Извлекаемая майнером ценность против максимальной извлекаемой ценности

Введение

В блокчейнах, где консенсус достигается по принципу «доказательства работы» (POW), задействование майнеров в согласовании и добавлении новых блоков в реестр неизменных записей является неотъемлемой частью децентрализованного протокола.

Однако в последнее время возникли вопросы относительно работы майнеров, которые могут менять порядок транзакций, исходя из размера назначаемых за них комиссий, а также относительно поведения таких участников сети, как искатели, которые могут значительно завышать комиссию за транзакции для привлечения внимания майнеров.

Все это привело к перегрузке POW-блокчейнов и задержкам в обработке транзакций, а это в свою очередь сказывается на пропускной способности сети и скорости операций.

Следовательно, поскольку проблема, связанная с извлекаемой майнером ценностью, становится все более ощутимой из-за аукционных войн внутри сети и снижения пропускной способности транзакций в экосистеме PoW, важно нивелировать отрицательное влияние, оказываемое на скорость и окончательность транзакций.

В одноранговой блокчейн-среде мемпул, или пул транзакций, - это место, где неподтвержденные транзакции одного узла ждут завершения процесса и добавления в блок.

В POW-блокчейнах из-за ограниченности по разрешенному протоколом количеству транзакций в секунду (TPS) те не сразу добавляются в блок, а ждут подтверждения перед добавлением в хэш нового блока; следовательно, транзакция зависает в зоне ожидания, также известной как txpool.

Пока такая транзакция ожидает своей очереди в буферной зоне, узлы начнут выполнять серию проверок на достоверность этой транзакции, результатом которых будет либо одобрение, либо отклонение проверенной транзакции.

Кроме того, транслируя информацию о транзакции в сети, узел распространяет сведения о ней остальным узлам, после чего майнеры одобряют и добавляют транзакцию в блок.

Однако каждый узел может устанавливать свои собственные правила для мемпула, и тот, кто первым получит доступ к транзакции, может дальше и не распространять сведения о ней другим участникам сети.

Этот дает майнерам и искателям возможность использовать такой прием как фронтраннинг, выдвигая вперед более «угодные» транзакции. Искатели также могут использовать для фронтраннинга умных ботов, в результате чего одобрение получают транзакции с самой высокой комиссией, а транзакции с более низкой отправляются в конец очереди.

Таким образом, майнеры могут контролировать включение, исключение и переупорядочение транзакций в блокчейне внутри создаваемого ими блока.

Что такое извлекаемая майнером ценность (MEV)?

В существующих открытых POW-блокчейнах транзакции в пуле, или памяти, упорядочиваются исключительно по усмотрению сетевых майнеров.

Извлекаемая майнером ценность (MEV) - это мера прибыли, которую майнер (или валидатор, секвенсор и т.д.) может получить благодаря своей способности произвольно включать, исключать или переупорядочивать транзакции в создаваемых им блоках.

MEV толкает майнеров и искателей использовать сложные алгоритмы для манипулирования порядком транзакций внутри блока по размеру комиссионных, которые назначаются производителям блоков.

Кто такие майнеры?

Майнеры - это группа операторов узлов в одноранговой сети, которые подтверждают транзакции в блокчейнах, алгоритм работы которых построен по принципу «доказательства работы», решая сложную вычислительную задачу за блочное вознаграждение.

Вознаграждение майнеров зависит от количества транзакций, которые они честно добавляют в блок. Все честные узлы добавляют одну и ту же запись о транзакции и временную метку локально. Однако все узлы конечного автомата работают синхронно, совместно используя глобальные часы и временную метку.

Кто такие искатели?

Искатели - это пользователи сети, которые транслируют сведения о транзакции в блокчейн и используют ботов для обнаружения выгодных возможностей для извлечения ценности.

В POW-блокчейнах искатели также могут манипулировать порядком транзакций, устанавливая тот или иной размер комиссии. Для этого они используют ботов, которые транслируют в сеть более выгодные сделки.

Что такое фронтраннинг?

Фронтраннинг - это метод, используемый как искателями, так и майнерами для получения дополнительной прибыли: искатель транслирует информацию о транзакции с более высокой платой за газ в сеть, чтобы майнеры поставили ее первой в очередь на обработку, отправив транзакцию с более низкой платой за газ в конец пула.

Следовательно, фронтраннинг имеет место всякий раз, когда майнеры отдают приоритет более выгодным для них транзакциям, перестраивая очередность сделок в ущерб другим пользователям.

