Com a rápida evolução do ecossistema Blockchain, o Valor Máximo Extraível (MEV) emergiu como um desafio chave que impacta o desempenho, a equidade e a experiência do usuário em blockchains públicos. MEV refere-se ao valor adicional extraído por mineradores, validadores ou outros participantes da rede por meio de reordenação, inserção ou exclusão de transações, conforme detalhado em uma visão geral anterior do MEV. Esse problema é generalizado em redes Blockchain, especialmente em cenários de exchanges descentralizadas (DEX), liquidação e arbitragem.

Embora blockchains como o Ethereum tenham realizado abundante pesquisa e adotado contramedidas, o design único de cada blockchain leva a diferentes manifestações e gravidade de problemas de MEV. Solana, como uma blockchain pública de alto desempenho, é conhecida por sua alta taxa de transferência e baixa latência. No entanto, enquanto essas características amenizam alguns problemas de MEV, também trazem novos desafios: alta concorrência leva a problemas de lances - a arquitetura de alto desempenho da Solana permite que mais participantes compitam simultaneamente por recursos on-chain, o que intensifica os riscos de front-running e resequenciamento de transações; o amplo uso do modelo de Central Limit Order Book (CLOB) pela Solana, enquanto aumenta a liquidez, também oferece mais espaço para arbitragem de alta frequência e atuação de bots de MEV; a baixa latência melhora a experiência do usuário, mas também destaca a sensibilidade aos atrasos entre os nós, exacerbando o problema de “vantagem do primeiro a agir”...

Para enfrentar esses desafios, a comunidade e os desenvolvedores sugeriram várias soluções, como otimizar os mecanismos de consenso, implementar pools de transações atrasadas e desenvolver algoritmos de correspondência de pedidos mais justos. Este artigo aprofunda a manifestação distintiva dos problemas de MEV na blockchain Solana, sintetizando pesquisas e práticas existentes para analisar soluções potenciais. O objetivo é oferecer insights para a construção de um ecossistema Solana mais justo e eficiente.

Visão geral do MEV na Solana

Em junho de 2024, um bot de sanduíche MEV conhecido como "arsc" explorou os usuários da Solana para roubar aproximadamente $30 milhões em ataques MEV nos últimos dois meses. Isso e os debates subsequentes sobre o design da infraestrutura com o Ethereum chamaram novamente a atenção para os problemas de MEV da Solana.

De acordo com os dados mais recentes, a rede da Solana gera estimadamente $500 milhões anualmente a partir do MEV. A Jito Labs, um flashbot na Solana, fornece informações sobre a escala da receita do MEV na rede. O gráfico abaixo compara a renda dos principais protocolos DeFi, mostrando que a receita mensal da Jito Labs em outubro atingiu $78,92 milhões, um dobro dos $39,45 milhões registrados em maio. Em 24 de outubro, o protocolo ganhou $6,14 milhões em um único dia apenas com gorjetas, destacando a forte demanda por serviços de extração de MEV na rede Solana.

Fonte: Defillama

Este ano, a atividade de MEV na Solana tem sido particularmente pronunciada nas negociações de tokens de meme de alto perfil. O fator primário que impulsiona essa tendência é que as transações de tokens de meme muitas vezes estão concentradas em pools de baixa liquidez, o que torna seus preços altamente suscetíveis à manipulação. Dada a natureza especulativa dos tokens de meme e sua extrema volatilidade de preços, os bots de MEV têm inúmeras oportunidades de lucro. Além disso, erros na execução de pedidos dentro dessas pools de baixa liquidez abrem ainda mais a porta para a exploração de MEV. Por exemplo, um trader comprou acidentalmente tokens dogwifhat a $3 cada, enquanto o preço de mercado era apenas $0.20. Como resultado, isso permite que os bots de MEV aproveitem rapidamente a oportunidade. A negociação de tokens de meme tornou-se um componente importante da atividade de MEV, com a loucura do token BONK no início de 2024, com volumes de negociação diários disparando para $50 a $60 milhões, uma parte significativa dos quais foi impulsionada por negociações relacionadas ao MEV.

