L2 MEVのデコード：ソーターのワークフローとMEVデータ分析

執筆：Burce、Hildobby

編集：Lisa

* Dragonfly のデータアナリスト Hildobby に L2 MEV データのサポートを感謝します。

L2 MEV コア役割: Sequencer

L2 Sequencer は、イーサリアム Layer 2 ソリューションのコアコンポーネントとして、重要な役割を果たしています。主な任務は取引を処理することであり、それをパッケージ化して ETH メインチェーンまたはオフチェーンネットワークに提出し、ブロックチェーンエコシステム全体のスループットと効率を向上させます。具体的には、Sequencer はイーサリアムメインチェーンの取引プール（transaction pool）に似た役割を果たしますが、作業方法と範囲はより専門化されています。さらに、L2 Sequencer はアプリケーションやスマートコントラクトに対してより多くの操作の自由度を提供し、複雑なロジックや契約を L2 レベルで実現できるようにし、高額なガス費用を心配する必要がありません。

Sequencer の取引処理の流れ

1.収集

Sequencer はユーザーからの取引リクエストを受け取ります。これらのリクエストは通常、イーサリアム取引の形式ですが、メインチェーンではなく Layer 2 ネットワークに送信されます。

2.検証

Sequencer は取引を検証し、送信者がその取引を実行するのに十分な資金を持っていることを確認し、Layer 2 ネットワークのルールに従っていることを確認します。また、詐欺や二重支払いを防ぐために取引の有効性も確認します。

3.ソート

Sequencer は取引を一定のルールに従ってソートし、潜在的な取引の衝突を防ぐために正しい順序で実行されるようにします。

4.提出

取引が検証とソートを通過すると、Sequencer はそれらを Layer 2 ネットワークに提出し、実行できるようにします。これには通常、Layer 2 スマートコントラクトとのインタラクション、状態の更新、および Layer 2 上の台帳が ETH メインチェーン上の台帳と同期していることを確認することが含まれます。

異なる L2 Sequencer のソートルール

Arbitrum のソートルール

MEV 問題をできるだけ回避するために、Arbitrum は公開されたメモリプールを持たず、先着順（FCFS）のソートモデルを採用しており、先に提出された取引が早く処理されるようになっています。

Optimism のソートメカニズム

Optimism は、取引処理の利点と不利を公平に分配するために、MEV オークション（MEVA）というオークションソートメカニズムを導入しました。さらに、Optimism は Bedrock アップグレード後に Bedrock Sequencer を開始し、MEVA と共にソートに使用されます。Arbitrum と似て、Bedrock sequencer には独自のプライベートメモリプールがあります。MEVA はまだ完全に実施されていませんが、現在の計画によれば、MEVA の勝者は提出された取引を再ソートし、自分の取引を挿入する権利を持ちますが、特定の取引を N ブロック以上遅延させることはできず、MEVA 勝者の MEV 利益が制限されることを意味します。

他の L2 ソリューションのソートルール

Arbitrum や Optimism の他にも、zkSync、Loopring、Starknet などの多くの他の L2 ソリューションがあり、それぞれ異なるソートルールを採用して、異なるユーザーやアプリケーションのニーズに応えています。

L2 における MEV 抽出

ブロックチェーンの世界では、MEV（マイナーが抽出可能な価値）の生成は、複数の要因が相互に作用した結果です。根本的な原因は、ユーザーが提出した取引情報がネットワーク内で伝播し、実際のブロックが掘り出されるまでの間に避けられない遅延が存在することです。この時間差はノードに操作の余地を提供します。分散型システムの本質上、異なるノードが取引を受信する順序や時間が異なる可能性があるため、システムはすべてのノードが同時に同じ状態であることを保証できません。この不一致は MEV の生成条件を生み出します。

イーサリアムメインネットでは、MEV の抽出はすでに規模の利益を形成しています。MEV 攻撃者は通常、メモリプール（Mempool）内の取引状況を監視し、いわゆるガスオークション（取引を優先的に処理するための取引手数料の入札）に参加するか、オフチェーンで賄賂を支払うことで自分の取引が優先的に処理されるようにします。こうして、彼らは事前に決定された取引順序を通じて利益を得ることができます。

