¿Qué es MEV?

Comencemos con el proceso de implementación de la transacción: un nodo (como Geth o MEV Geth) mantiene una lista de transacciones no confirmadas o pendientes transmitidas a otros nodos a través de conexiones peer-to-peer o directamente a través de puntos de conexión RPC (Llamada de Procedimiento Remoto). Cada nodo tiene su propia piscina de transacciones (Mempool), y no existe un concepto de piscina de transacciones global. Las piscinas de transacciones de diferentes nodos pueden variar dependiendo de su ubicación y los nodos conectados. Además, los nodos limitan la cantidad de transacciones que almacenan en sus piscinas de transacciones para evitar ser abrumados por información de transacciones excesiva.

Fuente: Chainlink

El Valor Extraíble Máximo (MEV) se refiere a las ganancias adicionales que los productores de bloques (mineros o validadores) pueden obtener de la red de blockchain al controlar el orden de las transacciones. El MEV depende de cómo los nodos gestionan sus grupos de transacciones (Mempool), donde limitan las transacciones almacenadas para prevenir la congestión de la red. Los productores de bloques suelen extraer MEV al priorizar transacciones de tarifas de gas altas o al insertar sus propias operaciones rentables, lo que les permite obtener ganancias del arbitraje, las liquidaciones forzadas o las oportunidades de adelantamiento para obtener beneficios económicos adicionales.

Participantes del Ecosistema MEV

Mineros

En las blockchains de Prueba de Trabajo (PoW), los mineros validan y empaquetan transacciones en la cadena de bloques. Con el poder de seleccionar y ordenar transacciones, los mineros determinan qué transacciones incluir en función de las tarifas de Gas y el potencial de beneficio. Pueden explotar oportunidades de MEV a través de técnicas como "adelantarse" y "ataques de sandwich". Los mineros pueden insertar sus propias transacciones para aprovechar oportunidades de arbitraje o manipular el orden de las transacciones para maximizar las ganancias por tarifas de Gas. La estructura de la cadena de bloques inherentemente otorga a los mineros este control sobre el contenido del bloque, creando oportunidades naturales para la extracción de MEV.

Validadores

En las redes de Prueba de Participación (PoS), los validadores desempeñan un papel similar al de los mineros en PoW, encargándose de la validación y el ordenamiento de bloques. Tienen control sobre el orden de las transacciones, lo que es particularmente valioso en el entorno actual de altas comisiones de Gas, lo que les permite beneficiarse de las oportunidades de MEV. Los validadores aumentan sus ganancias al priorizar transacciones con comisiones de Gas más altas. Algunos también colaboran con buscadores y pagan comisiones a plataformas de MEV como Flashbots para asegurar la prioridad de las transacciones, creando así flujos de ingresos adicionales. Estas actividades derivan de los derechos de ordenamiento otorgados por la cadena de bloques a los validadores, lo que les permite buscar beneficios mientras se mantienen dentro de las reglas de consenso.

Buscadores

Los buscadores de MEV escanean las transacciones en cadena en busca de oportunidades de ganancias a través del arbitraje, la ejecución anticipada y las liquidaciones forzadas. Utilizando algoritmos sofisticados y bots comerciales, monitorean el grupo de transacciones no confirmadas en tiempo real para analizar posibles oportunidades de MEV. Ejecutan operaciones de arbitraje cuando detectan diferencias de precios de activos en exchanges descentralizados, comprando barato y vendiendo caro. Para el front-running, identifican las órdenes pendientes e insertan sus propias transacciones de antemano para beneficiarse de los movimientos de precios, una práctica conocida como "ataques sándwich". En los escenarios de liquidación, vigilan los niveles de garantía de los protocolos de préstamos y activan las liquidaciones inmediatamente cuando se cumplen las condiciones para reclamar las recompensas del protocolo.

Para asegurar la ejecución prioritaria, los buscadores suelen pagar tarifas de gas más altas a los mineros o validadores, o trabajar con los mineros a través de plataformas como Flashbots para asegurar que sus transacciones sean ordenadas favorablemente.

En resumen, el MEV se deriva fundamentalmente del poder de los productores de bloques para ordenar las transacciones. Esta capacidad para extraer valor es inherente a la estructura descentralizada y los mecanismos de confirmación de la cadena de bloques, lo que lo convierte en una parte integral del sistema.

