O que é MEV?

Vamos começar com o processo de implementação da transação: Um nó (como Geth ou MEV Geth) mantém uma lista de transações não confirmadas ou pendentes transmitidas para outros nós por meio de conexões entre pares ou diretamente por meio de pontos de extremidade RPC (Chamada de Procedimento Remoto). Cada nó possui sua própria lista de transações (Mempool) e não há conceito de uma lista global de transações. As listas de transações de diferentes nós podem variar dependendo de sua localização e dos nós conectados. Além disso, os nós limitam o número de transações armazenadas em suas listas para evitar sobrecarga de informações de transação excessivas.

Fonte: Chainlink

O Valor Máximo Extraível (MEV) refere-se aos lucros adicionais que os produtores de blocos (mineradores ou validadores) podem obter na rede blockchain ao controlar a ordem das transações. O MEV depende de como os nós gerenciam suas pools de transações (Mempool), onde eles limitam as transações armazenadas para evitar congestionamento da rede. Os produtores de blocos geralmente extraem o MEV priorizando transações com taxas de Gas elevadas ou inserindo suas próprias negociações lucrativas, possibilitando que eles lucrem com arbitragem, liquidações forçadas ou oportunidades de front-running para obter benefícios econômicos adicionais.

Participantes do Ecossistema MEV

Mineiros

Nas blockchains Proof of Work (PoW), os mineiros validam e empacotam transações na blockchain. Com o poder de selecionar e ordenar transações, os mineiros determinam quais transações incluir com base nas taxas de gás e no potencial de lucro. Eles podem explorar oportunidades de MEV através de técnicas como "front-running" e "sandwich attacks". Os mineiros podem inserir suas próprias transações para capturar oportunidades de arbitragem ou manipular a ordem das transações para maximizar os ganhos de taxas de gás. A estrutura da blockchain dá aos mineiros esse controle sobre o conteúdo do bloco, criando oportunidades naturais para extração de MEV.

Validadores

Nas redes de Prova de Participação (PoS), os validadores desempenham um papel semelhante ao dos mineiros em PoW, lidando com a validação e ordenação de blocos. Eles têm controle sobre a ordem das transações - particularmente valioso no ambiente de taxas de Gas elevadas de hoje - o que lhes permite lucrar com oportunidades de MEV. Os validadores aumentam seus ganhos priorizando transações com taxas de Gas mais altas. Alguns também se associam a buscadores e pagam taxas a plataformas de MEV como Flashbots para garantir a prioridade da transação, criando fluxos de receita adicionais. Essas atividades derivam dos direitos de ordenação concedidos pela blockchain aos validadores, permitindo-lhes buscar lucros enquanto permanecem dentro das regras de consenso.

Pesquisadores

Os pesquisadores MEV verificam transações on-chain em busca de oportunidades de lucro por meio de arbitragem, front-running e liquidações forçadas. Usando algoritmos sofisticados e bots de negociação, eles monitoram o pool de transações não confirmadas em tempo real para analisar potenciais oportunidades de MEV. Eles executam negociações de arbitragem quando identificam diferenças de preço para ativos em exchanges descentralizadas, comprando na baixa e vendendo na alta. Para o front-running, eles identificam ordens pendentes e inserem suas próprias transações de antemão para lucrar com os movimentos de preços – uma prática conhecida como "ataques sanduíche". Em cenários de liquidação, observam os níveis de garantia dos protocolos de empréstimo e desencadeiam liquidações imediatamente quando estão reunidas as condições para reclamar recompensas protocolares.

Para garantir a execução prioritária, os pesquisadores geralmente pagam taxas de gás mais altas aos mineradores ou validadores, ou trabalham com mineradores através de plataformas como Flashbots para garantir que suas transações sejam ordenadas de forma favorável.

Em resumo, o MEV deriva fundamentalmente do poder dos produtores de blocos para ordenar transações. Esta capacidade de extrair valor é inerente à estrutura descentralizada da Blockchain e aos mecanismos de confirmação, tornando-se uma parte integrante do sistema.

