我们会在Cardano上看到MEV问题吗

Will we see the MEV problem on Cardano? | Cardano Explorer (cexplorer.io)

MEV一词是指矿工可提取的价值。区块生产者或其他实体可以通过他们影响新区块中交易顺序的能力来获取利润。区块生产者有权在区块内包括、排除或重新排序交易,并在经济上受到激励。MEV是以太坊最大的问题之一,从其用户那里提取了超过数亿美元。我们将解释这个问题,并讨论我们是否可以期待在Cardano上出现同样的问题。

什么是MEV?
每个区块生产者在所谓的mem-pool中维护一个未确认的交易列表。每次用户提交一个新的交易,该交易会进入mem-pool,在那里等待被添加到区块中。这同样适用于通过去中心化的应用程序创建的交易,如交易所。当一个节点获得创建新区块的权利时,它根据协议规则从mem-pool中选择交易并将其插入到新区块中。如果一个节点收到一个由另一个节点创建的新区块,它将查看区块中的交易,并可以在自己的mem-pool中删除相同的交易。如果交易在区块中,很有可能随后会被确认。一个节点可能不会立即删除交易,而是在一段时间后(经过几次确认),因为它不能确定新区块是否会被网络中的大多数节点接受,并永远成为区块链的一部分。这是对任何区块链网络中节点通常如何处理交易的一般描述。

在一个理想的世界里,区块生产者将对交易的意义一无所知,也不关心。他们会按照交易到达的顺序将其公平地插入区块中。然而,在以太坊的情况下,我们离这个理想很远。

MEV是区块生产者的一个欺诈机会,它允许他们通过确定新区块中交易的顺序来实现利润最大化,这对他们来说是有利可图的。这包括任意重新排序,包括或排除区块内的交易,牺牲用户的利益。

MEV的一个不可避免的部分是由被称为搜索器的自主网络参与者执行。搜索器由用户操作,处理复杂的算法,检测可用的有利可图的MEV机会。他们试图理解交易的意义。例如,他们知道Uniswap上有一个巨大的交换交易。基于这一点和其他知识,他们寻找机会。请注意,搜索器不一定由区块生产者操作。搜索器是机器人,一旦找到机会就会自动向网络提交有利可图的交易。

当搜索者找到一个安全的盈利机会时,他们能够支付高额的气体费用。高额的费用激励区块生产者和验证者接受他们提出的交易顺序。以太坊允许用户设置一个任意大的交易费用。当搜索者找到一个合适的机会时,他们能够设置一个比用户高得多的费用。因为机器人能够非常迅速地找到一个机会,并在微秒的顺序中提交交易,他们的交易在内存池中跳过用户交易。更确切地说,如果区块生产者根据费用大小来选择交易,那么他们首先选择费用较高的交易在经济上是有利的。费用大小优先于交易交付时间。

这就是所谓的 “跑前”。它涉及到密切关注内存池中未确认的交易,寻找有利可图的交易,然后通过提交交易的副本,以更高的费用在前面运行原始交易。

换句话说,有利可图的交易是由机器人的所有者而不是用户进行的。用户的交易要么失败,要么在经济上比提交交易时的利润低。通过这种方式,区块生产者从用户那里提取经济价值。

前期运行的例子
链上的流动性被分散在许多互不相干的池子里。分散的流动性创造了在不同池子里低买高卖的机会。

想象一下,一个交易员发现了一个套利机会。他想在Uniswap购买价值1000万美元的WBTC,1个WBTC的价格是20,200美元。然后他想在Sushiswap上出售所有的WBTC,那里的价值是1个WBTC 20,250美元。因此,他必须在Uniswap上以较低的价格购买WBTC,然后在Sushiswap上以较高的价格迅速出售。为了从这个机会中获利,交易者必须提交一笔交易,该交易将在内存池中等待被区块生产者选中并得到执行。

问题是,交易的提交为排在前面的机器人打开了一个窗口,让其扫荡。这些机器人可以分析交易的内容,并得出结论,跳过用户的交易是有经济意义的。当用户的交易在内存池中等待执行时,机器人迅速复制交易并设置更高的费用。因此,机器人的交易将在用户的交易之前被执行。这将有效地剥夺交易者的套利机会,以他的智力、金钱和创造力为代价获利。

