紹介

ブロックチェーン技術は、従来の金融の基礎を書き換えました。 暗号化に基づくピアツーピアノードと分散型台帳を通じて、自動化され、安全で、許可がなく、分散化された金融システムが作成されました。 ユーザーはブロックチェーンネットワークを使用して資金を送金できます。 また、ネットワークノードは、これらのトランザクションの検証、新しいブロックの作成、ネットワークセキュリティの維持、および料金の請求に役立ちます。
ブロックチェーンは金融サービスをより安く、より効率的にしますが、スマートコントラクトの人気が高まるにつれ、いくつかの新しい問題が表面化しています。 新しい問題の1つは最大抽出可能値(MEV)であり、これはネットワークノードがブロック内のトランザクションの順序を含む、除外、および変更して、担当するブロックから通常の金額を超える可能な限り多くのブロック報酬とトランザクション手数料を取得することを指します。
MEVにより、知らないユーザーはトランザクションが操作されて損失を被り、ネットワークの信頼性が低下する可能性があります。 ただし、ブロックチェーンネットワークに対するMEVの影響は完全に否定的ではありません。 収益を最大化するために、ネットワークノード間の競争もブロックチェーン技術の開発を加速させます。

マイナー抽出可能値(MEV)とは何ですか?

マイナーは、より多くの利益を得るために、作成したブロックにトランザクションを含めたり並べ替えたりします。
最大抽出可能値(MEV)という用語の起源は、別の用語であるマイナー抽出可能値(MEV)に由来し、マイナーが作成するブロックにトランザクションを任意に含めたり、除外したり、並べ替えたりすることで得られる追加の収益を指します。 MEVに関する最も初期の研究は、Flash Boys 2.0:分散型取引所におけるフロントランニング、トランザクションの並べ替え、およびコンセンサスの不安定性というタイトルの研究から来ています。 PoWブロックチェーンネットワークを研究するとき(例えば ビットコインとイーサリアム)、彼らは、マイナーが標準よりも高いブロック報酬と取引手数料を得ることができる方法でブロックの作成と取引順序を操作することを発見しました。
トランザクションを梱包および並べ替えるアービトラージ方法は、コンセンサスメカニズム全体に存在します。
この現象は、プルーフオブワークブロックチェーンに限定されません。 また、プルーフオブステーク(PoS)ブロックチェーンでは、バリデータノードは、新しいブロックの作成、保留中のトランザクションのパッキング、およびトランザクションの並べ替え時に、ユーザーから追加の収入を得ることができます。 「マイナー抽出可能価値」という用語は、リスクフリーまたは低リスクの裁定取引の一形態である、より広範な「最大抽出可能値」に置き換えられることになりました。

MEVが誕生した経緯

ブロックチェーンネットワークの持続可能性は、金銭的インセンティブに基づいています。 ネットワークノードは、安全で信頼性の高いサービスを提供するインセンティブを得るために、継続的に報酬を受け取る必要があります。 さまざまな地域でのネットワーク遅延と、ユーザーがブロックチェーンでトランザクションを送信するときに分散元帳がコンセンサスに達するまでに時間がかかるという事実により、トランザクションはすぐには処理されず、メモリプール(mempoolとも呼ばれます)に保存されます。 新しいブロックが生成されると、mempool内の未処理のトランザクションが新しいブロックに追加され、トランザクションデータが台帳に記録されます。
ノード間で情報と同期時間に違いがあるため、新しいブロックが生成される前にトランザクションの順序を変更できます。
mempoolにより、ノードは特定のトランザクションに関する情報を共有し、現在のネットワークトラフィックを評価し、トランザクションを並べ替えることができます。 ノードはお金によってインセンティブが与えられます。 したがって、mempoolがいっぱいで、保留中のトランザクションを追加できない場合、ノードは最初により多くの料金を支払うトランザクションを処理します。 より低い手数料を支払う取引がブロックに詰め込まれるまでに時間がかかります。 場合によっては、mempoolから移動され、トランザクションが失敗することもあります。

