Profundidad de L2 MEV: flujo de trabajo del secuenciador y análisis de datos MEV

Autores originales: Burce, Hildobby

Editora original: Lisa

** Gracias a Hildobby, analista de datos de Dragonfly, por su apoyo a los datos de L2 MEV. *

Función principal de L2 MEV: secuenciador

L2 Sequencer, como componente central de la iniciativa Ethereum Layer 2, desempeña un papel clave. Su tarea principal es procesar transacciones, es decir, empaquetarlas y enviarlas a la cadena principal ETH o red fuera de la cadena para mejorar el rendimiento y la eficiencia de todo el ecosistema Blockchain. Específicamente, Sequencer juega un papel similar al grupo de transacciones en la cadena principal de Ethereum, pero con una forma y un alcance más especializados. Además, L2 Sequencer proporciona más libertad de operación para aplicaciones y contratos inteligentes, lo que permite implementar lógicas y contratos más complejos en el nivel L2 sin preocuparse por las altas tarifas de gas.

El flujo por el cual Sequencer procesa las transacciones

  1. Colección

Sequencer recibe solicitudes de transacciones de los usuarios, que generalmente tienen el formato de transacciones de Ethereum, pero se envían a la red de capa 2 en lugar de a la cadena principal.

  1. Verificación

El secuenciador valida la transacción para garantizar que el remitente tenga fondos suficientes para ejecutar la transacción y que cumpla con las reglas de la red de capa 2. También garantiza la validez de las transacciones para evitar el fraude y el doble gasto.

  1. Clasificación

El secuenciador ordena las transacciones de acuerdo con ciertas reglas para garantizar que se ejecuten en el orden correcto para evitar posibles conflictos de transacciones.

  1. Presentación

Una vez que las transacciones se validan y ordenan, Sequencer las envía a la red de capa 2, lo que permite que se ejecuten. Por lo general, esto incluye interactuar con el contrato inteligente de capa 2, actualizar el estado y asegurarse de que el libro mayor de la capa 2 esté sincronizado con el libro mayor de la cadena principal ETH.

Intercalaciones para diferentes secuenciadores L2

Colación de Arbitrum

Con el fin de minimizar los problemas de MEV, Arbitrum no tiene un mempool público y utiliza un modelo de pedido por orden de llegada (FCFS) para que las transacciones confirmadas por primera vez puedan procesarse antes.

El mecanismo de clasificación del optimismo

Optimism, por otro lado, introduce un mecanismo de clasificación de subastas, conocido como MEV Auctions (MEVA), para distribuir de manera justa las fortalezas y debilidades del procesamiento de transacciones. Además, Optimism lanzó Bedrock Sequencer después de la actualización de Bedrock, que se utilizó para la secuenciación junto con MEVA. Al igual que Arbitrum, el secuenciador Bedrock tiene su propio grupo de memoria privado. MEVA aún no está completamente implementado, pero bajo el plan actual, el ganador de MEVA tendrá derecho a reordenar las transacciones enviadas e insertar sus propias operaciones, pero no puede retrasar una transacción en particular por más de N bloques, lo que también significa que la ganancia de MEV del ganador de MEVA es limitada.

Intercalación para otras soluciones L2

Además de Arbitrum y Optimism, existen muchas otras soluciones L2 como zkSync, Loopring, Starknet, etc., cada una con diferentes intercalaciones para satisfacer las necesidades de diferentes usuarios y aplicaciones.

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Extracción de MEV en L2

En el mundo Blockchain, la generación de MEV (Miner Extractable Value) es el resultado de una combinación de factores. La causa principal es el inevitable retraso entre la propagación de la información de las transacciones enviadas por el usuario a través de la red y el bloque real que se está minando. Esta diferencia horaria proporciona espacio para que el nodo funcione. Debido a la naturaleza de los sistemas de descentralización, diferentes nodos pueden recibir transacciones en diferente orden y tiempo, lo que significa que el sistema no puede garantizar que todos los nodos estén en el mismo estado al mismo tiempo. Esta inconsistencia crea las condiciones para que surja el MEV.

EthereumMainnet, la extracción de MEV ha dado lugar a beneficios a gran escala. Los atacantes MEV suelen supervisar las transacciones en el mempool y se aseguran de que sus transacciones se prioricen participando en las llamadas subastas de gas (BiddingTransaction Fee para priorizar las transacciones) o pagando sobornos en el mostrador. De esta manera, pueden cosechar los beneficios a través de un orden predeterminado de transacciones.