Diferenças nos Mecanismos de Ordenação de Transações entre Blockchains

MEV (Valor Extraível Máximo) surge da forma como as blockchains lidam com a ordenação de transações e as incertezas na embalagem de blocos. Cada rede blockchain implementa sua abordagem única para a ordenação de transações, determinando como os validadores priorizam e sequenciam as transações pendentes.

Ethereum

O Ethereum utiliza um mecanismo de "Leilão de Gás Prioritário", onde a prioridade da transação é determinada pelas taxas de gás, com taxas de gás mais altas garantindo que os mineradores priorizem as transações. Isso incentiva os usuários a aumentar as taxas de gás para prioridade, o que levou a fenômenos de MEV como front-running e ataques de sandwich. O Ethereum introduziu plataformas como a Flashbots para mitigar esses riscos, que fornecem canais de transação privados para reduzir os leilões públicos de taxas de gás.

Ethereum 2.0

No Ethereum 2.0, validadores (em vez de mineradores) controlam a produção de blocos. Os direitos de ordem de transação em cadeias PoS são semelhantes às cadeias PoW, mas são otimizados com ferramentas como MEV-Boost para reduzir leilões de taxas de gás. Os validadores ainda podem priorizar transações de alta taxa e colaborar com plataformas como Flashbots para minimizar a execução pública antecipada. O design Danksharding separa os papéis dos proponentes de blocos e construtores de transações. Os construtores criam e reordenam transações a partir de uma "lista de transações" fornecida pelos proponentes para maximizar os ganhos de MEV, embora não possam modificar ou excluir transações.

Bitcoin

A ordenação de transações do Bitcoin depende das taxas de transação. No entanto, devido ao design mais simples do Bitcoin e ao menor volume de transações, os leilões de taxas de gás são menos pronunciados do que no Ethereum. O mecanismo do Bitcoin facilita principalmente transferências de valor em vez de executar contratos inteligentes complexos, resultando em menos fenômenos de MEV. Os mineradores priorizam as transações com base nas taxas e no tamanho para maximizar a renda dentro dos limites da capacidade do bloco.

Durante o boom das Ordinals, MEV e a congestão da rede tornaram-se evidentes. As Ordinais, alavancando a atualização do Taproot do Bitcoin, incorporam dados como imagens e texto diretamente na cadeia, assemelhando-se a NFTs. Os mineiros priorizaram transações Ordinais de alto custo para maiores ganhos. Estas transações ocuparam um espaço significativo no bloco, intensificando a competição de taxas e alterando a ordem tradicional de transações. Os mineiros começaram a antecipar-se, identificando e empacotando transações Ordinais de alto custo a partir do mempool para lucros máximos.

Solana

O mecanismo de consenso da Solana, que combina Proof of History (PoH) e Tower BFT, oferece oportunidades únicas para MEV. Os validadores, ao assumirem o papel de líder, têm uma autonomia significativa na ordenação de transações. Eles podem priorizar transações de alta taxa ou se envolver em front-running. A pool de transações da Solana não é totalmente pública e os atrasos na propagação de informações permitem que os líderes explorem a assimetria de informações para a extração de MEV.

Embora a alta capacidade de processamento e a execução paralela da Solana reduzam a congestão, os validadores ainda podem lucrar intervindo na ordem de transações dependentes de sequências específicas, como arbitragem ou liquidação. A introdução em 2022 do mecanismo de Mercado Local de Taxas da Solana processa as taxas de transação através do particionamento de contas. No entanto, em partições de alta demanda, os validadores podem priorizar transações de alto valor para ganhos de MEV. A distribuição geográfica dos nós validadores e os atrasos de propagação na rede também criam oportunidades para front-running e manipulação de ordens.

Para enfrentar esses desafios, a Solana está explorando Serviços de Sequenciamento Justo (FSS), mecanismos de taxas aprimorados e nós de sequenciamento descentralizados para mitigar o impacto do MEV na experiência do usuário.

