Chiếu sáng rừng đen: Khám phá bí ẩn MEV

Với sự gia tăng hoạt động trên chuỗi cũng như sự tiến hóa và phong phú của cơ sở hạ tầng trên chuỗi, MEV trên chuỗi luôn được xem là phần nguy hiểm nhất trong khu rừng tối của Ethereum, điều này trực tiếp gây ra tổn thất lợi nhuận và giảm trải nghiệm người dùng trong các hoạt động tài chính trên chuỗi. Bài viết "Thắp sáng khu rừng tối" nhằm mục đích phân tích các vấn đề trung tâm hóa và tin cậy tự nhiên mà bộ cơ chế này mang lại, dựa trên cơ chế tạo khối của Ethereum 2.0 và sự phân tách người đề xuất - người xây dựng (PBS), điều này hoàn toàn trái ngược với giá trị của Ethereum.

Sự gia tăng MEV trên chuỗi thực sự là một con dao hai lưỡi, có cả tác động tích cực và tiêu cực. Tác động tích cực bao gồm việc giảm chênh lệch giá DEX, giúp thanh lý giao dịch; tác động tiêu cực bao gồm việc gây tổn hại cho người dùng do các giao dịch sandwich. Do đó, các giải pháp cho MEV chủ yếu là giảm nhẹ tác động tiêu cực, mà không thể triệt để loại bỏ. Trong quá trình khám phá cơ chế giảm nhẹ tác động tiêu cực của MEV và giải quyết vấn đề của các middleware Relayer dựa trên sự tin cậy của bên thứ ba hiện tại, chủ yếu được chia thành ba loại biện pháp: cải tiến cơ chế đấu giá, cải tiến lớp đồng thuận, cải tiến lớp ứng dụng. Cả ba loại cải tiến này đều sẽ có ảnh hưởng ở mức độ khác nhau đến bối cảnh hiện đại của MEV, nhưng một số giải pháp không thể giải quyết thực chất vấn đề tấn công sandwich mà người dùng gặp phải, giao dịch của người dùng vẫn nằm trong public pool, do đó cần phải đưa vào nhiều công nghệ bảo mật nhằm bảo vệ tính riêng tư tùy chọn của giao dịch. Những giải pháp MEV này đáng để kết hợp và thử nghiệm.

Ngoài ra, MEV như một sản phẩm phụ của thiết kế cơ chế không thể tránh khỏi, trong tương lai sẽ trở nên phức tạp hơn nữa. Chúng tôi cũng đã khám phá trong bài viết về các thử thách và cơ hội kỹ thuật MEV có thể xuất hiện dưới sự thực hiện của các loại giao dịch mới như kiến trúc Layer2 và trừu tượng tài khoản EIP-4337.

Cuối cùng, chúng tôi hy vọng thông qua bài viết này, khám phá các giải pháp tiềm năng để giảm thiểu vấn đề tác động tiêu cực của MEV và có được nhận thức toàn diện về những lợi ích và bất lợi của các giải pháp MEV hiện tại, không chỉ để chiếu sáng cho người dùng trong khu rừng tối tăm mà họ đang ở, mà còn để chiếu sáng cho các nhà nghiên cứu trong ngành trong việc nghiên cứu sâu hơn về khu rừng tối tăm của MEV.

Ethereum 2.0

Kể từ khi The Merge, Ethereum đã áp dụng cơ chế POS để đảm bảo an ninh cho mạng, đồng thời từ bỏ cạnh tranh tính toán cường độ cao trong việc sản xuất khối, chuyển sang sử dụng chứng minh cổ phần. Sau khi hợp nhất, Ethereum được chia thành lớp thực thi và lớp đồng thuận. Toàn bộ quá trình sản xuất khối cũng đã thay đổi, mỗi Epoch là một chu kỳ POS, mỗi Epoch lại được chia thành 32 Slot, mỗi Slot tương đương với một đơn vị thời gian xuất khối, là 12 giây.

