1です。 イーサリアムの次なる課題:ビルダーの集中化

イーサリアムは、ビットコインと並んで最も分散化されたネットワークの1つと見なされることがよくあります。イーサリアムノードを運用するためのハードウェア要件が比較的低いため、ほとんど誰でもノードを実行できます。ただし、ある程度の冗長性はありますが、ネットワークは 100 万バリデータ以上を誇っています。

(ビルダーの市場シェア |出典:Relayscan)

しかし、見落とされがちな重要な問題は、ビルダーの集中化です。ビルダーは、トランザクションとバンドルを収集してイーサリアムネットワーク上にブロックを作成するエンティティです。過去 7 日間で、ブロックの 95% がわずか 3 人のビルダーによって生成されました。

それにもかかわらず、ビタリックブテリンが指摘しているように、ビルダーの集中化はイーサリアムネットワーク全体のセキュリティに深刻な脅威をもたらすことはありません。これは、ブロック構築がある程度中央集権化されていても、これらのブロックを検証するバリデータ(提案者)が分散化されたままであるためです。それにもかかわらず、ビルダーの中央集権化は、検閲、レントシーキング、生活の問題など、さまざまな問題につながる可能性があります。

この記事では、イーサリアムのMEVの負の外部性に対処するためのFlashbotsの旅を探り、SUAVEがビルダーの集中化を含むMEVに関連する問題を最終的にどのように解決できるかを検討します。

2です。 これまでの進捗状況

2.1 プルーフオブワーク

のアップグレード前は、イーサリアムネットワークは、マイナーがハードウェアを使用してブロックをマイニングするビットコインネットワークと同様に、PoWコンセンサスに基づいて運用されていました。この期間中、検索者がメンプールでMEV機会を特定したとき、トランザクションやバンドルをブロックに含める唯一の方法は、他の検索者よりも高いガス手数料を入札する優先ガスオークション(PGA)を利用することでした。

このアプローチには根本的な問題がありました。まず、MEVの盗難が問題でした。マイナーは、検索者が送信したトランザクションまたはバンドルの内容を見ることができ、優先料金でブロックに含める代わりに、これらのトランザクションをコピーしてMEVを盗むことができます。したがって、検索者はMEVの利益を得るためにマイナーを信頼しなければなりませんでした。

2つ目の問題は、ネットワークの混雑です。MEVの機会が発生するたびに、検索者はより高い優先度の料金を入札することで競争し、イーサリアムネットワークの混雑が増加しました。これにより、平均取引手数料が高価で予測不可能になり、通常のユーザーに悪影響を及ぼしました。

(Flashbotsオークション|出典:Flashbots)

PoW イーサリアムネットワーク上のMEVの負の外部性に対処するために、Flashbotsはmev-gethとmev-relayで構成されるFlashbots Auctionを導入しました。主な構成要素は、1)マイナーをホワイトリストに登録する、2)プライベートメンプールを確立する、3)封印された入札オークションシステムを実装することでした。

ユーザーと検索者は、Flashbotsオークションのプライベートメンプールにトランザクションまたはバンドルを送信し、集中型mevリレーを介してmev-gethクライアントを使用してホワイトリストに登録されたマイナーに送信できます。検索者はバンドルの入札額を表明し、マイナーはmev-gethを使用して最高入札額のバンドルをブロックに含めました。

以前のシステムとは異なり、検索者はプライベートメンプールを使用していたため、彼らの行動はイーサリアム ガス市場に影響を与えず、他の検索者の入札を見ることができず、競争が減少しました。その結果、フラッシュボットオークションはイーサリアムネットワークの混雑を効果的に軽減しました。ただし、マイナーをホワイトリストに登録することは、検索者が送信したバンドルの内容を引き続き確認できるため、依然として必要でした。

(出典:Flashbots)

Flashbots Auctionは広く採用され、90%以上がmev-gethを採用しました。これにより、MEVトランザクションの失敗が大幅に減少し、イーサリアムネットワークの平均ガス手数料が低下し、MEVに関連する負の外部性の多くが効果的に軽減されました。

