イーサリアムのマージ後、MEVの変化と不変

著者：Jiawei,IOSG Ventures

序章

Ethereumコミュニティによる定義に基づくと、MEVとは、ブロック生成から標準のブロック報酬とガス代を超えて抽出される最大の価値を指します。これは、トランザクションを含める/含めない/およびブロック内のトランザクションの順序を変更することによって実現されます。

オンチェーンの金融活動はますます複雑になり、MEVも同様に蓄積されています。不完全な統計によると、現在MEVは約7億ドルに達しています。これはPoW時代のEthereumレイヤーの文脈におけるものであり、The Merge以降や各Layer 2およびAlt-L1を考慮に入れると、保守的に見積もってMEVの総量は10億ドルを超えるでしょう。

Ethereumトランザクションのライフサイクルの中で、MEVサプライチェーンを抽象化することができます。本稿では、主にBuilderとValidator（Proposer）の部分について議論します。

提案者と構築者の分離（PBS）

現在のEthereumのプロトコルレイヤー設計において、ブロック構築者（Builder）とブロック提案者（Proposer）は同一の実体です。PoSの下では、彼らはまずValidatorのサブセットです。この実体は、広範なValidator Setから擬似的にランダムに選ばれ、ブロックを構築し、PoSネットワークにブロックを提案します。

上の図は、ブロック構築のプロセスを基本的に説明しています。Builderがトランザクションのソースを取得する方法は主に3つあります：公共トランザクションプール（mempool）、プライベートトランザクションチャネル（Flashbots Protectなど）、およびMEV検索者が提出したバンドルです。Builderはこれらのトランザクションをブロックに構築し、オークションに参加する入札と共にRelayに提出します。

MEVが増加する傾向の中で、BuilderとProposerが同一の実体であるという設計は次第に欠点を露呈しています。一般的なValidatorと比較して、大規模なValidator PoolはMEVを実現する機会が多く、また彼らは明らかに一般のValidatorよりも強力なMEVキャプチャ能力を持っているため、深刻な中央集権の問題を引き起こしています。そこで、PBS（Proposer-Builder Separation）がBuilderとProposerの分離を提案しました。

分離後、一般のValidatorも大規模なValidator Poolも、ブロックを専門のBuilderに外注して構築し、利益を最大化することができ、自分たちは「提案」するだけで済むようになります。

現在のPBSはプロトコルレイヤーと非プロトコルレイヤーの実装に分かれており、前者はEthereum自体に組み込まれており、技術的に強制力があります。一方、後者はPBSがオプションであり、強制力がないことを指します。

• プロトコルレイヤーPBS（Danksharding） プロトコルレイヤーPBS（In-protocol PBSまたはEnshrined PBS）は、Ethereum Dankshardingの実施において導入され、PBSがプロトコルレイヤーの設計となります。その際、Builderはブロックを構築するだけでなく、約1秒以内に32MBのデータのKZG多項式コミットメントを計算し、P2Pネットワークで配布する必要があります。

• 非プロトコルレイヤーPBS（MEV-Boost） Flashbotsは、PBSの非プロトコルレイヤー実装としてオープンソースソフトウェアMEV-Boostを提案しました。これはオープンマーケットであり、Builderはブロック構築に集中し、各ブロックの利益を最大化することを目指します。オークションに参加した後、最も利益のあるブロックがProposerに提出されます。後者はこのブロックを単純に提案するだけで、ブロックスペースを販売することに相当します。その見返りとして、そのブロックのProposerはブロック構築者が支払った手数料を受け取ることができます。MEV-Boostを運用した後、Validatorのステーキング収入は60％以上増加すると推定されています。

以上がMEV-Boostの大まかな作業フローです。

まず、Validatorは、Validatorクライアント、コンセンサスクライアント、実行クライアントの3つのソフトウェアを運用するだけでなく、MEV-Boostも運用する必要があります。

Builderはトランザクションオーダーフローからトランザクションとバンドルを取得し、それぞれの戦略に従ってブロックを構築します。

RelayはBuilderとProposerの間の双方向通信チャネルとして機能し、1つまたは複数のBuilderに接続し、Builderが提出したブロックの有効性と入札を検証し、有効な最高入札をProposerに提出します。

Proposerは1つまたは複数のRelayを集約し、最も利益のあるブロックを選択して提案します。

非プロトコルレイヤーPBSとブロック構築に関しては、いくつかの興味深いトピックが派生しており、以下で一つ一つ議論します。

市場の供給と需要および変化

供給と需要の関係において、ProposerとBuilderは実際には初期段階で一定の分離を実現しています。

複雑なオンチェーン活動はMEVの機会を次第に明らかにしています。PoWでは、強力な計算能力を持つマイナーがブロック生成権を握っていましたが、彼らのMEVを探す能力は一般的に低く、ほとんどが単純に支払われるガス代が高いトランザクションを選択してブロックを生成していました。一方、検索者はMEVの機会を捕捉する能力が高いですが、ブロック生成権は彼らの手にはありませんでした。