Toàn bộ mạng sẽ ngẫu nhiên chọn một ủy ban từ các người xác thực trong mỗi Epoch, người đề xuất khối sẽ được chọn ngẫu nhiên trong tập hợp ủy ban, người đề xuất khối này cần đóng gói các giao dịch và sắp xếp để thực hiện cuối cùng tạo ra một khối, các người xác thực khác trong ủy ban sẽ giám sát quá trình này và sau đó bỏ phiếu cho khối đó. Và ủy ban này sẽ được chọn lại sau mỗi Epoch. Đồng thời, một số giới hạn thời gian hoạt động sẽ được áp dụng để đảm bảo hiệu quả trong việc tạo ra khối và bỏ phiếu. Tại đây, chúng tôi quy định thuật ngữ cho độc giả, Payload là tải thực thi, có nghĩa là thay đổi trạng thái giao dịch, có thể coi như một phần của việc thực hiện khối. Người đề xuất khối sẽ thực hiện tải thực thi (Execution Payload, tức là thực hiện thay đổi trạng thái của kết quả giao dịch ) và đề xuất khối.

Kiến trúc PBS

Trên thực tế, khi các xác thực viên được chọn làm người đề xuất khối, thường thì người đề xuất không có động lực để thực hiện Payload, tức là sắp xếp và thực hiện các giao dịch, vì việc này đòi hỏi rất nhiều khả năng tính toán để thực hiện thay đổi trạng thái. Ban đầu, tôi đã nghĩ rằng, nếu chúng ta thông qua cuộc bầu cử ủy ban phi tập trung, nếu đưa việc thực hiện tải vào đó, thì việc sắp xếp giao dịch và những việc tương tự sẽ trở thành vấn đề phi tập trung. Tuy nhiên, có vẻ như các xác thực viên tự nhiên muốn giao phần này cho bên thứ ba hoàn thành, trong khi họ tự tập trung vào việc đề xuất khối. Do đó, ý tưởng PBS đã ra đời, tức là tách biệt việc đề xuất và xây dựng khối, với người đề xuất chỉ chịu trách nhiệm xác thực khối, không tham gia vào việc xây dựng khối. Sự tách biệt giữa người đề xuất và người xây dựng thúc đẩy một thị trường mở, trong đó, người đề xuất khối có thể lấy khối từ những người xây dựng khối. Những người xây dựng này cạnh tranh với nhau để cấu trúc khối và cung cấp cho người đề xuất mức phí cao nhất, chúng tôi gọi điều này là "đấu giá khối".

Chúng tôi sẽ giới thiệu ngắn gọn về mô hình đấu giá đầu tiên của PBS(Proposer Builder Seperate). Khi người dùng gửi giao dịch qua RPC proxy, RPC tương đương với việc chạy một nút, gửi giao dịch vào Mempool công khai, nhiều Builder tìm kiếm giao dịch phù hợp nhất để sắp xếp nhằm tạo ra một khối tối đa hóa lợi nhuận(, tối đa hóa lợi nhuận chỉ định phí giao dịch Base + Priority + MEV), sau đó nhiều Builder tương tác với Proposer thông qua MEV-Boost Relayer, Relayer là cầu nối giữa nhiều Builder và Proposer, Builder gửi báo giá cho Relayer, Relayer gửi nhiều tiêu đề khối và báo giá tương ứng cho Proposer, Proposer thường chấp nhận tiêu đề khối có báo giá cao nhất. Trong đó Relayer sẽ thực hiện quy định MEVBboost, đây là một tiêu chuẩn kỹ thuật do Flashbot đề xuất về cách quy định cách thức tương tác đấu thầu giữa Builder và Proposer. Trong quá trình này, tất cả thông tin đều được đóng kín, Relayer chỉ gửi tiêu đề khối cho Proposer, do đó Proposer có khả năng kháng kiểm duyệt.

Các loại người tham gia và trò chơi trong PBS

Các người tham gia chính bao gồm Builder, Relayer, Proposer, MEVbot(Searcher).

