confiança e transformaria o sistema em uma cadeia autorizada.

Em resumo, a CGV acredita que, embora mantendo as características existentes do Ethereum, pode ser difícil eliminar completamente o problema do MEV.

Como mitigar os efeitos adversos do MEV

Agendamento baseado em prioridade em nível de protocolo (PBS) – Solução da comunidade Ethereum

No PoS, os validadores se revezam na proposição de blocos, e o consenso entre os validadores determina se o bloco será gravado na cadeia. No PoW, os mineradores realizam as tarefas de proposta de bloco e de consenso, embora a essência seja a mesma.

O PBS visa resolver a centralização de validadores causada pelo atual MEV. No processo MEV padrão, os geradores de blocos têm duas tarefas: 1) construir o bloco ideal a partir das transações disponíveis (construção de blocos) e 2) propor o bloco com prova de trabalho ou participação à rede (proposição de blocos). Nos casos em que o MEV não foi completamente explorado, o passo 1) envolve frequentemente a classificação das transações por tamanho de taxa, simplesmente incorporando-as no bloco. À medida que os lucros do MEV crescem, grupos maiores de mineradores/validadores capturam mais lucros do MEV, levando a um efeito Matthew e ao aumento da centralização. Além disso, a própria entidade produtora de blocos em pools descentralizados ganha a oportunidade de MEV, excluindo outros membros da participação nos lucros. Esta desigualdade prejudica a adopção de pools de mineração descentralizados, aumentando ainda mais a centralização dentro da rede de consenso.

As funções envolvidas no MEV podem incluir:

1. Produtor: Geradores de blocos (Mineiros, validadores)

2. Proponente: Proponente do bloco (seleciona blocos construídos por construtores com o maior MEV)

3. Construtor: Construtor de bloco (determina o conteúdo do bloco)

4. Pesquisador: procura MEV em transações

5. Usuário: Envia transações potencialmente contendo MEV

Atualmente, muitas funções são desempenhadas pela mesma entidade, como no processo de consenso padrão do Ethereum, onde o produtor, o proponente e o construtor desempenham a mesma função.

As primeiras soluções de Vitalik

Em 2021, Vitalik propôs duas soluções, cada uma com um foco distinto. É importante observar que as soluções discutidas nesta seção são soluções em nível de protocolo Ethereum aplicadas pelo protocolo, em vez de negociações privadas, como nas soluções de Flashbots.

A PBS busca atingir estes cinco objetivos:

1. Não confiabilidade do proponente: os construtores não precisam confiar nos proponentes.

2. Não confiabilidade do Construtor: Os proponentes não precisam confiar nos Construtores.

3. Fraca falta de confiabilidade do proponente: Os proponentes não exigem grandes recursos computacionais ou dificuldade técnica.

4. Impossibilidade de roubo de pacotes: Os proponentes não podem roubar lucros do conteúdo do bloco enviado.

5. Consenso simples e seguro: O consenso permanece seguro, idealmente sem modificar o atual mecanismo de proposta em bloco.

Solução 1

• Os construtores criam pacotes e enviam cabeçalhos de pacotes aos proponentes, incluindo o hash do corpo do pacote, o pagamento aos proponentes e a assinatura do construtor.
• Os proponentes selecionam o cabeçalho do pacote mais bem pago, assinam e publicam uma proposta contendo esse cabeçalho do pacote.
• Ao ver a proposta assinada, as construtoras publicam o pacote completo.

Analisando os cinco objetivos:

• Os proponentes podem receber pagamentos dos construtores, mas evitam que os construtores obtenham lucros MEV, por exemplo, atrasando a divulgação da proposta até horários tardios, dando aos construtores tempo insuficiente para publicar pacotes completos e não conseguindo cumprir a meta 1.
• O envio de cabeçalhos de pacote garante que os proponentes recebam pagamentos dos construtores, atendendo à meta 2.
• Envolvendo assinaturas e comunicação básica de rede, o objetivo 3 é alcançado.
• Os proponentes não podem acessar exclusivamente o conteúdo do pacote, apenas os cabeçalhos, atendendo ao objetivo 4.
• A introdução do novo papel de construtor exige a modificação das regras de bifurcação, aumentando potencialmente a complexidade da seleção de bifurcação de 2 para 3, introduzindo mais incerteza e deixando de cumprir a meta 5.