Como a Arquitetura da Solana Permite Oportunidades de Negociação MEV

Prova de História (PoH)

Prova de História (PoH) baseia-se em funções de atraso verificáveis (VDF) para gerar e verificar sequências de tempo. Cada carimbo de data/hora contém o hash do carimbo de data/hora anterior, o que garante que os eventos sejam registrados em ordem. O resultado de cada operação está sujeito à saída anterior, resultando em saídas imprevisíveis. Esse processo é executado em um núcleo único de GPU, registrando periodicamente a saída atual e o número de chamadas. Validadores confirmam essas saídas por meio de cálculos paralelos para garantir a sequência de tempo e a segurança. Agindo como um relógio descentralizado, PoH ajuda a reduzir a necessidade de sincronização de nós e simplifica o processo de consenso.

Origem:Whitepaper Solana

Sem PoH, a sequência de transações pode estar sujeita a outros fatores, como a oferta de taxas de mineradores ou atrasos de sincronização de nós. No entanto, com PoH em Solana, cada evento (por exemplo, transações, produção de blocos) tem um carimbo de data/hora claro e acordado. Isso permite que outros nós e validadores verifiquem facilmente a sequência de eventos. Essa transparência é crucial para os negociadores de MEV, pois fornece um quadro claro para determinar quais transações serão executadas primeiro e quais podem apresentar oportunidades de arbitragem. Os negociadores de MEV podem usar os carimbos de data/hora gerados por PoH para prever quais transações poderiam impactar o mercado, o que lhes permite executar operações de arbitragem antes que essas transações ocorram.

O design do PoH permite que a Solana processe e verifique transações com velocidade excepcional. A rede Solana alcança confirmações de transações com baixa latência calculando os carimbos de data/hora do PoH em cada nó. Isso é uma vantagem significativa para os traders de MEV, já que a essência do trading de MEV muitas vezes depende de respostas rápidas às mudanças de mercado. Nos mercados DeFi, o preço de certos ativos pode mudar devido a uma única transação, e os traders de MEV podem se beneficiar dessas flutuações para obter lucro. As capacidades de baixa latência do PoH permitem que eles antecipem a execução de trades de outras pessoas. A verificação criptográfica do carimbo de data/hora inerente ao PoH sustenta a alta taxa de transferência da Solana. Ela permite que a rede processe um volume enorme de transações muito mais rapidamente do que as blockchains tradicionais. Isso cria amplas oportunidades para o trading de alta frequência e extração eficiente de MEV.

PoH reduz as necessidades de comunicação entre os nós, é por isso que Solana é conhecida por sua alta eficiência de rede. Essa condição faz com que a atividade da blockchain de Solana seja frequente. A alta velocidade de processamento e baixa latência são especialmente adequadas para negociações de alta frequência e arbitragem em mercados de baixa liquidez, e um número crescente de novos projetos ainda atrai negociações de MEV.

Torre BFT

A essência da Tower BFT reside em acelerar o processo de consenso minimizando a sobrecarga de comunicação dos nós. Protocolos BFT tradicionais exigem extensas trocas de mensagens para alcançar consenso, especialmente em redes de vários nós, onde atrasos e uso de largura de banda são inevitáveis. O mecanismo PoH da Solana pré-calcula e registra carimbos de data/hora. Isso permite que os nós validadores verifiquem eficientemente a sequência de transações, contando apenas com os carimbos de data/hora gerados pelo PoH. Não há necessidade de trocar extensos dados de sequência temporal.

Origem:Blog Helius - Consenso sobre Solana

A operação da Tower BFT é baseada nos seguintes pontos-chave:

Sequência de Verificação: O Tower BFT utiliza a sequência de tempo fornecida pelo PoH para garantir que cada validador tenha uma referência clara de tempo ao votar. Isso acelera o processo de consenso e evita os atrasos normalmente encontrados nos algoritmos tradicionais de BFT.

Peso do Voto: Cada validador vota com base em seu peso na rede. O processo de votação fortalece a consistência e confiabilidade ao acumular continuamente dados históricos confirmados. Isso garante que, quando o consenso é alcançado, uma minoria de nós não possa comprometer facilmente a segurança da rede.

