Menerangi Hutan Gelap: Mengungkap Tirai Misteri MEV

Seiring dengan meningkatnya aktivitas di blockchain serta evolusi dan pengayaan infrastruktur blockchain, MEV di blockchain selalu dianggap sebagai bagian paling berbahaya dari hutan gelap Ethereum, yang secara langsung menyebabkan kerugian profit dan penurunan pengalaman pengguna dalam aktivitas keuangan di blockchain. Tujuan artikel ini "Menerangi Hutan Gelap" adalah untuk menganalisis secara mendalam masalah sentralisasi dan kepercayaan yang dihadirkan oleh mekanisme ini berdasarkan mekanisme pembuatan blok Ethereum 2.0 dan evolusi teknologi pemisahan proposer-builder (PBS), yang memiliki realitas yang bertentangan dengan nilai-nilai Ethereum.

Peningkatan MEV di blockchain memang merupakan pedang bermata dua, memiliki eksternalitas positif dan negatif. Positif termasuk mengurangi perbedaan harga DEX dan membantu likuidasi transaksi; negatif termasuk kerugian bagi pengguna akibat serangan sandwich. Oleh karena itu, solusi MEV lebih berfokus pada mengurangi eksternalitas negatif, dan tidak dapat dihilangkan sepenuhnya. Dalam eksplorasi mekanisme untuk mengurangi eksternalitas negatif MEV dan menyelesaikan masalah terkait middleware Relayer berbasis kepercayaan pihak ketiga saat ini, langkah-langkah utama dibagi menjadi tiga kategori: perbaikan mekanisme lelang, perbaikan lapisan konsensus, dan perbaikan lapisan aplikasi. Ketiga perbaikan ini akan mempengaruhi pola modern MEV dalam berbagai tingkatan, namun beberapa solusi tidak dapat secara substansial menyelesaikan masalah serangan sandwich yang dihadapi pengguna, dan transaksi pengguna tetap berada di public pool. Oleh karena itu, perlu diperkenalkan lebih banyak teknologi privacy pool untuk melindungi privasi opsional transaksi pengguna, dan solusi MEV ini layak untuk dicoba secara kombinasi.

Selain itu, MEV sebagai produk sampingan dari desain mekanisme yang tak terhindarkan, masa depannya akan semakin kompleks. Kami juga telah mengeksplorasi tantangan teknis dan peluang MEV yang mungkin muncul di bawah implementasi jenis transaksi baru seperti arsitektur Layer2 dan abstraksi akun EIP-4337.

Akhirnya, kami berharap melalui artikel ini, menjelajahi solusi potensial untuk mengurangi masalah eksternalitas negatif MEV, dan memberikan pemahaman menyeluruh tentang pro dan kontra dari solusi MEV saat ini, tidak hanya untuk menerangi hutan gelap tempat pengguna berada di masa depan, tetapi juga untuk menerangi hutan gelap bagi para peneliti di industri dalam penelitian lebih lanjut tentang MEV.

Ethereum 2.0

Sejak The Merge, Ethereum telah mengadopsi mekanisme POS untuk memastikan keamanan jaringan, sementara dalam hal produksi blok, telah meninggalkan kompetisi yang memerlukan banyak perhitungan, beralih ke bukti kepemilikan. Setelah penggabungan, Ethereum dibagi menjadi lapisan eksekusi dan lapisan konsensus. Seluruh produksi blok juga mengalami perubahan, setiap Epoch adalah satu siklus POS, dan setiap Epoch dibagi menjadi 32 Slot, di mana setiap Slot setara dengan satu unit waktu untuk menghasilkan blok, yaitu 12 detik.

