С быстрым развитием экосистемы блокчейна Maximum Extractable Value (MEV) стал ключевой проблемой, влияющей на производительность, справедливость и пользовательский опыт общедоступных блокчейнов. MEV относится к дополнительной стоимости, извлекаемой майнерами, валидаторами или другими участниками сети через пересортировку, вставку или удаление транзакций, подробно описанных в предыдущем обзоре MEV. Эта проблема распространена на блокчейн-сети, особенно в децентрализованных биржах (DEX), ликвидации и арбитражных сценариях.

Несмотря на то, что блокчейны, такие как Ethereum, провели множество исследований и приняли контрмеры, уникальный дизайн каждого блокчейна приводит к различным проявлениям и серьезности проблем MEV. Solana, как высокопроизводительный публичный блокчейн, известен своей высокой пропускной способностью и низкой задержкой. Однако, хотя эти характеристики смягчают некоторые проблемы MEV, они также создают новые проблемы: высокий параллелизм приводит к проблемам с торгами - высокопроизводительная архитектура Solana позволяет большему количеству участников одновременно конкурировать за ресурсы в сети, что усиливает риски опережения и повторной последовательности транзакций; Широкое использование Solana модели Central Limit Order Book (CLOB), повышая ликвидность, также предоставляет больше возможностей для работы высокочастотного арбитража и MEV-ботов; Низкая задержка улучшает пользовательский опыт, но также подчеркивает чувствительность к задержкам между узлами, усугубляя проблему «преимущества первопроходца»...

Для решения этих проблем сообщество и разработчики предложили различные решения, такие как оптимизация механизмов консенсуса, внедрение отложенных пулов транзакций и разработка более справедливых алгоритмов сопоставления ордеров. В этой статье рассматривается характерная проявление проблем MEV на блокчейне Solana, синтезируя существующие исследования и практики для анализа потенциальных решений. Целью является предоставление инсайтов для создания более справедливой и эффективной экосистемы Solana.

Обзор MEV на Solana

В июне 2024 года бот для создания «бутерброда» MEV, известный как «arsc», использовал Solana пользователей, чтобы украсть примерно 30 миллионов долларов в результате MEV-атак за последние два месяца. Это и последующие дискуссии о дизайне инфраструктуры с Ethereum снова привлекли внимание к проблемам MEV Solana.

Согласно последним данным, сеть Solana ежегодно генерирует около $500 млн. от MEV. Jito Labs, флешбот на Solana, дает представление о масштабе доходов от MEV в сети. Ниже приведена диаграмма, сравнивающая доходы основных протоколов DeFi, показывающая, что ежемесячный доход Jito Labs в октябре достиг $78,92 млн., что вдвое превышает $39,45 млн., зафиксированных в мае. 24 октября протокол заработал $6,14 млн. за один день только на чаевых, подчеркивая сильный спрос на услуги по добыче MEV на сети Solana.

Источник: Defillama

В этом году активность MEV на Solana особенно проявилась в торгах с высокопрофильными мем-токенами. Основной фактор, определяющий эту тенденцию, заключается в том, что транзакции с мем-токенами часто сосредоточены в низколиквидных пулах, что делает их цены очень подверженными манипуляциям. Учитывая спекулятивную природу мем-токенов и их крайнюю волатильность цен, у MEV ботов есть множество возможностей для получения прибыли. Более того, ошибки в исполнении ордеров в этих низколиквидных пулах открывают дверь для эксплуатации MEV. Например, один трейдер по ошибке приобрел токены dogwifhat по $3 за каждый, в то время как рыночная цена была всего лишь $0.20. В результате это дало MEV ботам быстро воспользоваться возможностью. Торговля мем-токенами стала основным компонентом активности MEV, и в начале 2024 года всплеск торговых объемов BONK токенов достиг $50-60 миллионов в день, значительная часть из которых была обусловлена торговлей, связанной с MEV.