Solução 2

• Os construtores criam pacotes e enviam cabeçalhos de pacotes aos proponentes, incluindo o hash do corpo do pacote, o pagamento aos proponentes e a assinatura do construtor.
• Os proponentes selecionam os cabeçalhos dos pacotes daqueles vistos e criam uma declaração assinada para os cabeçalhos selecionados.
• Os construtores, ao verem a declaração, publicam os corpos do pacote correspondente.
• Os proponentes escolhem um cabeçalho de pacote em sua lista assinada e publicam uma proposta contendo-o.

Analisando os cinco objetivos:

• Somente a inclusão de pacotes completos nas propostas garante a conclusão dos pagamentos do construtor aos proponentes, satisfazendo a meta 1.
• Os construtores poderiam publicar vários cabeçalhos de pacotes de alto valor sem enviar os corpos reais dos pacotes, impossibilitando os proponentes de publicar pacotes válidos, não atingindo a meta 2.
• Sem limitar o número de pacotes aceitos, o excesso de pacotes recebidos pelos proponentes poderia levar a um alto uso da largura de banda da rede, não atingindo a meta 3.
• Os proponentes pré-assinam as declarações, limitando-os a propor uma lista finita de pacotes para o slot, evitando o roubo de lucros e satisfazendo o objetivo 4.
• Os construtores não se envolvem diretamente no consenso e o comportamento dos proponentes permanece semelhante ao anterior, sem um aumento nas situações de bifurcação, satisfazendo o objetivo 5.

Caminhos em evolução – PBS de dois slots vs. PBS de slot único

Os dois caminhos correspondem a melhorias e refinamentos das primeiras propostas de Vitalik, nomeadamente Two Slot PBS e Single Slot PBS, que correspondem às Soluções 1 e 2.

Na abordagem Two Slot PBS, um novo tipo de bloco denominado “Bloco Intermediário” é introduzido para armazenar o conteúdo do bloco construtor vencedor. No Slot n, o proponente irá propor um Beacon Block regular contendo um compromisso com o conteúdo do bloco construtor vencedor. Em seguida, no Slot n+1, o construtor vencedor irá propor o Bloco Intermediário, que inclui o conteúdo do bloco premiado. Esses dois blocos fazem parte de um bloco maior, dividido em dois estágios (slots) para conclusão. O primeiro estágio se assemelha ao cabeçalho do bloco, enquanto o segundo estágio constitui o corpo do bloco real. Se não existir nenhum Bloco Beacon, nenhum construtor vencerá a licitação e não haverá Bloco Intermediário subsequente.

Ambos os blocos exigem votação de atestado do Comitê. Um único comitê vota no Bloco Beacon, enquanto todos os comitês restantes dentro do slot votam no Bloco Intermediário. Os votos para cada bloco (seja Beacon ou Intermediário) aparecerão no bloco do próximo slot.

Se um construtor não vir o Bloco Beacon, isso poderá indicar um lançamento atrasado e o construtor não publicará o Bloco Intermediário. Além disso, para evitar perdas potenciais causadas por atrasos no aparecimento do Beacon Block, a proposta emprega recursos bem-sucedidos.defined Fork Choice Rules para rejeitar tais Beacon Blocks que surgem após um determinado período de tempo.

Projeto de esquema PBS de dois slots, Fonte: https://ethresear.ch/t/two-slot-proposer-builder-separation/10980

O Single Slot PBS utiliza um comitê descentralizado como intermediário para armazenar o conteúdo dos blocos. O construtor envia o cabeçalho do pacote para a sub-rede Auction e simultaneamente envia o corpo do pacote criptografado em pedaços para o comitê. O proponente envia uma proposta assim que a votação da comissão ultrapassar o limite. Ao receber a proposta, o comitê descriptografa e transmite o corpo agrupado, possibilitando a realização da Prova de Estado de Bloco (PBS) em um único slot.

Projeto PBS de slot únicon, Fonte: https://ethresear.ch/t/single-slot-pbs-using-attesters-as-distributed-availability-oracle/11877

A necessidade da Ethereum de Prova de Estado de Bloco (PBS) em nível de protocolo vai além de abordar as preocupações do MEV.