Diferencias en los mecanismos de ordenación de transacciones a través de cadenas de bloques

El MEV (Valor Máximo Extraíble) surge de la forma en que las cadenas de bloques manejan el orden de las transacciones y las incertidumbres en el empaquetado de bloques. Cada red blockchain implementa su enfoque único para el orden de las transacciones, determinando cómo los validadores priorizan y secuencian las transacciones pendientes.

Ethereum

Ethereum utiliza un mecanismo de "Subasta de Gas Prioritario", donde la prioridad de las transacciones se determina por las tarifas de gas, siendo las tarifas más altas las que garantizan que los mineros prioricen las transacciones. Esto incentiva a los usuarios a aumentar las tarifas de gas para obtener prioridad, lo que ha dado lugar a fenómenos de MEV como el front-running y los ataques sandwich. Ethereum introdujo plataformas como Flashbots para mitigar estos riesgos, que proporcionan canales de transacción privados para reducir las subastas públicas de tarifas de gas.

Ethereum 2.0

En Ethereum 2.0, los validadores (en lugar de los mineros) controlan la producción de bloques. Los derechos de pedido de transacciones en las cadenas PoS son similares a los de las cadenas PoW, pero están optimizados con herramientas como MEV-Boost para reducir las subastas de tarifas de gas. Los validadores aún pueden priorizar las transacciones de tarifas altas y colaborar con plataformas como Flashbots para minimizar la ejecución anticipada pública. El diseño de Danksharding separa los roles de los proponentes de bloques y los constructores de transacciones. Los constructores crean y reordenan transacciones a partir de una "lista de transacciones" proporcionada por los proponentes para maximizar las ganancias de MEV, aunque no pueden modificar ni excluir transacciones.

Bitcoin

La ordenación de las transacciones de Bitcoin se basa en las comisiones de transacción. Sin embargo, debido al diseño más simple de Bitcoin y al menor volumen de transacciones, las subastas de tarifas de gas son menos pronunciadas que en Ethereum. El mecanismo de Bitcoin facilita principalmente transferencias de valor en lugar de la ejecución de contratos inteligentes complejos, lo que resulta en menos fenómenos de MEV. Los mineros priorizan las transacciones en función de las comisiones y el tamaño para maximizar los ingresos dentro de los límites de capacidad del bloque.

Durante el auge de los Ordinales, MEV y la congestión de la red se hicieron evidentes. Los Ordinales, aprovechando la actualización Taproot de Bitcoin, incrustan datos como imágenes y texto directamente en la cadena, asemejándose a los NFT. Los mineros priorizaron las transacciones de Ordinales de alto costo para obtener mayores ganancias. Estas transacciones ocuparon un espacio significativo en los bloques, intensificando la competencia de tarifas y alterando el orden tradicional de las transacciones. Los mineros comenzaron a adelantarse, identificando y empaquetando transacciones de Ordinales de alto costo desde el mempool para obtener ganancias máximas.

Solana

El mecanismo de consenso de Solana, que combina Proof of History (PoH) y Tower BFT, ofrece oportunidades únicas para MEV. Los validadores, al rotar al rol de Líder, tienen una autonomía significativa en la ordenación de transacciones. Pueden priorizar transacciones de alta comisión o participar en front-running. La piscina de transacciones de Solana no es completamente pública y los retrasos en la propagación de la información permiten a los Líderes explotar la asimetría de la información para la extracción de MEV.

Si bien la alta capacidad de procesamiento y la ejecución paralela de Solana reducen la congestión, los validadores aún pueden obtener ganancias al intervenir en el orden de las transacciones que dependen de secuencias específicas, como el arbitraje o la liquidación. La introducción en 2022 de Solana del mecanismo de Mercado de Tarifas Local procesa las tarifas de transacción a través del particionamiento de cuentas. Sin embargo, en particiones de alta demanda, los validadores pueden priorizar transacciones de alto valor para ganancias de MEV. La distribución geográfica de los nodos validadores y los retrasos en la propagación de la red también crean oportunidades para el front-running y la manipulación del orden.

Para hacer frente a estos desafíos, Solana está explorando los Servicios de Secuenciación Justa (FSS), mecanismos de tarifas mejorados y nodos de secuenciación descentralizados para mitigar el impacto de MEV en la experiencia del usuario.