Как архитектура Solana позволяет торговые возможности MEV

Proof of History (PoH)

Доказательство истории (PoH) базируется на функциях верифицируемой задержки (VDF), чтобы генерировать и проверять временные последовательности. Каждый временной штамп содержит хеш предыдущего временного штампа, что гарантирует запись событий в порядке. Результат каждой операции зависит от предыдущего вывода, что приводит к непредсказуемым результатам. Этот процесс выполняется на одном ядре GPU путем периодической записи текущего вывода и количества вызовов. Валидаторы подтверждают эти выводы через параллельные вычисления, чтобы гарантировать последовательность времени и безопасность. Действуя как децентрализованные часы, PoH помогает уменьшить необходимость синхронизации узлов и упрощает процесс согласования.

Источник:Белая книга Solana

Без PoH последовательность транзакций может подвергаться воздействию других факторов, таких как ставки на комиссию майнеров или задержки синхронизации узлов. Однако благодаря PoH на Solana каждое событие (например, транзакции, создание блоков) имеет четкую и согласованную временную метку. Это позволяет другим узлам и валидаторам легко проверить последовательность событий. Эта прозрачность критична для MEV-трейдеров, так как она предоставляет четкую рамку для определения, какие транзакции будут выполнены первыми и какие могут представлять возможности для арбитража. MEV-трейдеры могут использовать временные метки, созданные PoH, чтобы предсказать, какие транзакции могут повлиять на рынок, что позволяет им заключать арбитражные сделки до того, как эти транзакции произойдут.

Дизайн PoH позволяет Solana обрабатывать и проверять транзакции с исключительной скоростью. Сеть Solana достигает подтверждения транзакций с низкой задержкой, вычисляя метки времени PoH на каждом узле. Это значительное преимущество для трейдеров MEV, так как суть торговли MEV часто зависит от быстрых реакций на изменения рынка. В рынках DeFi цена определенных активов может измениться из-за одной транзакции, и трейдеры MEV могут извлечь выгоду из этих колебаний. Низкая задержка PoH позволяет им опережать других в исполнении сделок. Криптографическая проверка метки времени, встроенная в PoH, лежит в основе высокой пропускной способности Solana. Она позволяет сети обрабатывать огромный объем транзакций гораздо быстрее, чем традиционные блокчейны. Это создает множество возможностей для высокочастотной торговли и эффективного извлечения MEV.

PoH снижает потребности в коммуникации узла, поэтому Solana известна своей высокой эффективностью сети. Это условие делает блокчейн Solana активным. Высокая скорость обработки и низкая задержка особенно подходят для высокочастотной торговли и арбитража на рынках с низкой ликвидностью, и растущее количество новых проектов дополнительно привлекает MEV торговлю.

Tower BFT

Суть Tower BFT заключается в ускорении процесса достижения консенсуса за счет минимизации накладных расходов на коммуникацию узлов. Для традиционных протоколов BFT требуется обширный обмен сообщениями для достижения консенсуса, особенно в многоузловых сетях, где задержки и использование пропускной способности неизбежны. Механизм PoH Solana предварительно вычисляет и записывает метки времени. Это позволяет валидационным узлам эффективно проверять последовательность транзакций, полагаясь исключительно на метки времени, сгенерированные PoH. Нет необходимости обмениваться обширными данными последовательности времени.

Источник:Блог Helius - Консенсус на Solana

Операция Tower BFT основана на следующих ключевых моментах:

Последовательность проверки: Tower BFT использует последовательность времени, предоставляемую PoH, чтобы обеспечить каждому валидатору четкую временную ссылку при голосовании. Это ускоряет процесс консенсуса и избегает задержек, обычно характерных для традиционных алгоритмов BFT.

Вес голоса: Каждый валидатор голосует в соответствии со своим весом в сети. Процесс голосования укрепляет согласованность и надежность путем непрерывного накопления подтвержденных исторических данных. Это обеспечивает, что при достижении консенсуса меньшинство узлов не может легко подорвать безопасность сети.