MEV 利益を得るプロセスは、2 つの重要なステップに分けられます。まず、攻撃者は潜在的に利益を得られる取引を特定し、MEV 抽出のために最適化された取引ブロックを構築する必要があります。次に、これらの特別に構築された取引がネットワークに受け入れられ、ブロックチェーンに組み込まれることをできるだけ確実にしなければなりません。

しかし、Layer 2（L2）ソリューションの台頭に伴い、MEV の抽出方法と戦略は大きく変化しました。L2 ソリューションのソーターは多くの場合中央集権的であり、従来の Layer 1（L1）と比較して、MEV の抽出は新たな挑戦と機会に直面しています。

メモリプールを持たない L2 ソリューションでは、取引の監視がより困難になります。この場合、ソーターは取引の処理順序を直接決定するため、より多くの権限を持ちます。メモリプールがないことは、攻撃者が L1 ソリューションのように取引プールを監視して取引順序を調整することを不可能にし、MEV 攻撃を行う難易度を大幅に増加させます。

中央集権的なソーターが制御するメモリプールを持つ L2 ソリューションでは、ガスオークションがソートに与える影響も低下しています。一部の L2 ではガスオークションが完全に存在しないため、ゲームのルールが変わります。攻撃者は取引の正確な順序を決定することはできませんが、ガス料金を調整することで自分の取引の位置に影響を与えようとすることができます。L1 と比較して、この戦略の成功率と予測可能性ははるかに低くなります。

さらに、一部の L2 上の独立した DAPP は、自分のローカル取引メモリプールを維持している可能性があります。これらのメモリプールは攻撃者の潜在的な監視対象となり、攻撃者はこれらの DAPP 特有のメモリプールを利用して MEV 抽出を実施する可能性があります。

ガスオークションを運営する L2 チェーン（例：Polygon）では、その検証ノード（validator）の参加は完全にオープンではありません。この場合、攻撃者が MEV 機会を監視すると、彼らは大量の取引を提出する戦略を採用し、自分の取引がブロックチェーンに載る可能性を高めるかもしれません。この戦略は運に依存し、取引コストが低いことが前提であり、あまり確実性のない攻撃方法です。

最後に、攻撃者は L1 と L2 の間、または異なる L2 ソリューション間の相互作用を利用して MEV を抽出する可能性があります。これには、攻撃者がクロスチェーンの状態とダイナミクスを深く理解し、分析する能力が求められます。

異なる L2 間の MEV 抽出空間の違い

MEV 抽出空間は、異なる L2 ソリューション間で顕著な違いがあります。これらの違いは主に L2 のソーターのルール、メモリプールの設計、取引量、取引規模などの要因によって決まります。一般的に、L2 ソリューションのソーターの中央集権化の程度が高いほど、MEV 抽出空間は集中し、抽出の機会は相対的に小さくなります。一方、メモリプールの設計がオープンであればあるほど、攻撃者に提供される空間が広がり、取引の監視や順序操作の機会が増えます。

同時に、L2 ソリューションの取引量と取引規模も MEV 抽出空間に重要な影響を与えます。取引量が多く、取引規模が大きい L2 は、MEV 抽出の機会をより多く提供します。なぜなら、高流量の環境では利益を得られる取引が多く、攻撃者が利益を抽出する機会が増えるからです。逆に、取引量が少なく、取引規模が小さい L2 では、MEV 抽出の空間は相対的に小さくなります。

L2 MEV の未来の解決策

ブロックチェーン技術の本質的な問題の一つは、真の分散化を実現する方法です。L2 において、この問題の核心は分散型ソーター（decentralize sequencer）の実現であり、取引の順序決定権がどのように分配されるかに関わっています。これは、ブロックチェーンシステムの公平性、安全性、その他の重要な性能に直接影響します。L2 の MEV 問題は、実際には取引のソート権の派生問題です。現在、大部分の L2 は中央集権的なソーターを持ち、MEV 抽出は不透明であり、潜在的な解決方向は二つあります。一つは特定のメカニズムを通じてソーターの分散化を実現すること、もう一つはソート権を第三者にアウトソーシングし、第三者がソートプランを構築することです。

