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分散化システムにおける信頼拡散は、責任と警戒の拡散を必要とします。特に、ステークに多くの経済的インセンティブがあるため、良いものであれ悪いものであれ、MEVは常に存在しています。

**書き込み:**0xFishylosopher

コンパイラ: Deep Tide TechFlow

イントロダクション

MEVとは、ブロックチェーンの設計における副産物であり、分散型金融の独特な現象です。最大抽出値とも呼ばれます。

本質的に、MEVは利益最大化の行動例であり、ブロックチェーンのバリデータがトランザクションの検証タスクで利益を最大化しようとするものです。MEVは資本効率の向上を通じて有益であると主張する人もいるかもしれませんが、それは分散型アプリケーションのユーザーエクスペリエンスに大きな影響を与えます。これにはガス費用の増加、スリッページ、バリデータの共謀と中央集権化のリスクなどが含まれます。

本文では、0xFishylosopherはまず、MEVを理論的な概念として探求し、その生態系に与えるシステムリスクについて論じます。その後、Flashbotsを事例として、DeFiコミュニティがMEVのすべてのこれらの負の外部性を解決しようとする取り組みについて探ります。

「フラッシュボーイズ」クラブ

MEVは、ブロックチェーン技術のバグではなく、その特性です。与えられたブロックチェーンネットワークでは、バリデータ（または従来のPoWモデルのマイナー）がオンチェーンにどのデータを入れるかを決定します。具体的には、彼らはオンチェーンにおけるデータの順序を制御することができます。事実は、特定のトランザクションはバリデータにとって巨大な利益をもたらすことが証明されています。したがって、合理的な経済主体であるバリデータは、取引手数料を最大化するようにトランザクションを配置するようにします。

このMEVの概念は、スマートコントラクトの研究者であるPhil Dainanが「Flash Boys 2.0」という重要な論文で詳しく説明しました。研究者は、多くのロボットやアービトラージエージェントが一般ユーザーのDEX取引を「予測して利用しよう」と試みていることを強調しています。これは、トラッドファイの高頻度取引業者が取引レイテンシーを積極的に最適化しているのに類似しています。この現象の規模を把握するために、本文執筆時のわずか24時間で、MEV操作によって2578ETH（時価で約490万ドル）の利益が実現されました。

MEV はさまざまなアービトラージ手法とシーンを含む総称でありながら、分散型金融の多くの MEV の機会を支えるいくつかの重要な特徴があります。まず、多くの MEV は「優先ガスオークション」（PGA）のプロセスによって実現されます。ユーザーはより高い取引（ガス）手数料を支払って、自分の取引を先に実行できるようにします。多くのアービトラージロボットは利益を得るために取引を先に実行することに依存しているため、これらのロボットはガスの入札戦に参加し、価格を引き上げ続けます。これにより、自分の取引がバリデータによって実行されるようになり、ネットワークが混雑し、通常のユーザーが高額の取引手数料を支払わない限り、自分の取引を実行できなくなります。

一方で、バリデータはこの状況の主要な受益者の一人です。実際、権力が大きければ大きいほど利益も大きいです。なぜなら、バリデータは（少なくとも理論上は）どの取引を実行するかを決定する権限を持っており、彼らはどの取引が彼らに最も多くの現金をもたらすかを決定することで「順序最適化」手数料を得ることができます。しかし、実際には、バリデータに完全なMEVの検索、パッケージング、実行プロセスを完了させることは非常に困難です。そのため、「順序最適化」の大部分は、専門の検索者、ビルダー、リレーサーに外部委託されています。これらの仲介者はバリデータの「秘書」と考えることができ、利益の一部を得るためにMEVのプロセスを簡素化しています。具体的には、検索者がMEVの機会を探し、ビルダーがこれらの機会を完全な「ブロック」にまとめ、リレーサーがこれらの完全な「ブロック」をバリデータまたは実際のブロックビルダーに送信します。したがって、現代のMEVエコシステムの全体像は次のようになります。