Сокращение потребностей в синхронизации сети: благодаря PoH Tower BFT сокращает количество обмена сообщениями, необходимое между узлами, что улучшает эффективность и масштабируемость сети. В сети Solana это означает, что одновременно может быть обработано больше транзакций, что сокращает задержки, вызванные проблемами синхронизации узлов.

Сочетая механизм PoH, Tower BFT может обеспечить среду для торговли с низкой задержкой и высокой эффективностью. Подобно PoH, эта эффективность и низкая задержка создают огромные возможности для MEV. Трейдеры MEV часто должны выполнять большое количество транзакций за короткое время. Высокая пропускная способность сети Solana дает трейдерам MEV возможность эффективнее и чаще использовать арбитражные возможности.

Параллельное планирование лидеров

Solana использует механизм PoH для установления единого временного штампа по всей сети и назначает несколько лидеров для параллельного планирования на основе этого временного штампа. Каждому лидеру поручается создание блока в отведенный временной интервал, известный как "слот лидера". Действуя параллельно, эти лидеры генерируют блоки, используя унифицированный временной штамп, которые затем проверяются наряду с теми, которые производятся другими лидерами. Эта параллельная структура значительно увеличивает пропускную способность транзакций Solana, сокращая время подтверждения. В отличие от традиционных блокчейнов, таких как Bitcoin и Ethereum, где один лидер (майнер или валидатор) обрабатывает генерацию блока, параллельное планирование лидеров Solana позволяет создавать несколько блоков одновременно, тем самым максимизируя эффективность и масштабируемость сети.

Модель с одним лидером в традиционных блокчейнах часто сталкивается с узкими местами во время производства блоков, особенно в периоды высокого объема транзакций. Это может привести к задержкам и неопределенности при исполнении арбитражных сделок, поскольку трейдеры MEV могут быть вынуждены ожидать генерации блока и подтверждения. Параллельное планирование лидеров Solana сокращает время ожидания при производстве блоков, позволяя нескольким лидерам производить блоки одновременно. Это приводит к более быстрым подтверждениям транзакций и включению блоков.

Параллельное планирование лидеров предполагает конкуренцию среди лидеров. В каждом слоте несколько лидеров получают задачу генерировать блоки, и каждый лидер может приоритизировать различные транзакции, что приводит к расхождениям в ценах или несогласованности в последовательности транзакций. MEV-трейдеры могут использовать эти расхождения, быстро совершая сделки раньше других. Когда несколько лидеров генерируют блоки, некоторые транзакции могут быть приоритизированы в блоке одного лидера, но задерживаться в блоке другого. Это позволяет MEV-трейдерам использовать различия во времени между слотами для арбитража.

Структура рынка комиссий Native

У Solana в настоящее время двухуровневая структура комиссий: базовые комиссии и приоритетные комиссии. Каждая транзакция требует базовой комиссии, которая обычно составляет 5 000 лампортов/подпись, эквивалентных примерно 0,000005 SOL. Приоритетная комиссия - это дополнительная необязательная комиссия, которая направлена на улучшение приоритета транзакции в сети. 50% приоритетной комиссии сгорает, а оставшиеся 50% выплачиваются текущему лидеру (валидатору). Основная идея этого механизма - регулировать последовательность обработки транзакций через стимулы, позволяя отправителям транзакций платить за более высокий приоритет и обеспечивая быструю обработку их транзакций в следующем блоке валидаторами.

Поскольку у Соланы нет динамического механизма комиссий, подобного EIP-1559 Ethereum, система приоритетных комиссий отчасти отражает динамические корректировки на основе условий транзакции, что выполняет аналогичную функцию. Главной особенностью этого механизма является то, что он позволяет отправителям транзакций гибко настраивать комиссии на основе текущего состояния сети, чтобы обеспечить своевременную обработку в соответствии с рыночным спросом. Для трейдеров MEV это особенно важно: они могут платить более высокие комиссии, когда сеть занята, чтобы приоритетно обрабатывать свои транзакции в следующем блоке.