Outras Blockchains

Outras blockchains focadas em privacidade minimizam as oportunidades de ataque MEV criptografando os dados das transações e ocultando os valores das transações. O Protocolo Mina, por exemplo, utiliza a tecnologia de prova de conhecimento zero para ocultar o conteúdo das transações, o que reduz a lucratividade dos direitos de ordenação de transações para os mineradores e validadores. Da mesma forma, a Aztec utiliza a tecnologia zk-Rollup para combinar várias transações antes da submissão na cadeia, ajudando a prevenir a frente-running e a manipulação de ordens.

Tipos de Transações MEV

Os tipos comuns de ataque em MEV incluem front-running, ataques sandwich, transações de liquidação e ataques time-bandit. Outras formas, como ataques dark pool e ataques de camada, também existem.

Front-running

Origem: hacken.io

Front-running refere-se a mineradores ou validadores que inserem suas próprias transações antes da transação de um usuário, especialmente quando antecipam que a transação causará uma mudança significativa no preço. Por exemplo, se estiver prestes a ocorrer uma grande ordem de compra, um minerador pode comprar o ativo antecipadamente e vendê-lo imediatamente após a grande ordem elevar o preço, lucrando com a mudança de preço. Este tipo de transação alavanca o controle sobre a ordem das transações, criando efetivamente uma 'preempção de transação' a curto prazo.

Ataque de Sanduíche

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Origem: Ethereum

Um ataque sandwich é uma forma especializada de front-running, frequentemente vista na negociação de DEX. Os atacantes inserem uma transação de compra ou venda antes da transação alvo para inflacionar ou desinflacionar o preço de execução. Em seguida, imediatamente após a transação alvo, executam uma transação oposta para capturar a oportunidade de arbitragem. Esta estratégia de "sandwiching" não só piora o preço de execução para o trader alvo, como também aumenta os seus custos de transação, minando a equidade para os utilizadores regulares e mercados descentralizados.

Liquidação

As transações de liquidação ocorrem tipicamente em protocolos de empréstimo. Quando o valor do colateral do mutuário cai abaixo de um limite de liquidação, o protocolo permite que os liquidantes paguem parte do empréstimo e ganhem uma recompensa de liquidação. Os pesquisadores monitorizam os valores do colateral em tempo real e executam transações de liquidação quando as condições são satisfeitas, reivindicando recompensas. Essas transações são altamente competitivas, com os liquidantes frequentemente pagando taxas de gás elevadas para obterem prioridade.

Ataque Time-Bandit

Um ataque de ladrão de tempo é um ataque de reorganização de cadeia onde mineradores reorganizam o estado da blockchain, reordenando ou até mesmo modificando transações passadas para extrair lucros maiores. Esse ataque depende da concentração de poder de hash ou autoridade de validação, permitindo o controle sobre uma parte da história da blockchain. Tais ataques minam a estabilidade e confiança da rede blockchain, pois reorganizações frequentes reduzem a eficiência do consenso, aumentam os atrasos e incertezas nas transações e corroem a confiança do usuário na finalidade das transações.

Impacto do MEV na Defi

MEV introduz novos incentivos econômicos para mineiros, validadores e pesquisadores, permitindo-lhes ganhar lucros adicionais além das taxas de transação padrão. Estes incentivos impulsionam a competição de "licitação de prioridade", levando a taxas de gás significativamente aumentadas e exacerbando a congestão da rede. Na DeFi, isto não só aumenta os custos de transação para os utilizadores regulares, mas também torna as pequenas transações difíceis de executar durante períodos de elevadas taxas de gás, limitando a participação de certos utilizadores.

Ataques de MEV, como arbitragem e front-running, desestabilizam os ganhos do LP (provedor de liquidez) e até podem reduzi-los. Os atacantes lucram com a manipulação de preços, o que pode levar a desequilíbrios nas pools de liquidez e aumentar as perdas impermanentes. Além disso, os lucros do LP não dependem mais apenas do volume de negociação, mas também são influenciados pelos buscadores de MEV e mineradores que manipulam a ordem das transações, representando uma potencial ameaça econômica para os LPs comuns.

Abordar o MEV de forma eficaz envolve redistribuir os lucros obtidos pelos pesquisadores de volta para todos os participantes e garantir a execução eficiente dos mecanismos de negociação.