El proceso de captación de los beneficios del MEV puede dividirse en dos pasos clave. En primer lugar, el atacante debe identificar las transacciones potencialmente rentables y construir un bloque de transacciones que esté específicamente optimizado para extraer MEV. En segundo lugar, es importante asegurarse en la medida de lo posible de que estas transacciones especialmente estructuradas sean aceptadas por la red e incorporadas a la cadena de bloques.

Sin embargo, con el auge de las soluciones de capa 2 (L2), los métodos y estrategias de extracción de MEV han cambiado significativamente. Dado que los secuenciadores de las soluciones L2 suelen estar centralizados, la extracción de MEV presenta nuevos retos y oportunidades en comparación con la Capa 1 (L1) tradicional.

Para aquellas soluciones L2 que no tienen un mempool, se vuelve más difícil monitorear las transacciones. En este caso, el secuenciador tiene más poder porque determina directamente el orden en el que se procesan las transacciones. La ausencia de un mempool significa que un atacante no puede ajustar el orden de las transacciones mediante la supervisión del grupo de transacciones como en una solución L1, lo que aumenta en gran medida la dificultad de realizar un ataque MEV.

En las soluciones L2 con mempools bajo control centralizado de secuenciador, Gas Auction también reduce su impacto en la clasificación. Algunos L2 ni siquiera tienen subastas de gasolina, lo cual cambia las reglas del juego. Si bien los atacantes no pueden decidir el orden exacto de las transacciones, aún pueden intentar influir en la ubicación de sus propias transacciones ajustando la tarifa de gas. Esta estrategia es mucho menos exitosa y predecible que L1.

ADEMÁS, ALGUNAS DAPPS INDEPENDIENTES EN L2 PUEDEN MANTENER SU PROPIO MEMPOOL DE TRANSACCIONES LOCALES. Estos mempools se convierten en objetivos potenciales para los atacantes, que pueden explotar estos mempools específicos de DAPP para realizar la extracción de MEV.

En el caso de las cadenas L2 que realizan subastas de gas, como Polygon, Node, la adición de validadores no está completamente exenta de permisos. En este caso, cuando un atacante detecta una oportunidad MEV, puede emplear una estrategia de envío de un gran número de transacciones para aumentar la probabilidad de que sus propias transacciones estén en la cadena. Esta estrategia se basa en la suerte y en la reducción de los costes de transacción, y es un tipo de ataque menos seguro.

Por último, los atacantes también pueden explotar las interacciones entre L1 y L2, o entre diferentes soluciones L2, para extraer MEV. Esto requiere que los atacantes tengan una comprensión y un análisis profundos de los estados y la dinámica de interacción entre cadenas.

Diferencias espaciales en la extracción de MEV entre diferentes L2

El espacio de extracción de MEV varía significativamente entre las diferentes soluciones L2. Estas diferencias están determinadas principalmente por factores como las reglas del secuenciador de L2, el diseño del mempool, el volumen de transacciones y el tamaño de las transacciones. En general, cuanto más centralizado está el secuenciador de una solución L2, más concentrado se vuelve el espacio de extracción MEV, por lo que la posibilidad de extracción es relativamente pequeña. Y cuanto más abierto sea el diseño del mempool, más espacio estará disponible para los atacantes y más oportunidades tendrán para la supervisión de transacciones y las operaciones secuenciales.

Al mismo tiempo, el volumen de transacciones y el tamaño de las transacciones de la solución L2 también tienen un impacto significativo en el espacio de extracción de MEV. L2 con un gran volumen de operaciones y un gran tamaño de transacción brinda más oportunidades para extraer MEV, porque en un entorno de alto tráfico, hay transacciones más rentables y los atacantes tienen más oportunidades de extraer ganancias. Por el contrario, L2 con un volumen de negociación pequeño y un tamaño de transacción pequeño tiene relativamente poco espacio para la extracción de MEV, porque hay pocas oportunidades per se.

Solución futura de L2 MEV

Uno de los problemas esenciales de la tecnología Blockchain es cómo lograr una verdadera Descentralización. En L2, el núcleo del problema es la implementación de un secuenciador de descentralización, que se ocupa de cómo se distribuye el orden de las transacciones. Esto afecta directamente a la equidad, la seguridad y otros aspectos clave del sistema Blockchain. El problema MEV de L2 es en realidad un derivado del derecho de ordenación de la transacción. En la actualidad, la mayoría de L2 es un secuenciador centralizado, la extracción de MEV es opaca y hay dos posibles direcciones de solución, una es realizar la descentralización del secuenciador a través de un mecanismo específico, y la otra es subcontratar el poder de clasificación a un tercero, y el tercero construirá el esquema de clasificación.