当初、マイナーがこれらの検索者が提出したトランザクションを含めるための確定的な方法はありませんでした。検索者は自分の提出したトランザクションが含まれることを期待して、できるだけガス代を引き上げるしかありませんでした。しかし、これは公開の「オークション」であり、ガス戦争に相当します。最終的に入札者が失敗しても費用を支払わなければならず、ネットワークの負荷を引き起こし、ガス価格を押し上げ、深刻な負の外部性を生じさせます。

したがって、これらの供給と需要および痛点に対処するために、FlashbotsはFlashbots Auctionを提案し、マイナーと検索者の間にオークションと通信チャネルを導入しました。検索者はFlashbots Auctionを通じてマイナーにトランザクションを送信し、追加の手数料を支払います。

要約すると、供給と需要の関係はオープンマーケットを生み出しました。

これはPoWの状況です。しかし、EthereumがPoSに移行すると、32ETHをステーキングし、簡単なハードウェア要件を満たすだけでネットワークの検証に参加できるようになり、ブロック生成権の分布が広がり、参加できる人が大幅に増えました。しかし、マイナーと比較すると、これらのValidatorはブロックを構築する能力が不足しています。

供給と需要のオープンマーケットは依然として存在しますが、いくつかの変化が生じました：以前はマイナーが自分でブロックを構築するか、ブロック構築を外注することができました------Flashbots Relay はマイナーにトランザクションまたはブロックを送信し、マイナーは選択的に受け取ることができました；しかし現在、Validatorにとってブロック構築は追加の計算負荷を生じ、彼らの多くはMEVを捕捉する能力が不足しているため、ValidatorはFlashbots Relayにブロックを要求する必要があります。

規制、検閲および分散化

規制と検閲は、ある程度同じ事柄です。そして、検閲に対抗することと分散化はブロックチェーンの物語の柱であり、両者の関係は密接に結びついています。

まず、規制の観点から見ると、合併後、中央集権的な取引所、ステーキングサービスプロバイダー、実際のオペレーターは全ネットワークのValidatorの中で大きな割合を占めています。これらの実体は特定の法的管轄区域に存在するため、ビジネスがもたらすコンプライアンスリスクを考慮する必要があります。Ethereumは無形の規制圧力に直面しています。

データの観点から見ると、毎日OFACコンプライアンス要件を満たすブロックは67％以上を占めています；100ブロック中74ブロックがOFACコンプライアンス要件を満たしています。このデータは高い水準を維持しつつ上昇傾向にあります。この数値が100％に近づくと、OFAC制裁を受けたアドレスから発信されたトランザクションはブロックに含まれることが非常に難しくなります。

もちろん、これまでOFAC制裁を受けたアドレスはすべてハッカーのアドレスであり、倫理的には合理性があるように見えます。しかし、この規制の範囲が拡大するかどうかは予測が難しいです。規制の高圧に直面して、大規模なValidatorプールは経済的利益と分散化の精神の前でどのように選択すべきでしょうか？この問題に答えようとするよりも、私たちは技術的な観点から直接検閲の問題を解決するべきかもしれません。

規制の観点からの検閲に加えて、現在のMEV-BoostにはBuilderの検閲問題も存在します。上記の作業フローからわかるように、ProposerはBuilderが提出した完全なブロックを受動的に受け取ることしかできず、自分が望むトランザクションを含めることができません。つまり、すべてを受け入れるか、MEV-Boostに完全に参加しないかのいずれかです。この場合、Builderは実際に結束して特定のトランザクションを意図的に含めず、そのトランザクションの発信者に対して恐喝を行うことができます。

Dankshardingのプロトコル内PBSでは、検閲問題を解決するためにcrList（検閲対策リスト）が導入されており、Proposerはトランザクションリストを指定する権利を持ち、そのリストにあるトランザクションはBuilderによって含まれる必要があります。オークションに勝った後、BuilderはcrList内のトランザクションがすべて含まれていることを証明する必要があります（またはブロックが満杯である必要があります）、さもなければそのブロックは無効と見なされます。

EigenLayerが提案したMEV-Boost++では、Proposer Partが導入されており、これはcrListに似ており、Proposerはブロック構築の一部に参加する権利を持っています。

さらなる分散化

PBSの非プロトコルレイヤーの実施により、Validatorの中央集権の問題は緩和されましたが、前のセクションで議論したように、現段階ではBuilderにも中央集権の問題があります。過去1週間で、上位5つのBuilderがMEV-Boostブロックの84.64％を構築しました。