Seluruh jaringan akan secara acak memilih satu komite dari validator setiap Epoch, orang yang mengusulkan blok dipilih secara acak dari kumpulan komite, pengusul blok tersebut perlu mengemas transaksi dan mengeksekusi urutan untuk menghasilkan satu blok, validator komite lainnya akan mengawasi proses ini, lalu memberikan suara untuk blok tersebut. Dan komite ini akan dipilih ulang setelah setiap Epoch. Selain itu, diberlakukan batas waktu operasi tertentu, untuk memastikan efisiensi dalam pembuatan blok dan pemungutan suara. Di sini, kami menyusun istilah untuk pembaca, Payload adalah beban eksekusi, yang berarti perubahan status transaksi, dapat dianggap sebagai bagian dari eksekusi blok. Pengusul blok akan melaksanakan beban eksekusi (Execution Payload yaitu melaksanakan perubahan status hasil transaksi ) dan pengusulan blok.

Arsitektur PBS

Sebenarnya, ketika validator dipilih untuk menjadi proposer blok, seringkali proposer tidak memiliki motivasi untuk mengeksekusi Payload, yaitu mengurutkan dan mengeksekusi transaksi, karena hal ini membutuhkan banyak kemampuan komputasi untuk melakukan perubahan status. Pemikirannya adalah, jika kita melalui pemilihan dewan terdesentralisasi, jika kita memasukkan beban eksekusi ke dalamnya, maka pengurutan transaksi dan lainnya menjadi hal yang terdesentralisasi. Namun, validator tampaknya secara alami ingin menyerahkan bagian ini kepada pihak ketiga untuk diselesaikan, sementara mereka sendiri sebagai Proposer fokus pada usulan blok. Oleh karena itu, muncul konsep PBS, yaitu memisahkan usulan blok dan konstruksi, di mana proposer hanya bertanggung jawab untuk memvalidasi blok, tidak terlibat dalam konstruksi blok. Pemisahan antara proposer dan pembangun mendorong pasar terbuka, di mana proposer blok dapat memperoleh blok dari pembangun blok. Para pembangun ini bersaing satu sama lain untuk membangun blok, dan menawarkan biaya tertinggi kepada proposer, yang kami sebut sebagai "lelang blok".

Kami akan memperkenalkan secara singkat seluruh model lelang pertama PBS(Proposer Builder Seperate). Ketika pengguna mengirimkan transaksi melalui proxy RPC, RPC setara dengan menjalankan sebuah node, yang mengirimkan transaksi ke Mempool publik, di mana beberapa Builder menemukan transaksi yang paling sesuai untuk diurutkan guna menghasilkan blok dengan maksimalisasi keuntungan( maksimalisasi keuntungan merujuk pada biaya transaksi Base+Priority+MEV), kemudian beberapa Builder berinteraksi dengan Proposer melalui MEV-Boost Relayer, Relayer adalah jembatan interaksi antara beberapa Builder dan Proposer, Builder mengajukan tawaran kepada Relayer, Relayer mengajukan beberapa header blok dan tawaran yang sesuai kepada Proposer, Proposer umumnya mengadopsi blok dengan tawaran tertinggi. Di antara ini, Relayer akan menerapkan spesifikasi MEVBboost, ini adalah spesifikasi teknis yang diusulkan oleh Flashbot tentang bagaimana mengatur interaksi lelang antara Builder dan Proposer. Dalam proses ini, semua informasi bersifat tertutup, Relayer hanya akan mengirimkan header blok kepada Proposer, sehingga Proposer memiliki ketahanan terhadap sensor.

Berbagai peserta dan permainan di bawah PBS

Peserta utamanya adalah Builder, Relayer, Proposer, MEVbot(Searcher).

Builder

Builder terutama bertanggung jawab untuk membangun konten blok, dan setelah menggunakan teknologi MEV-Boost, mereka berada dalam posisi yang lebih menguntungkan dalam bidding, karena tidak hanya mendukung Gas Fees, tetapi juga mendukung pendapatan MEV. Builder dapat langsung memeriksa transaksi pengguna dan Searcher, yang selama ini menjadi sorotan, terutama setelah pemerintah AS mengumumkan OFAC, banyak Builder yang terlibat dalam kepatuhan OFAC. Meskipun proporsi pemeriksaan blok telah menurun baru-baru ini dibandingkan dengan awalnya, kita dapat melihat bahwa dalam proses pembangunan blok, Builder memiliki pengaruh langsung dalam pemeriksaan transaksi.

