Topics

MEVの課題を体系的に理解するためのOpen Questions
MEVにdive into する方法
Titania Researchのopen problems

背景

2023年11月21日に第3回MEVTokyoSalonを開催しました。90人近い参加申し込みがあり、会場には60人近い方が参加してくださいました。また、Twitterでも反響の声を多くいただき、MEVの知見を共有できた非常に意義のあるイベントだったと感じています。

https://twitter.com/search?q=%23MEVTokyo&src=typed_query

https://connpass.com/event/299320/

しかし、イベントの目的としていた「Ethrereumの解決策の発案やコミットする人を増やすこと」に関しては達成できなかったと感じています。

理由としては、MEVを理解するためには広範な知識必要になり、どこから調べるべきか・関わるべきかが分からず、次の行動を促すことができなかったことだと考えています。

そこで、MEVに関わるきっかけ作りとして、MEVにまつわる課題をまとめた「Open Questions」を書きました。 MEVに興味ある人が次のステップを踏み出す道標として、Open Questionsを活用していただきたいです。

MEVはEthereumのblock構築と深く関連しており、EthereumがGlobalStateMachineとして成り立つためには非常に重要です。

MEVに関わるのには今からでも遅くありません！

これから大きく動く分野なのでチャンスです！

Ethereumのコアに関われる、非常にロマンに溢れた分野です！！

MEVの基礎知識

Open Questionsを読む前にMEVの概要を抑えるために、まずはMEVの概要を抑えましょう。

下記、参考になる記事を紹介します。

イーサリアムの基礎：MEV編

https://keccak255.substack.com/p/mev

初心者向けMEVガイドI ~ Ⅴ

https://mirror.xyz/0x95d7660ceb04b402fdBAf112a8278980335616d4

MEV-boostの概要

https://zenn.dev/0xywzx/articles/b0561a464676c5

Open Questions

OpenQuestionは随時追加していきます。

MEV-Boost

Ethereumのblockの9割近くがMEV-Boostを使って構築されています。しかし、MEV-Boostの各関係者は問題を抱えています。それらの問題点を分析し解決策を考える、解決策が見えているのがあればその解決策がどうしたら使われるか考えてみましょう。

Searcher

MEV-BoostにおいてSearcherが収益機会を見つけたら、それらのトランザクションをbunldeとしてbuilderに渡します。現状、builderに渡されたbundleはbuilderがunbunldeしないことを信用する必要があります。影響力の大きいsearcherからのbundleや収益機会の小さいbundleであれば、builderがunbundleするインセンティブは大きくありません。しかし、収益性の高いbundleはsearcherに分からない形でbuilderがunbundleする可能性は十分にあります。

特に収益機会の大きいbundleをどうトラストレスに取引できるでしょうか。

Exploration of MEV Latencies : https://frontier.tech/exploration-of-mev-latencies
Modular Searcher Design: A Framework for Building Searchers
IntegrityProof (Flashbots — Best Innovation prize in ETH Global New York) : https://ethglobal.com/showcase/integrityproof-vnc5i
Visualization for builders reputation : https://ethresear.ch/t/visualization-for-builders-reputation/15959

Builder

MEV-Boostではbuilder間でauctionを行い、勝利したbuilderのblockがproposerに渡りEthereumのblockとして構築されます。しかし、MEV-Boostによるblock構築の9割以上がTop４のbuilderによって占領されています。Builderの独占がすすむと、top builder間で競争優位性を守るために恣意的なルールが作られBlock構築のプロセスが不透明になってしまう可能性があります。

ブロックビルダーの独占がなぜ起きるのでしょうか、何が問題なのでしょうか、どのように解決すればよいでしょうか。

参考（builderについて）

Structural Advantages For Integrated Builders In MEV-Boost : https://www.mechanism.org/spec/03
Builder Market: Now and the Future
Beyond Extraction: The Role of Block Building in the Future of Ethereum : https://frontier.tech/beyond-extraction
Builder Dominance and Searcher Dependence : https://frontier.tech/builder-dominance-and-searcher-dependence
Empirical analysis of Builders’ Behavioral Profiles (BBPs) : https://ethresear.ch/t/empirical-analysis-of-builders-behavioral-profiles-bbps/16327
The Future of MEV is SUAVE : https://writings.flashbots.net/the-future-of-mev-is-suave/
Order Flows: Kingmaker of the Block Builders 👑 : https://noxx.substack.com/p/order-flows-kingmaker-of-the-block