Reduzindo as Necessidades de Sincronização da Rede: Através do PoH, a Tower BFT reduz a quantidade de trocas de mensagens necessárias entre os nós, o que melhora a eficiência e escalabilidade da rede. Na rede Solana, isso significa que mais transações podem ser processadas simultaneamente, reduzindo assim os atrasos causados por problemas de sincronização dos nós.

Ao combinar o mecanismo PoH, o Tower BFT pode fornecer um ambiente de negociação de baixa latência e eficiente. Semelhante ao PoH, essa eficiência e baixa latência criam vastas oportunidades para MEV. Os negociadores de MEV frequentemente precisam executar um grande número de transações em um curto período de tempo. A alta taxa de transferência da rede Solana capacita os negociadores de MEV a aproveitar oportunidades de arbitragem com maior eficiência e frequência.

Agendamento simultâneo de líderes

Solana aproveita o mecanismo PoH para estabelecer um carimbo de data/hora unificado em toda a rede e atribui vários líderes para programação paralela com base nesse carimbo de data/hora. Cada líder tem a tarefa de produzir um bloco dentro de um intervalo de tempo designado, conhecido como um 'intervalo de líder'. Operando simultaneamente, esses líderes geram blocos usando o carimbo de data/hora unificado, que são então validados juntamente com aqueles produzidos por outros líderes. Essa estrutura paralela melhora significativamente o throughput de transações da Solana, enquanto reduz a latência de confirmação. Ao contrário das blockchains tradicionais como Bitcoin e Ethereum, onde um único líder (minerador ou validador) lida com a geração de blocos, o agendamento de líderes simultâneos da Solana permite a criação de vários blocos simultaneamente, maximizando assim a eficiência e escalabilidade da rede.

O modelo de líder único em blockchains tradicionais muitas vezes encontra gargalos durante a produção de blocos, especialmente durante períodos de alto volume de transações. Isso pode levar a atrasos e incertezas na execução de negociações de arbitragem, porque os negociadores de MEV podem precisar aguardar a geração e confirmação do bloco. O agendamento de líderes simultâneos da Solana reduz o tempo de espera na produção de blocos, permitindo que vários líderes produzam blocos simultaneamente. Isso resulta em confirmações de transações mais rápidas e inclusão de blocos.

O agendamento simultâneo de líderes introduz competição entre os líderes. Em cada slot, vários líderes são responsáveis por gerar blocos, e cada líder pode priorizar transações diferentes, o que resulta em discrepâncias de preço ou inconsistências na sequência de transações. Os negociadores de MEV podem aproveitar essas variações executando rapidamente negociações antes dos outros. Quando vários líderes geram blocos, algumas transações podem ser priorizadas em um bloco de um líder, mas atrasadas em outro. Isso permite que os negociadores de MEV explorem essas diferenças de tempo entre os slots para se envolverem em arbitragem.

Estrutura de Mercado de Taxa Nativa

Solana atualmente tem uma estrutura de taxa de duas camadas: taxas base e taxas de prioridade. Cada transação requer uma taxa base, geralmente fixada em 5.000 lamports/assinatura, equivalente a aproximadamente 0,000005 SOL. A taxa de prioridade é uma taxa adicional opcional que visa melhorar a prioridade da transação na rede. 50% da taxa de prioridade é queimada, enquanto os restantes 50% são pagos ao líder atual (validador). A ideia principal deste mecanismo é ajustar a sequência de processamento da transação por meio de incentivos, permitindo assim que os remetentes de transações paguem por uma prioridade mais alta e garantindo que os validadores processem suas transações rapidamente no próximo bloco.

Uma vez que Solana carece de um mecanismo dinâmico de taxas como o EIP-1559 do Ethereum, o sistema de taxa de prioridade de alguma forma reflete os ajustes dinâmicos com base nas condições da transação, o que serve a uma função semelhante. A característica chave desse mecanismo é que ele permite que os remetentes de transações ajustem suas taxas de forma flexível com base no estado atual da rede para garantir o processamento oportuno de acordo com a demanda de mercado. Para os negociadores de MEV, isso é especialmente crucial: os negociadores de MEV podem pagar taxas mais altas quando a rede está ocupada para priorizar suas transações no próximo bloco.