複数のユーザーが異なる取引手数料を支払う場合、マイナー(またはノード)は、手数料の高さに応じて、mempoolからの取引を順番にパックします。 (出典:チェーンリンクブログ)

mempool内の保留中のトランザクションの情報は公開されており、ノードは新しいブロックを作成してトランザクションを注文する権限を持っているため、トランザクションを追加または削除することで、トランザクションを簡単に注文して最大の価値を引き出すことができます。 たとえば、パッキングとアカウンティングを担当するノードが、ユーザーがUSDTで1ETHを購入するトランザクションを要求したことを通知した場合、ノードはこのユーザーよりも先に1ETHを購入し、より高い価格で売り切って裁定取引を完了できます。
ノードは、会計および取引注文の権利を他の裁定取引者に販売することができます。
ノードは、追加の収益を得るためにトランザクション自体を操作する必要はありません。 また、会計および取引注文権を売却することもできるため、他のユーザーが裁定取引の機会を特定した場合、取引をスムーズにブロックに詰め込むために、これらのノードにより高い手数料を支払うことをいとわない可能性があります。 いずれにせよ、ノードの集中会計およびトランザクション注文権を使用して、ユーザーのポケットからお金を引き出すことができます。
MEVの出現は、メモリプール内の保留中のトランザクションがノードによって操作される可能性があるだけでなく、裁定取引にスペースを与える経済的非効率性でもあります。 たとえば、ユーザーが分散型取引所(DEX)で大量の価値を売買すると、価格のスリッページが発生します。 次に、ノードと裁定取引ボットは、他の分散型取引所の流動性プールから借りて、価格差を利用することができます。
MEVを可能にするもう一つの重要な要素は、トランザクションシミュレーションアルゴリズムです。 ブロックチェーンは透明な公開元帳であるため、すべてのオンチェーン資産の流動性と市場の深さはすべての人に公開されています。 各取引が市場価格に与える影響を予測し、アービトラージャーはポジションの正しいサイズと取引注文を計算して価値を引き出すことができます。

一般的なMEVケース

ブロックチェーンネットワークノードは、複数の方法でMEVを収集できます。 一般的な例を次に示します。

1. DEXアービトラージ
   DEX間のアービトラージは、MEVの最も単純で最も直感的な形式です。 DEX Aの資産のアルゴリズム相場が100USDTで、DEX Bのアルゴリズム相場が110USDTの場合、価格差を見つけた人は誰でもDEX Aから資産を購入し、DEX Bで売却して価格差を利用することができます。 このタイプの裁定取引は、従来の金融市場にも存在します。 基本的にリスクフリーであるため、このような裁定取引の機会をめぐる競争は非常に熾烈です。

2. 貸付プロトコルにおける清算
   担保を必要とする貸付プロトコル(AAVEやMakerなど)では、ユーザーは暗号資産を預けることができます(例: ETH)を使用して他の暗号資産(例: USDT)。 借り手の担保の価値が十分である限り、借り手はプロトコルから暗号を継続的に貸し出すことができます。
   各プロトコルには、担保に関する独自の基準があります。 たとえば、価格の下落により担保の価値が借りた暗号通貨の価値の70%を下回った場合、価格が下落し続け、借り手が破産した場合、貸付プロトコルは担保を売却してローンを返済することができます、これは清算として知られています。
   貸付プロトコルにより、すべての借り手が担保を清算してローンをすぐに返済することができます。 清算が行われると、借り手は高い清算手数料を支払う必要があり、その一部は清算人に送られます。 清算を行うこともリスクのない収入源です。 清算される借り手を常に探し、先制的に清算を提案し、清算手数料を徴収するように設計されたボットはたくさんあります。

3. サンドイッチ攻撃
   サンドイッチ攻撃は別の一般的なMEV抽出方法であり、ターゲットトランザクションの前後にトランザクションを挿入して、トランザクションが「サンドイッチ」された被害者のトレーダーがより多く支払う必要があるようにします。
   たとえば、ユーザーがUSDTを使用してユニスワップで10,000ETHを購入したいとします。 これは非常に大きな価値であるため、流動性プール内のETHの価格は上昇します(下のグラフのP1→P2)。
   アービトラージボットが保留中のトランザクションを「スニッフィング」した後、被害者をフロントランし、市場で10,000ETHを購入して、市場価格がP2に達するようにすることができます。 被害者の取引が実行されると、ETHの価格はP2からP3にさらに押し上げられます。
   これで、アービトラージボットは以前に購入した10,000ETHを販売し、価格を再びP2に戻します。 その結果、被害者のETH購入コストが増加し、追加コストがアービトラージボットの利益になります。