A implementação do PBS no nível do protocolo no Ethereum poderia abalar a base do consenso e introduzir vários novos problemas. Por que há uma insistência em modificar a camada de protocolo em vez de buscar soluções acima do protocolo? Pode-se perceber que as intenções da comunidade Ethereum não estão focadas apenas em ganhos imediatos, uma vez que o PBS tem importância para o desenvolvimento a longo prazo do Ethereum, além de apenas aliviar os problemas de MEV.

No contexto do PBS, os proponentes são dispensados ​​da ordem de transação, permitindo uma abordagem sem estado que não requer o armazenamento do estado completo do Ethereum. Eles só precisam validar as transações dentro dos blocos empacotados pela construtora por meio de provas Merkel. Com o surgimento de iniciativas como Danksharding, espera-se que a carga futura de armazenamento aumente. O atributo de apatridia é fundamental, reduzindo as exigências de armazenamento para os proponentes e permitindo uma maior descentralização ao permitir a participação de mais indivíduos.

A proposta de PBS da Ethereum está alinhada com o espírito do EIP-1559 dos anos anteriores. Mineradores/validadores, atuando como árbitros do conteúdo da transação dentro dos blocos, exercem privilégios significativos. Se os mineiros/validadores acumularem lucros excessivos, a centralização poderá intensificar-se, levando a um desequilíbrio de poder que afecta a segurança de toda a rede de consenso. O objectivo da PBS é diminuir a posição dos mineiros/validadores, restringindo os seus rendimentos e dispersando o poder entre a população.

Além disso, na solução PBS facilitada pelo MEV-Boost da Flashbots, as suposições de confiança relacionadas ao Relay poderiam resultar em problemas de censura de transações. Isso prejudica gravemente a visão da Ethereum de resistência à censura e falta de permissão.

A revisão da transação pode representar até 80%, Fonte: https://www.mevwatch.info/

A Prova de Estado de Bloco (PBS) em nível de protocolo no Ethereum elimina a necessidade de uma retransmissão confiável e pode impor a conformidade do construtor por meio de restrições do proponente. Isso obriga o construtor a incluir transações censuradas por meio da aplicação ou inclusão direta dos proponentes, aumentando assim a resistência do Ethereum à censura.

Em resumo, o PBS em nível de protocolo no Ethereum consegue a alocação de interesses entre construtores e proponentes, reduzindo a barreira para a participação dos proponentes. Isto pode potencialmente elevar o nível de descentralização do Ethereum, ao mesmo tempo que aumenta a sua resistência à censura. No entanto, isso não melhora necessariamente a experiência geral do usuário.

Flashbots – Dominantes no Campo MEV

Flashbots visa aliviar os problemas do MEV por meio de um leilão de mercado, proporcionando lucros aos participantes do MEV.

Na documentação oficial do Flashbots, ele é categorizado em 1) Leilão de Flashbots, 2) Dados de Flashbots, 3) Flashbots Protect, 4) Flashbots MEV-Boost e 5) Flashbots MEV-Share. Porém, na realidade, o MEV-Boost é uma fase do Leilão de Flashbots.

Descreveremos o desenvolvimento dos Flashbots cronologicamente.

O Leilão Flashbots compreende duas fases: MEV-Geth para ETH1.0 (Before The Merge) e MEV-Boost para ETH2.0 (After The Merge).

• MEV-Geth

No início de 2021, Flashbots introduziu MEV-Geth e MEV-Relay. MEV-Geth é um patch no cliente Go-Ethereum, compreendendo pouco mais de cem linhas de código. MEV-Relay é um encaminhador de pacotes responsável por retransmitir pacotes de transações entre pesquisadores e mineradores. Juntos, MEV-Geth e MEV-Relay estabeleceram um pool de transações privadas e um leilão de espaço em bloco com lance selado, transformando o MEV da floresta escura em uma economia orientada para o mercado. Os pacotes, como um novo tipo de transação, representam preferências para ordens de transação. O leilão Flashbots introduziu um novo RPC chamado “eth_sendBundle” para padronizar a comunicação do pacote. Os pacotes abrangem uma série de transações assinadas e as condições sob as quais essas transações estão incluídas.