Otras Cadenas de bloques

Otras cadenas de bloques centradas en la privacidad minimizan las oportunidades de ataque MEV al cifrar los datos de las transacciones y ocultar las cantidades de las mismas. Por ejemplo, el Protocolo Mina utiliza la tecnología de prueba de conocimiento cero para ocultar el contenido de las transacciones, lo que reduce la rentabilidad de los derechos de ordenación de transacciones para mineros y validadores. De manera similar, Aztec emplea la tecnología zk-Rollup para combinar múltiples transacciones antes de su envío en la cadena, lo que ayuda a prevenir el front-running y la manipulación de órdenes.

Tipos de transacciones MEV

Los tipos de ataques comunes en MEV incluyen front-running, ataques sandwich, transacciones de liquidación y ataques de tiempo. También existen otras formas, como los ataques de dark pool y los ataques de capa.

Front-running

Fuente: hacken.io

Front-running se refiere a mineros o validadores que insertan sus propias transacciones antes que las transacciones de un usuario, especialmente cuando anticipan que la transacción causará un cambio significativo en el precio. Por ejemplo, si se va a realizar una orden de compra grande, un minero podría comprar el activo de antemano y venderlo inmediatamente después de que la orden grande haga subir el precio, obteniendo beneficios del cambio de precio. Este tipo de transacción aprovecha el control sobre el orden de las transacciones, creando efectivamente una 'preemptación de transacción' a corto plazo.

Ataque sándwich

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Origen: Ethereum

Un ataque sandwich es una forma especializada de front-running, que se ve a menudo en el comercio DEX. Los atacantes insertan una transacción de compra o venta antes de la transacción objetivo para inflar o desinflar su precio de ejecución. Luego, inmediatamente después de la transacción objetivo, ejecutan una transacción opuesta para capturar la oportunidad de arbitraje. Esta estrategia de "sandwich" no solo empeora el precio de ejecución para el comerciante objetivo, sino que también aumenta sus costos de transacción, socavando la equidad para los usuarios regulares y los mercados descentralizados.

Liquidación

Las transacciones de liquidación suelen ocurrir en protocolos de préstamos. Cuando el valor del colateral de un prestatario cae por debajo de un umbral de liquidación, el protocolo permite a los liquidadores repagar parte del préstamo y ganar una recompensa por la liquidación. Los buscadores monitorean los valores del colateral en tiempo real y ejecutan transacciones de liquidación cuando se cumplen las condiciones, reclamando recompensas. Estas transacciones son altamente competitivas, con los liquidadores a menudo pagando altas tarifas de gas para obtener prioridad.

Ataque del ladrón del tiempo

Un ataque de ladrones de tiempo es un ataque de reorganización de cadena donde los mineros reorganizan el estado de la cadena de bloques, reordenando o incluso modificando transacciones pasadas para extraer mayores beneficios. Este ataque depende de la concentración de la potencia de hash o la autoridad de validación, lo que permite controlar una parte de la historia de la cadena de bloques. Tales ataques socavan la estabilidad y la confianza de la red de cadena de bloques, ya que las reorganizaciones frecuentes reducen la eficiencia del consenso, aumentan los retrasos y la incertidumbre de las transacciones, y erosionan la confianza del usuario en la finalidad de las transacciones.

Impacto de MEV en Defi

MEV introduce nuevos incentivos económicos para mineros, validadores y buscadores, lo que les permite obtener beneficios adicionales más allá de las tarifas de transacción estándar. Estos incentivos impulsan la competencia de "oferta prioritaria", lo que conduce a tarifas de gas significativamente aumentadas y exacerba la congestión de la red. En DeFi, esto no solo aumenta los costos de transacción para los usuarios regulares, sino que también dificulta la ejecución de pequeñas transacciones durante períodos de altas tarifas de gas, limitando la participación de ciertos usuarios.

Los ataques de MEV, como el arbitraje y el front-running, desestabilizan las ganancias de los proveedores de liquidez (LP) e incluso pueden reducirlas. Los atacantes obtienen beneficios de la manipulación de precios, lo que puede provocar desequilibrios en los pools de liquidez y aumentar las pérdidas impermanentes. Además, las ganancias de los LP ya no dependen únicamente del volumen de operaciones, sino que también son influenciadas por los buscadores de MEV y los mineros que manipulan el orden de las transacciones, representando una potencial amenaza económica para los LPs ordinarios.

