Що таке MEV в Ethereum і як він зміниться після переходу на PoS

Як відомо, записані в блокчейн блоки є незмінною інформацією і не можуть бути переписані. Однак майнери або валідатори можуть включати, виключати та змінювати порядок транзакції в майбутньому блоці на свій розсуд до того, як його буде підтверджено.

Кожна непідтверджена транзакція спочатку потрапляє до загальнодоступного мемпулу. Далі майнери обирають, які саме транзакції вони додадуть до блоку з мемпулу. Так майнери формують для себе найбільш вигідну комбінацію користувацьких транзакцій.

Це призводить до зловживань. Майнери (а після переходу Ethereum на PoS — валідатори) надають перевагу транзакціям найбільшого розміру, вибудовуючи пріоритет від більшого до меншого, і додають їх у майбутній блок, який буде записано в блокчейн.

Ця особливість призвела до створення механізму отримання вигоди за допомогою підстановки транзакцій у потрібному порядку. Така практика отримала назву максимально витягнутої вартості, або MEV.

Стратегія MEV полягає в пошуку валідаторами спекулятивних операцій на основі наявних непідтверджених транзакцій і підвищенні фактичних комісій за їх виконання.

Розберемо приклад, коли користувач Ethereum вирішив обміняти 10 000 USDC на ETH за ціною $2 000 за монету на DEX у пулі ліквідності USDC/ETH. Ось що відбувається після розміщення заявки на обмін:

1. У мемпулі працюють спеціальні боти, які відстежують непідтверджені транзакції та збирають різноманітні дані з DeFi-застосунків, включно з ціною та обсягами ліквідності.
2. Помітивши намір користувача про купівлю ETH, боти ініціюють операцію, яка підвищить ціну прямо перед виконанням транзакції користувача. Наприклад, бот може додати в пул ліквідності USDC/ETH більше USDC, щоб підвищити ціну ETH.
3. Таким чином, очікувана ціна в $2000 за монету ETH, на яку розраховував користувач, зміниться на умовні $2500 за монету ETH. Транзакцію буде виконано: замість 5 ETH користувач отримає всього 4 ETH. Прибуток ініціатора цієї MEV-операції складе 1 ETH за вирахуванням витрат на комісії.

Оскільки MEV призводить до збільшення комісій для користувача, його також називають "невидимим податком", який характерний не тільки для Ethereum.

Коли з’явився "невидимий податок" MEV

Уперше проблему "підміни" користувацьких транзакцій, яку сьогодні називають MEV, порушив у Reddit алгоритмічний трейдер і аналітик Pmcgoohan у 2014 році, ще до запуску мейннету Ethereum. Він припустив, що майнери, не порушуючи жодних правил консенсусу, можуть маніпулювати транзакціями користувачів для своїх корисливих цілей.

Термін MEV було висунуто тільки 2019 року в роботі "Flash Boys 2.0", яка стала першою загальнодоступною публікацією, що досліджувала серйозність проблеми, описаної Pmcgoohan.

Про масштаби і серйозність проблеми заговорили тільки 2020 року в таких статтях як "Ethereum is a dark forest" і "Escaping the Dark Forest", написаних Деном Робінсоном, Георгіосом Константопулосом і криптоінвестором Samczsun. Ці публікації були спрямовані на інформування користувачів Ethereum про "невидимий податок", що збирається з користувачів.

Різновиди MEV

Розвиток сектору децентралізованих фінансів (DeFi) та окремих елементів екосистеми Ethereum, зокрема цінових оракулів, ліквідних токенів і кросчейн-мостів, призвів до появи різних MEV-стратегій.

Фронтраннінг

Найпоширеніша стратегія, де MEV-транзакцію намагаються поставити перед оригінальною транзакцією. Спеціальні боти можуть відстежувати потенційно вигідні операції, просто копіюючи транзакції користувачів, діючи на випередження.

Бекраннінг

Виставлення транзакції внаслідок будь-якої події. Наприклад, відразу після появи нового пулу на Uniswap експлуататор може викупити значну частину токенів і посісти перше місце в черзі, спустошивши пул. Після цього він дозволяє решті учасників здійснити продаж і продає сам за вигіднішою ціною.