Além disso, os Flashbots forneceram o nó Flashbots Protect RPC, permitindo aos usuários evitar ataques Front Running em suas transações no pool de transações públicas, simplesmente modificando o nó RPC de sua carteira. Além disso, como o Flashbots Protect envia as transações do usuário por meio de um processo alternativo de inclusão de bloco, as reversões não ocorrem, dispensando os usuários do pagamento por transações com falha (embora tenha introduzido um Fluxo de Pedido Exclusivo).

MEV-Geth rapidamente ganhou adoção entre mais de 90% dos mineradores Ethereum e aumentou significativamente os ganhos dos mineradores. No entanto, o design simples do leilão tinha várias deficiências notáveis, incluindo:

• a necessidade de confiar nos mineiros,
• compatibilidade apenas com Geth, sem diversidade e
• A operação centralizada do servidor do serviço de leilão representa o risco de um ponto único de falha.

Além disso, devido às relações competitivas predominantes entre os pesquisadores, a grande maioria dos ganhos fluiu para os bolsos dos mineradores, introduzindo riscos de centralização para o Ethereum.

Fonte: https://twitter.com/lvanseters/status/1481988717367767042/photo/4

• Aumento de MEV

Após The Merge, o Ethereum fez a transição para um mecanismo de consenso PoS, tornando mais pronunciados os problemas de centralização provocados pelo MEV. Para resolver isso, os Flashbots desenvolveram o MEV-Boost. MEV-Boost pode ser visto como uma variante do Single Slot PBS. Ao contrário do PBS em nível de protocolo no Ethereum, essa abordagem serve como um serviço de middleware opcional, em vez de impor o comportamento por meio do protocolo, e não modifica o processo de consenso. O relé não atua mais como intermediário entre usuários/pesquisadores e mineradores; em vez disso, funciona como um nó intermediário entre construtores e validadores. Com base no fluxo de transação enviado pelos usuários/pesquisadores, cada função – construtor, retransmissor e validador – seleciona os blocos a serem transmitidos downstream de acordo com os ganhos máximos.

Fonte: https://docs.flashbots.net/flashbots-auction/overview#

MEV-Boost emprega o mecanismo de confirmação-revelação proposto no Single Slot PBS. Somente quando um validador se compromete com um cabeçalho de bloco o construtor revela o conteúdo completo desse bloco. O processo específico é ilustrado no diagrama abaixo:

Antes da proposta, os validadores devem se registrar no MEV-Boost e nos relés, garantindo que os construtores de blocos possam construir blocos para a proposta de um validador designado.

1. Usuários/pesquisadores enviam transações para construtores de blocos por meio de mempools públicos/privados.
2. Os construtores de blocos constroem uma carga de execução com base nas transações recebidas. Em relação à distribuição de incentivos, o construtor define seu endereço como o endereço coinbase da carga útil e a última transação é transferida para o endereço do proponente. O bloco é então enviado ao relé.
3. O relé verifica a validade do bloco e envia ExecutionPayloadHeader para MEV-Boost. MEV-Boost seleciona o encaminhamento de maior lucro de ExecutionPayloadHeaders enviados por diferentes relés e o envia para o Validador.
4. O validador assina o cabeçalho, chama submitBlindedBlock para enviá-lo de volta ao MEV-Boost e, em seguida, encaminha-o para o relé. Após verificar a assinatura, o relé envia o corpo completo da carga útil para o MEV-Boost e o entrega ao consenso. Isso permite que o Validador o utilize ao propor um SignedBeaconBlock à rede.

Fonte: https://twitter.com/keccak254/status/1656984680003153924

Comparado ao MEV-Geth, o MEV-Boost oferece maior versatilidade. Ele serve como um plugin para o Consensus Client, suportando vários tipos de clientes enquanto aborda os problemas de centralização inerentes aos mineradores. No entanto, após o PBS, os construtores ganham maior autoridade. Os construtores dominantes no mercado podem obter a capacidade de censurar e monopolizar os fluxos de ordens de transação. Actualmente, os riscos de centralização são mitigados principalmente através do incentivo à concorrência entre os construtores. O nível de confiança nos relés diminui ainda mais, embora ainda exista um risco potencial representado pelas licitações virtuais apresentadas por construtores e proponentes. Monitorar a honestidade dos relés permite que validadores e construtores escolham relés para aliviar essa preocupação.