参考（block spaceについて）

The first profitable blockchain : https://bankless.substack.com/p/the-first-profitable-blockchain
Opportunities and Considerations of Ethereum’s Blockspace Future : https://frontier.tech/ethereums-blockspace-future
The Centralizing Effects of Private Order Flow on Proposer-Builder Separation : https://www.mechanism.org/spec/02
Structuring Blockspace Derivatives
Block vs. Slot Auction PBS

Relayer

builderが構築したfull blockはrelayerに送信されます。そのため、relayerはblockの検閲をすることができます。また、MEV-Boostにおいてblock構築を円滑に行うために重要な役割を担っているrelayerですが、マシンスペックの要件が高く運用に多額な必要がかかる一方、relayerに対する収益の分配は一切ありません。

relayerの検閲は全て悪いことでしょうか、どのように検閲を防ぐことができるでしょうか。また、relayerのインセンティブがないとどのような問題が起こるでしょうか、relayerの運用コストを下げれることはできるでしょうか、relayerにインセンティブを付与できるでしょうか。

参考（Relayerの問題点とePBS）

MEV-Boost: Merge ready Flashbots Architecture : https://ethresear.ch/t/mev-boost-merge-ready-flashbots-architecture/11177
Relays are a Latency Game : https://blog.metrika.co/relays-are-a-latency-game-303aadb393ce
State of research: increasing censorship resistance of transactions under proposer/builder separation (PBS) : https://notes.ethereum.org/@vbuterin/pbs_censorship_resistance
Optimistic relays and where to find them : https://frontier.tech/optimistic-relays-and-where-to-find-them
Relays in a post-ePBS world : https://ethresear.ch/t/relays-in-a-post-epbs-world/16278
Mike Neuder - Towards Enshrined Proposer-Builder Separation : https://www.youtube.com/live/Ub8V7lILb_Q?si=fHmfuS8Wb6RYncEo

参考（Relayerの解決策の提案）

リレーおよび分散型ブロック構築における課題とインセンティブの不整合 : https://docs.google.com/presentation/d/1lifEm7U3bw3_O6Noe9-GtXIY8EPMaqHEQGQMk1fnwKk/edit?usp=sharing
The Pursuit of Relay Incentivization
Realigning block building incentives and responsibilities - Block Negotiation Layer : https://ethresear.ch/t/realigning-block-building-incentives-and-responsibilities-block-negotiation-layer/16666

ePBS (enshrined PBS) / in protocol PBS

https://youtu.be/7OxDXd9C2SY?si=L_qcXu47oJ_dVwht

PBSにはプロトコルの改修を必要とするin protocol PBS（ePBS : enshrined PBS と呼ばれることもあります）と、プロトコルの改修を必要としないout-of-protocolのPBSがあります。 MEV-Boostはout-of-protocolにあたります。

out-pf-protocolの特徴として実装のスピードは速いがMEV-Boostでもみられるように多少のトラストが必要になります。

ePBSは決定的な実装方法が提案されておらずEthereumコミュニティーでホットに議論されている話題です。

ePBSの必要性とあり方

MEV-Boostの課題について述べてきましたが、特にRelayer周りの解決策としてePBSを実装する必要性があるとの議論が多くあります。現状のePBSの議論を分析し、提案をしてみましょう。

果たして本当にePBSが必要なのでしょうか？また、仮に必要だとしたらどのようなePBSの形が望ましいでしょうか？

参考（PSSの全体感）

Ethereum PBS R&D Roadmap - Mike Neuder : https://youtu.be/7OxDXd9C2SY?si=O9XMh124xCON-pgs
Why enshrine Proposer-Builder Separation? A viable path to ePBS : https://ethresear.ch/t/why-enshrine-proposer-builder-separation-a-viable-path-to-epbs/15710
Notes on Proposer-Builder Separation (PBS) : https://barnabe.substack.com/p/pbs