アービトラージボットは、ユーザーの取引をサンドイッチして、価格差から利益を得ることができます。

1. その他の裁定取引の機会
   上記の3つの裁定方法はすべて最も一般的な方法です。 したがって、新しい参加者が利益を得るための競争は非常に熾烈です。
   ただし、一部の新しい市場では(例: NFT)、ブロックチェーンネットワークに独自のトランザクションを実行させることは可能です(例: バッチミンティングNFT)をフロントランニングで、または価格変動が検出されたときにバッチ売買します。 ただし、新しい市場の流動性は通常非常に低いため、裁定取引には高いリスクが伴います。
   利益を得る別の方法は、一度に大量の流動性を導入することです。 たとえば、Uniswap V3では、流動性プロバイダーは資本が割り当てられる価格帯を制御できるため、より高い取引手数料を徴収できます。 極端な場合、アービトラージャーは他のユーザーの取引を検出するたびに流動性を追加し、取引が完了した直後に流動性を償還します。 このようにして、裁定取引者は取引手数料のほぼ100%を独占し、長期的な無期限の損失のリスクを排除します。

MEVの長所と短所

表面的にはありますが、MEVは、ノードがネットワークユーザーから追加の税金を請求する方法と同様に、ユーザーを犠牲にしてネットワークノードの収益を増やすだけです。 この値の再配分が良いか悪いかを判断するのは困難です。
ネットワークノードとアービトラージャーにとって、トランザクションの順序を変更してMEVをハーベストできることは間違いなく良いことです。 これらの裁定取引の機会はまた、より多くの人々を引き付け、ブロックチェーンネットワークのセキュリティと分散化を改善します。
ただし、ユーザーにとっては、オンチェーントランザクションのコストが増加し、アービトラージャーのフロントランニングトランザクションがネットワークの帯域幅を占有するため、ユーザーエクスペリエンスが低下します。 一方、これらの勤勉な裁定取引者はブロックチェーンの効率も向上させるため、チェーン上の暗号通貨資産の価格差が大きすぎることはありません。 また、清算の実行により、貸付プロトコルの使用の安全性も確保されます。
ブロックチェーンネットワークの観点から、MEVはいくつかの問題を引き起こします。 トランザクションから価値を引き出すのが得意なトップアービトラージャーノードは、ますます多くのリソースを蓄積し、ブロックチェーンネットワークをより集中化します。 極端な場合、アービトラージャーノードは余分なお金のために古いブロックを改ざんしようとすることさえあります。
結論として、MEVの影響には複数の側面がありますが、MEVに関する研究がブロックチェーン技術がどのように改善されるかを知る良い機会であることは間違いありません。

MEVを改善する方法は?

MEVの基盤は、トランザクションの順序を自由に調整するメモリプールとノードの権利の透明性です。 したがって、mempoolが透過的でなくなった場合、またはノードが特定の順序でトランザクションをパックすることを余儀なくされた場合、ユーザーの追加料金を回避できます。
たとえば、オートマタネットワークはコンベヤと呼ばれるアルゴリズムを使用しており、保留中のトランザクションを特定の順序でメモリプールから引き出し、オートマタのノード署名をトランザクションに添付します。 コンベヤによって追加されていないトランザクションが検出されます。 コンベヤーで処理されたものだけが新しいブロックに梱包できます。

ソース: オートマトンブログ
チェーンリンクは、MEVの問題に対処するためにフェアシーケンシングサービス(FSS)と呼ばれるアルゴリズムを使用しています。 FSSでは、スマートコントラクトが時間(トランザクションがメモリプールに入るとき)、トランザクション手数料、トランザクション金額、トランザクションタイプなどの特定のパラメータに従ってトランザクションをシーケンスする必要があります。
FSS は、トランザクションのシーケンスを暗号化することもできますが、トランザクションは送信後にのみ復号化できます。 この暗号化は、提案者/ビルダー分離の一形態でもあります。

ソース: チェーンリンクブログ
MEVA(MEVオークションの略)と呼ばれる慣行もあります。 MEVAはMEVの存在を認識し、すべてのノードとアービトラージャーが可能な限りあらゆる形でMAVを取得することを奨励しています。 オークションの収益の一部は公的資金に送金され、プロトコルのすべてのユーザーに還元されます。
オプティミズムは、MEVAモデルを使用するレイヤー2プロトコルです。 MEVAは、ノードとアービトラージャーがネットワークの効率を改善するためにインセンティブを与えることができるため、ある程度、ユーザーにプロトコルの開発を後押しするために「税金」を支払わせます。
オンチェーンアグリゲータープロトコルを使用すると、MEVの悪影響を軽減し、資本効率を向上させることができます。
アグリゲータ プロトコルは、MEV の悪影響からユーザを保護することもできます。 異なる流動性プール間での同じ暗号通貨資産の価格差は、多くの場合、1つのDEXでのユーザーの大量の売買に起因します。 理論的には、ユーザーは大規模なトランザクションを異なる流動性プールに分割してコストを削減できますが、そうするには時間と忍耐が必要です。 1inchのようなアグリゲーターは、ユーザーが一度に大規模なトランザクションを実行するための最良の方法を考え出し、資本効率を高めます。
アグリゲーターによって処理されたトランザクションがネットワークノードによって悪用されなくなったというのは真実ではありません。 より多くのアグリゲーターが発明され、関連技術がより高度になるにつれて、裁定取引の余地は少なくなります。 これらのアグリゲータプロトコルは、実際には「安価なアービトラージャー」と見なすことができます。 MEVはまだ存在し続けます。 アグリゲーターが安くなる可能性がある場合、ユーザーは他の裁定取引者にもっとお金を払う理由はありません。

