Einführung

Die Blockchain-Technologie ist zwar revolutionär, bringt aber auch Nuancen mit sich, die eine Herausforderung für das System und Ökosystem des jeweiligen Bereichs darstellen. In einer Blockchain fungieren Miner und Validatoren als Sicherheitsbefürworter, um Transaktionen zu bestätigen und die Kette zu sichern. Dies bedeutet, dass sie auch unabhängige Parteien sind, die Transaktionen in einem bestimmten Block zu ihrem Vorteil neu anordnen können.

Der maximale extrahierbare Wert (auch bekannt als „Miner Extractable Value“), kurz MEV, bezieht sich auf den maximalen Gewinn, den ein Blockproduzent durch das Anordnen, Hinzufügen oder Entfernen von Transaktionen innerhalb der von ihm produzierten Blöcke erzielen kann. Ihre Erträge ergeben sich in erster Linie aus dem einseitigen Ausschließen, Einschließen oder Neuordnen von Transaktionen innerhalb von Blöcken. Trotz seines Namens gilt es nicht nur für Proof-of-Work (PoW)-Ketten, sondern auch für Validatoren in Proof-of-Stake (PoS)-Ketten. Ziel dieses Papiers ist es, eine umfassende Analyse von MEV bereitzustellen und dabei seine Ursprünge, seine Auswirkungen auf verschiedene Blockchain-Netzwerke und die von verschiedenen Akteuren innerhalb des Blockchain-Ökosystems eingesetzten Strategien zur Ausnutzung oder Eindämmung von MEV zu untersuchen.

Geschichte und Theorie

Verlauf

Der erste aufgezeichnete Fall von MEV trat 2014 auf der Ethereum-Blockchain auf und wurde von einem Analysten und Programmierer entdeckt. Er war äußerst interessiert und hoffnungsvoll an der Technologie, bis er einen schwerwiegenden Fehler im System erkannte – die Autonomie von Validatoren und Minern ermöglichte es ihnen, ahnungslosen Benutzern Mehrwert zu bieten.

Im Jahr 2019 veröffentlichte eine Gruppe von Forschern von Chainlink Labs einen Artikel mit dem Titel „Flash Boys 2.0“, in dem hervorgehoben wurde, dass MEV keine theoretische Praxis ist, sondern bereits eine Funktionalität, die direkt in einer Vielzahl weit verbreiteter Protokolle genutzt wird.

Theorie

Die Blockchain ist zunächst darauf ausgelegt, durch ein dezentrales Netzwerk von Maschinen, sogenannten Blockproduzenten, gesichert zu werden. Zu diesen Blockproduzenten gehören Validatoren und Miner, die die Rolle der Bestätigung von Transaktionen im unveränderlichen Distributed-Ledger-System übernehmen. Sie fassen ausstehende Transaktionen in einem Block zusammen, der dann vom Netzwerk validiert und dann in das globale System einbezogen wird.

Obwohl es Maßnahmen gibt, um zu beweisen, dass alle Transaktionen gültig sind und nicht doppelt gezählt werden, gibt es keine Möglichkeit sicherzustellen, dass sie in der gleichen Reihenfolge angeordnet werden, in der sie in der Kette veröffentlicht wurden. Aus diesem Grund können Blockproduzenten Transaktionen mit den höchsten Gebühren vor der Übermittlung priorisieren, wenn sie Transaktionen aus dem Mempool auswählen, der die Warteschlange der Blockchain für ausstehende Transaktionen darstellt.

Infrastruktur für MEV

Technische Infrastruktur für MEV

Im aktuellen MEV-Ökosystem gibt es Bots und Parteien von Drittanbietern, die Transaktionsgebühren manipulieren, um sicherzustellen, dass ihre Transaktionen bei der Blockübermittlung Vorrang haben. Dies kann als nachteilig für den typischen Benutzer angesehen werden, der möglicherweise nicht über die erforderlichen Mittel, Ressourcen oder technischen Fachkenntnisse verfügt, um dieses Phänomen zu nutzen.