Soluções Atuais

Abordagens Básicas

As DEXs reduzem os riscos de front-running revelando informações parciais sobre as ordens e usando mecanismos de leilão, o que ajuda os traders a antecipar movimentos do mercado. As soluções de camada 2 processam transações off-chain, limitando a capacidade dos buscadores de MEV de monitorar as negociações mantendo os detalhes das transações fora da main chain. Tecnologias de privacidade, como zk-rollups, executam transações off-chain, restringindo o acesso dos atacantes às informações das transações. Time-locks impõem atrasos, exigindo que as transações sejam executadas após um bloco específico, o que mitiga os riscos das oportunidades rápidas de arbitragem, especialmente ao combater ataques de empréstimo flash. Mecanismos de leilão justos e ordenação aleatória criam sequências de transação mais equitativas. Protocolos de ordenação criptografados protegem os detalhes das transações até que condições específicas sejam atendidas, evitando vazamentos de informações prematuros. A segregação de transações sensíveis do mempool público protege a integridade dos pacotes de MEV. Por fim, a governança comunitária e incentivos transparentes mantêm a justiça do sistema por meio de votação coletiva sobre medidas de prevenção de MEV, evitando riscos associados ao controle unilateral.

Soluções em Diferentes Níveis

Para mitigar fenômenos prejudiciais de MEV em sistemas blockchain, várias soluções foram propostas em vários níveis e ferramentas, incluindo a camada de consenso, camada de execução, camada de aplicação, soluções de Camada 2 e ferramentas especializadas de MEV.

Camada de Consenso: A camada de consenso tem como objetivo reduzir o MEV ajustando os mecanismos de produção de blocos e ordenação de transações, impedindo que os produtores de blocos manipulem arbitrariamente a ordem das transações. O Separador de Proposer-Builder (PBS) do Ethereum 2.0 é uma abordagem inovadora que separa os papéis dos proponentes e construtores de blocos, permitindo que os construtores construam blocos sem controlar diretamente a ordem das transações. Os protocolos de ordenação descentralizados melhoram ainda mais a transparência e aleatoriedade das transações, reduzindo os riscos do MEV e garantindo um processo justo de produção de blocos.

Camada de execução: Na camada de execução, o MEV é mitigado por meio de medidas de preservação da privacidade e mecanismos de leilão de gás otimizados. O sistema de relé de transações privadas da Flashbots permite que os usuários enviem transações de forma privada, evitando a exposição à pool pública de transações. Além disso, algumas plataformas melhoraram os mecanismos de leilão de gás para reduzir a necessidade dos usuários de pagar altas taxas de gás para priorização, reduzindo a frequência de front-running e outros problemas relacionados ao MEV.

Camada de Aplicação: Na camada de aplicação, os protocolos DeFi e DEXs abordam o MEV implementando leilões em lote e trocas atômicas. Plataformas como Balancer e Uniswap V3 processam todas as transações em lotes baseados em tempo, prevenindo efetivamente comportamentos prejudiciais de MEV, como ataques sanduíche. Oráculos como Chainlink fornecem referências de preços on-chain, reduzindo oportunidades de arbitragem e diminuindo a probabilidade de exploração de MEV.

Camada 2: As soluções de escalabilidade da Camada 2 mitigam os riscos do MEV processando grandes volumes de transações fora da cadeia antes de as submeter à cadeia principal. Tecnologias como Optimistic Rollups e ZK-Rollups agrupam e verificam transações antes de as registar na cadeia, impedindo que os produtores de blocos manipulem a ordem das transações. Além disso, certos protocolos da Camada 2 para DEXs utilizam correspondência e liquidação de ordens fora da cadeia, reduzindo ainda mais as oportunidades potenciais do MEV.

Soluções Representativas

Vários produtos especializados no domínio de MEV têm abordado muitos problemas. Principais fornecedores como Flashbots e Blocknative auxiliam mineradores, validadores e pesquisadores na identificação e extração de MEV em plataformas DeFi.