Abordar el MEV implica redistribuir de manera efectiva las ganancias obtenidas por los buscadores a todos los participantes y garantizar la ejecución eficiente de los mecanismos de negociación.

Soluciones Actuales

Enfoques básicos

Los DEX reducen los riesgos iniciales al revelar información parcial de las órdenes y utilizar mecanismos de subasta, que ayudan a los operadores a anticipar los movimientos del mercado. Las soluciones de capa 2 procesan las transacciones fuera de la cadena, lo que limita la capacidad de los buscadores de MEV para monitorear las operaciones al mantener los detalles de las transacciones fuera de la cadena principal. Las tecnologías de privacidad, como zk-rollups, ejecutan transacciones fuera de la cadena, lo que restringe el acceso de los atacantes a la información de las transacciones. Los bloqueos de tiempo imponen retrasos, lo que requiere que las transacciones se ejecuten después de un bloqueo específico, lo que mitiga los riesgos de las oportunidades de arbitraje rápido, particularmente en la lucha contra los ataques de préstamos flash. Los mecanismos de subasta justa y el orden aleatorio crean secuencias de transacciones más equitativas. Los protocolos de pedidos cifrados protegen los detalles de las transacciones hasta que se cumplen condiciones específicas, lo que evita fugas tempranas de información. La separación de las transacciones confidenciales de la mempool pública protege la integridad de los paquetes MEV. Por último, la gobernanza comunitaria y los incentivos transparentes mantienen la equidad del sistema a través de la votación colectiva sobre las medidas de prevención del MEV, evitando los riesgos asociados al control unilateral.

Soluciones a diferentes niveles

Para mitigar los fenómenos dañinos de MEV en los sistemas de cadena de bloques, se han propuesto diversas soluciones en múltiples niveles y herramientas, incluyendo la capa de consenso, capa de ejecución, capa de aplicación, soluciones de Capa 2 y herramientas especializadas de MEV.

Capa de consenso: La capa de consenso tiene como objetivo reducir MEV ajustando la producción de bloques y los mecanismos de ordenación de transacciones, evitando que los productores de bloques manipulen arbitrariamente el orden de las transacciones. La Separación Propositor-Constructor (PBS) de Ethereum 2.0 es un enfoque innovador que separa los roles de los proponentes de bloques y constructores, permitiendo a los constructores construir bloques sin controlar directamente el orden de las transacciones. Los protocolos de ordenación descentralizados mejoran aún más la transparencia y aleatoriedad de las transacciones, reduciendo los riesgos de MEV y garantizando un proceso justo de producción de bloques.

Capa de ejecución: En la capa de ejecución, el MEV se mitiga a través de medidas de preservación de la privacidad y mecanismos optimizados de subasta de gas. El sistema de retransmisión de transacciones privadas de Flashbots permite a los usuarios enviar transacciones de forma privada, evitando la exposición al grupo de transacciones públicas. Además, algunas plataformas han mejorado los mecanismos de subasta de gas para reducir la necesidad de que los usuarios paguen altas tarifas de gas para priorizar, lo que reduce la frecuencia de la ejecución anticipada y otros problemas relacionados con MEV.

Capa de aplicación: En la capa de aplicación, los protocolos DeFi y los DEX abordan MEV mediante la implementación de subastas por lotes e intercambios atómicos. Plataformas como Balancer y Uniswap V3 procesan todas las transacciones en lotes basados en el tiempo, previniendo efectivamente comportamientos perjudiciales de MEV como ataques sandwich. Los oráculos como Chainlink proporcionan referencias de precios en cadena, reduciendo las oportunidades de arbitraje y disminuyendo la probabilidad de explotación de MEV.

Capa 2: Las soluciones de escalado de capa 2 mitigan los riesgos de MEV al procesar grandes volúmenes de transacciones fuera de la cadena antes de enviarlas a la cadena principal. Tecnologías como Optimistic Rollups y ZK-Rollups agrupan y verifican las transacciones antes de registrarlas en la cadena, lo que evita que los productores de bloques manipulen el orden de las transacciones. Además, ciertos protocolos de capa 2 para DEX utilizan la conciliación y liquidación de órdenes fuera de la cadena, lo que reduce aún más las posibles oportunidades de MEV.

Soluciones Representativas

Varios productos especializados en el dominio de MEV han abordado muchos problemas. Los proveedores líderes como Flashbots y Blocknative ayudan a los mineros, validadores y buscadores a identificar y extraer MEV en las plataformas DeFi.