Builder

Trong đó Builder chủ yếu là người chịu trách nhiệm xây dựng nội dung khối, sau khi sử dụng công nghệ MEV-Boost, họ ở vị trí có lợi hơn trong việc đấu thầu, vì không chỉ hỗ trợ phí Gas mà còn hỗ trợ lợi nhuận MEV. Builder có khả năng xem xét trực tiếp các giao dịch của người dùng và Searcher, điều này từ trước đến nay luôn bị chỉ trích, đặc biệt là khi chính phủ Mỹ công bố OFAC, một lượng lớn Builder đã tham gia tuân thủ OFAC. So với giai đoạn đầu, mặc dù tỷ lệ xem xét khối gần đây đã giảm, nhưng chúng ta có thể thấy rằng trong quá trình xây dựng khối, Builder có ảnh hưởng trực tiếp đến việc xem xét các giao dịch.

Dựa trên thị phần hiện tại của Builder, một Build hoàn toàn không cần kiểm duyệt đang dần mở rộng thị phần của mình, tất cả đều hướng tới lợi nhuận.

Searcher

Về bản chất, công việc tối đa hóa lợi nhuận là cần sự hợp tác chặt chẽ giữa Searcher và Builder. Searcher thường làm việc với các Builder cụ thể, điều này tạo ra một Dark Pool hoặc Private Pool, trong đó giao dịch của Searcher chỉ hiển thị cho các Builder cụ thể. Một số Builder sẽ thu được giao dịch MEV tối đa hóa lợi nhuận, từ đó đấu thầu không gian khối. Về lý thuyết, nếu Builder gian lận hoặc kiểm duyệt, Searcher có thể chọn các Builder khác, dẫn đến việc thị phần của Builder giảm dần, do đó, bị ràng buộc bởi Searcher, Builder thường sẽ cân nhắc chi phí ngầm của việc gian lận. Hình trên là tình hình lợi nhuận MEV và Gas hàng ngày, có thể thấy lợi nhuận MEV mà Searcher đóng góp trong trường hợp biến động thị trường rõ rệt, thậm chí có thể gấp đôi lợi nhuận Gas trong ngày.

Đối với Searcher, được chia thành CEX-DEX( chênh lệch giá ngoài chuỗi ) và hai loại chính DEX, lớp giữa, thanh lý ( hoàn toàn trên chuỗi ).

Hiện tại, một nền tảng giao dịch đang chiếm giữ thị phần cao nhất trong giao dịch chênh lệch giá giữa CEX và DEX.

Đối với các cơ hội MEV thuần túy trên chuỗi, có xu hướng hình thành từng bước thành các studio, trong đó một studio chiếm thị phần đáng kinh ngạc là 37,2%, nổi bật với việc thực hiện các cuộc tấn công sandwich trên chuỗi của người dùng Etheruem, từng là người tiêu thụ gas cao nhất trên chuỗi, khoảng tiêu thụ gas chiếm 1,5% trong một ngày. Từ tháng 2 năm 2023 đến tháng 6 năm 2024, robot này đã tiêu tốn tổng cộng 76,916 ETH, theo giá trị khi thực hiện các giao dịch này, tương đương khoảng 175 triệu USD. Do mối liên hệ chặt chẽ giữa Seacher và Builder, trong thực tế, nhiều Seacher sẽ gửi dòng lệnh của mình cho ba Builder hàng đầu, thực tế lẽ ra có thể phát sóng cho tất cả các Builder, nhưng một số Builder nhỏ có thể phân tách dòng lệnh của Seacher, dẫn đến chiến lược MEV của Seacher không hiệu quả, từ đó gây ra rủi ro thua lỗ. Hơn nữa, việc gắn bó với Builder cũng có thể duy trì ảnh hưởng của họ trong hệ sinh thái.

Relayer

Relayer chịu trách nhiệm thu thập giá thầu, sau đó trở thành trạm trung gian để Proposer nộp tiêu đề khối và giá thầu khối, lúc này Proposer không biết chi tiết giao dịch trong khối. Một khi Proposer chọn và ký tên cho tiêu đề khối, Relayer sẽ phát hành toàn bộ nội dung giao dịch cho Proposer. Chúng ta sẽ nhận thấy, Relayer trong đó là bên thứ ba không có động cơ kinh tế, đã nhận được sự tin tưởng rất lớn, Builder phụ thuộc vào Proposer để báo giá, và Proposer phụ thuộc vào báo giá và nội dung khối của Relayer. Trong lịch sử cũng đã xảy ra những vấn đề tương tự, một Relayer đã tồn tại một lỗ hổng tiềm ẩn, dẫn đến việc Proposer rút hơn 20 triệu đô la MEV. Mặc dù những lỗ hổng này có thể được sửa chữa, nhưng Relayer bản thân vẫn có thể chọn hành động độc hại và đánh cắp MEV.