Auf der Seite des Blockproduzenten sind auch Dritte beteiligt, bestehend aus Suchenden, Buildern und Relayern. Suchende „durchsuchen“ im Wesentlichen einen Mempool ausstehender Transaktionen nach potenziellen MEV-Gewinnmöglichkeiten. Sie bündeln diese Transaktionen, die dann an Builder gesendet werden, die vollständige Blöcke „bauen“ und sie an Relayer senden. Die Relayer, vertrauenswürdige Aggregatoren der vorgeschlagenen Blöcke, validieren diese und geben den profitabelsten Block zur Übermittlung an den Validator weiter.

Häufige Angriffe

MEV-Angriffe sind Strategien, mit denen Miner, Validatoren oder Händler ihre Fähigkeit ausnutzen, Transaktionen innerhalb eines Blocks neu zu ordnen, einzuschließen oder auszuschließen, um ihre Gewinne zu maximieren, wie bereits erwähnt. Hier sind einige häufige Arten von MEV-Angriffen:

An vorderster Front

Dabei beobachtet ein Teilnehmer eine profitable Transaktion, die im Mempool wartet, und erstellt schnell eine ähnliche Transaktion mit einem höheren Gaspreis. Dies ermutigt Bergleute, ihre Transaktion zuerst einzubeziehen, sodass sie von der durch die ursprüngliche Transaktion verursachten Preisbewegung profitieren können.

Beispiel: Alice möchte ein Spielzeug kaufen, aber Bob zahlt ein kleines Bestechungsgeld, um seiner Transaktion Priorität einzuräumen, und kauft stattdessen das Spielzeug.

Zurücklaufen

Dies ähnelt dem Front-Running, aber anstatt eine Transaktion vor der Zieltransaktion zu platzieren, platziert der Angreifer seine Transaktion unmittelbar nach der Zieltransaktion. Dies wird häufig in Szenarien verwendet, in denen der Angreifer von der durch die ursprüngliche Transaktion verursachten Preisbewegung profitieren möchte.

Beispiel: Alice möchte bei einer Auktion auf ein Gemälde bieten. Bob wartet darauf, dass Alice ein Gebot abgibt, und verkauft dann schnell sein identisches Gemälde zu Alices Höchstgebotspreis an die Menge.

Sandwich-Angriffe

Bei dieser Art von Angriff platziert ein Angreifer eine Transaktion sowohl vor als auch nach einer gezielten Transaktion. Dadurch kann der Preis eines Tokens so manipuliert werden, dass der Angreifer zu einem niedrigen Preis kaufen und zu einem hohen Preis verkaufen kann, wodurch die Zieltransaktion im Wesentlichen „in die Enge getrieben“ wird.

Beispiel: Alice plant, ein Spielzeug zu kaufen. Bob kauft es zuerst und erhöht damit den Preis. Alice kauft zu diesem hohen Preis, dann verkauft Bob sein Spielzeug zu diesem überhöhten Preis, wodurch Alices Kauf praktisch eingeklemmt wird.

Arbitrage

Diese Angriffe machen sich Preisunterschiede zwischen verschiedenen dezentralen Börsen (DEXs) zunutze. Ein Angreifer kann gleichzeitig einen Token zu einem niedrigeren Preis an einem DEX kaufen und ihn an einem anderen zu einem höheren Preis verkaufen.

Beispiel: Bob sieht, dass Äpfel in einer anderen Stadt billiger sind. Er kauft dort ein und verkauft sie in seiner Stadt zu einem höheren Preis.

Zeitbanditen-Angriffe

In einem Proof-of-Work-Netzwerk führt ein Miner eine sogenannte Kettenreorganisation durch, um zuvor bestätigte Blöcke zu manipulieren. Der Zweck besteht darin, MEV aus Transaktionen zu extrahieren, die bereits in diesen Blöcken enthalten sind. Dies ist nicht nur eine komplexere Form des MEV-Angriffs, sondern auch potenziell störender, da eine Änderung der bestehenden Blockchain-Struktur erforderlich ist.

Beispiel: Bob, ein Bergmann, sieht, dass Alice eine Goldader gefunden hat. Er nutzt seine Kraft, um die Zeit zurückzudrehen, erreicht die Ader vor Alice und nimmt das Gold an sich.