2.2 プルーフオブステーク (PoS)

2022 年 9 月、イーサリアム ネットワークは PoW から PoS に移行しました。ユーザーが送信したトランザクションをブロックに含めるプロセスは、PoWからほとんど変更されていません。しかし、Flashbots Auctionを直接採用することには、ホワイトリストという重大な問題がありました。

PoW イーサリアムでは、マイナーはハードウェアを物理的に所有していたため、ホワイトリスト登録プロセスは比較的簡単でした。ただし、PoSへの切り替えにより、さまざまなエンティティが匿名での検証に参加できるようになり、ホワイトリストへの登録が非常に困難になりました。

PoS イーサリアム上のMEVの負の外部性に対処するために、FlashbotsはMEV-Boostと呼ばれる新しいプロトコルを導入しました。イーサリアムネットワークのロードマップには、MEVを分散化するためのPBS(提案者とビルダーの分離)のアップグレードが含まれており、MEV-BoostはPBSの一部を実装しています。

この新しい設定では、ブロックビルダーはユーザーや検索者からトランザクションとバンドルを受け取り、最も価値のあるフルブロックを作成し、提案者はブロックビルダーから最高入札額のフルブロックを選択してネットワークに伝播します。mev-gethとは異なり、MEV-Boostはコンセンサスクライアントのサイドカーとして機能し、あらゆるクライアントタイプと互換性があります。

MEV-Boostの動作は次のとおりです。

(MEV-ブースト |ソース: EigenLayer)

1. ブロックビルダーは、MEV抽出アルゴリズムを使用してトランザクションを並べ替え、収益性を最大化するために、検索者とプライベート注文フローからトランザクションを受け取ります。次に、完全なブロックを作成し、リレーに入札を送信します。
2. リレーは、ビルダーから受け取ったブロックの有効性を検証し、それらを保存します。
3. リレーは、ブロックヘッダーを入札とともに提案者に送信します。
4. 提案者は、リレーから送信された入札額から最も高い入札額のブロックヘッダーを選択し、署名します。
5. リレーは、署名付きヘッダーに対応する完全なブロックコンテンツを提案者に公開します。
6. 提案者は完全なブロックをネットワークに送信し、ブロックビルダーによって添付された入札を収集します。

(出典:mevboost.pics)

イーサリアム バリデータの観点から見ると、MEV-Boostはホワイトリスト登録プロセスを必要としないという大きな利点を提供します。バリデーターはFlashbotsのMEV-Boostを実行するだけで、ブロックビルダーは最高値のMEVを抽出して入札として提出するだけです。これは、バリデータが独自のMEV抽出アルゴリズムを必要とせずにMEV収益を得ることができることを意味します。その結果、MEVの利益は少数のエンティティに集中するのではなく、分散化されます。

(出典:mevboost.pics)

MEV-Boostは、ビルトインプロトコルではなく外部ミドルウェアであるにもかかわらず、長期間にわたって90%以上のイーサリアム バリデータに採用されています。建設者と提案者がリレーを信頼しなければならないという欠点がありますが、リレーの数は8つに増加し、Flashbotsリレーの優位性が低下し、検閲などの関連する懸念が軽減されました。

3. ビルダーの集中化

3.1 ビルダーが中央集権化に向かう傾向がある理由

MEV-Boostは、MEVに関連する負の外部性の多くを軽減しましたが、前述のビルダーの集中化の問題は未解決のままです。現在、イーサリアムネットワークブロックの約90%は、わずか3〜4人のブロックビルダーによって作成されています。しかし、なぜブロックビルダーは中央集権化する傾向があるのでしょうか?主な理由は2つあります。

排他注文フロー(EOF)

まず、ブロックビルダー市場は基本的に勝者総取りの市場です。あなたがMEV抽出の機会を特定し、それをバンドルした検索者であると想像してください。バンドルをどのビルダーに送りますか?すべてのビルダーに送信することもできますが、関与するビルダーが多いほど、ビルダーはバンドルの内容を確認できるため、MEVが盗まれるリスクが高くなります。したがって、最適な戦略は、ブロックが含まれる可能性が最も高い上位数人のビルダーにのみバンドルを送信することです。

