A&T View: イーサリアム MEV 抽出メカニズムの現状、問題と改善

著者： Liam，A&T Capital

01概要

TL; DR

MEVとは、特定の順序でN件の取引を実行することによって、その順序を設計した主体にもたらされる経済的利益を指します。取引の順序に関わる限り、MEVの発生はほぼ避けられず、MEVの抽出を規制することがブロックチェーンネットワークの非中央集権性と検閲耐性にとって極めて重要です。

イーサリアムの合併後、MEVの抽出と分配はFlashbotsが提案したMEV-Boostシステムによって主導されています。MEVの利益は、MEVサーチャー（Searcher）、ブロックビルダー（Block Builder）、ブロック提案者（Block Proposer\Validator）、およびイーサリアムネットワーク自体の4つの主体に流れています。

MEVが全体のシステムにもたらす結果は、有益、中立、有害の3つに分類できます。有害なMEVの抽出を避け、有益なMEVの利益と中立的なMEVの利益をどのように分配するかが、MEVの分野におけるプロジェクトが解決すべき核心的な問題です。

現存するプライベートRPCソリューションは信頼仮定に基づいており、ユーザーの取引は漏洩したり、フロントランされたり、さらには検閲される可能性があります。また、一部のブロックビルダーがプライベートオーダーフローの独占的地位を持つことで、MEVの抽出がより不透明で中央集権的になる可能性があります。

MEV-BoostシステムのMEV利益分配プランでは、ユーザーの利益が考慮されていません。ユーザーはMEV抽出の機会を創出する役割を果たしており、彼らの合理的な利益が侵害されないことを保障することは最も基本的なことであり、単に取引がフロントランされないことを保障するだけでなく、一部のMEV利益を返還するべきです。

「フロントラン」問題を解決するためには、暗号技術を活用すべきです。「暗号化-順序付け-復号-実行」に基づき、ユーザーの取引をローカルで暗号化し、誰にも取引内容を読み取られない状態で順序合意を完了し、その後内容を復号し、最終的に合意された順序で取引を実行します。

MEV利益は「MEV機会を発見したサーチャー」、「最高価値のブロックを構築したビルダー」、「新しいブロックの権利を持つ提案者」に分配されるだけでなく、「MEV機会を創出した一般ユーザー」にも分配されるべきです。

02正文

一、MEVにはどのような利害関係者がいるか？

• MEVとは何か？MEVは異なる文脈で指す内容が完全に同じではないため、混乱を避けるために、本稿では相対的に狭義で最も正確な定義を選択します：
  MEV（Maximal Extractable Value、最大可提取価値）とは、特定の順序でN件の取引を実行することによって、その順序を設計した主体にもたらされる経済的利益を指します。
  MEVにはどのような利害関係者がいるか？イーサリアムの合併後、MEVの抽出と分配はFlashbotsが提案したMEV-Boostシステムによって主導されています。mevboost.picsの統計によれば、2022年11月以降、約90%のブロックがMEV-Boostシステムから生まれています。
  

（図一：mevboost.pics統計のスロットシェア）

現行のシステム下で、イーサリアムメインネットのMEVの利害関係者には、ユーザー、ウォレットおよびRPC、MEVサーチャー（Searcher）、ブロックビルダー（Block Builder）、ブロック提案者（Block Proposer\Validator）が含まれます。MEVのバリューチェーンは、起源と上中下流の4つの部分に分解できます：

（図二：MEVのバリューチェーン）

起源：MEV機会を創出し、MEV抽出のための編集可能な空間を提供

ユーザー：ブロックチェーンの一般ユーザーで、MEVを抽出する目的ではなく取引を開始する側。エンドユーザー、プロジェクト側、オラクル、取引所などが含まれます。これらの取引はMEV抽出の「原材料」と見なされます。

上流：署名を完了し、取引をローカルからネットワークにブロードキャストする

RPCプロバイダー：ユーザーの取引内容を最初に読み取ることができ、ユーザーの取引がどこに送信されるかを決定します
ウォレット：ユーザーのデフォルトRPCを決定します

中流：公開またはプライベートな環境でMEV機会をオークションし、MEV利益の分配方法を決定します

メモリプールMempool：イーサリアムネットワーク内の公開透明な取引プールで、誰でも見ることができ、パッケージ化されるのを待っている取引を保存しています。

プライベートオーダーフロー：信頼されたプライベート取引プールで、特定のMEVサーチャーまたはブロックビルダーにのみ開放され、同様にパッケージ化されるのを待っている取引を保存しています。プライベート取引プールを作成するのはRPCプロバイダー、ブロックビルダー、または第三者プロジェクトです。