Это происходит по той причине, что майнеры имеют возможность реорганизовывать, включать и исключать транзакции по своему собственному желанию, используя свое привилегированное положение и доступ к инсайдерской информации.

Распространение концепции фронтраннинга в POW-консенсусных блокчейнах - это реализация системной конфигурации PoW-блокчейна пользователями сети (искателями) и операторами узлов (майнерами) с использованием сложных алгоритмов, перераспределяющих очередность транзакций в мемпулах.

Кроме того, другой метод извлечения ценности, используемый майнерами, называется бэкраннинг. Это когда майнеры рассчитывают комиссию так, чтобы одна транзакция специально размещалась сразу после той, которую атакуют.

Каково влияние MEV на пул транзакций (мемпул)?

В блокчейнах с консенсусом proof-of-work извлекаемая майнером ценность способствовала высокой плате за газ, перегрузке сети, торможению процесса завершения транзакций и снижению пропускной способности. Извлекаемая майнером ценность влияет на транзакционные и рыночные условия, будь то через фронт- или бэкраннинг.

Искатели и майнеры в равной степени вносят свой вклад в проблему масштабируемости, с которой сталкиваются блокчейны с доказательством работы, такие как Эфириум, Биткоин, Monero и Zcash.

Так, например, во время продажи создателями NFT-проекта «Bored Ape Yacht Club» (BAYC) виртуальной земли в метавселенной «Другая сторона» был установлен рекорд по сумме сборов за всю историю Эфириума: инвесторы всего за сутки заплатили 176 миллионов долларов в виде комиссионных. Во время чеканки пользователи развязали настоящую аукционную войну, из-за чего цены на газ улетели в космос.

Это привело к срыву множества сделок: искатели и майнеры «задвигали» других, чтобы первыми приобрести виртуальную землю. Все это не могло не породить перегрузку сети и астрономическое повышение комиссионных.

Извлекаемая майнером ценность (MEV) как инструмент имеет двойной эффект в POW-сетях, то есть несет как пользу, так и вред.

Польза MEV заключается в гарантии безопасности и децентрализации, которые достигаются за счет технологии распределенного реестра, заложенной в блокчейне для обеспечения слаженной работы децентрализованных узлов по всему миру, а также способности предотвращать атаки Сивиллы и 51%.

Однако другой стороной MEV могут быть разного рода манипуляции типа биржевого арбитража, спекуляций с NFT и сэндвич-атак (представляет собой комбинацию фронтраннинга и бэкраннинга).

Сэндвич

Другим распространенным методом извлечения майнером ценности является метод «сэндвич-трейдинга». Для проворачивания сэндвич-сделки в POW-блокчейне искатель следит за мемпулом и, используя ботов, отлавливает «жирные» сделки на децентрализованных биржах.

Предположим, некто хочет купить 10 000 SOL за DAI на бирже Uniswap. Сделка такого масштаба окажет существенное влияние на пару SOL/DAI, то есть она может значительно повысить цену SOL по отношению к DAI, что повлияет на рыночные условия.

Биржевой арбитраж

Вспомним недавнюю историю с токеном Luna (проект Terra), когда стало известно, что оракул Chainlink перестал обновлять информацию о ценовом движении монеты. Многие тогда воспользовались ситуацией и, купив монеты за дешево на одной бирже, затем перепродавали их по более высокому курсу на другой площадке (арбитраж).

«Децентрализованный биржевой арбитраж - это самая простая и наиболее популярная возможность заработка. Вдобавок, это и наиболее конкурентный метод обогащения. Он работает следующим образом: если две децентрализованные биржи предлагают один и тот же токен по двум разным ценам, вы можете купить такой токен на децентрализованной бирже с более низкой ценой и перепродать его на децентрализованной бирже с более высокой ценой за одну атомарную транзакцию. В силу того, что это блокчейн, арбитраж здесь носит безрисковый характер».

MEV в сфере NFT

Здесь MEV можно получить уже на момент чеканки голубых фишек NFT. Вот пояснение в блоге Эфириума:

«В пространстве NFT это возникающее явление, и оно не обязательно прибыльно. Однако, поскольку транзакции с NFT происходят на том же блокчейне, что и все другие транзакции Ethereum, искатели могут использовать те же методы для извлечения MEV на рынке NFT, что и при традиционном майнинге. Например, когда снижается цена на популярный NFT и искатель хочет получить определенный токен или набор NFT, он может запрограммировать транзакцию таким образом, чтобы первым попасть в очередь на покупку NFT, или он может купить весь набор NFT за одну транзакцию. Или, если NFT ошибочно указан по низкой цене, искатель может опередить других покупателей и купить его по дешевке с помощью флэш-бота».