(出典:Frontier Research、2023年6月)

上のグラフは、検索者からより多くのバンドルを受け取るビルダーは、ブロックに含まれる確率が高いことを示しています。この現象は中央集権化のフライホイールを加速させ、ビルダーがサーチャーからより多くのバンドルを受け取ると、より収益性の高いブロックを構築する可能性が高くなります。その結果、これらのブロックはイーサリアムネットワーク上の提案者によって採用される可能性が高くなり、より多くの検索者がそのビルダーにバンドルを送信するインセンティブになります。あまり支配的でないビルダーにバンドルを送信すると、ブロックの包含が遅れ、ガス手数料の予測が困難になり、MEV抽出の機会が失われる可能性があります。

中央集権化へのこの自然な傾向を超えて、ビルダーはEOFを通じて追加のトランザクションまたはバンドルを調達できます。たとえば、特定のビルダーは、トランザクションまたはバンドルを排他的に送信するユーザーおよび検索者に、プライバシー保証または抽出された MEV の共有を提供する場合があります。他のビルダーがアクセスできないこの追加の注文フローは、ビルダーの集中化をさらに加速します。

実際、グラフに示されているように、BloXrouteは同業他社と比較してブロック包含率が大幅に高くなっています。これは、BloXrouteがブロックビルダーとしてだけでなくリレーサービスとしても動作し、トランザクションの処理においてレイテンシーの利点があるためです。さらに、BloXrouteは、BackRunMeなどのサービスを通じてEOFを調達します。

(MEVディストリビューション|出典:BloXroute)

BackRunMeを使用すると、ユーザーはプライベートトランザクションを送信して、フロントランニング攻撃やサンドイッチ攻撃などの悪意のある攻撃から保護できます。さらに、BackRunMeに提出されたプライベートトランザクションをバックランすることでMEV利益が発生した場合、利益はチャートに示されている比率に従って分配されます。ユーザーと検索者は、BackRunMeのスワップUIを使用するか、RPCを変更してトランザクションを送信するだけで、さまざまなメリットを享受できます。

では、新しいブロックビルダーは何ができるのでしょうか?残念ながら、赤字で市場シェアを拡大するか、ユーザーや検索者のEOFを引き付けるサービスを提供する以外の選択肢は限られています。ブロック補助金戦略として知られる前者のアプローチでは、ブロックの包含率を高めるために、ビルディングブロックから生成されたMEVの利益よりも高い入札額を設定します。たとえば、f1b ビルダーは、この戦略を使用して検索者数をすばやく増やすことに成功しました。

クロスドメイン MEV

ブロックビルダーがアクセスできる注文フローが多いほど、より収益性の高いブロックを生成する可能性が高くなります。一部のブロックビルダーが他のネットワーク用のブロックも作成している場合、イーサリアムネットワークからの注文フローだけでなく、外部の注文フローにもアクセスできます。この機能により、これらのビルダーの集中化がさらに進む可能性があります。

3.2 何をすべきか?

ビルダー市場が中央集権化する傾向がある理由を探りました。ビルダーの中央集権化は、ブロックを検証して伝播する提案者(バリデータ)の分散型の性質により、深刻なセキュリティ上の脅威をもたらすことはありませんが、それでも1)検閲、2)レントシーキング、3)ライブネスの問題などの問題につながる可能性があります。

検閲は、提案者の要求に応じてすべてのトランザクションを含めることをビルダーにネイティブに強制するcrListのような将来のイーサリアム プロトコル機能によって対処される可能性があります。しかし、独占的な市場でのレントシーキングに対処し、ダウンタイムによる生活の問題を解決することは、より困難です。