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与传统世界不同,以太坊不能平行处理链上交易,只允许顺序处理。这意味着一个区块中的所有交易都有一个固定的顺序,这个顺序在验证过程中必须保持。这为区块生产者提供了一个可能被滥用的大权力。即使区块生产者行为公正,只遵循自己的经济利益,机器人也可以随时提交费用较高的交易,从而影响区块中交易的顺序。

机器人有可能从Aave借贷池中免费借入1000万美元的USDC,只要交易结束后正好将1000万美元的USDC返回到借贷池中。这被称为闪光贷款。这可以通过使用预先部署在链上的定制智能合约来实现。机器人的所有者甚至不需要为前面的攻击提供所需的资金。机器人创建一个交易,暂时借用所需的资本,在Uniswap和Sushiswap上进行交易。从网络的角度来看,这将是一个原子操作。

让我们补充一下,还有更多基于类似原理的攻击类型,如回流攻击、三明治攻击等。

我们会在Cardano上看到MEV问题吗?
MEV问题还没有出现在Cardano生态系统中。然而,Cardano没有积极的措施来防止MEV。原则上,没有什么可以阻止资金池操作员快速创建并将交易插入区块,同时故意省略另一个交易。因此,理论上有可能实施与以太坊类似的前置性攻击。为什么这种情况还没有在实践中发生?

一个原因是,Cardano协议是以确定的方式设置费用。如果有人创建了一个与原始交易相同或非常相似的交易副本,交易费用将是相同的。此外,获得交易费并不直接与区块的创建相联系。所有的交易费用被集中起来,每5天在纪元结束时分配给所有运营商(和stakers)一次。即使在假设的情况下,运营商更倾向于高费用的交易,它也只会收到该费用中可以忽略不计的一部分。

因此,对于非运营商实体来说,很难实施MEV攻击,因为他们无法利用费用的大小来执行交易的重新排序。

Cardano协议的高度去中心化防止了MEV攻击,因为只有目前是槽位领导者的节点才能进行攻击。一个节点找到有利可图的MEV机会并同时成为槽位领导者的机会是存在的,但相对较小。随着去中心化的增加,几率会降低,所以如果一个给定的池子有,比如说1%的股份,当它适合的时候,它有类似的机会成为槽的领导者。

如果资金池参与了MEV攻击,它可能会阻止代表们。资金池运营商必须考虑MEV攻击是否值得,因为它有可能失去赌注,从而失去区块产量的份额。有一个很好的机会,如果MEV攻击被揭穿,并将信息公开给代表社区,那么资金池将失去影响力。事实证明,代表们可以直接在经济上影响资金池运营商的公平行为,这是很有利的。他们必须重视他们的代表,不要通过利用MEV的机会来背叛生态系统。

如果有更多的大型资金池运营商联合起来,会有一些成功利用MEV机会的机会。这将增加集团中有人在适当的时候成为老虎机领导者的机会。我不认为这在实践中会发生,但不能排除这种情况。理论上,游泳池经营者有可能与代表们分享提取的价值。然后,代表们将继续用他们的ADA币支持资金池,并在本质上参与欺诈。如果资金池运营商不得不与代表们分享利润,那么对所有参与方的经济激励就会降低。

由于EUTXO模型和交易不依赖于区块中的全局状态和交易顺序,MEV攻击在Cardano上要复杂一些。然而,这并不能对这种现象提供100%的抵抗。

是否有任何有效的措施来防止MEV攻击?

从我们的角度来看,交易的匿名性可能会有所帮助。如果交易的内容不能被分析,就不可能搜索到MEV的机会。交易的内容只有在区块发布后才会被公开。

增加交易处理的并行化可能会有帮助,第二层会有协助。Ouroboros Leios将允许交易在提交后基本上被即时处理,减少分析交易和快速提交竞争性欺诈交易所需的时间。

结论
Cardano生态系统越被用户采用,攻击者就越有兴趣利用该系统为自己服务。经济动机可能对内部行为者,即资金池运营商也很感兴趣。他们冒着失去信任和造币者外流到另一个资金池的风险。资金池运营商有可能承担一次性的风险。如果MEV攻击被发现并被证实,社区应该做出适当的反应。

MEV当然也是IOG团队需要思考的一个有趣的现象,因为他们应该思考如何建立一个有效的防御。我们还没有在Cardano生态系统中看到MEV,我们可以为此感到高兴,但这并不意味着我们可以忘记MEV。我们今天需要讨论潜在的问题并寻找解决方案。