• Compartilhamento MEV

O MEV-Geth permitiu que mineradores e pesquisadores compartilhassem os ganhos do MEV, enquanto o MEV-Boost distribuiu o MEV entre proponentes, construtores e pesquisadores, protegendo as transações dos usuários contra a execução antecipada. No entanto, nenhum deles foi responsável pelos lucros dos usuários. Dentro do ethos de Web3, onde os usuários geram valor a partir de seus dados, é importante retribuir aos próprios usuários. MEV-Share incorpora este princípio na prática. MEV-Share se dedica a permitir que usuários, carteiras e DApps capturem o MEV gerado em suas transações.

MEV-Share apresenta a função de Matchmaker, atuando como intermediário entre usuários, pesquisadores e construtores. Ele mantém a privacidade do usuário, restringindo as informações de transação do usuário expostas aos pesquisadores. Simultaneamente, limita os pesquisadores a inserirem suas transações apenas após as transações do usuário, conhecido como back running, para evitar perdas do usuário. O backrunning não resulta na perda do usuário; os lucros obtidos através do back-running derivam essencialmente de desequilíbrios de mercado.

Os usuários podem conectar suas carteiras ao Flashbots Protect RPC para enviar transações ao Matchmaker. Alternativamente, eles podem usar a API Matchmaker para enviar transações privadas, especificando os construtores aos quais desejam enviar.

Para os pesquisadores, eles precisam ouvir a parte seletiva das informações da transação enviada pelo Matchmaker por meio de um fluxo de eventos SSE (Server-Sent Events). SSE é uma tecnologia que permite aos servidores enviar informações aos clientes sem exigir que os clientes iniciem solicitações, permitindo que os clientes recebam atualizações em tempo real sobre o estado do blockchain. Os pesquisadores selecionam transações desse fluxo e inserem sua própria transação assinada para criar um pacote.

Os pesquisadores podem compartilhar informações parciais de transações do pacote com outros pesquisadores para receber recompensas MEV e aumentar as chances de seu pacote ser incluído em um bloco. Os pesquisadores também podem especificar construtores no campo “privacidade” do pacote. Em última análise, o pacote será enviado aos construtores aceitos pelos usuários e pesquisadores.

• MEV-SGX: Eliminando suposições de confiança com criptografia SGX

A exploração e discussão no mercado sobre o uso de SGX para mitigar problemas de MEV foram inicialmente iniciadas por Flashbots. O esquema MEV-SGX foi apresentado em junho de 2021 no fórum Ethereum. O objetivo era resolver o problema de confiança dentro do componente MEV-Relay da proposta Flashbots Alpha (a versão inicial do Flashbots MEV-Auction) do início de 2021. O objetivo era construir um leilão de MEV totalmente privado e sem permissão usando MEV-SGX. Várias soluções foram discutidas, como o envio apenas de cabeçalhos de bloco para ocultar a tentativa de transação, a introdução de cabeçalhos de bloco garantidos, o emprego de criptografia de bloqueio de tempo e a criação de enclaves seguros. A decisão acabou sendo tomada para usar enclaves seguros, sendo o SGX da Intel o mais amplamente utilizado, para fornecer privacidade total e sem permissão.

No esquema MEV-SGX, o SGX serve como um ambiente de execução confiável (TEE), substituindo o intermediário confiável único no MEV-Relay. Tanto os pesquisadores quanto os mineradores usam SGXs separados. Os recursos resistentes a adulterações do SGX garantem que cada parte execute código específico em um ambiente que não pode ser adulterado ou violado. O SGX dos pesquisadores fornece validade de bloco e lucratividade para os mineradores (os proponentes não precisam confiar nos construtores), enquanto o SGX dos mineradores lida com a descriptografia e transmissão de blocos (os construtores não precisam confiar nos proponentes e os proponentes não podem capturar ilegitimamente lucros dos blocos enviados) .

É importante notar que o termo “minerador” é usado no contexto desta proposta, uma vez que o Ethereum ainda estava em seu consenso PoW na época. No entanto, “mineradores” e “validadores” desempenham a mesma função no consenso: empacotar transações e propor blocos.