Flashbotsは最近、Builder APIをオープンソース化し、複数のBuilderが協力してブロックを構築することを希望しています。現在は単一の実体が完全なブロックを構築していますが、異なるBuilderがMEV検索者やプライベートトランザクションチャネルのカバレッジを異にするため、あるBuilderは前者または後者の面でそれぞれの利点を持つ可能性があります。現在、Builderが提出するブロックは完全なブロックであり、自分が構築したブロックが選ばれるためには、ブロック構築の全体的な実現利益を最大化する必要があります。

もし複数のBuilderが協力すれば、前者が優位なBuilderはブロックの一部を提出し、後者が優位なBuilderは他の部分を提出することができ、これによりBuilder全体がより分散化され、理論的にはValidatorの最終的な利益も増加するでしょう。しかし同時に、これはBuilder間の競争を明らかに激化させます。

Flashbotsはすべてのチームが自分たちのBuilderを公開開発することを提案し、コミュニティは透明性とオープンソースソフトウェアの規範に従った行動をするBuilderのみを信頼します。もし各Builderがこの基準に従えば、Builderの役割とブロック構築はより分散化され、透明性が高まるでしょう。

MEVの観点からEndgameを考える

Vitalikは彼の「Endgame」という記事の中で、Ethereumの最終的なビジョンを描写しました：ブロック生成は中央集権的ですが、ブロック検証は信頼を必要とせず、高度に分散化されており、検閲に対抗することを保証します。

私の個人的な推測では、前半の文の論理は以下の3点に基づいています：

• 分散化の程度を考慮すると、EthereumはValidatorになるためのハードウェア要件や計算資源をできるだけ低くする必要があります。もしValidatorが単純に構築された、かつ入札が最も高いブロックを提案するだけで済むなら、計算負荷を一部軽減できます。

• 経済的インセンティブの観点から見ると、このシステムの参加者はすべて経済的に合理的です。もしMEV-Boostを運用することでステーキング収益が60％も増加するなら、規制などの他の客観的要因を除けば、合理的なValidatorはブロック構築の作業をBuilderに外注するでしょう。これにより、ブロック生成は中央集権的になります。

• もしDankshardingが将来的に実施されることが確定すれば、Builderのハードウェアと帯域幅の要件が大幅に増加し、必然的にBuilderの中央集権化を指し示す結果となります。

ブロック生成が中央集権的であっても、Ethereumはネットワーク検証への参加のハードルを下げ、PBSを実現することでValidator Setのさらなる分散化を図り、広範なValidator Setと擬似的なランダム投票プロセスに基づいてブロック検証の信頼性を確保し、高度に分散化されることは確実です。

もちろん、中央集権と分散化はスペクトラムであり、「はい」または「いいえ」の問題ではありません。

結論

ブロック構築は広大な市場であり、MEVは常に発生しており、アルゴリズムの競争と競争者の駆け引きが絡んでいます。キャッシュフローは絶え間なく流れ、昼夜を問わず続いています。MEVは現在の暗号世界において貴重な純粋なオンチェーンのネイティブビジネスモデルであり、十分に堅固です。

現在のPBSは非プロトコルレイヤーであり、Validatorは依然として自分でブロックを構築することを選択できますが、専門のBuilderに外注することはありません。しかし、将来的にEthereumがDankshardingを導入すると、PBSはプロトコル設計上の強制的な実施となり、私たちはブロック構築の市場がさらに拡大するのを見ることになるでしょう。

私たちは「不変」の中に「変化」を見出し、「変化」を求める投資ロジックに注目しています：

• 将来的な大規模採用とオンチェーン金融活動の複雑化を考慮すると、MEVは中長期的な視点で「不変」のトレンドであると考えています。

• 合併後に何が「変わった」のか？まず、ブロック提案とブロック構築の供給と需要の関係が変化しました。次に、検閲に対抗することと分散化の需要が現れ始めました。最後に、ブロック構築が専門化された市場のトレンドも徐々に明らかになっています。これらの変化は私たちをEthereumの終局へと導くでしょう。

非プロトコルレイヤーPBS（MEV-Boost）とプロトコルレイヤーPBS（Danksharding）の間には、2〜3年の時間ウィンドウが存在します。さらに言えば、Ethereum Layer1の視点を超え、多チェーンエコシステムや多Rollupエコシステムにおいても、広大なクロスドメインMEVの機会が存在します。

IOSGは引き続き一連の指向性、予測的な研究を行い、そこから潜在的な投資機会を掘り起こしていきます。ご期待ください！

参考文献:

https://docs.flashbots.net/

https://boost.flashbots.net/

https://www.flashbots.net/mev-sbc-workshop

https://www.blocknative.com/blog/ethereum-block-building

https://www.blocknative.com/blog/web3-transaction-lifecycle