Secuenciador de descentralización

  • Block Space Auction, que asigna los derechos de clasificación a través de pujas. En este mecanismo, los participantes pujan públicamente por un espacio de bloque durante un período de tiempo específico y luego tienen derecho a clasificar ese espacio de bloque. La ventaja de este enfoque es que es transparente y competitivo, lo que puede motivar a los participantes a ofrecer precios más razonables. La desventaja, sin embargo, es que puede crear una "maldición del ganador", en la que el ganador sufre una pérdida debido a una puja excesiva.
  • Elección aleatoria de líderes, que clasifica a los líderes seleccionándolos al azar de un grupo de participantes que cumplen con ciertos criterios. Por ejemplo, de aquellos usuarios que han apostado 32 ETH, como el método de sorteo aleatorio de Starknet. La ventaja de este método es su aleatoriedad, que puede reducir el potencial de competencia desleal, pero la desventaja es que la capacidad y la contribución de los participantes pueden ser ignoradas, y la falta de competencia puede conducir a una disminución de la eficiencia.
  • PoW, en el que un secuenciador gana por ser el competidor más eficiente o más rápido al tener muchos secuenciadores potenciales compitiendo por la construcción de un determinado bloque. La ventaja de este enfoque es que fomenta la innovación tecnológica y el funcionamiento eficiente, pero la desventaja es que puede conducir a un gran desperdicio de recursos.
  • La competencia económica es un método en el que diferentes participantes compiten para lograr los mejores resultados económicos. Por ejemplo, de acuerdo con la tarifa de bloque para determinar el orden de inclusión de los bloques, de esta manera es más flexible, hay mucho espacio de diseño, como la redistribución de MEV, la subasta de MEV, etc., a través de un mecanismo económico abierto para alentar a todos a construir bloques. Este enfoque fomenta el dinamismo del mercado, pero también es posible que un pequeño número de entidades monopolice el poder de clasificación a través de la ventaja competitiva.
  • La secuenciación justa es una forma de clasificar directamente las transacciones a través de un algoritmo específico, que es esencialmente un lenguaje y una red. La ventaja del orden justo es que restringe la capacidad de extraer el valor MEV ajustando el orden de las transacciones, pero la desventaja es que el rendimiento de las DAPP bajo un orden justo se deteriorará y las reglas del orden justo no son muy aplicables.

Las implementaciones de secuenciadores de descentralización no solo pueden promover la equidad y la transparencia, sino también mejorar la seguridad de todo el sistema. Sin embargo, también conlleva su propio conjunto de desafíos, como el desperdicio de recursos y las barreras del mercado. Desde una perspectiva futura, todas las L2 se moverán hacia secuenciadores de descentralización, pero por ahora, por razones de eficiencia y costo, la mayoría de las L2 deberían mantener secuenciadores centralizados.

Externalizar los derechos de clasificación a un tercero

  • Compartir secuenciadores, como Espresso y Astria. Se enfocan en brindar servicios de pedidos, organizar pedidos de una manera específica y la cadena que se conecta a su servicio en sí no necesita pensar en hacer pedidos. La ventaja de este enfoque es que puede estandarizar y especializar el trabajo del secuenciador, pero también puede introducir dependencias externas que afecten al grado de descentralización.
  • Desde un punto de vista personal, el esquema de secuenciadores compartidos es en realidad una idea modular, pero también debemos pensar que para una cadena pública, establecer un esquema de descentralización factible y un mecanismo para la construcción de bloques y el ordenamiento de transacciones es en sí mismo parte de la construcción de una cadena pública. Con el auge de la modularidad, es probable que los secuenciadores compartidos se utilicen ampliamente.
  • Al organizar subastas MEV de interacción entre cadenas, proporciona servicios de clasificación disfrazados, como SUAVE. SUAVE es en realidad una cadena, y la solución para usar SUAVE es realmente subcontratar la construcción de bloques y los servicios de mempool a SUAVE.
  • Las características de SUAVE incluyen: SUAVE en sí mismo no captura MEV (excepto por la tarifa de gas); los buscadores (que expresan sus preferencias en SUAVE) extraen MEV exigiendo a los artistas intérpretes o ejecutantes que acepten sus paquetes de transacciones (incluido el MEV de interacción entre cadenas); los artistas intérpretes o ejecutantes también pueden capturar una parte del MEV del buscador (pagando a los buscadores tanto como sea posible). Este enfoque tiene la ventaja de optimizar la asignación de recursos a través del mercado abierto, pero la desventaja es que puede aumentar la complejidad del sistema y puede reducir el nivel de descentralización hasta cierto punto.
  • La construcción de bloques se subcontrata a L1, es decir, Based Rollup (por ejemplo, Taiko).
  • L1 ha construido un sistema que es lo suficientemente descentralizado como para tener un servicio de pedidos de descentralización. La extracción de MEV de Rollup es la siguiente: MEV fluye naturalmente a Ethereum, lo que fortalece la seguridad económica de L1; los buscadores de L2 (que crean paquetes de transacciones de L2) y los constructores de L2 (que pueden ejecutar mev-boost) también pueden obtener una parte de MEV; los buscadores de L2 también pueden capturar el valor de MEV de interacción entre cadenas si monitorean el estado del mempool de Ethereum, el mempool basado en Rollup y el estado de las dos cadenas. Este esquema es más factible, pero la desventaja es que el límite superior no excederá la solución actual, Ethereum tiene un gran espacio de extracción de MEV bajo la arquitectura actual, si el poder de clasificación se entrega a L1, esto no mejorará la ecología de MEV.