Com a transição do Ethereum para o consenso PoS através do The Merge, o papel do MEV-SGX diminuiu gradualmente em favor do MEV-Boost e do MEV-Share. No entanto, o SGX não foi totalmente abandonado. Devido à complexidade de implementação do MEV-SGX, a comunidade optou pelos mais práticos MEV-Boost e MEV-Share, com planos de usar o SGX para corrigir e melhorar as soluções existentes.

Em 20 de dezembro de 2022, a comunidade Flashbots anunciou a execução bem-sucedida do Geth (implementação Go do cliente Ethereum) dentro do SGX, validando a viabilidade técnica de aplicação do SGX ao MEV. Em 3 de março de 2023, a comunidade Flashbots anunciou a implementação da execução do construtor de blocos dentro do SGX, dando mais um passo em direção à privacidade das transações e aos construtores descentralizados.

A execução de algoritmos de construção de blocos em enclaves seguros garante que os participantes, além dos usuários, não possam acessar o conteúdo das transações dos usuários, preservando assim a privacidade. Além disso, a execução de algoritmos verificáveis ​​de execução de blocos permite comprovar a eficiência econômica dos blocos sem comprometer a privacidade. No longo prazo, os construtores em execução dentro da SGX poderiam oferecer aos proponentes blocos verificavelmente válidos e licitações genuínas, potencialmente substituindo inteiramente a função confiável do MEV-Relay, alcançando a ausência de permissão.

• SUAVE – O Futuro do MEV

Embora o MEV-Share aborde a distribuição de benefícios relacionados com o MEV, ainda não consegue eliminar o risco de centralização colocado pela autoridade de construção de blocos. No estágio atual dos Flashbots, devido a 1) Fluxo de pedidos exclusivo e 2) MEV entre cadeias, o mercado de construtores experimenta um ciclo de feedback positivo, tornando-o suscetível ao risco de centralização.

O SUAVE (Leilão Único Unificado para Expressão de Valor) visa enfrentar o risco de centralização representado pelo MEV. SUAVE é outra tentativa de blockchains modulares, buscando fornecer um pool de memória pronto para uso e construtores de blocos descentralizados para todos os blockchains. Operando como um blockchain dedicado, SUAVE visa oferecer serviços de classificação de transações e construção de blocos para todas as cadeias existentes.

Fonte: https://writings.flashbots.net/the-future-of-mev-is-suave/

O suporte a múltiplas cadeias aumenta efetivamente a eficiência da extração de MEV entre cadeias. Sendo uma blockchain em si, a sua natureza descentralizada abordará o risco de centralização associado aos construtores de blocos em soluções anteriores.

SUAVE consiste nos seguintes três componentes principais:

1. Ambiente de preferência universal: “Preferências” podem ser entendidas como um tipo melhorado de transação no pacote, refletindo os requisitos do usuário/pesquisador para a execução da transação (por exemplo, parâmetros de transação, tempo, ordem). Mantém a privacidade pré-confirmação e a irreversibilidade do pacote. O aspecto “universal” incorpora a natureza multicadeia do SUAVE, agregando transações enviadas por usuários/pesquisadores em todas as cadeias no SUAVE. Ele fornece uma camada de classificação universal para reunir as preferências do usuário e aumentar a eficiência da extração de MEV. Além disso, permite a colaboração entre construtores de blocos de diferentes domínios para aumentar a eficiência.
2. Mercado de Execução Ideal: Os executores participam de licitações com base nas preferências enviadas pelos usuários, oferecendo aos usuários a execução ideal. Este mercado facilita a expressão de preferências entre domínios, visando devolver o máximo possível de receita de MEV aos usuários.
3. Construção de blocos descentralizados: Dentro da rede blockchain descentralizada, os construtores de blocos constroem blocos para vários domínios com base nas preferências do usuário e no caminho de execução ideal. Ao mesmo tempo que mantém a descentralização, este componente fornece um validador de cada cadeia com blocos MEV maximizados. A premissa para a implementação deste componente é compartilhar fluxos de pedidos e pacotes entre construtores de blocos sem revelar conteúdo.