したがって、最善の解決策は、その主な原因であるEOFとクロスドメインMEVを軽減することにより、そもそもビルダーの集中化を防ぐことです。これらの問題に対処するために、Flashbotsは価値表現のための単一統一オークション(SUAVE)プロトコルを導入しました。(SUAVEはビルダーの集中化に対する唯一の潜在的な解決策ではないことは注目に値します;他のさまざまな潜在的な解決策については、Jon Charbonneauの「Decentralizing the Builder Role」を参照してください)。

4です。 ここにSUAVE

4.1 TL;DR

SUAVEは、ビルダーの集中化に寄与する2つの主要な要因であるEOFとクロスドメインMEVに対処することに焦点を当てています。まず、SUAVEはすべてのネットワークからのトランザクションを受け入れることができるため、分散型ビルダーは本質的にクロスドメインMEVを抽出できます。第二に、SUAVEは、好みを個人的に処理し、MEVの利益の一部を提供することにより、ユーザーの条件を最適化します。

4.2 Overview

(SUAVE概要 |出典:Flashbots)

SUAVEは、イーサリアムネットワークとは別のブロックチェーンであり、複数のネットワークで使用できるプラグアンドプレイのメンプールおよび分散型ビルダーサービスを提供します。これにより、他のネットワークはメンプール管理と分散型ブロック構築の複雑なプロセスをSUAVEにアウトソーシングできます。SUAVEは、次の3つの主要コンポーネントで構成されています。

ユニバーサルプリファレンス環境

ユーザーと検索者は、トランザクション、バンドル、インテント、およびその他の設定の表現を、元のネットワークのメンプールではなく、SUAVEのメンプールに入札とともに送信します。SUAVEでは、これらの設定はネイティブトランザクションタイプとして扱われます。さまざまなドメインのプリファレンスを単一のメンプールに集約することで、最適な実行の可能性が高まります。このセットアップは、参入障壁を下げ、潜在的な利益を増やすことで、建設業者に利益をもたらします。

最適執行市場

エグゼキューター(サーチャー、ビルダーなど)はSUAVEメンプールを監視し、最適な実行条件でバンドルを作成するために競争します。ここで紹介する重要な概念は、注文フローオークション(OFA)です。

従来のMEV-Boostモデルでは、MEVの利益はユーザーから検索者、ビルダー、提案者へと一方向に流れます。ただし、OFAでは、エグゼキューターはユーザーの好みを競い合い、ユーザーはMEVの利益の一部を受け取ることもできます。この戦略は、MEVの利益の一部をユーザーや検索者に再分配することで、より多くのEOFを引き付けることを目的としたBackRunMeのようなサービスに似ています。さらに、SUAVEはメンプール内の設定のプライバシーを確保し、悪意のあるMEV攻撃から保護します。

違いは、このような戦略は現在のビルダー市場で特定のビルダーの集中化につながる可能性がありますが、SUAVEはOFAをプロトコル自体に組み込み、すべての分散型ビルダーがこれらの設定にアクセスできるようにすることです。Flashbotsが提唱するOFAの概念は、MEV-Shareを通じてイーサリアムネットワークにすでに実装されており、後にSUAVEに組み込まれる予定です。

分散型ブロックビル

前のコンポーネントでは、ほとんどの設定で最適な実行ルートが見つかります。分散型ブロックビルダーは、この情報を使用して、MEVの利益を最大化する部分的または完全なブロックを構築し、それをさまざまなネットワークのバリデータに渡します。

すべてのバリデータが MEV-Boost を使用しているわけではないのと同様に、他のネットワークのすべてのイーサリアム バリデータが SUAVE を使用しているわけではありません。SUAVEをリッスンしているバリデーターは、SUAVEブロックを受け入れ、収益性の高いブロックをネットワークに追加することができます。SUAVEを認識していない場合、SUAVEのブロックビルダーは、ブロックを含めるために優先ガスオークション(PGA)に参加する必要があります。デスティネーションチェーンで設定が満たされると、オラクルがSUAVEネットワークに通知し、入札が決済のためにエグゼキューターに送信されます。