Melihat pangsa pasar Builder saat ini, sebuah Build yang murni tanpa perlu ditinjau sedang secara bertahap memperluas pangsa pasarnya, semuanya berorientasi pada keuntungan.

Pencari

Pada dasarnya, pekerjaan untuk memaksimalkan keuntungan memerlukan kerja sama antara Searcher dan Builder. Searcher sering kali bekerja sama dengan Builder tertentu, sehingga terbentuklah Dark Pool atau Private Pool, di mana transaksi Searcher hanya akan ditampilkan kepada Builder tertentu. Beberapa Builder akan mendapatkan transaksi MEV yang memaksimalkan keuntungan, dan kemudian menawar ruang blok. Secara teori, jika Builder berbuat jahat atau melakukan sensor, maka Searcher dapat memilih Builder lain, yang akan mengakibatkan pangsa pasar Builder berkurang secara bertahap. Oleh karena itu, karena tergantung pada Searcher, Builder sering kali mempertimbangkan biaya tersembunyi dari perbuatan jahat. Gambar di atas menunjukkan, situasi pendapatan MEV dan Gas harian, dapat dilihat bahwa pendapatan MEV yang disumbangkan oleh Searcher dalam kondisi volatilitas pasar yang jelas, bahkan bisa dua kali lipat dari pendapatan Gas pada hari itu.

Untuk Searcher, dibagi menjadi CEX-DEX( arbitrase off-chain ) dan dua kategori besar DEX, mezzanine, dan likuidasi ( on-chain murni ).

Saat ini, suatu platform perdagangan menduduki pangsa pasar tertinggi untuk perdagangan arbitrase CEX --- DEX.

Untuk peluang MEV murni di blockchain, ada tren yang semakin berkembang menuju pembentukan studio, di mana salah satu studio menguasai pangsa pasar yang mencengangkan sebesar 37,2%, yang ahli dalam melakukan serangan sandwich terhadap pengguna di rantai Ethereum, suatu waktu menjadi pengguna dengan konsumsi gas tertinggi di blockchain, menghabiskan sekitar 1,5% dari total konsumsi gas dalam satu hari. Dari Februari 2023 hingga Juni 2024, robot tersebut menghabiskan total 76.916 ETH, yang berdasarkan nilai saat transaksi ini dilakukan, setara dengan sekitar 175 juta USD. Karena keterkaitan yang erat antara Seacher dan Builder, dalam praktiknya, banyak Seacher akan mengirimkan aliran pesanan mereka kepada tiga Builder teratas, padahal seharusnya bisa disiarkan ke semua Builder, namun beberapa Builder kecil mungkin akan membagi aliran pesanan Seacher, menyebabkan strategi MEV Seacher menjadi tidak efektif, dan berisiko menyebabkan kerugian. Selain itu, mengikat Builder juga dapat mempertahankan pengaruhnya dalam ekosistem.

Relayer

Relayer bertanggung jawab untuk mengumpulkan lelang, kemudian sebagai stasiun perantara untuk mengajukan blok header dan harga lelang blok kepada Proposer, pada saat itu Proposer tidak mengetahui detail transaksi dalam blok. Setelah Proposer memilih dan menandatangani blok header, Relayer akan melepaskan semua konten transaksi kepada Proposer. Kita akan melihat bahwa Relayer berfungsi sebagai pihak ketiga tanpa insentif ekonomi, memperoleh kepercayaan yang besar, Builder bergantung pada Proposer untuk memberikan penawaran, sementara Proposer bergantung pada penawaran dan konten blok dari Relayer. Dalam sejarah, juga terjadi masalah serupa, di mana sebuah Relayer memiliki kerentanan potensial yang menyebabkan Proposer menarik lebih dari 20 juta dolar MEV. Meskipun kerentanan ini dapat diperbaiki, Relayer itu sendiri masih dapat memilih untuk berperilaku jahat dan mencuri MEV.