Однако динамичная структура комиссий Solana все еще имеет потенциал для улучшения. Нынешняя система комиссий не лишена недостатков, и ожидается, что будущие обновления создадут более справедливый и эффективный дизайн.

Качество обслуживания (QoS)

Механизм качества обслуживания (QoS) - это система управления сетевым трафиком, основанная на взвешенном распределении. Solana использует его для назначения приоритета различным типам транзакций, тем самым оптимизируя распределение ресурсов и производительность сети. Валидаторы распределяют сетевые ресурсы на основе стейка, которым они владеют. Счета с более высоким стейком получают большую пропускную способность при сетевой перегрузке, что делает распределение ресурсов более экономически стимулирующим. Валидаторы отвечают за обработку транзакций и поддержание состояния главной книги в сети. QoS обеспечивает эффективное управление сетевым трафиком валидаторами в соответствии с их стейком, стимулируя их привлекать пользователей с помощью более высокого стейка.

В периоды перегрузки сети транзакции с низким приоритетом (как правило, с более низкими комиссиями) могут потреблять сетевые ресурсы, что приводит к задержкам в транзакциях с высокой стоимостью, таких как сделки MEV. QoS решает эту проблему, внедряя систему ранжирования приоритетов и распределения ресурсов, которая гарантирует, что транзакции с низкой стоимостью не нарушат эффективность транзакций с высокой стоимостью. Этот механизм позволяет трейдерам MEV более эффективно планировать свои стратегии, тем самым повышая уверенность в исполнении. Трейдерам MEV часто необходимо выполнять несколько связанных транзакций одновременно, например, выполнять сложные арбитражные стратегии через многоцепочечные мосты или децентрализованные биржи. QoS гарантирует, что эти связанные транзакции обрабатываются последовательно в течение короткого периода времени. Это снижает риск сбоев, вызванных сбоями в цепочке транзакций.

Протокол QUIC

Solana использует протокол QUIC для значительного сокращения времени между отправкой транзакции и подтверждением, тем самым оптимизируя рабочие процессы валидаторов и предоставляя более точное время для MEV-сделок. QUIC обеспечивает более быстрое установление соединения и восстановление, что минимизирует сетевую задержку. Он также поддерживает параллельную передачу нескольких потоков данных по одному соединению. Это снижает сетевую загруженность. Кроме того, QUIC имеет эффективный механизм управления перегрузкой и стратегию восстановления потерянных пакетов, что обеспечивает быструю передачу транзакций даже в нестабильных сетевых условиях. Благодаря встроенному шифрованию QUIC гарантирует безопасную передачу данных. Его внедрение позволило решить многие проблемы с периодическими простоями в сети Solana.

Solana Решения MEV

Jito: поставщик инфраструктуры MEV на Solana

При обсуждении решений MEV на Solana мы должны выделить Jito. Jito Network, запущенная командой Jito Labs, фокусируется на инфраструктуре MEV для Solana. Jito Labs представила несколько продуктов, включая Jito-Solana Validator Client и Jito Block Engine. В августе 2022 года Jito Labs объявила, что привлекла $10 миллионов в рамках серии A инвестиций, возглавляемых Multicoin Capital и Framework Ventures.

Jito-Solana

Jito-Solana — это оптимизированный вариант клиента валидатора Solana, разработанный специально для эффективного извлечения MEV. Поддерживая объединение транзакций в пакеты, Jito позволяет поисковикам контролировать последовательность транзакций в блоке. Этот элемент управления сводит к минимуму вероятность того, что пользователи прибегнут к транзакциям с низкой стоимостью или ненужным транзакциям, вместо этого поощряя участие в оптимизированной системе аукционов, где ставки делаются на основе потенциального вознаграждения. Механизм пакетирования Jito повышает шансы на включение транзакций в блоки, позволяя пользователям отправлять несколько транзакций в одном пакете, тем самым повышая эффективность и снижая зависимость от транзакций с низкой стоимостью. Валидаторы отдают приоритет наиболее высокооплачиваемым пакетам, что способствует более прибыльному взаимодействию и снижает количество неудачных транзакций.

