Что такое MEV: руководство по невидимому налогу Ethereum

Майнинг является основой криптовалют на основе блокчейна с доказательством работы (PoW), таких как Bitcoin (BTC), который платит майнеру за обнаружение новых блоков для транзакций. В результате майнинг криптовалют стал источником существования для майнеров. Чтобы криптографически связать новый блок с предыдущим блоком в блокчейне, майнеры должны решить сложную математическую задачу, которая требует больших вычислительных затрат.

Общая вычислительная мощность всех пользователей определит, насколько сложно решить эту головоломку. В зависимости от сложности человеку понадобятся мощные машины, чтобы увеличить вероятность добычи блока и получить взамен поощрения. Поскольку майнеры контролируют включение, исключение и упорядочивание транзакций, они могут извлекать стоимость, превышающую стандартные вознаграждения за блок и плату за газ.

Стоимость, которую майнеры могут получить от изменения последовательности транзакций внутри генерируемых ими блоков, называется извлекаемой стоимостью майнера (MEV) в блокчейнах PoS или максимальной извлекаемой стоимостью в блокчейнах PoS. Таким образом, справедливость порядка и ранее представляла собой проблему для общедоступных криптовалют PoW, а затем вышла на первый план в блокчейнах PoS. Когда ставки достаточно велики, MEV может даже вознаграждать форки блокчейна, что может повлиять на будущие транзакции и безопасность консенсусного уровня.

В этой статье будет объяснена концепция извлекаемой стоимости майнера, почему возникает MEV, стратегии MEV, наиболее распространенные атаки MEV и плюсы и минусы MEV.

Чтобы понять, как работают алгоритмы сортировки транзакций с целью извлечения максимальной стоимости и откуда берется MEV, давайте рассмотрим пример арбитражной транзакции на децентрализованных биржах (DEX). Арбитраж между DEX встроен в их конструкцию, тогда как на традиционных рынках арбитражные возможности считаются признаком неэффективного рынка.

Автоматизированные маркет-мейкеры (AMM), класс децентрализованных бирж, позволяют пользователям покупать и продавать токены без участия третьей стороны. AMM, часть компьютерного кода, работающая на блокчейне, не знает о текущей рыночной цене токена и зависит от арбитражников, которые должны вернуть цену токена к рыночной цене. Поэтому арбитражники (в основном они используют специальные арбитражные боты) следят за тем, чтобы децентрализованные биржи имели справедливые цены.

Механизм расчетов децентрализованных реестров позволяет организовывать заказы партиями и раскрывать их до того, как они будут рассчитаны, что позволяет любому агенту (майнеру) предлагать серию сделок, которые зависят друг от друга. Это заслуживающее доверия обязательство привело к появлению мгновенных кредитов, которые позволяют любому агенту начинать арбитражные сделки в блокчейне. Торгуя до появления прибыльных торговых возможностей, представленных для расчета из-за раскрытия заказов, расчетные агенты (майнеры) могут помешать усилиям арбитражников, которые создают эти возможности.

Кроме того, эти арбитражники рискуют быть использованными другими ботами или майнерами, если они используют стандартный канал транзакций для своих транзакций. Например, первоначальная архитектура Ethereum требовала, чтобы все ожидающие транзакции хранились в мемпуле, были открыты для публики и отправлялись в одноранговую сеть для обработки. Отправляя те же сделки, в которых они указаны как бенефициары и более высокая комиссия, осведомленные пользователи могли оценить ожидающие транзакции и выполнить свою сделку раньше арбитражера.

Рисунок 1. Транзакции в мемпуле

Однако майнеры лучше всего подходят для опережения других участников сети, поскольку они в конечном итоге решают, какие транзакции завершаются в блоке и в какой последовательности. Кроме того, они могут быстро дублировать все выигрышные сделки из мемпула и выполнять свои транзакции раньше арбитражеров и любого, кто пытается их превзойти.

Обычно стоимость, которую майнер может извлечь таким образом, называют извлекаемой стоимостью майнера или MEV, или невидимым налогом, который майнер может собрать с пользователей. Тем не менее, арбитраж рассматривается как MEV только тогда, когда другая транзакция переключается майнером на свою собственную, чтобы извлечь выгоду из этой возможности.