No entanto, a estrutura de taxas dinâmicas da Solana ainda tem espaço para melhorias. O sistema de taxas atual não está isento de falhas e espera-se que as atualizações futuras criem um design mais justo e eficiente.

Qualidade de Serviço (QoS)

O mecanismo de Qualidade de Serviço (QoS) é um sistema de gerenciamento de tráfego de rede baseado em alocação ponderada. Solana usa-o para atribuir prioridade a diferentes tipos de transações, otimizando assim a distribuição de recursos e o desempenho da rede. Os validadores alocam recursos de rede com base na participação que detêm. Contas com apostas mais altas recebem mais largura de banda de processamento durante o congestionamento da rede, tornando a alocação de recursos mais incentivada economicamente. Os validadores são responsáveis por processar transações e manter o estado do razão na rede. A QoS garante que os validadores possam gerenciar eficientemente o tráfego de rede de acordo com sua participação, ao mesmo tempo em que os incentiva a atrair usuários por meio de apostas mais altas.

Durante períodos de congestionamento de rede, transações de baixa prioridade (geralmente aquelas com taxas mais baixas) podem consumir recursos de rede, levando a atrasos em transações de alto valor, como negociações de MEV. O QoS aborda esse problema implementando um sistema de classificação de prioridades e alocação de recursos, que garante que transações de baixo valor não prejudiquem a eficiência das transações de alto valor. Esse mecanismo permite que os traders de MEV planejem suas estratégias de forma mais eficaz, aumentando assim a certeza da execução. Os traders de MEV frequentemente precisam realizar várias transações relacionadas simultaneamente, como a execução de estratégias complexas de arbitragem em pontes multi-chain ou em bolsas descentralizadas. O QoS garante que essas transações relacionadas sejam processadas consecutivamente dentro de uma janela de tempo curta, reduzindo o risco de falhas causadas por interrupções na cadeia de transações.

Protocolo QUIC

Solana utiliza o protocolo QUIC para reduzir significativamente o tempo entre a submissão e a confirmação de transações, otimizando assim os fluxos de trabalho dos validadores e oferecendo tempo mais preciso para negociações de MEV. O QUIC permite uma conexão mais rápida e recuperação, o que minimiza a latência da rede. Ele também suporta a transmissão simultânea de vários fluxos de dados por uma única conexão, o que alivia a congestão da rede. Além disso, o QUIC possui um mecanismo eficiente de controle de congestionamento e uma estratégia de recuperação de perda de pacotes, que garante uma transmissão rápida de transações mesmo em condições de rede instáveis. Com criptografia integrada, o QUIC garante a transmissão segura de dados. Sua implementação resolveu muitos dos problemas anteriores de tempo de inatividade da rede Solana.

Soluções MEV da Solana

Jito: Provedor de Infraestrutura MEV na Solana

Ao discutir soluções MEV na Solana, devemos destacar a Jito. A Jito Network, lançada pela equipe da Jito Labs, concentra-se na infraestrutura MEV para a Solana. A Jito Labs introduziu vários produtos, incluindo o Cliente Validador Jito-Solana e o Motor de Bloco Jito. Em agosto de 2022, a Jito Labs anunciou ter levantado US$ 10 milhões em financiamento da Série A, liderado pela Multicoin Capital e pela Framework Ventures.

Jito-Solana

Jito-Solana é uma variante otimizada do cliente validador Solana, projetada especificamente para extração eficiente de MEV. Ao apoiar o agrupamento de transações, Jito permite que os pesquisadores controlem a sequência de transações dentro de um bloco. Esse controle minimiza a probabilidade de os pesquisadores recorrerem a transações de baixo valor ou desnecessárias, incentivando em vez disso a participação em um sistema de leilão simplificado, onde os lances são feitos com base em recompensas potenciais. O mecanismo de agrupamento do Jito melhora as chances de as transações serem incluídas em blocos, permitindo que os pesquisadores enviem várias transações em lote único, melhorando assim a eficiência e reduzindo a dependência de transações de baixo valor. Os validadores priorizam os pacotes de maior pagamento, o que impulsiona interações mais lucrativas e reduz falhas de transações.