分散型ソーター

ブロックスペースオークション（Blockspace Auction）は、入札を通じてソート権の分配を実現します。このメカニズムでは、参加者が特定の時間帯のブロックスペースを公開入札し、そのブロックスペースに対するソート権を享受します。この方法の利点は透明性と競争性にあり、参加者がより合理的な価格を提供することを促します。しかし、欠点は「勝者の呪い」を引き起こす可能性があり、勝者が過度に入札することで実際には損失を被ることです。

ランダムリーダー選挙（Random leader election）は、特定の条件を満たす参加者プールからランダムにリーダーを選出してソートを行います。例えば、32 ETH をステークしたユーザーから選出する方法などが考えられます。この方法の利点はランダム性にあり、潜在的な不正競争を減少させることができますが、欠点は参加者の能力や貢献度を無視する可能性があり、競争が欠如すると効率が低下する可能性があります。

「プルーフ・オブ・ワーク」（Proof-of-Work）は、多くの潜在的なソーターが特定のブロックの構築を競い合うことで、最も効率的または迅速な競争者が勝利する仕組みです。この方法の利点は技術革新と効率的な運用を促進することですが、欠点は資源の大量浪費を引き起こす可能性があることです。

経済競争（Economic competition）は、異なる参加者が競争を通じて最適な経済効果を達成する方法です。例えば、ブロック手数料に基づいてブロックの包含順序を決定する方法は柔軟性があり、MEV 再分配や MEV オークションなどの多くの設計の余地があります。オープンな経済メカニズムを通じて、参加者がブロックを構築することを促進します。この方法は市場の活力を促進しますが、少数の実体が競争優位を通じてソート権を独占する可能性もあります。

公平ソート（Fair Sequencing）は、特定のアルゴリズムを通じて取引を直接ソートする方法であり、本質的には言語とネットワークです。Chainlink は現在このプランを実現しており、公平ソートの利点は、取引順序を調整して MEV 価値を抽出する空間を制限することですが、欠点は DAPP の公平ソート下でのパフォーマンスが低下し、公平ソートのルールの適用性が低いことです。

分散型ソーターの実現は、公平性と透明性を促進するだけでなく、システム全体の安全性を向上させる可能性があります。しかし、リソースの浪費や市場の障壁など、一連の課題も引き起こします。将来的には、各 L2 が分散型ソーターの方向に進むでしょうが、現時点では効率とコストの観点から、大多数の L2 は中央集権的なソーターを維持するでしょう。

ソート権を第三者にアウトソーシング

共有ソーター、例えば Espresso や Astria。彼らはソートサービスを提供することに特化しており、特定の方法でソートを組織します。彼らのサービスに接続するチェーンは、ソートの問題を考慮する必要がありません。この方法の利点は、ソーターの作業を標準化し、専門化できることですが、外部依存を引き起こし、分散化の程度に影響を与える可能性があります。

個人的な観点から見ると、共有ソーターのプランは実際にはモジュール化の考え方ですが、私たちは公チェーンにとって、ブロック構築と取引ソートのための実行可能な分散化プランとメカニズムを確立すること自体が公チェーン構築の一部であるべきだと考えるべきです。モジュール化の台頭に伴い、共有ソーターは広く使用される可能性があります。

クロスチェーンの MEV オークションを組織し、間接的にソートサービスを提供する、例えば SUAVE。SUAVE は実際にはチェーンであり、SUAVE のソリューションを使用することは、ブロック構築とメモリプールサービスを SUAVE にアウトソーシングすることを意味します。

SUAVE の特徴には、SUAVE 自体は MEV を捕捉しない（ガス料金を除く）、検索者（SUAVE 上で彼らの好みを表現する）は、実行者に彼らの取引パッケージ（クロスチェーン MEV を含む）を受け入れるよう要求することで MEV を抽出することができる、実行者も検索者 MEV の一部を捕捉できる（できるだけ多くを検索者に支払う）などがあります。この方法の利点は、公開市場を通じてリソース配分を最適化できることですが、欠点はシステムの複雑性を増加させ、一定の程度で分散化のレベルを低下させる可能性があることです。