参考（主要なPBSの提案）

Two-slot proposer/builder separation : https://ethresear.ch/t/two-slot-proposer-builder-separation/10980
Payload-timeliness committee (PTC) – an ePBS design : https://ethresear.ch/t/payload-timeliness-committee-ptc-an-epbs-design/16054
Unbundling PBS: Towards protocol-enforced proposer commitments (PEPC) : https://ethresear.ch/t/unbundling-pbs-towards-protocol-enforced-proposer-commitments-pepc/13879
PEPC FAQ : https://efdn.notion.site/PEPC-FAQ-0787ba2f77e14efba771ff2d903d67e4
PEPC-DVT: PEPC with no changes to the consensus protocol : https://ethresear.ch/t/pepc-dvt-pepc-with-no-changes-to-the-consensus-protocol/16514
PEPC-Boost : https://hackmd.io/@bchain/r1eZd51g3n
PEPC-Boost V0 : https://hackmd.io/@bchain/BJkarrEWp
MEV-Boost+/++: Liveness-first Relay Design : https://research.eigenlayer.xyz/t/mev-boost-liveness-first-relay-design/15/1

builderによるbidのcancelをどう扱うか

builder間のblock auctionでは前に提出したbidよりも低いbidを提出すると、その低いbidのblockが最新のblockとみなされ、事実上bidのcancelを行うことができます。bidのキャンセルはDEX-CEX- arbitrageに特に有効で、MEVの収益増加やDEXの価格形成などの一役を担っています。しかし、builderから提出される9割近くが不要なbidでrelayerのリソースを無駄に消費しているとも言われています。また、latencyの問題からePBSの提案は基本的にbidを考慮しない形で考えられています。

bidの問題点や重要性を整理し、今後bidのcancelをどう扱うべきでしょうか？

Time, slots, and the ordering of events in Ethereum Proof-of-Stake : https://website-git-feat-mev-consensus-paradigm-operations.vercel.app/2023/04/mev-boost-ethereum-consensus
Bid cancellations considered harmful : https://ethresear.ch/t/bid-cancellations-considered-harmful/15500
Time Moves Faster When There is Nothing You Anticipate: The Role of Time in MEV Rewards : https://arxiv.org/pdf/2307.05814.pdf

MEV-burn

MEVの収益は全てのvalidator間に平等に分配されるのではなく、収益性の高いblockは偏っています。そのため、収益性の高いblockをproposeすることができなければvalidatorは期待していた収益を得ることはできません。

そこで、MEVの収益をburnすることで、MEVの収益を経済的に還元したり、MEV spikeを防いだりする、MEV-Burnが議論されています。

しかし、DEX-CEX arbitrageやIntentなどによりMEVの収益を正確に算出することは難しいです。また、MEVの収益が減少する可能性があることからMEV-burnが導入される際にはMEVの構造が変わっている可能性があります。

MEV-Burnは課題に対する最適な解決策でしょうか？

Dr. changestuff or: how i learned to stop worrying and love mev-burn : https://ethresear.ch/t/dr-changestuff-or-how-i-learned-to-stop-worrying-and-love-mev-burn/17384
Committee-driven MEV smoothing : https://ethresear.ch/t/committee-driven-mev-smoothing/10408
MEV burn—a simple design : https://ethresear.ch/t/mev-burn-a-simple-design/15590
Burning MEV through block proposer auctions : https://ethresear.ch/t/burning-mev-through-block-proposer-auctions/14029
MEV burn: Roadmap After PBS : https://medium.com/fourpillars/mev-burn-roadmap-after-pbs-8867d53ae25

MEVの全体感

https://writings.flashbots.net/mevm-suave-centauri-and-beyond

悪いMEVをどうするか

MEV収益の種類として主にArbitrage、Liquidation、Sandwich attack の３つがあります。この３つの中でも、Sandwich attackは直接的に不利益を被る主体がいるため「悪いMEV」と言われています。トランザクションをpublicにしないMEV-ShareやMEV-Blockなどの解決策はありますが、逆にそれらに渡したトランザクションの方が不利益を被っているというデータもあります。

悪いMEVの発生要因は何でしょうか。また、悪いMEVをどう防止できるでしょうか。

MEV-Share: programmably private orderflow to share MEV with users : https://collective.flashbots.net/t/mev-share-programmably-private-orderflow-to-share-mev-with-users/1264
The False Narrative of MEV Protection: How Private Transactions Can Result in a Poorer Settlement Than Sending Publicly : https://www.blocknative.com/blog/mev-protection-negative-settlement

LVR

また一概に悪いMEVと評価することは、難しいですが、DEXにおけるLiquidity Providerの収益性を損なうMEVにも対策が必要です。LPを評価する指標の1つに場合に、Loss versus Rebalancingというものが存在します。Loss versus Rebalancingの本質は、アービトラジャーとLiquidity provider間の情報の非対称に起因したアービトラージによるApplication外への価値の流出です。LVRの影響により、Liquidity Providerは、著しくlose their moneyしています。

LVRの要因は何でしょうか。また、LVRにどう対処できるでしょうか。