Jito Bloco Motor

O Jito Block Engine é uma plataforma de leilão off-chain através da qual relayers, searchers e validadores na rede podem coordenar a sequência de transações através de um mecanismo de leilão, maximizando assim a extração de MEV.

Painel MEV

Jito Labs fornece o Painel MEV para monitorar e analisar a atividade MEV na Solana. Ele ajuda desenvolvedores, validadores e usuários a entender as especificidades e tendências do MEV na rede Solana.

Otimização do agendador

Em questões relacionadas ao MEV, a incerteza na sequência de transações torna mais fácil o front-running e os ataques sandwich. Os atacantes podem lucrar manipulando a sequência de transações para explorar os mecanismos de prioridade dos nós de validação. Para resolver isso, a Solana otimizou seu agendador, especialmente com a atualização do agendador da versão 1.18 que está por vir.

O agendador é otimizado para melhorar principalmente o determinismo da classificação de prioridade de transações. A arquitetura de processamento multithread atual da Solana pode levar a decisões de prioridade dessincronizadas quando diferentes threads processam transações de filas separadas. Essa inconsistência permite que atacantes interrompam transações normais de usuários ao enviar transações conflitantes. O agendador redesenhado concentra-se em aprimorar a coordenação entre threads para minimizar conflitos de sequenciamento de transações que surgem de condições de corrida. Além disso, o sistema otimizado identifica melhor transações de alta prioridade, garantindo que sejam processadas sem atraso, mesmo durante a congestão da rede.

Aprimoramentos de Privacidade

Em resposta às transações de MEV, Solana está melhorando a privacidade criptografando detalhes da transação, tornando mais difícil para os atacantes acessar informações críticas. Além disso, Solana está explorando conceitos semelhantes aos pools de transações privadas do Ethereum. Os usuários podem rotear suas transações por meio de um pool de privacidade. Nesse pool, as transações permanecem ocultas do público até serem processadas, minimizando assim o risco de ataques de sandwich e front-running.

Sequenciamento descentralizado

Ao implementar serviços de sequenciamento independentes, a Solana separa a lógica de sequenciamento de transações dos nós de validação. O uso de algoritmos de randomização no sequenciamento diminui efetivamente as chances de certas transações serem priorizadas, reduzindo assim a capacidade dos atacantes de explorar mecanismos de sequenciamento para extração de MEV. Além disso, o modelo de incentivo do validador pode ser ajustado para reduzir sua dependência de taxas de prioridade, o que incentiva um processamento de transações mais imparcial em vez de manipular a sequência para obter lucro extra.

Conclusão

MEV há muito tempo tem sido um desafio significativo para redes descentralizadas. Embora Solana seja renomada por sua alta performance e baixa latência, essas qualidades a tornam um alvo atraente para atacantes MEV. Problemas como front-running, ataques sandwich e sequenciamento malicioso de transações comprometem a justiça da rede e degradam a experiência do usuário. Para enfrentar esses problemas, Solana implementou soluções em várias camadas, incluindo otimizações de agendamento, tecnologias de aprimoramento de privacidade e ajustes no modelo de taxas. Solana tem como objetivo mitigar os riscos de front-running e ataques sandwich por meio desses esforços, ao mesmo tempo que melhora a alocação de recursos.

Abordar a questão do MEV requer avanços tecnológicos, envolvimento contínuo da comunidade e construção de consensos. A comunidade pode desenvolver colaborativamente soluções para os desafios do MEV, promovendo governança descentralizada e discussões transparentes. A Solana também deve oferecer ferramentas e recursos para ajudar os usuários a detectar e mitigar ataques MEV, capacitando-os com defesas proativas. À medida que a rede se expande e se torna mais complexa, a Solana deve equilibrar alto desempenho, descentralização e justiça. Ainda há um longo caminho a percorrer para resolver o problema do "triângulo impossível".