私たちが以前に触れたように、MEVを利用したアービトラージはいくつかの利点をもたらすかもしれませんが、それは、資本効率の向上や異なる取引所間での価格の一貫性の確保などが含まれます。しかし、最終ユーザーにとっては、取引手数料の増加、取引の遅延、スリッページの増加（サンドイッチ攻撃など）といった、大きな負の影響が生じる可能性があります。ただし、これはMEVがブロックチェーンに最も大きなリスクをもたらすわけではありません。特に、バリデータが互いに協力している場合、MEVは実際にはブロックチェーンの共通レイヤーのセキュリティを損なう可能性があります。

このセキュリティの問題は、すべてのこれらの利益をもたらす MEV の機会の中で、マイナーがブロック報酬の代わりに取引手数料を最適化することで利益を増やすことができる問題に起因しています。Dainan が書いたように：

そのため、マイナーは高コストのブロックをフォークし、他のマイナーがそのフォークにビルドするためにいくらかのコストを保持することができます。極端な場合、プロトコルからの逸脱したインセンティブは、経済的に合理的なマイナーの戦略の混乱を引き起こし、提供されたセキュリティをドロップブロックの確認からもたらす可能性があります。

これは「アンダーカット攻撃」と呼ばれ、MEVがブロックチェーンの基本的なセキュリティ保障を破壊する可能性がある攻撃の一つです。他にも、「タイムスティーリング攻撃」などの既知の攻撃があります。この攻撃では、バリデータが現在のブロックから有利な取引を窃盗するために結託するのではなく、過去の歴史を書き換えてMEVの機会を独占します。また、MEVの抽出には、オフチェーンのバックドア取引を使用することもできます。例えば、大口取引業者とバリデータの間で行われる取引があります。

したがって、私たちはMEV実践がブロックチェーンエコシステムで大きなリスクに直面していることがわかります。

FlashbotsとMEVとの戦い

未制限のMEVがもたらす潜在的な深刻な影響を考慮し、いくつかのプロジェクトとチームがこの実践の負の外部性を軽減するために取り組んでいます。この分野で最も重要なチームの一つはフラッシュボットです。フラッシュボットはMEVのインセンティブを再調整することに取り組んでおり、バリデータが正直にチェーンを構築することを適切に報酬化する一方で、一般ユーザーへの最悪の影響を軽減する方法を提供しています。

それを実現するために、Flashbots は3つの異なるステップを踏んでいます：（1）MEVの「ダークフォレスト」を明らかにすること、（2）MEVの抽出を民主化すること、および（3）利益をエコシステムに再分配すること。最初の目標を達成するために、Flashbots にはMEV-inspectという専用の製品があり、MEVが引き起こす負の外部性を定量化し、問題のスケールを強調するためにMEVの「ダークフォレスト」を「照らす」ことを目指しています。

一方、民主化 MEV の抽出と再分配利益の2つの目標は、問題の範囲と重点が変化するにつれて徐々に発展する、包括的な製品であり、Flashbots は過去2年間の製品開発の歴史がイーサリアムの成長と発展のタイムラインであると言えます。

Flashbotsがリリースした最初の重要な製品はMEV-Gethクライアントです。これはETHブロックチェーンのGolangの改造版で、MEV操作を防ぐためにプライベートトランザクションプールにルーティングすることができます。この新しいクライアントの上に、MEVオークション市場が構築されており、参加者は「ファーストプライスシールドビッド」（または「ブラインドビッド」）方法を使用して、価格を1つだけ入札することができます。また、入札参加者は他の参加者の入札価格を知りません。この設計により、Flashbotsは以前の「価格競争入札」問題を軽減しました。

MEV-GethとMEVマーケットのガイドラインは、「プロポーザー - ビルダー分離」と呼ばれる方法によって、バリデータ構築ブロック自体の権限と責任を分散させることで、再調整されます。MEVオークションを利用するバリデータは、複雑なMEV検索や取引パッケージングのプロセスを行う必要はなく、単純にMEVマーケットを見て、自分に最も高いMEVを提供する取引を見つけ、実際の好みを反映した単一の入札を行うことができます。さらに、バリデータが自分自身の取引を含め、ユーザーの取引の先行取引から利益を得ることを防ぐために、実際の取引の詳細（買い注文、売り注文、清算など）はブロックの構築が完了した後にのみ公開されます。