MEVサーチャー：ユーザーがブロードキャストしたがまだパッケージ化されていない取引を継続的に監視し、MEV機会を探し、ユーザーの取引とMEVを抽出できる取引を一定の順序でパッケージ化して取引パッケージ（Bundle）を作成し、ブロックビルダーに送信します。

ブロックビルダー：受信可能な取引の中から一連の取引を選択して新しいブロックにパッケージ化し、中継に送信します。取引の出所はMempool、MEVサーチャーが提出したBundles、プライベートオーダーフローです。

中継：受信可能なブロックの中から最も高い手数料を支払うものを選択し、ブロック提案者に送信します。

下流：新しいブロックを提案し、ユーザーの取引とMEV取引がネットワークの合意を得て最終性を獲得し、MEV利益の分配を実現します。

ブロック提案者：受信可能なブロックの中から自分に最も有利なものを選択し、それをチェーン上に提案します。最も有利なものは通常、最高の手数料を受け取ることができるものであり、実際には他の目的で相対的に低い手数料のブロックを提案することもあります。ブロック提案者（Block Propose）自体もバリデーター（Validator）であり、ブロックチェーンの合意メカニズムに基づいて選出されます。

二、MEVはどのように分配されるか？

MEV-Boostシステム下で、MEVは4つの主体に流れます：MEVサーチャー、ブロックビルダー、ブロック提案者、そしてイーサリアムネットワーク自体です。

MEVは直接MEVサーチャーによって捕獲され、ガス料金の形でブロックビルダー、ブロック提案者、そしてイーサリアムネットワーク自体に流れます。

MEVを抽出する取引が実行されることで、これらの取引を作成したMEVサーチャーには収入がもたらされます。この収入のコストはMEVサーチャーが支払うガス料金です；ガス料金の一部はEIP-1559プロトコルに基づいて燃焼され、もう一部はチップの形でブロックビルダーに流れます；ブロックビルダーは大部分のチップをMEV報酬の形でブロック提案者に直接振り込みます（ほとんどの場合、ブロックビルダーは一部のチップを保持しますが、追加でブロック提案者に補助を行うこともあります）。

（図三：MEVの分配図示）

MEV=特定の順序の取引が実行されることによって生じる収益
MEV=MEVサーチャーの利益+ブロックビルダーの利益+ブロック提案者の利益+イーサリアムネットワークが捕獲した価値
MEV=（Bundles収入-ガスコスト）+（チップ-ブロック提案者に支払った手数料）+（ブロック提案者に支払った手数料）+（EIP-1559で燃焼されたETH）

MEVサーチャーにとって、MEV利益は「MEVサーチャーが提出した取引パッケージ（Bundles）が実行されて得られる収入から取引パッケージのガスコストを引いたもの」として反映されます。
ブロックビルダーにとって、MEV利益は「ブロックビルダーが提出したブロック内の実行層収入からブロック提案者に支払った手数料を引いたもの」として反映されます。
ブロック提案者にとって、MEV利益は「ブロックビルダーが支払った手数料から得られるもの」として反映されます。
イーサリアムネットワークにとって、MEV利益は「EIP-1559に基づいて燃焼されたETHから得られるもの」として反映されます。

三、MEVの種類

MEVの戦略タイプから見ると、「バックラン」戦略（Back-running）と「フロントラン」戦略（Front-running）に分けられます；

MEVが全体のシステムにもたらす結果から見ると、有益、中立、有害の3つに分類できます：

実際の操作において、MEV利益を抽出する戦略は次々と登場し、異なる性質のMEVに対して、最も一般的な例を一つ挙げます。

貸付プロトコルにおける清算取引：

これは「バックラン」戦略に基づいてMEVを抽出する取引です。「バックラン」戦略は、特定の取引の直後に実行される必要があります。例えば、過剰担保貸付プロトコルにおいて、オラクルが価格の変動を提供し、ある借り手のアカウントが清算可能な状態に達した場合、オラクルの価格変動の直後に清算を開始することが利益をもたらします。

タイムリーな清算は不良債権の発生確率を低下させ、全体の貸付プロトコルの安定性を維持するのに役立つため、この種のMEVを抽出する取引は有益と見なされます。根本的な利益の源は借り手の損失ですが、借り手が債務をタイムリーに返済できなかったことに対する罰でもあり、借り手は資金を貸し出す際にこの潜在的なリスクを明確にしています。

DEX間のアービトラージ取引：

これも「バックラン」戦略に基づいてMEVを抽出する取引です。ユーザーがDEXで取引を完了した後、スリッページの存在により、異なるDEXで同じトークンに価格差が生じる可能性があります。MEVサーチャーはアービトラージ取引を通じて、価格の低いDEXで購入し、価格の高いDEXで売却することで利益を得ることができます。