Gambar di atas menunjukkan situasi pangsa pasar Relayer, kita akan menemukan bahwa pangsa pasar Builder yang menjalankan MAX Profit murni telah secara bertahap meningkat sejak Merge, oleh karena itu di pasar bebas, tidak mungkin untuk mengontrol MEV secara artifisial melalui Builder.

Sementara itu, Relayer juga menghadapi masalah, yaitu tidak adanya insentif ekonomi. Oleh karena itu, sebuah perusahaan juga keluar dari pengembangan arah Relayer. Saat ini, Relayer bergantung pada standar MEVBoost yang diusulkan oleh Flashbots untuk dibangun, Ethereum bergantung pada pihak ketiga untuk menyediakan PBS, yang bukan merupakan solusi jangka panjang, oleh karena itu komunitas Ethereum saat ini juga sedang menjelajahi untuk memasukkan PBS ke dalam tingkat protokol.

Proposer

Bagi Proposer, algoritma memilih secara acak sekelompok komite dari semua validator, dan memilih satu pengusul blok dalam setiap slot. Pengusul blok itu sendiri memiliki kemampuan untuk melaksanakan beban, tetapi karena pengusul secara alami ingin mengalihkan sebagian ini, hal ini dapat menyebabkan kerjasama vertikal antara Builder dan Proposer. Relayer dari MEV-boost ingin berfungsi sebagai titik tengah dalam cara ini, untuk mengurangi kolusi kerjasama vertikal yang disebabkan oleh komunikasi langsung antara keduanya. Saat ini, kita berada di kolam penambangan sebagai kolam validator, tetapi baik kolam penambangan ini maupun kolam validator LSD memiliki efek skala yang kuat, terutama dengan munculnya LSD, yang melepaskan potensi token yang sebelumnya dipertaruhkan, meningkatkan efisiensi modal, dan dampak blok DEFI di belakangnya, sehingga kolam validator juga berada dalam tren yang lebih terpusat.

Salah satu platform LSD saat ini menguasai sekitar 28,7% pangsa pasar, sementara platform perdagangan tertentu dan platform LSD tertentu menempati peringkat kedua dan ketiga. Di masa lalu, ketika solusi MEV-BOOST PBS tidak diterapkan secara aktif, Proposer perlu bertanggung jawab atas tugas Builder, yaitu mengeksekusi beban (Payload), tetapi sebagian besar Proposer menyerahkan kemampuan mereka untuk mengeksekusi pengurutan transaksi, karena hal ini akan sangat membebani kinerja verifikasi dalam pekerjaan komputasi yang berat, lebih baik untuk mengalihkan beban eksekusi dan membiarkan pihak ketiga melelang blok.

Pengguna

Terakhir, mari kita bicarakan tentang User. Pengguna sering kali berada di posisi paling lemah dalam desain arsitektur, karena transaksi pengguna dimasukkan ke dalam Mempool dan akan diambil keuntungan MEV oleh berbagai MEVbot, tetapi keuntungan ini tidak mengalir ke pengguna. Namun, ini tidak selalu buruk. Misalnya, di DEX, ketika fluktuasi pasar di blockchain cukup besar atau volume transaksi pengguna melebihi likuiditas DEX, MEVbot akan menggunakan arbitrase untuk mengurangi slippage dan perbedaan harga di berbagai platform. Oleh karena itu, keberadaan MEV memiliki eksternalitas positif dan negatif yang perlu dibahas secara terpisah, dan ini juga merupakan kompleksitasnya.

Untuk mencegah pengguna terpantau oleh MEVbot, sehingga mengakibatkan kerugian bagi pengguna