バリデータがなぜこのアルゴリズムを使用し、有益なMEVの機会を放棄するのか、それはFlashbotsのアルゴリズムが市場からMEVトランザクションを選択するだけであり、バリデータにとってより容易で安価だからです。オンチェーンではなく、この市場を通じてますます多くの高品質なMEVトランザクションが行われるにつれ、Flashbotsの使用を継続することでバリデータはより高いリターンを得ることができます。結果は非常に印象的です：MEV-Gethがリリースされてから間もなく、90％以上のETHブロックチェーンバリデータがこのソリューションを使用し始め、潜在的な問題の解決におけるインセンティブのリアライメントの重要性と効果を示しています。しかし、ETHブロックチェーンエコシステムの発展に伴い、2022年9月からプルーフオブワーク（PoW）モデルからプルーフオブステーク（PoS）モデルに移行することは必然となり、この「プロポーサー - ビルダーの分離」を基にした概念の変化も生じます。

PoSはPoWよりも効率的な主な理由は、PoWでは各ノードがブロックを構築し提案する必要がありますが、PoSではわずかなバリデータのみが主要なブロック提案者としてデータをブロックチェーンに追加します。これは環境と計算効率にとっては良いですが、MEVの魅力により、特にバリデータ（「提案者」）と市場の売り手である重要な「構築者」が共謀する場合、追加の中央集権化のリスクをもたらす可能性があります。Flashbots自体が運営するプライベートトランザクションプールですら共謀の誘惑にさらされる可能性があります。もちろん、信頼をFlashbotsなどの単一の実体に置くことは分散化の理念に反します。

MEV-boostのリリースにより、MEV市場の「供給側」が分散化されました。MEV-boostには、Flashbotsのプライベート取引プールに含まれる取引（実質的には独占）だけでなく、このソフトウェアを実行するすべてのビルダーがすべてのバリデータに取引を提出できるようになっています。バリデータにとって、さまざまなブロックを構築するためにより多くのビルダーが参加することで、より多くの収入を得ることができ、どのバリデータがどの取引にアクセスできるかをバランスよくすることで、より強力で安全なエコシステムが構築されます。MEV-Gethと同様に、この革新的なデザインはロングのインセンティブを再調整し、中心化のリスクを回避し、85%以上のネットワークがこのデザインを採用しており、Flashbotsは34%の取引のみを伝達しています。

フラッシュボット SUAVE

このように、これまでにすべての中心化リスクを軽減し、分散型金融をMEVの最も有害な影響から守るという任務はまだ完了していません。提案者とビルダーを分離することにより、Flashbotsのソリューションはバリデータの重要な権限と責任をビルダーや別のエンティティとして導入しました。ただし、実際には重要なビルダーの規模の経済が存在し、これによりビルダーの中心化リスクが生じる可能性があります。

では、ビルダーの役割の規模の経済とはどのようなものでしょうか？先に述べたように、サーチャー、ビルダー、そしてリレーサーはそれぞれ異なる役割を果たします。サーチャーはMEVの機会を検索し、それをビルダーに送信し、ビルダーは完全なブロックをリレーサーに送信します。つまり、サーチャーは誰に結果を送信するか選択しなければなりません。自分のリターンを最大化するために、彼らは最高品質のビルダーを選択します。これらのビルダーの取引はバリデータによって最も頻繁に選択されます。高品質の取引がますますトップビルダーに流れるにつれて、中心化の効果が生じ、トップビルダーは常に最高品質のMEV取引をサーチャーから受け取り、その地位を強化します。

実践は、このような中心化効果が存在することを証明しています。この記事を書いた直近24時間で、上位5つのビルダーがMEV-Boostブロックの合計の約90％を提案しました。中心化の度合いが高まるにつれて、これらの寡占者は取引を操作し始め、一部の取引を共謀し、審査する可能性があり、これにより再び基盤となるブロックチェーンの安全性が脅かされる可能性があります。これがFlashbotsの最新プロジェクトの動機です：単一統一オークションによる価値表現、このプロジェクトはブロックの構築プロセスを任意の個々のブロックチェーンから分散させ、その役割を分散化するためにそれを別のネットワークにアウトソーシングすることを目的としています。