Fallstudien zu MEV

Allgemeine Stimmung und Statistik

Die MEV-Landschaft im Jahr 2023 ist ein dynamisches und vielschichtiges Feld, das eine Mischung aus Chancen, Herausforderungen und Innovationen widerspiegelt. Im vergangenen Jahr gab es im MEV-Bereich erhebliche Aktivitäten, wobei Bots auf Ethereum einen Umsatz von mindestens 307 Millionen US-Dollar generierten. Arbitrage-Möglichkeiten, die über 47,5 % des Gesamtumsatzes ausmachen, waren am häufigsten, aber auch Sandwich- und Liquidationsmöglichkeiten spielten eine wichtige Rolle.

In diesem Zusammenhang bieten die Statistiken der Woche vom 08.06.2023 eine Momentaufnahme der aktuellen Trends. Durch Arbitrageversuche wurden 8,48 Millionen US-Dollar erwirtschaftet, auf Sandwich-Angriffe entfielen 559.000 US-Dollar und Liquidationsangriffe waren mit 14.000 US-Dollar weniger verbreitet. Diese Zahlen sind Teil eines umfassenderen Musters, das die Komplexität und Dynamik des MEV-Ökosystems hervorhebt.

Das gesamte MEV-Volumen mit Sandwich-Bots betrug im Jahr 2022 beeindruckende 287 Milliarden US-Dollar, wobei Uniswap V3 ein Hotspot sowohl für Arbitrage- als auch für Sandwich-Bots war. Interessanterweise erwiesen sich die MEV-Möglichkeiten auf Binance Smart Chain (BSC) als kostengünstiger als auf Ethereum, was auf ein einladenderes Umfeld auf BSC hinweist.

Die Häufigkeit und Art der MEV-Möglichkeiten variiert je nach Marktbedingungen. Während Arbitragemöglichkeiten am häufigsten auftraten, hingen Liquidationschancen stärker von starken Marktschwankungen ab. Auch die von den verschiedenen MEV-Typen generierten Umsätze wiesen monatliche Schwankungen auf, wobei bestimmte Monate aufgrund spezifischer Marktereignisse deutlich höhere Umsätze verzeichneten.

Die Landschaft zeigte auch ein Oligopolmuster im MEV, wobei die Top-2-Block-Builder-Adressen nach der Ethereum-Fusion mehr als die Hälfte des MEV einnahmen, obwohl die Builder den größten Teil des MEV in der letzten Transaktion im Block an die Antragsteller weitergaben. Das Wettbewerbsumfeld von MEV-Bots und die Gewinnverteilung zwischen verschiedenen Bot-Typen veranschaulichen die Komplexität des Marktes zusätzlich.

Die Erkenntnisse aus der Analyse spezifischer Statistiken, vergleichender Analysen zwischen verschiedenen Blockchain-Plattformen und dem Verständnis der umfassenderen Trends bieten einen umfassenden Überblick über dieses sich entwickelnde Feld. Diese Erkenntnisse tragen zu einem tieferen Verständnis des MEV-Ökosystems bei und spiegeln dessen Vielschichtigkeit und Auswirkungen auf die Zukunft des dezentralen Finanzwesens wider. Die kontinuierliche Erforschung von Liquiditätsdaten, die Entwicklung neuer Market-Making-Strategien und die Bemühungen, die Fairness und Regulierung des MEV-Marktes zu gewährleisten, sind für die Bewältigung dieses dynamischen Umfelds von entscheidender Bedeutung.

MEV-Exploit

Am 3. April 2023 wurde bei der Ethereum-Blockhöhe 16.964.664 eine Gruppe von MEV-Bots für 25,3 Millionen US-Dollar ausgenutzt. Eine Analyse des Exploits ergab, dass ein abtrünniger Validator die Transaktionen der MEV-Bots vertauscht und verschiedene Krypto-Token beschlagnahmt hatte.

Bei dem Exploit handelte es sich um eine ausgeklügelte Operation, an der ein betrügerischer Ethereum-Validator und eine Gruppe MEV-Bots beteiligt waren. Der als „Sandwich the Ripper“ identifizierte betrügerische Validator bereitete Vermögenswerte über mehrere Token hinweg vor und lockte die Zielgruppe von MEV-Bots dazu, zu versuchen, seine Transaktion in V2-Uniswap-Pools mit geringer Liquidität voranzutreiben. Dies geschah im Rahmen einer 18-tägigen Operation.