Как и в случае с опережающим запуском, майнеры могут выбрать бэк-раннинг, который происходит, когда майнер вводит ордер на продажу, чтобы продать в условиях давления покупки, заметив существенную покупку. В качестве альтернативы, в сэндвич-сделке майнеры размещают ордер на продажу сразу после транзакции, которая влияет на рыночную цену, и ордер на покупку прямо перед ней, т.е. риск контролируется наличием одновременных ордеров на покупку и продажу.

Рисунок 2. Фронт-раннинг против бэк-раннинга против сэндвич-сделок.

Теоретически MEV может применяться в сети Биткоин, поскольку это важнейшая функция механизма консенсуса proof-of-work. Однако в реальности MEV редко можно увидеть в блокчейне биткоина, поскольку почти все транзакции представляют собой переводы BTC между двумя сторонами.

Как правило, у майнеров больше возможностей генерировать MEV, используя неэффективность, вызванную возросшей сложностью транзакций. Тем не менее, из-за сложных транзакций на основе смарт-контрактов возможности MEV были доступны в блокчейне Ethereum (до того, как он перешел на механизм консенсуса Proof-of-Stake).

После The Merge валидаторы отвечают за упорядочивание транзакций, включение или исключение; метод извлечения значения теперь называется максимальной извлекаемой стоимостью. Согласно Ethereum Foundation, успешность извлечения MEV может быть подтверждена валидаторами только в теории. Однако на практике большую часть MEV извлекают искатели.

Искатели — это независимые участники сети, которые извлекают большую часть MEV, запуская сложные алгоритмы на данных блокчейна для выявления прибыльных возможностей MEV и настраивая ботов для автоматической отправки этих прибыльных транзакций в сеть. Так означает ли это, что валидаторы не получают выгоды MEV от невидимого налога Ethereum?

Поскольку пользователи готовы платить высокие цены на газ, чтобы их транзакции были включены раньше транзакций других пользователей, валидаторы все равно получают процент от MEV (например, в виде сборов за газ). При этом, если пользователи отправляют транзакцию с самой высокой ценой на газ, они могут быть уверены, что их арбитражная транзакция будет запущена.

Помимо арбитража DEX, распространенными примерами MEV являются атаки на невзаимозаменяемые токены (NFT), ликвидации, атаки Uncle-Bandit и Time-Bandit.

NFT MEV

Искатели могут использовать стратегии извлечения MEV на рынке NFT. Одним из известных случаев NFT MEV был случай, когда пользователь выложил 7 миллионов долларов, чтобы купить все Cryptopunk по минимальной цене. Аналогично, NFT можно купить со скидкой, если он непреднамеренно размещен по низкой цене, что позволяет пользователю перебить предложения других покупателей.

Ликвидации

Ликвидаторы — это искатели, которые специализируются на ликвидации сверхобеспеченных кредитов для извлечения MEV из кредитных протоколов, таких как Aave и Maker, которые используют депонированное обеспечение, например Ethereum (ETH), для кредитования других пользователей. Пользователи могут занимать различные активы и токены у других пользователей до определенной суммы депонированного обеспечения. Кроме того, протокол позволяет любому продавать обеспечение и быстро возвращать кредиторам, если стоимость заемных активов превышает стоимость обеспечения из-за колебаний рынка.

Чтобы быстро решить, какие заемщики могут быть ликвидированы, и первыми отправить транзакцию ликвидации и получить комиссию за ликвидацию для себя, искатели пытаются поставить свои транзакции раньше, чтобы ликвидировать обеспечение как можно быстрее. Возможность MEV возникает, потому что, если кредит ликвидируется, заемщик иногда вынужден платить значительную ликвидационную плату, часть которой идет ликвидатору (искателю).

Атаки Uncle-Bandit

Вы можете спросить себя, что здесь означает uncle (дядя)? Давайте проясним. Когда два блока добываются и транслируются одновременно с одним и тем же номером блока, производятся дядя-блоки. Другой блок, который остается после того, как канонический блок получает большую проверку от узлов и чьи транзакции не изменяют никакого состояния, называется дядей или потерянным блоком.