SUAVEは実際には独立した専用のブロックソーティングチェーンであり、トランザクションメモリープールとビルダーロールを担当し、ネイティブチェーンのバリデータ（例：イーサリアム）がプロポーザルとプルーフロールを担当します。SUAVEは「プロポーザルとビルダーの分離」原則の自然な拡張であり、プロポーザルとビルダーを完全に独立したオンチェーンに配置することで、十分に分散化されて相互に分離されるようにしています。さらに、SUAVEのビジョンは、それが多くの異なるチェーンの汎用的なソーティングレイヤーとして機能することであり、イーサリアム、Arbitrum、Polygon、または他のどのEVMチェーンのバリデータでも、SUAVEを使用して最適なMEVの機会を見つけることができます。これにより、ネイティブチェーンだけでなく、クロスチェーンインタラクション取引のクロスドメインMEVにも適用されますが、これらの取引はそのチェーンのトランザクションメモリープールを見るだけでは取得できません。

SUAVEには壮大なビジョンがあり、すべての関係者が利益を受け、ETHエコシステムがより分散化することを目指していますが、2022年11月以来の6か月間、いくつかの重要な設計上の課題が解決されていません。例えば、その中でも核心的な問題の一つは、SUAVEをChainlinkのように単独のL1チェーンとして構築するか、Rollupソリューションを使用するか、EigenlayerのようなETHエコシステムのバリデータに再ステークサービスを「借用」するかどうかです。各解決策には、実装の容易さ、バリデータの保持、セキュリティ、柔軟性の面で独自のトレードオフがありますが、ここでは詳細な議論はしません。

もう1つの中心的な問題は、SUAVEが自身のトークンを発行するかどうかです。SUAVEフォーラムは現時点では「一時的に」自身のトークンをリリースしないと否定しており、ETHをそのネイティブオンチェーントークンとして引き続き使用していますが、Flashbotsがこれを維持するかどうかはいくつかの疑問があります、特に長期的には、SUAVEトークンを発行することがFlashbotsにとって最も経済的な選択肢になると思われます。さらに、Flashbotsは、ユニコーンの評価額である10億ドルをベアマーケットで調達できると信じている理由は、将来的にSUAVEトークンをリリースするという暗黙の約束に基づくものと公正に言えるでしょう。

では、なぜFlashbotsはSUAVEトークンの発表を発表していないのでしょうか？実際、トークンの発行にはいくつかの悩ましい設計上の決定が伴います。例えば、このトークンが一部の取引に役立つのか、それとも「ガバナンストークン」としてだけ使われるのか？このトークンが実用的である場合、その実用性はどのようなものになるのでしょうか？Flashbotsの異なる利害関係者（異なるチェーン、最終ユーザー、Flashbots上のビルダーなど）が、ETHやARBのようなより成熟したトークンではなく、この新しいトークンを使用して信頼するようにするためにはどうすればよいのでしょうか？いずれにしても、複雑なインセンティブアラインメントプロセスを解決する必要がありますので、Flashbotsチームがこの問題を一時的に回避する理由は十分に理解できます。

Flashbotsを超えて:DeFiの未来の全体像

SUAVEが最終的にどのような形になるのか、また、このまったく新しい注文チェーンが当初の目標を達成し、MEVの負の外部性を本当に緩和する方法でインセンティブを調整できるかどうかを確実に言うのは時期尚早ですが、MEVとFlashbotsは、真に分散型金融システムを設計するためのさまざまなトレードオフ、問題、および原則の典型的なイメージを表していると思います。

まず、以前に述べたように、MEVはブロックチェーン技術の特徴であり、バグではありません。これらのアービトラージ機会とバリデータの利益誘因は、ブロックチェーンのリアルタイムアクセスから生じ、DeFiの資本効率を保証します。MEVのネガティブな影響には、ネットワークの混雑、ガス戦争、およびエンドユーザーのスリッページが含まれ、これらはこのプロセスの副産物およびネガティブな外部性です。