Bei einem typischen Sandwich-Angriff liest ein MEV-Bot eine eingehende Transaktion und führt die Bestellung aus, wodurch der Preis des Vermögenswerts für den ursprünglichen Käufer in die Höhe getrieben wird. Der Käufer treibt den Preis dann noch weiter in die Höhe, indem er die gleichen Vermögenswerte kauft, die er ursprünglich beabsichtigt hatte. Der MEV-Bot verkauft den Vermögenswert dann sofort nach Abschluss der Transaktion des ursprünglichen Käufers, wodurch der Käufer einen Arbitragegewinn erzielt.

In diesem Fall köderte der betrügerische Validator jedoch die MEV-Bots mit einer ausgenutzten Transaktion und zwang die Bots, ihr WETH auszugeben, um die gelockten Vermögenswerte innerhalb eines Pools mit geringer Liquidität zu arbitrieren, während der Ausbeuter keine tatsächliche Kauftransaktion durchführen musste. Der Angreifer änderte dann die Transaktionsreihenfolge innerhalb desselben Blocks und verkaufte alle seine Token (die er vor dem Angriff vorbereitet hatte), unmittelbar nachdem der MEV-Bot die geköderten Vermögenswerte gekauft hatte. Der Ausbeuter verkaufte dann seine Token zu einem höheren Preis, um das gesamte WETH aus dem Mining-Liquiditäts-Pool zu entziehen, sodass der MEV-Bot mit wertlosen Token zurückblieb, die er dabei erworben hatte.

Dem betrügerischen Validator gelang es, mit derselben Strategie über 24 Transaktionen hinweg fünf MEV-Bots zu entleeren. Die gestohlenen Token wurden dann auf drei separate Wallets verteilt, die jeweils 20 Millionen US-Dollar, 2,3 Millionen US-Dollar und 2,9 Millionen US-Dollar enthielten.

Als Reaktion auf den Exploit hat die Flashbot-Community einen Patch für alle Relays bereitgestellt, um zu verhindern, dass sich solche Angriffe in Zukunft wiederholen. Während einige den Angriff als „böswillig“ bezeichnet haben, argumentieren andere in der Krypto-Community, dass der Angriff auf den MEV-Bot Teil des Spiels war und kein Verbrechen im Spiel war.

Defi Sommer

Obwohl MEV oft mit Herausforderungen und negativen Auswirkungen verbunden ist, hat es in bestimmten Kontexten auch eine positive Rolle gespielt. Während des DeFi-Sommers 2021 war die MEV-Nutzung beispielsweise mit schnelleren Transaktionen und niedrigeren Gasgebühren auf Ethereum verbunden.

Abbildung: Gaspreise für Ethereum vs. MEV-Geth-Bundles über Flashbots

Die Akzeptanz von MEV-Extraktionssoftware wie Mev-geth von Flashbots hat stark zugenommen, und über 78 % der Ethereum-Miner nutzen sie mittlerweile, um sequenzierte Transaktionspakete zu verpacken und MEV-Gewinne zu erzielen. Dies wird durch Funktionen wie Bestechungsgelder für Bergleute und Bündelablehnung ohne Gaskosten ermöglicht. Wie in der obigen Grafik dargestellt, scheint die Verbreitung der MEV-Bündelung mit niedrigeren durchschnittlichen Gasgebühren auf Ethereum zu korrelieren, da MEV-Software Probleme wie Priority Gas Auctions (PGAs) entschärft, bei denen Bots die Gebühren durch Transaktionsgebührenkriege in die Höhe treiben.

Bei Sandwich-Angriffen, einer Form von MEV, die im nächsten Abschnitt untersucht wird, schließen Miner oder Validatoren bestimmte Transaktionen in einen Block ein und verwerfen andere. Durch die Priorisierung von Transaktionen auf diese Weise können sie eine schnellere Ausführung ermöglichen und die Gesamtkosten für Benutzer senken. Diese selektive Einbindung ermöglicht es dem Netzwerk, ein höheres Transaktionsvolumen abzuwickeln, was zur Effizienz und Effektivität des Systems in Zeiten hoher Nachfrage beiträgt.

Insgesamt hat MEV-fokussierte Software in Ethereum an Dominanz gewonnen, da sie die Anreize für Miner und Händler über Transaktionsbestellungstechniken aufeinander abstimmt, was auch unbeabsichtigt zu einer Reduzierung von Netzwerküberlastungen und -kosten führen kann.