4.3 MEVM

SUAVEは、実行環境としてMEVMを使用するブロックチェーンです。MEVM は EVM フレームワーク上に構築されており、MEV のユースケース向けにプリコンパイルが追加されています。開発者はSolidityを使用してMEVアプリケーションをスマートコントラクトとして作成できるため、以前は集中管理されていたMEV関連インフラストラクチャを分散的に構築できます。たとえば、ブロック構築や注文フローオークションのさまざまな方法をスマートコントラクトとして実装できます。

機密データと計算の必要性を考慮して、MEVMはプライバシー機能も提供します。機密性の高い計算は、実行ノードによってオフチェーンで実行されます。最初は、Flashbotsまたはサードパーティがこれを一元的な方法で提供しますが、最終的には、Intel SGXなどの信頼できる実行環境(TEE)で実行されます。

5 です。 概要と今後の課題

要約すると、SUAVEはすべてのブロックチェーンネットワークからトランザクションを収集し、それらのネットワークに最も効率的な実行のブロックを提供することを目的としています。SUAVEのビジョンが完全に実現されれば、MEVの真の分散化が可能になり、ブロックチェーンエコシステムのさまざまな参加者に次のメリットがもたらされます。

1. ユーザー:プライバシーを通じて悪意のあるMEV攻撃から保護され、最高の実行を提供しました。
2. ビルダー:SUAVE固有のプライバシートランザクションと注文フローオークション(OFA)により、他のビルダーと公正に競争でき、クロスドメイン設定にアクセスできるため、単一ドメイン内で運用する場合よりも収益性の高いブロックを構築できます。
3. ネットワーク:ブロック構築プロセスをSUAVEに簡単にアウトソーシングできます。

その野心的なビジョンにもかかわらず、SUAVEはまだ初期段階にあり、完全に実現されるまでにいくつかの課題に直面しています。

1. セキュリティモデル:SUAVEのセキュリティモデルはまだ未定義です。SUAVEブロックがイーサリアムおよびイーサリアムベースのL2ネットワークで使用される可能性が高いことを考えると、そのセキュリティレベルは理想的にはイーサリアムのセキュリティレベルと一致する必要がありますが、これを達成するのは複雑です。SUAVEをイーサリアムL2として構築するか、EigenLayerの暗号経済セキュリティを使用するかについての議論があります。
2. アトミック・クロス・ドメイン・トランザクション: これらは保証されません。ブロックタイムの異なるネットワーク間でトランザクションをアトミックに処理することは困難です。トランザクションは、ブロック時間の速いネットワークでは成功し、遅いネットワークでは失敗する場合があります。さらに、すべてのネットワーク上のすべてのバリデータがSUAVEに対応しているわけではないため、優先ガスオークション(PGA)を介したブロックを含め、失敗する可能性があります。
3. オラクル設計:外部ドメインからの結果を正確かつ迅速にSUAVEに取り込み、決済するには、高度なオラクル設計が必要です。オラクルは、攻撃ベクトルになる可能性があるため、少なくともSUAVEと同程度に安全である必要があります。
4. ユーザーエクスペリエンス:ユーザーフレンドリーなUXは、SUAVEのために設計する必要があります。ユーザーは自分の好みに合わせて入札を設定し、SUAVEネットワークでETHを保持する必要があります。また、ユーザーがさまざまな好みを簡単に表現できるインターフェースも必要です。

最大の懸念は、SUAVEがmev-gethやMEV-Boostと同様の大幅な採用率を達成できるかどうかです。SUAVEがビジョンを実現するためには、規模の経済を実現する必要があります。多数のネットワークの多くのユーザーが自分の好みをSUAVEに送信する必要があり、効率的なシステムを構築するために多数のビルダーが参加する必要があります。mev-gethはクライアントであり、MEV-Boostは既存のバリデータが簡単に採用できるミドルウェアサイドカーでしたが、SUAVEはMEVMに基づくブロックチェーンネットワークです。したがって、この大規模なシステムが多くのネットワークで有意義な採用を達成できるかどうかは、まだわかりません。

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