Flashbots

Flashbots aborda os desafios do MEV ao introduzir "transações de pacotes de MEV," que submetem um grupo de transações como operações atômicas - garantindo que elas sejam executadas ou falhem, evitando transações de front-running e preemptivas. Os relés da Flashbots conectam buscadores e mineradores, oferecendo um mecanismo transparente de submissão de transações. A plataforma emprega um sistema aprimorado de leilão de gás de prioridade, permitindo que mineradores e validadores selecionem transações com base no valor do MEV, ao mesmo tempo que reduzem a congestão da rede. Ao fornecer oportunidades transparentes de extração de MEV, a Flashbots garante a equidade, permitindo que qualquer usuário capaz participe da extração de MEV. Esses designs aprimoram tanto a eficiência quanto a equidade dos processos do MEV.

Blocknative

A principal inovação da Blocknative reside no fornecimento de uma plataforma de relé MEV transparente e eficiente. Ao se conectar à plataforma, os validadores podem acessar blocos completos contendo oportunidades de MEV. Ao contrário dos sistemas tradicionais orientados por mineradores, o Blocknative usa um modelo de relé aberto, permitindo que vários construtores e validadores compitam de forma justa, reduzindo assim os riscos de centralização do MEV. Além disso, a Blocknative oferece endpoints RPC do pacote MEV, ajudando os pesquisadores a otimizar as estratégias MEV agrupando e enviando transações para o blockchain.

BloxRoute

A BloxRoute inova por meio de seu protocolo 'Blockchain Distribution Network (BDN)', que suporta vários nós por meio de gateways de código aberto ou APIs públicas da BloxRoute. Isso garante baixa latência, alta taxa de transferência e neutralidade de protocolo. Esse design permite que os nós se sincronizem rapidamente, ajudando projetos de blockchain a melhorarem a velocidade de transação, reduzirem a congestão e diminuírem os custos de transação.

Rede Eden

A Eden Network apresenta um mecanismo de 'inquilino de slot', permitindo que os utilizadores apostem tokens EDEN para alugar espaço prioritário de bloco. Isso garante que as suas transações sejam processadas no bloco designado com proteção MEV. Este design protege os traders contra ataques adversos de MEV, como front-running, especialmente durante períodos de alta congestão de rede.

A Rede Eden também incentiva os produtores de blocos com recompensas em tokens para aderir às regras do protocolo, garantindo que as transações sejam processadas na ordem correta. Os produtores de blocos que violam essas regras enfrentam penalidades, incluindo a possível remoção da rede.

Conclusão

Em resumo, o MEV tem um impacto complexo na equidade do ecossistema blockchain, na integridade transacional e no desenvolvimento a longo prazo. Embora o MEV forneça aos mineradores e validadores incentivos adicionais, atraindo mais projetos e participação da comunidade, ele também impõe altos custos de transação aos usuários regulares. Práticas como front-running e ataques de sandwich dificultam a capacidade dos usuários de executar transações na ordem pretendida, aumentando a imprevisibilidade. Participantes tecnicamente habilidosos ou mineradores com recursos neste ambiente aproveitam as vantagens de informação para obter lucro, deixando os usuários comuns em desvantagem. Esse desequilíbrio mina a transparência e a descentralização que o blockchain originalmente buscava alcançar. Além disso, o MEV contribui para a assimetria de informações e a congestão da rede.

MEV representa desafios significativos para a justiça blockchain. Essencialmente, representa uma "oportunidade de arbitragem" dentro do design do sistema, permitindo que mineradores ou validadores explorem vantagens informativas e de ordenação, perturbando os princípios justos fundamentais do design blockchain. A centralização da MEV agrava o problema, com validadores ricos em recursos capturando mais oportunidades de lucro, enquanto usuários regulares e mineradores menores lutam para se beneficiar.

As soluções futuras podem centrar-se na melhoria dos mecanismos de consenso e das regras de ordenação, com inovação contínua em vários níveis. À medida que mais ecossistemas de cadeias públicas crescem, o MEV de cadeia cruzada provavelmente se tornará um foco chave nos próximos desenvolvimentos.