Джито Блок Двигатель

Jito Block Engine - это платформа вне цепи блокировки (off-chain), через которую ретрансляторы, искатели и валидаторы в сети могут согласовывать последовательность транзакций с помощью механизма аукциона, тем самым максимизируя извлечение MEV.

Приборная панель MEV

Jito Labs предоставляет панель инструментов MEV для мониторинга и анализа активности MEV на Solana. Он помогает разработчикам, валидаторам и пользователям понять особенности и тенденции MEV в сети Solana.

Оптимизация планировщика

В вопросах, связанных с MEV, неопределенность в последовательности транзакций облегчает фронтраннинг и атаки «сэндвич». Злоумышленники могут получать прибыль, манипулируя последовательностью транзакций, чтобы использовать механизмы приоритета узлов валидации. Для решения этой проблемы Solana оптимизировала свой планировщик, особенно с учетом предстоящего обновления планировщика версии 1.18.

Планировщик оптимизирован в первую очередь для улучшения детерминизма ранжирования приоритетов транзакций. Текущая многопоточная архитектура Solana может привести к несинхронизированным решениям приоритетов, когда различные потоки обрабатывают транзакции из отдельных очередей. Эта несогласованность позволяет злоумышленникам нарушать нормальные пользовательские транзакции, подавая противоречащие. Переконструированный планировщик фокусируется на улучшении координации между потоками для минимизации конфликтов последовательности транзакций, возникающих из-за гонок. Кроме того, оптимизированная система лучше идентифицирует транзакции с высоким приоритетом, обеспечивая их обработку без задержек, даже во время сетевой затор.

Улучшения конфиденциальности

В ответ на MEV-транзакции Solana улучшает конфиденциальность путем шифрования деталей транзакций, что затрудняет доступ злоумышленников к критической информации. Кроме того, Solana изучает концепции, аналогичные частным пулам транзакций Ethereum. Пользователи могут направлять свои транзакции через конфиденциальный пул. В этом пуле транзакции остаются скрытыми от общественности до их обработки, тем самым минимизируя риск сэндвич-атак и фронтраннинга.

Децентрализованная последовательность

Реализуя независимые службы последовательности, Solana отделяет логику последовательности транзакций от узлов валидации. Использование алгоритмов случайности в последовательности эффективно уменьшает шансы определенных транзакций на приоритет, тем самым уменьшая возможность злоумышленников эксплуатировать механизмы последовательности для извлечения MEV. Кроме того, модель стимулирования валидаторов может быть скорректирована для уменьшения их зависимости от приоритетных комиссий, что способствует более беспристрастной обработке транзакций, а не манипулированию последовательностью для получения дополнительной прибыли.

Вывод

MEV давно является значительным вызовом для децентрализованных сетей. В то время как Solana знаменита своей высокой производительностью и низкой задержкой, эти качества делают ее привлекательной целью для атакующих MEV. Проблемы, такие как фронтраннинг, сэндвич-атаки и злонамеренная последовательность транзакций, подрывают справедливость сети и ухудшают опыт пользователей. Для решения этих проблем Solana внедрила многоуровневые решения, включая оптимизацию планировщика, технологии, улучшающие конфиденциальность, и корректировки модели комиссий. Solana стремится смягчить риски фронтраннинга и сэндвич-атак с помощью этих усилий, улучшая при этом выделение ресурсов.

Решение проблемы MEV требует технологического прогресса, постоянного взаимодействия сообщества и создания консенсуса. Сообщество может совместно разрабатывать решения для преодоления проблем MEV, развивая децентрализованное управление и открытые дискуссии. Solana также должна предоставлять инструменты и ресурсы, помогающие пользователям обнаруживать и смягчать атаки MEV, тем самым предоставляя им превентивные защитные меры. При расширении сети и усложнении ее структуры Solana должна находить баланс между высокой производительностью, децентрализацией и справедливостью. В решении проблемы «невозможного треугольника» еще есть долгий путь.