Flashbots

Flashbots aborda los desafíos de MEV mediante la introducción de "transacciones de paquetes de MEV", que envían un grupo de transacciones como operaciones atómicas, asegurando que todas se ejecuten o todas fallen, evitando la anticipación y las transacciones preventivas. Los relés de Flashbots conectan a los buscadores y mineros, ofreciendo un mecanismo transparente de envío de transacciones. La plataforma emplea un sistema de subasta de gas de prioridad mejorada, que permite a los mineros y validadores seleccionar transacciones basadas en el valor de MEV, al tiempo que reduce la congestión de la red. Al proporcionar oportunidades transparentes de extracción de MEV, Flashbots garantiza la equidad, permitiendo que cualquier usuario capaz participe en la extracción de MEV. Estos diseños mejoran tanto la eficiencia como la equidad de los procesos de MEV.

Blocknative

La innovación principal de Blocknative radica en proporcionar una plataforma de relé de MEV transparente y eficiente. Al conectarse a la plataforma, los validadores pueden acceder a bloques completos que contienen oportunidades de MEV. A diferencia de los sistemas tradicionales impulsados por mineros, Blocknative utiliza un modelo de relé abierto, lo que permite a múltiples constructores y validadores competir de manera justa, reduciendo así los riesgos de centralización de MEV. Además, Blocknative ofrece puntos finales de RPC de paquetes de MEV, lo que ayuda a los buscadores a optimizar las estrategias de MEV al agrupar y enviar transacciones a la cadena de bloques.

BloxRoute

BloxRoute innova a través de su protocolo de “Red de Distribución de Blockchain (BDN)”, que admite múltiples nodos a través de pasarelas de código abierto o APIs públicas de BloxRoute. Esto garantiza baja latencia, alto rendimiento y neutralidad de protocolo. Este diseño permite a los nodos sincronizarse rápidamente, lo que ayuda a los proyectos de blockchain a mejorar la velocidad de transacción, reducir la congestión y disminuir los costos de transacción.

Red Eden

Eden Network introduce un mecanismo de "inquilino de slot", que permite a los usuarios apostar tokens EDEN para alquilar espacio prioritario en bloque. Esto garantiza que sus transacciones se procesen en el bloque designado con protección MEV. Este diseño protege a los traders contra ataques MEV adversos, como el front-running, especialmente durante períodos de alta congestión de red.

Eden Network también incentiva a los productores de bloques con recompensas en tokens para cumplir con las reglas del protocolo, asegurando que las transacciones se procesen en el orden correcto. Los productores de bloques que violen estas reglas se enfrentan a penalizaciones, incluida la posible eliminación de la red.

Conclusión

En resumen, MEV tiene un impacto complejo en la equidad, la integridad transaccional y el desarrollo a largo plazo del ecosistema de la cadena de bloques. Si bien MEV proporciona a los mineros y validadores incentivos adicionales, atrayendo más proyectos y participación comunitaria, también impone altos costos de transacción a los usuarios regulares. Prácticas como el front-running y los ataques sandwich obstaculizan la capacidad de los usuarios para ejecutar transacciones en el orden previsto, aumentando la imprevisibilidad. Los participantes técnicamente hábiles o los mineros ingeniosos en este entorno aprovechan las ventajas informativas para obtener ganancias, dejando a los usuarios ordinarios en desventaja. Este desequilibrio socava la transparencia y la descentralización que la cadena de bloques originalmente pretendía lograr. Además, MEV contribuye a la asimetría de la información y la congestión de la red.

MEV plantea desafíos significativos para la equidad de la cadena de bloques. Esencialmente, representa una 'oportunidad de arbitraje' dentro del diseño del sistema, permitiendo a los mineros o validadores aprovechar ventajas informativas y de ordenación, perturbando los principios justos fundamentales para el diseño de la cadena de bloques. La centralización de MEV agrava el problema, ya que los validadores con recursos capturan más oportunidades de beneficios mientras los usuarios regulares y los mineros más pequeños luchan por beneficiarse.

Las soluciones futuras pueden centrarse en mejorar los mecanismos de consenso y las reglas de ordenación, con una innovación continua en diferentes capas. A medida que crecen más ecosistemas de cadenas públicas, es probable que el MEV entre cadenas se convierta en un punto clave en los próximos desarrollos.