El trabajo de propuesta de bloques se subcontrata a un tercero, lo que proporciona optimización de recursos y diversificación de riesgos, pero también representa una amenaza potencial para la descentralización.

Datos MEV L2

El analista de datos de Dragonfly @hildobby creado un panel de dunas para mostrar algunos de los datos MEV de L2.

Polígono

Los ataques sándwich en Polygon son relativamente raros, menos del 1% la mayor parte del tiempo. En septiembre de este año, alcanzó un máximo de alrededor del 2,3%. En términos de volumen de operaciones, el volumen de operaciones afectado por el ataque sándwich es muy bajo.

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Proporción de acuerdos de sándwich

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Volumen de operaciones de sándwiches

Las transacciones de arbitraje en la red Polygon representan una mayor proporción y son significativamente más grandes que los ataques sándwich.

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Ratio de operaciones de arbitraje

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Volumen de arbitraje

Arbitrum

Desde 2023, la proporción de ataques sándwich en las transacciones de bloques de Arbitrum ha caído a un nivel suficientemente bajo. En términos de volumen de transacciones, el volumen total de transacciones es de miles de millones de dólares, mientras que el volumen de transacciones que involucran ataques sándwich es de solo cientos de miles de dólares, que también es muy pequeño. Esto puede estar relacionado con el cotejo de transacciones del Arbitrum FIFO.

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Proporción de acuerdos de sándwich

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Proporción de acuerdos de sándwich

Las transacciones de arbitraje en Arbitrum son relativamente pequeñas en comparación con otras cadenas. Sin embargo, el volumen de operaciones de arbitraje sigue siendo mucho mayor en comparación con las operaciones de sándwich en Arbitrum.

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Ratio de operaciones de arbitraje

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Volumen de arbitraje

Optimismo

En Optimismo, las cosas son diferentes. La proporción de ataques sándwich en las transacciones de bloques llegó a ser del 62,7% en un momento dado, pero ha disminuido gradualmente con el tiempo debido a la introducción de un mecanismo de gas similar al EIP-1559 en la actualización de la base. Recientemente, la proporción de ataques de sándwich ha caído a un nivel suficientemente bajo. En términos de volumen de operaciones, el tamaño del ataque sándwich se ha reducido a unos pocos miles de dólares.

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Proporción de acuerdos de sándwich

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Volumen de operaciones de sándwiches

En Optimism, la proporción de operaciones de arbitraje se sitúa entre el 2% y el 4%, mostrando una tendencia a la baja en comparación con el año pasado. El volumen de operaciones de arbitraje es relativamente bajo.

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Ratio de operaciones de arbitraje

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Ratio de operaciones de arbitraje

Resumen

En general, la relación entre L2 Sequencer y MEV es importante para el desarrollo del ecosistema ETH. Actualmente, L2 tiene el desafío de garantizar un mecanismo de pedido justo y transparente para evitar la extracción de MEV, sin embargo, la complejidad y diversidad de las soluciones de L2 presentan muchos desafíos, incluida la forma de resistir MEV, garantizar un mecanismo de pedido justo y transparente, etc. En esta etapa, ya existen algunas soluciones viables, como el secuenciador compartido, y métodos criptográficos para proteger la privacidad del orden de las transacciones.

En el futuro, las soluciones prácticas pueden centrarse más en la descentralización del secuenciador para reducir el espacio potencial de extracción de MEV. Al mismo tiempo, también se puede considerar que la generación de bloques se subcontrata a un tercero para mejorar la equidad y la eficiencia de todo el sistema de red. Por otro lado, la aparición de MEV de interacción entre cadenas nos obliga a reexaminar la definición y la importancia de MEV, y explorar nuevas soluciones como Slot Auctions y Interchain Scheduler. Además, las futuras preguntas de investigación incluyen cómo cuantificar el MEV en las cadenas L2, el impacto del PGA en la L2, etc., y la resolución de estas preguntas ayudará a mejorar aún más las estrategias de resistencia al MEV en el campo de la L2.

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