Транзакции внутри потерянного блока являются публичными, предлагая возможности MEV для искателей или злоумышленников. Например, когда пользователи flashbots (искатели) отправляют сделку сэндвича (пакет транзакций), они могут применить арбитраж после получения части покупки сэндвича. Более того, майнеры, работающие на MEV-Geth, позволяют пользователям обходить публичный мемпул и избегать риска опережающего запуска, отправляя транзакции пакета напрямую валидаторам.

Рисунок 3. Как работают атаки Uncle-Bandit.

MEV-Geth — это шлюз в сеть Ethereum, который может работать как полный узел, архивный узел или легкий узел. Пакеты транзакций часто содержат транзакции искателя в дополнение к ожидающим транзакциям от других пользователей Ethereum, которые были извлечены из мемпула. Валидаторам рекомендуется включать пакет в свои блоки, поскольку они получают 80–90% вознаграждений, заработанных искателем.

Атаки Time-Bandit

Атаки Time-Bandit направлены на отмену транзакций в блокчейне. Например, если искатели обнаружили чрезвычайно прибыльные возможности MEV в ранее проверенных блоках, они могут предложить изменить ход истории Ethereum и повторно добыть/повторно подтвердить эти блоки, чтобы извлечь выгоду из только что обнаруженного ими шанса. Чтобы отменить транзакции, они побуждают валидатора провести атаку Time-Bandit, предлагая выгодный стимул.

Рисунок 4. Как работают атаки Time-Bandit.

Поскольку такие атаки позволяют любому человеку публиковать предложение об изменении истории блокчейна, они функционируют как инструмент для продажи консенсуса текущего состояния цепочки на аукционе тому, кто предложит самую высокую цену, что ставит под угрозу целостность сети Ethereum.

Как и любая другая стратегия, MEV также имеет положительные и отрицательные последствия. Например, рациональные искатели помогают устранить экономическую неэффективность (например, быструю ликвидацию кредитных протоколов), обеспечивая надежность децентрализованных приложений (DApps) и протоколов децентрализованного финансирования (DeFi).

С другой стороны, опережение часто приводит к перегрузке сети и высоким расходам на газ для всех остальных, пытающихся проводить стандартные транзакции, что является одним из недостатков MEV. Кроме того, зажатые в сэндвич транзакции пользователей сталкиваются с повышенным проскальзыванием, максимальным отклонением от целевой цены, которое пользователь готов принять в сделке.

Кроме того, поскольку искатели предлагают валидаторам выгодные стимулы для реорганизации блоков, это может привести к нестабильности консенсуса, игнорированию функции неизменяемости блокчейнов и повлиять на честных валидаторов и общую безопасность сети блокчейнов.

Все транзакции могут быть урегулированы в одном пакете, если пользователи DApp подписывают транзакции и отправляют сделку вне сети с предпочтениями заказа. Такая практика делает реорганизацию транзакций неважной, поскольку все сделки имеют одинаковую цену независимо от порядка, что увеличивает сложность репликации.

Однако даже если валидаторы или майнеры (искатели) попытаются получить прибыль, анализируя подписанные сообщения, это будет бессмысленно, поскольку им нужно будет знать, в каком пуле AMM будут урегулированы эти сделки во время выполнения вне сети, что избавит пользователей от невидимого налога.

В качестве альтернативы решение Chainlink (LINK) для проблемы MEV называется услугами справедливого секвенирования (FSS). Это децентрализованная служба упорядочения транзакций, которая обеспечивает справедливость и предсказуемость во временном ранжировании транзакций для всех пользователей и может помочь снизить MEV. Кроме того, экономика смарт-контрактов может масштабироваться с таким решением, используя роллапы и Layer 2, такие как Arbitrum (ARB). Если FSS (который использует децентрализованные сети оракулов) используется для сортировки транзакций и применяется к тому же Layer 2, это может минимизировать последствия MEV.