MEVに対するマージの影響

PoWでは、マイナーは優先取引の順序付けを通じて利益を最大化し、DEXアービトラージ、サンドイッチ攻撃などを可能にします。
イーサリアムがPoSに移行した後、ETHの毎日の生産量は大幅に減少します。 デイリーブロック報酬は14,600ETHから約1,600ETHに90%減少します。 PoSでは、32 ETHまたは100 ETHのどちらを賭けても、各ブロックを検証するための報酬は固定されています。
したがって、MEVは、PoSバリデーターがより多くの報酬を得るために非常に重要です。 MEVはまた、人々がエーテルを賭けてバリデーターになることを奨励します。 したがって、MEVは、分散化とセキュリティを重視するイーサリアムにとって非常に重要です。

年間バリデーター報酬は、ステーキング報酬とMEVの合計です。 (ソース: フラッシュボット)

PoWとPoSの両方がいくつかの問題に直面しています。 MEVを探索することは、より高い資本を持つ人々にもっと利益をもたらします。 マイナー(バリデーター)は、MEVを収集するために必ずしもトランザクションを自分で実行する必要がないため、提案者として行動し、ブロックビルダーからのオファーを受け入れて、特定のトランザクションに優先順位を付けて検証することができます。
したがって、資本の高いバリデーターは、高額な手数料を支払って、自分に利益をもたらす取引を優先的に処理することができます。 これは、これらのエリートノードがブロックのトランザクションデータを直接的および間接的に制御できることを意味します。 この問題を解決できない場合、イーサリアムの分散化は少なくなります。
マージ後、ほとんどのバリデーターは、フラッシュボットがイーサリアムの開発者や研究者と一緒に構築した無料のオープンソースソフトウェアであるMEV-boostを展開します。 MEVブーストは、イーサリアムがMEVの悪影響を軽減し、MEVの収穫をより民主的にするのに役立ちます。
MEV-boostはPBS(提案者ビルダー分離)に基づくソリューションであり、イーサリアムに実装された後のノードの集中化の問題を解決できます。

PBS(提案者/ビルダー分離)とは
提案者/ビルダー分離は、ブロック構築ロールをノードのブロック提案ロールから分割することです。 このようにして、ノードは自分の利益のためにトランザクションの順序をランダムに追加、削除、または変更することはできません。 PBS のコンポーネントは次のとおりです。

1. ブロック提案者:ブロックを提案し、バリデーターとも呼ばれる分散型台帳を送信します。
2. ブロックビルダー:最も価値のあるブロックを構築し、MEV自体を検索するか、MEV検索者からのバンドルを受け入れることで、ブロックの価値を最大化しようとします。
3. MEV検索者:彼らは、潜在的な裁定取引の機会を得るために、公開mempoolでレビューを保留している収益性の高いトランザクションを特定しようとします。 たとえば、MEV検索者がmempoolで大きなトランザクションを見つけた場合、サンドイッチ攻撃を実行する可能性があります。
4. バンドル: MEV 検索者は、単一または複数のトランザクションのバンドルを生成します。 バンドルはブロックの一番上に配置する必要があり、分割することはできません。
   たとえば、イーサリアムのPoS投資家のほとんどは現在、Lidoまたはその他の流動ステーキングプロトコルを使用しているため、ビルダーの数は提案者の数よりもはるかに少ないです。 この機会に、イーサリアムのノードとバリデーターは過度に集中化されます。 ただし、ブロック構築とブロック提案はネットワーク内の異なるロールに割り当てられるため、PBSはこの問題を効果的に解決できます。
   ビルダーは、MEV 検索者から提供されたバンドルを受け入れた後、MEV を抽出したり、提案者に入札を送信したりできます。 提案者は、ビルダーからのバンドルを承認する必要があります。 提案者はバンドルの内容を知らないため、提案者がトランザクションの順序を制御してMEVを盗むのを防ぐ効果的な方法です。