Что такое максимальная извлекаемая ценность (MEV)?

Как объясняется в блоге Эфириума, максимальная извлекаемая ценность – это то, придет на замену извлекаемой майнером ценности после перехода Эфириума с протокола «доказательство работы» на протокол «доказательство доли» через концепцию слияния, когда майнер будет заменен на валидатора / делегата.

«Максимальная извлекаемая ценность – это максимальное значение, которое может быть получено от производства блока (сумма которого больше, чем стандартное вознаграждение за блок и плата за газ) путем включения, исключения и изменения порядка транзакций в блоке».

Следовательно, максимальная извлекаемая ценность - это новая концепция обновленного на «доказательство доли» блокчейна Эфириум, в котором майнеров заменят валидаторы. Предлагаемый Эфириумом переход от PoW к PoS решит проблему масштабируемости за счет увеличения пропускной способности сети, тем самым нивелировав проблемы, связанные с фронт- и бэкраннингом, со стороны сетевых майнеров.

Влияние MEV на PoW-блокчейны

Программируемый блокчейн можно разделить на несколько уровней: прикладной уровень и уровень протокола. На уровне протокола блокчейн позволяет создавать различные приложения на основе протокола. Так, Эфириум считается самым большим программируемым блокчейном из-за количества децентрализованных приложений (даппов), построенных на основе протокола.

Следовательно, в такого рода блокчейнах майнеры имеют возможность получать MEV как на уровне протокола, так и на уровне приложений.

«Некоторые формы MEV, как, например, сэндвич-трейдинг, непременно ухудшают пользовательский опыт. Пользователи, попадающие в эту торговую ловушку, сталкиваются с тем, что их транзакции постоянно задвигают , из-за чего те зависают и хуже исполняются».

Что говорится в блоге Эфириума:

«… генерализованные фронтраннеры, включая бэкраннинг и аукционы на цены на газ, в которых они часто участвуют (когда два или более фронтраннера конкурируют за включение своей транзакции в следующий блок путем постепенного повышения цены на газ для своих собственных транзакций), провоцируют перегрузку сети и повышение цен на газ для всех остальных участников торгов, пытающихся проводить регулярные транзакции».

Помимо того, что происходит внутри блоков, MEV может оказывать негативное влияние и на различные аспекты блоков, включая неисполнение транзакций, задержку завершения транзакций и высокие комиссионные за транзакции.

Если извлекаемая майнером ценность, доступная в блоке, значительно превышает стандартное вознаграждение за блок и полагающиеся стимулы, майнеры могут быть заинтересованы в том, чтобы оставаться в блоках и захватывать MEV для себя, что приводит к реорганизации блокчейна и нестабильности консенсуса.

Заключение

Негативное влияние MEV существенно сказалось на процессе утверждения и подтверждения транзакций в PoW-блокчейнах, что привело к низкой пропускной способности, торможению процесса масштабируемости таких сетей и завершенности транзакций.

Следовательно, пользователи сети, которые совершают регулярные транзакции, постоянно сталкиваются с негативными последствиями MEV, что увеличивает время обработки транзакции и приводит к перегрузке сети.

В блокчейнах с консенсусной системой proof of work майнеры и искатели зарабатывают на фронт- и бэкраннинге.

Таким образом, если вся эта негативная практика с MEV будет продолжаться, сеть так и будет страдать от постоянных перегрузок, процесс масштабируемости будет откладываться на неопределенный срок, а транзакции будут обходиться слишком дорого. К счастью, имеются протоколы уровня 2, которые используют такой прием, как «доказательство с нулевым знанием», для проведения сразу нескольких транзакций (пакетом) в попытке минимизировать негативное влияние MEV на пропускную способность сети. Кроме того, переход от протокола PoW к PoS в сети Эфириум также ограничит возможности майнеров к фронтраннингу.

Переход на максимальную извлекаемую ценность в блокчейнах с протоколом консенсуса PoS будет новым шагом к валидации транзакций в сети.

Кроме того, благодаря сервисам справедливого секвенирования (FSS) проблема MEV стала на шаг ближе к разрешению.