Fonte: https://writings.flashbots.net/the-future-of-mev-is-suave/

Naturalmente, deve-se notar que SUAVE ainda está em seus estágios iniciais, com um roteiro técnico pouco claro e um design de solução um tanto ambíguo. Os detalhes ainda estão sendo desenvolvidos. Isso pode ser desafiador, já que Flashbots se refere ao MEV como o Problema do Prêmio do Milênio do mundo criptográfico e pede colaboração para criar um futuro descentralizado.

Novas Variáveis ​​no Mercado MEV

• Chainlink: Fair Sequencing Services (FSS) — Solução de mitigação de MEV escolhida pela Arbitrum

Como a maior plataforma Oracle do mercado, a Chainlink busca aliviar o problema do MEV no nível da rede Oracle, introduzindo o sequenciamento de transações. Pessoalmente, acredito que sua inspiração seja evitar a execução antecipada de relatórios Oracle, pois a manipulação da ordem dos relatórios Oracle em um bloco pode resultar em MEV significativo devido ao impacto substancial desses relatórios nos preços.

Os Serviços de Sequenciamento Justo (FSS) podem ser descritos da seguinte forma: Nós Oracle Descentralizados (DONs) fornecem ferramentas para distribuir o sequenciamento de transações e implementar estratégias especificadas pelos criadores de contratos dependentes. Idealmente, essas estratégias deveriam ser justas (normalmente do tipo “primeiro a chegar, primeiro a ser servido”, com base no horário de chegada) para evitar que os participantes que procuram manipular o sequenciamento das transações obtenham vantagem. Essas ferramentas formam coletivamente o FSS.

O FSS compreende três componentes principais. O primeiro é o monitoramento de transações.

1. Monitoramento de transações: No FSS, os nós oracle em DONs monitoram o pool de memória do MAINCHAIN ​​e permitem envios de transações fora da cadeia por meio de canais dedicados.
2. Sequenciamento de transações: nós em DONs sequenciam transações para contrato dependente SCON com base em políticas definecessário para o contrato.
3. Publicação da transação: após o sequenciamento, os nós nos DONs enviam coletivamente as transações para a cadeia principal.
4. Fonte do diagrama FSS: White Paper Chainlinkv2
   

Os benefícios potenciais do FSS incluem:

• Sequenciamento Justo: O FSS inclui ferramentas que ajudam os desenvolvedores a garantir que as transações que entram em um contrato específico sejam sequenciadas de forma justa, fornecendo aos usuários amplos recursos ou vantagens técnicas sobre quem não pode obter vantagem. A estratégia usual para sequenciamento justo é FCFS (First-Come-First-Served).

Sequenciamento de Transações do Contrato Específico, Fonte:https://blog.chain.link/chainlink-fair-sequencing-services-enabling-a-provably-fair-defi-ecosystem/

• Vazamento de informações reduzido ou eliminado: Ao evitar que os participantes da rede explorem o conhecimento sobre as transações futuras, o FSS pode mitigar ou eliminar ataques iniciais com base nas informações disponíveis na rede antes do envio da transação. A prevenção de ataques que aproveitem esses vazamentos garante que as transações adversárias dependentes das transações originais pendentes não possam entrar no livro-razão antes que as transações originais sejam enviadas.
• Custos de transação mais baixos: Ao eliminar a necessidade de os participantes priorizarem a velocidade ao enviar transações para contratos inteligentes, o FSS pode reduzir significativamente os custos de processamento de transações.
• Sequenciamento de prioridade: o FSS pode fornecer automaticamente um sequenciamento de prioridade especial para transações críticas. Por exemplo, para evitar ataques iniciais aos relatórios Oracle, o FSS pode inserir retroativamente relatórios Oracle em uma sequência de transações.

Em comparação com outras soluções que mitigam MEV em contratos inteligentes, o FSS implementado usando DONs atinge menor latência devido ao seu mecanismo de defesa MEV fora da cadeia. A latência estaria na faixa de milissegundos em vez do múltiplo de 12s correspondente ao atraso do bloco.

• UniswapX: abordando ataques sanduíche, mas introduzindo o escrutínio MEV

Em 17 de julho, a principal bolsa descentralizada (DEX) Uniswap anunciou o lançamento de um protocolo de código aberto chamado UniswapX. Este protocolo agrega liquidez de pools de negociação descentralizados e introduz recursos para combater ataques MEV.