MEVブーストを実行する理由
MEV-boostはPBSのソリューションであり、個々のステーカーがブロックチェーンネットワークに参加し、その分散化を促進することを可能にします。

1. ユーザーと検索者は、パブリックP2P txpoolまたは直接チャネルを介してブロックビルダーにトランザクションを送信します。
2. ビルダーは、バリデーターによって提供されるこれらのトランザクションとヘッダーパラメーターを使用して実行ペイロードを構築します。 ビルダーは、バリデータの手数料受取人アドレスを直接設定できます。
3. リレーはビルダーから実行ペイロードを受信し、ペイロードの有効性を検証するとともに、ペイロード値(料金受領者に支払われるETHの金額)を計算します。
4. エスクローはリレーから完全な実行ペイロードを受信し、データの可用性を提供します。
5. バリデータは、リレーから実行ペイロードヘッダー(トランザクションコンテンツを取り除いた実行ペイロード)を受け取ります。 バリデーターは、最も価値のあるヘッダーを選択し、ペイロードに署名し、それをリレーとエスクローに返してネットワークに伝播します。
   
   mev-boostのブロック構築プロセス、マニホールドファイナンスブログから参照

この提案されたアーキテクチャにより、バリデーターはブロック構築のタスクをサードパーティのブロックビルダーのネットワークにアウトソーシングできます。 バリデーターは任意のペイロードをチェーンに含めることができますが、バリデーターの仕事が最も多くのETHを支払うペイロードを選択することに限定されている場合、ネットワーク中立性とバリデータの収益が最大化されます。

結論

地方分権化と公平性の点で、MEVには多くの欠点があるにもかかわらず、利点があります。
一般的に言って、ブロックチェーンは、ユーザーのために公正で、許可がなく、信頼できず、分散型の金融システムを作成することを約束します。 ただし、詳しく見ると、ブロックチェーンスペースにはまだ信頼できるサードパーティの仲介者がいることがわかります。 従来の金融では、仲介者は政府機関と銀行ですが、ブロックチェーンネットワークでは、新しいブロックの作成とトランザクションの順序の操作を担当するマイナーとバリデーターです。 彼らは、ブロック内のトランザクションを追加、削除、または再配置する力を利用して、ユーザーから追加の利益を得ます。
経済的インセンティブは、より多くのノードを競争に駆り立て、したがって分散化を強化します。
この不要なネットワーク使用税を支払ったり、裁定取引ボットが大量のジャンクトランザクションを送信することによって引き起こされる混雑したブロックチェーンネットワークを受け入れたりするユーザーはいませんが、MEVの存在は欠点に加えて利点をもたらします。 経済的インセンティブにより、より多くのノードが参加し、ブロックチェーンネットワークがより分散化され、さまざまな市場での価格の安定性が確保されます。 ユーザーは、事前に異なる市場の価格を比較する必要なしに、いつでも取引することができます。 デメリットを最小限に抑えながら、その利点を最大化する方法は、今後議論する重要な問題です。

MEVの影響を軽減するためのソリューションが次々と提案されていますが、市場におけるマルチロールパワーのバランスを考慮する必要があります。
MEVを緩和または排除する方法については、公正なシーケンスサービス、暗号化されたプライバシートランザクション、ブロック注文権オークション、提案者/ビルダーの分離など、さまざまなソリューションが提案されています。 これらの方法は斬新であり、鉱夫と裁定取引者の両方の利益を保護し、ブロックチェーンネットワークの着実な成長を確実にできるかどうかはまだ決定的ではありません。 各トランザクションには値が関連付けられています。 おそらく、裁定人が妥当な範囲内で価値の一部を抽出することを許可することは許容されます。
MEVは存在し続け、自由市場は最終的に動的均衡を達成するでしょう。
ブロックチェーン技術が成熟するにつれて、より複雑で包括的で統合されたマルチブロックチェーンネットワークを備えたMEV戦略が出現することが期待されています。 この状況により、ノードや裁定取引ボットのオペレーターがリソースを独占し、中央集権化の危機を引き起こすことを懸念する人もいますが、実際には、知識の拡大は必然的に競合他社をもたらします。 長期的には、MEVは熾烈な競争に満ちた市場であり、非効率的なノードとブロックチェーンネットワークは排除され、最高のパフォーマンスを持つものはユーザーによってサポートされます。 資源をめぐる競争では、効率と地方分権のバランスが達成されます。 MEVは存在し続けるかもしれませんが、より安価で競争力があり、暗号エコシステムの成長の主要な推進力として機能します。