Сендвіч-атака

Комбінація двох попередніх схем. Якщо бот знаходить у мемпулі великий ордер на купівлю, то виставляє перед ним свою заявку, щоб придбати токени за нижчою ціною за допомогою фронтранінгу. Виконується великий ордер, рухаючи ціну вгору. Потім, застосовуючи бекраннінг, монети продають з прибутком раніше за інших користувачів.

Ліквідація

Стратегія, спрямована на отримання валідатором прибутку за рахунок викупу заставної позиції в протоколі кредитування відразу після її ліквідації. Користувач бачить, що в наступному блоці позиція може бути ліквідована, і відправляє транзакцію для викупу застави.

"Атака дядька-бандита" (Uncle bandit attack)

Складний вид MEV-стратегії, заснований на спекулятивному ланцюжку транзакцій, виявлених у конкуруючому блоці. Бувають моменти, коли майнери знаходять два блоки одночасно. У цей момент майнери можуть використовувати дані з "сусіднього" блоку у своїх інтересах.

"Атака тимчасового бандита" (Time bandit attack)

Передбачає процес реорганізації попередніх блоків, де майнери спеціально пропонують конкуруючі блоки, що містять інші транзакції. Призводить до зникнення транзакцій і включення їх у зовсім інший блок.

Способи захисту від MEV і флеш-боти (Flashbots)

MEV характерний не тільки для Ethereum. У міру розвитку сектора DeFi-додатків і посилення конкуренції боти перемістилися в EVM-сумісні блокчейни, такі як Polygon і BNB Chain. Однак саме Ethereum стала найбільш просунутою мережею з погляду боротьби з цією проблемою.

Згідно з даними за 2021 рік, Ethereum-майнери заробили $730 млн у вигляді нагород за вилучення MEV — 4,3% від загальнорічної виручки. Це вказує на зростання "нечесних ринків" і веде до погіршення користувацького досвіду завдяки зростанню комісій і відсутності передбачуваності в процесі виконання транзакцій.

Як рішення у 2020 році з’явилася централізована система Flashbots, що фінансується венчурною компанією Paradigm. Вона не прагне ліквідувати проблему, а радше взяти її під контроль шляхом створення відкритого ринку через розробку публічного аукціону ETH-транзакцій.

Рішення швидко набрало популярності. За інформацією дослідницького підрозділу криптобіржі BitMEX, у травні 2022 року понад 90% майнерів у мережі Ethereum були підключені до сервера Flashbots. Дослідники зазначили, що 63% винагород за MEV-транзакції отримали оператори, а решта 37% відійшли майнерів.

Що зміниться після переходу Ethereum на PoS

Експерти вважають, що зміна алгоритму консенсусу в Ethereum не змінить основні принципи створення блоків у мережі. Як і у випадку з майнінгом, у валідаторів залишається здатність "компонувати" блоки з транзакцій на свій розсуд.

Водночас, за оцінками компанії Blocknative, в Ethereum з’явиться багато непрофесійних операторів нод. Це може призвести до виникнення в Ethereum окремої категорії учасників із числа валідаторів під назвою "Будівельники блоків" (Block Builders). Вони надаватимуть послугу найвигіднішого угруповання блоків, сприяючи максимізації прибутку та оптимізації мережі.

У результаті в Ethereum з’являться різні типи блоків залежно від потреб валідаторів:

• Блоки з максимальною кількістю MEV-транзакцій;
• Блоки з MEV тільки для благодійних цілей;
• Блоки з певними цінами на газ;
• Блоки, упорядковані за часом;
• Блоки, виставлені на аукціон;
• Блоки з цензурою;
• Блоки без цензури.

Також очікується, що через специфіку роботи "епохи" (процедури відбору валідаторів і створення нового блоку) оператори MEV заздалегідь знатимуть, які валідатори запропонують наступний блок. Це може призвести до створення абсолютно нових, довгострокових MEV-стратегій.

Розробник Еліас Сімос, який вивчив перші 24 500 блоків після The Merge, дійшов висновку, що 18% з них були здобуті з використанням модифікованого механізму під назвою MEV-Boost. У підсумку PoS-валідатори змогли отримати на 122% більше прибутку, а сформовані ними блоки містили на 41,4% більше транзакцій.

Незважаючи на результати використання MEV валідаторами, все ще важко оцінити економічні та інші можливі наслідки використання MEV-стратегій щодо звичайних користувачів.