Hình trên là tình hình thị phần của Relayer, chúng ta sẽ thấy tỷ lệ thị phần của Builder chạy thuần túy MAX Profit đã dần mở rộng kể từ khi Merge, do đó trong thị trường tự do, việc muốn kiểm soát MEV một cách nhân tạo thông qua Builder là không thể.

Đồng thời, Relayer cũng đối mặt với một vấn đề, đó là không có động lực kinh tế. Do đó, một công ty cũng đã rút lui khỏi hướng nghiên cứu Relayer. Hiện tại, Relayer đều phụ thuộc vào Flashbots đề xuất tiêu chuẩn MEVBoost để xây dựng, Ethereum phụ thuộc vào bên thứ ba cung cấp PBS, mãi mãi không phải là một kế hoạch lâu dài, vì vậy hiện tại cộng đồng Ethereum cũng đang khám phá việc đưa PBS vào cấp độ giao thức.

Proposer

Đối với Proposer, việc chọn ngẫu nhiên một nhóm ủy viên từ tất cả các xác thực viên bằng thuật toán, và sau đó chọn một người đề xuất khối trong mỗi slot, người đề xuất khối tự thân có khả năng thực thi tải, nhưng do bản chất của người đề xuất muốn chuyển giao phần này ra ngoài, nên dễ dàng gây ra sự hợp tác dọc giữa Builder và Proposer, trong khi Relayer của MEV-boost mong muốn trở thành điểm trung gian cho cách này, nhằm giảm thiểu sự thông đồng do giao tiếp trực tiếp giữa hai bên. Hiện tại, tất cả đều ở trong bể khai thác như một bể xác thực viên, nhưng bể khai thác này và bể xác thực viên LSD đều có hiệu ứng quy mô mạnh mẽ, đặc biệt là sự xuất hiện của LSD, đã giải phóng tiềm năng của các mã thông báo đã được staking, nâng cao hiệu quả vốn, và ảnh hưởng của các khối DEFI đứng sau, bể xác thực viên đang ở trong xu hướng tập trung hơn.

Một nền tảng LSD hiện đang chiếm khoảng 28,7% thị phần, một nền tảng giao dịch và một nền tảng LSD đứng ở vị trí thứ hai và thứ ba. Trong quá khứ, khi chưa chủ động triển khai giải pháp MEV-BOOST PBS, Proposer cần phải đảm nhận nhiệm vụ của Builder, tức là thực hiện tải (Payload), nhưng phần lớn Proposer đã từ bỏ khả năng sắp xếp thực thi giao dịch của chính mình, vì điều này sẽ làm giảm hiệu suất xác minh do khối lượng tính toán nặng nề, nên tốt hơn là nên thuê ngoài tải thực thi, để bên thứ ba đấu giá khối.

Người dùng

Cuối cùng, hãy nói về Người dùng, người dùng thường là bên yếu thế nhất trong thiết kế kiến trúc, vì các giao dịch của người dùng đều được đưa vào Mempool, và sẽ bị các MEVbot khác nhau kiếm lợi nhuận MEV từ đó, nhưng những lợi nhuận này lại không chảy về phía người dùng. Tuy nhiên, điều này không phải lúc nào cũng là xấu, chẳng hạn như trong DEX, khi biến động trên chuỗi lớn hoặc khối lượng giao dịch của người dùng lớn hơn tính thanh khoản của DEX, MEVbot sẽ sử dụng các chiến thuật để giảm thiểu trượt giá và chênh lệch giá giữa các nền tảng. Do đó, sự tồn tại của MEV có các ngoại tác tích cực và tiêu cực, cần được thảo luận riêng biệt, và đây cũng là điều phức tạp của nó.

Để không để người dùng bị MEVbot theo dõi, từ đó gây ra cho người dùng