ブロック構築を L1 にアウトソーシングする、すなわち Based Rollup（例：Taiko）。

L1 は十分に分散化されたシステムを構築しており、分散型のソートサービスを提供する能力があります。Based Rollup の MEV 抽出方法は以下の通りです：MEV は自然にイーサリアムに流れ込み、L1 の経済的安全性を強化します；L2 の検索者（L2 取引パッケージを作成する）と L2 の構築者（mev-boost を実行できる）も MEV の一部を得ることができます；もし L2 の検索者がイーサリアムメモリプール、Based Rollup のメモリプール、および二つのチェーンの状態を監視すれば、クロスチェーン MEV 価値を捕捉することも可能です。このプランの実現可能性は高いですが、欠点は上限が現在のソリューションを超えないことであり、イーサリアムは現在のアーキテクチャの下で MEV 抽出空間が大きいため、ソート権を L1 に渡すことは MEV エコシステムの改善にはなりません。

ブロック提案作業を第三者にアウトソーシングすることは、リソースの最適化とリスクの分散の利点をもたらしますが、同時に分散化に対する潜在的な脅威も構成します。

L2 MEV データ

Dragonfly のデータアナリスト @hildobby が作成した dune パネルは、一部の L2 の MEV データを示しています。

Polygon

Polygon 上のサンドイッチ攻撃は比較的少なく、大部分の時間で 1% 未満です。今年の 9 月には約 2.3% のピークに達しました。取引量に基づくと、サンドイッチ攻撃の影響を受ける取引量は非常に低いです。

サンドイッチ取引比率

サンドイッチ取引量

Polygon ネットワーク上のアービトラージ取引の割合はより高く、取引量はサンドイッチ攻撃を大幅に上回っています。

アービトラージ取引比率

アービトラージ取引量

Arbitrum

2023 年以降、Arbitrum ブロック取引におけるサンドイッチ攻撃の割合は十分に低いレベルにまで減少しました。取引量に関しては、総取引量は数十億ドルであり、サンドイッチ攻撃に関与する取引量は数十万ドルに過ぎず、非常に小さいです。これは Arbitrum FIFO の取引ソートルールに関連している可能性があります。

サンドイッチ取引比率

サンドイッチ取引比率

他のチェーンと比較して、Arbitrum 上のアービトラージ取引の割合は相対的に小さいです。しかし、Arbitrum 上のサンドイッチ取引と比較して、アービトラージ取引の取引量は依然として大きいです。

アービトラージ取引比率

アービトラージ取引量

Optimism

Optimism では状況が異なります。ブロック取引におけるサンドイッチ攻撃の割合は一時 62.7% に達しましたが、時間が経つにつれて徐々に低下し、Bedrock アップグレードが EIP-1559 に似たガスメカニズムを導入したためです。最近、サンドイッチ攻撃の割合は十分に低いレベルにまで減少しました。取引量に関しては、サンドイッチ攻撃の規模は数千ドルに減少しています。

サンドイッチ取引比率

サンドイッチ取引量

Optimism 上のアービトラージ取引の割合は 2% から 4% の間で、昨年と比較して減少傾向を示しています。アービトラージ取引の取引量は相対的に低いです。

アービトラージ取引比率

アービトラージ取引比率

まとめ

全体として、L2 Sequencer と MEV の関係は ETH エコシステムの発展において重要な意義を持っています。現在、L2 が直面している課題は、MEV の抽出を防ぐための公平で透明なソートメカニズムを確保することですが、L2 ソリューションの複雑性と多様性は、MEV に対抗し、公平で透明なソートメカニズムを確保する方法など、多くの課題をもたらしています。現在の段階では、Shared Sequencer や取引ソートのプライバシーを保護する暗号学的手法など、いくつかの実行可能な解決策がすでに存在します。

将来的には、実行可能な解決策は Sequencer の分散化により焦点を当て、潜在的な MEV 抽出空間を減少させることが期待されます。同時に、ブロック生成を第三者にアウトソーシングすることを検討し、ネットワーク全体の公平性と効率を向上させることができます。一方で、クロスチェーン MEV の出現は、MEV の定義と重要性を再考し、Slot Auctions や Interchain Scheduler などの新しいプランを探求する必要があります。さらに、将来の研究課題には、L2 チェーン上の MEV を定量化する方法や、PGA が L2 に与える影響などが含まれ、これらの問題の解決は L2 分野の MEV 抵抗戦略をさらに改善するのに役立つでしょう。