UniswapX apresenta novos recursos durante seu processo de correspondência de pedidos fora da cadeia. Esses recursos incluem classificação sequencial sem preço, execução de ordens com limite e uso de um livro-razão local para lidar com diferenças de preço.

Devido a essas mudanças, as transações armazenadas no mempool tornam-se cada vez mais imprevisíveis, reduzindo o espaço de arbitragem para o MEV. O MEV surge em grande parte porque os mineradores priorizam as transações baseadas em gás, mas com os ajustes feitos pelo livro-razão fora da cadeia, podemos melhorar significativamente o MEV.

Os traders do Uniswap são afetados negativamente por ataques sanduíche, resultando em MEV prejudiciais e perdas potenciais de até US$ 3 milhões por dia. O UniswapX visa resolver esse problema convertendo as transações originais em “intenções” enviadas ao servidor central do Uniswap. Embora isso resolva efetivamente os ataques sanduíche, introduz o novo problema de escrutínio do MEV.

Durante a cotação e a negociação, os preços justos podem inclinar-se para as cotações. Nesses casos, o único cotador geralmente prefere enviar transações on-chain durante uma janela exclusiva. No entanto, isto representa uma oportunidade para os validadores que possam conspirar para examinar as transações. Embora este tipo de ataque possa não ser comum nesta fase, se alguns validadores se tornarem suficientemente poderosos, ganharem vários blocos de forma consistente, ou se a infra-estrutura para conluio entre validadores se generalizar, poderemos testemunhar um crescimento maligno de problemas de escrutínio de MEV.

Em conclusão, embora a Fundação Ethereum possa ter uma visão geralmente negativa em relação ao MEV, o estado atual do ecossistema blockchain, dominado por mineradores/validadores centralizados, torna difícil resolver o problema com soluções diretas, como a criptografia de transações, sem causar intensa volatilidade no mercado. Assim, soluções progressivas orientadas para melhorias, como as oferecidas por Flashbots e outras equipes, visam envolver múltiplas partes na extração de MEV, diminuindo gradativamente o controle centralizado. Esta abordagem minimiza o impacto do MEV sobre os usuários e, em última análise, faz a transição para soluções de transação focadas na privacidade (conforme enfatizado por Vitalik em “As Três Transições”).

A partir desta perspectiva, o MEV evoluiu do seu estado inicial de um jogo de soma zero na floresta escura para um estágio de freios e contrapesos. Pode evoluir gradualmente para uma privacidade abrangente. No entanto, o MEV continua a ser um mercado com potencial de desenvolvimento sustentável, atraindo mais participantes e novos desenvolvimentos.

Referências e materiais de dados:

• https://ethereum.org/en/developers/docs/mev/
• https://bitcoinops.org/en/topics/replace-by-fee/
• https://bitcoinops.org/en/topics/fee-sniping/
• https://medium.com/@Prestwich/mev-c417d9a5eb3d
• https://medium.com/@VitalikButerin/i-feel-like-this-post-is-addressing-an-argument-that-isnt-the-actual-argument-that-mev-auction-b3c5e8fc1021
• https://www.paradigm.xyz/2021/02/mev-and-me#mev-is-hard-to-fix
• https://ethresear.ch/t/proposer-block-builder-separation-friendly-fee-market-designs/9725
• https://thedailyape.notion.site/MEV-8713cb4c2df24f8483a02135d657a221
• O Futuro do MEV é SUAVE | Flashbots
• https://collective.flashbots.net/t/frp-18-cryptographic-approaches-to-complete-mempool-privacy/1210
• https://explore.flashbots.net/

Sobre a Cryptogram Venture (CGV): A Cryptogram Venture (CGV) é uma instituição de pesquisa e investimento qualificada e compatível na indústria de criptografia, com sede no Japão. Com um foco empresarial no “investimento orientado para a investigação”, participaram em investimentos em fase inicial em vários projetos bem conhecidos. A CGV desempenha um papel importante em projetos regulamentados pelo governo japonês, como o stablecoin JPYW, e colabora com diversos fundos, incluindo Huobi Venture, Rocktree Capital, Cryptomeria Capital e outros.

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