定義によれば、ネガティブな外部性はネガティブな行動を行う代理人に影響を及ぼしません。この場合、エンドユーザーにネットワークの混雑やスリッページが発生しても、この利益を得るためのバリデータやアービトラージロボットに損害を与えることはありません。伝統的な経済学では、純粋な市場システムではこれらの外部性をうまく解決することができません。従来、政府や他の規制当局が介入し、市場の動向を修正し、ネガティブな外部性の影響を最小限に抑えてきました（たとえばたばこやアルコールに対する課税など）。

一方、分散型金融は本質的にトラストレスであり、あらゆる形式の人為的な政府の執行に反対しています。最も近い「執行機関」は、コードにルールや規制（例えば、スマートコントラクトを通じて）を組み込むことで確実性と透明性を実現します。したがって、Flashbotsのストーリーが示すように、MEVのような負の外部性を減らすことは、常に複雑なインセンティブリデザインと整合プロセスに依存しています。結局のところ、ウォール街の量子トレーダーと同様に、分散型金融のアービトラージロボットは高い倫理基準や善意で知られるわけではありません。

MEVの負の外部性を減らすためにインセンティブを再設計することは、Flashbotsチームに特有の特徴ではありません。Flashbots以外にも、MEVの影響を軽減するためにインセンティブを調整し、プロトコルを開発しようとする多くの他のチームが存在します。例えば、Chainlinkのフェアオーダーサービス（FSS）は、分散化されたオラクルマシンネットワークを利用して「トランザクションの順序付け」をバリデータに外部委託し、SUAVEネットワークが追求する目標に類似した結果を実現しています。別の例としては、CoWプロトコル（以前はGnosis Chainとして知られていました）の「需要マッチング」（CoW）メカニズムがあります。このメカニズムは、取引が互いに補完的であるかどうかに基づいて取引を自動的に結合し、ソルバーアルゴリズムを使用して各参加者が最適な価格で取引できるようにします。

しかし、信頼のおける中立的な分散設定でのインセンティブの再設計は非常に困難なタスクです。なぜなら、基本的には経済の規模を相殺しようとしているからです。例えば、Flashbotsのビルダーセントラルでは、すでに「価値を証明した」ビルダーは、サーチャーが彼らを「信頼する」ことがより多くの高品質なトランザクションを提供し、彼らが市場リーダーの地位を確固たるものにすることができる可能性が高くなります。分散化の代替案を特定し、解決し、実装するためにインセンティブの再調整を行うことは、基本的には「モグラたたき」のゲームをしていることと同じです。新たに導入されるインセンティブシステムには、中央集権化の欠陥や隠れた経済の規模が含まれる可能性があり、これらはすべて事後にしか意味を持ちません。

また、多数の利害関係者や代理人が存在する複雑なシステム（例えばブロックチェーン）においては、外部性を避けることはほぼ不可能です。つまり、一つの利害関係者の行動が漏れ出て、別の利害関係者の行動に影響を与える可能性があるためです。Dainanが「Flash Boys v2.0」で示したように、これらの外部性の多くは、システム全体の安定性を損なう真の脅威になる可能性があります。したがって、優れたゲーム理論を持つ分散化システムであっても、常にこのような内在的な複雑さ、微妙さ、脆弱性を持っており、予期しない欠陥が存在する場合、その存在が脅かされる可能性があります。

中心化系统と比べて、分散化されたシステムには明らかな「単一障害点」が含まれていませんが、それが分散化されたシステムを時には中心化された競合よりも攻撃的にする要因となっています。システム設計に欠陥がある場合、各ノードが「単一障害点」となる可能性があります。

最後に、MEVとFlashbotsの物語は、分散化システムの健全性を維持するには、持続的で困難な努力が常に必要であることを示しています - 「モグラたたき」のゲームに持続的に参加することが必要です。分散化システムでの信頼の拡散には、責任と警戒の拡散が必要です、特にステークが多く存在するためです。良いことであれ悪いことであれ、MEVは常に存在します。