サンドイッチ攻撃：

これは「フロントラン」戦略に基づいてMEVを抽出する取引です。MEVサーチャーがユーザーのDEXでの取引がまだパッケージ化されて確認されていないことを監視しているとき、ユーザーの取引の前に自分の取引を挿入し、ユーザーのスリッページを高め、実行価格を悪化させ、ユーザーの取引の後に反対方向の取引を挿入することで、ユーザーの追加的なスリッページ損失から利益を得ます。

サンドイッチ攻撃自体もアービトラージ取引ですが、その利益の源は一般ユーザーの損失であり、他のユーザーを不利な立場に置くことを前提に利益を得るため、有害と見なされます。

「バックラン」戦略に基づいて生じるMEVの大部分は、有益または中立と見なされます。なぜなら、これらの取引はその前の取引に影響を与えず、他のユーザーの合理的な利益を損なうことがなく、一部の戦略はDeFiシステムの安定性にも寄与するからです。一方、「フロントラン」戦略に基づいて生じるMEVの大部分は有害と見なされます。なぜなら、これらの取引の利益はしばしば他のユーザーを不利な立場に置くことに基づいているからです。

四、MEV分野のプロジェクトは何の問題を解決したか？残された問題は何か？

取引の順序に関わる限り、MEVを抽出する機会が生じます。MEVはほぼ避けられません。このような背景の中で、MEV分野のプロジェクトは2つの問題を解決することに取り組んでいます：

1. 有害なMEVをどのように防ぐか？
2. 有益なMEVと中立的なMEVをどのように公平に分配するか？

現行の解決策のアプローチは次の通りです：

「防止」問題について：

プロジェクト側はユーザーにプライベートRPCを提供し、このRPCを通じてブロードキャストされた取引がフロントランされないことを約束します。例えば、Flashbots ProtectやSushi Guardにサービスを提供するOpenMEVなどです。

実際には、プライベートRPCはユーザーの取引を「プライベートオーダーフロー」として特定のMEVサーチャーやブロックビルダーにブロードキャストし、「プライベートオーダーフロー」を享受する条件は「フロントラン」戦略に基づくMEV抽出を放棄することです。さもなければ、ホワイトリストから排除されます。

（図四：MEVの現行解決策）

「分配」問題について：

MEV-Boostは、オフチェーンのMEV機会オークション市場を創出し、MEVサーチャー、ブロックビルダー、ブロック提案者がそれぞれの役割を果たし、MEV利益を共同で分配します。
MEVサーチャーはハードウェアとアルゴリズムを競い、限られた時間内にMEVを抽出できる機会を見つけ、十分な利益を放棄する（最高のガス料金を支払う）必要があります；
ブロックビルダーはオーダーフロー資源を競い、構築したブロックがより高い実行層報酬を含むことができるようにし、ブロック提案者に受け入れられる可能性を高めます；
ブロック提案者は新しいブロックを提案する権利を持ち、どの取引がパッケージ化されてチェーン上に載せられるかを決定できますが、必ずしもMEVサーチャーのようなMEV抽出能力を持っているわけではなく、ブロックビルダーのように豊富なオーダーフロー資源を持っているわけでもありません。メモリプールを通じてブロックを構築するよりも、MEV-Boostに接続し、ブロックビルダーの計画に従ってより高い実行層報酬を得る方が良いでしょう。

残された問題は：

プライベートRPCのソリューションは信頼仮定に基づいており、ユーザーの取引は漏洩したり、フロントランされたり、さらには検閲される可能性があります。
プライベートRPCはプライベートオーダーフローをもたらし、一部のブロックビルダーがプライベートオーダーフローの独占的地位を持つことで、MEV抽出がより不透明で中央集権的になる可能性があります。
MEV-Boostの分配プランでは、ユーザーの利益が完全に考慮されておらず、ユーザーはMEV抽出から何の利益も得ていません。

五、改善の方向性はどこにあるか？

「フロントラン」問題を解決するためには、暗号技術を活用すべきです。「暗号化-順序付け-復号-実行」に基づき、ユーザーの取引をローカルで暗号化し、誰にも取引内容を読み取られない状態で順序合意を完了し、その後内容を復号し、最終的に合意された順序で取引を実行します。このようなソリューションは信頼仮定を打破し、プライベートオーダーフローも必要なくなります。

より公平な分配を実現するためには、ユーザーが得るべきMEV利益を返還するべきです。ユーザーはMEV抽出の機会を創出する役割を果たしており、彼らの合理的な利益が侵害されないことを保障することは最も基本的なことであり、単に取引がフロントランされないことを保障するだけでなく、一部のMEV利益を返還するべきです。