Angrenzende MEV-Produkte

Flashbots

Unternehmen wie Flashbots tragen dazu bei, das Ökosystem wieder ins Gleichgewicht zu bringen, indem sie Protokolle erforschen und entwickeln, die versuchen, die durch MEV verursachten negativen externen Effekte abzumildern. Sie haben ein Ökosystem aufgebaut, in dem Bots Transaktionspakete direkt an Miner statt an den öffentlichen Ethereum-Pool übermitteln und die Miner dann Gebote erhalten, ohne dass andere davon etwas sehen, und diese Pakete in die Blöcke einbinden können, die sie schürfen.

Protokolle wie MEV-Boost, erstellt von Flashbots, bieten Validatoren die Möglichkeit, über einen Marktplatz von Entwicklern, die ihren Blockraum kaufen möchten, auf weitergeleitete Blöcke zuzugreifen. Durch die Verwendung von MEV Boost können Validatoren diese speziell gestalteten Blöcke einbeziehen, die aufgrund der neu angeordneten Transaktionen möglicherweise eine höhere Rentabilität erzielen. Dadurch können Validatoren möglicherweise mehr mit den MEV-Möglichkeiten verdienen, die die Entwickler identifiziert und in die weitergeleiteten Blöcke gepackt haben. Sie können auch Relayer von Flashbots, Bloxroute, Blocknative, Eden oder Manifold hinzufügen, um nur einige zu nennen.

Überholspur

Fastlane ist ein weiteres Infrastrukturunternehmen, das versucht, die von MEV aufgeworfenen Sicherheitsbedenken auszuräumen. Fastlane ist ein Protokoll, das darauf ausgelegt ist, teilnehmende Validatoren für den Schutz der Gesundheit der Polygon-Blockchain zu belohnen.

Fastlane bietet eine einzigartige Lösung, die es Validatoren ermöglicht, Einnahmen von verschiedenen Akteuren im Blockchain-Ökosystem zu generieren, darunter Arbitrageure, Liquidatoren und NFT-Händler. Durch einen wettbewerbsorientierten Auktionsprozess bieten algorithmische Suchende in bestimmten Zeiträumen, die als „Sprints“ bezeichnet werden, um Zugang zu Fastlane. Erfolgreiche Bieter haben eine höhere Wahrscheinlichkeit erfolgreicher Geschäfte, ohne dass eine direkte Verbindung zum Validator-Knoten erforderlich ist und, was noch wichtiger ist, ohne Kenntnis der Peer-ID, Enode-Adresse oder IP-Adresse des Validators.

Dieser Ansatz erhöht die Sicherheit und den Datenschutz von Validierungsknoten erheblich und führt zu gesünderen Knoten, indem der wirtschaftliche Anreiz für Bots verringert wird, den Knoten mit redundanten Transaktionen zu überfluten. Das Design von Fastlane ermöglicht keine schädlichen Praktiken wie Front-Running-Transaktionen und „Sandwich“-Angriffe. Stattdessen priorisiert es den Gesamtzustand der Polygon-Blockchain. Darüber hinaus könnte Fastlane durch die Eliminierung der Zufälligkeit aus der Dynamik der Transaktionsausbreitung möglicherweise die Datenkosten für Sentry-Knoten senken und so zur Effizienz und Robustheit des Netzwerks beitragen.

Kuhprotokoll

Es gibt auch Anwendungen mit spezifischen Anwendungsfällen oder Software, die MEV für verschiedene Zwecke nutzen, wie zum Beispiel das Cow Protocol. Cow Protocol gleicht Geschäfte nach Möglichkeit Peer-to-Peer ab, sodass kein Mittelsmann erforderlich ist und Benutzer Geld sparen. Dies wird als „Coincidence of Wants“ (CoW) bezeichnet. Sie durchsuchen alle Börsen und Aggregatoren, um sicherzustellen, dass Benutzer den besten verfügbaren Preis erhalten, sodass Benutzer keine Preise auf verschiedenen Plattformen vergleichen müssen. Sie schützen Benutzer auch vor Front-Running- und Sandwich-Angriffen, die zu erheblichen Verlusten für Händler führen können. Dies wird durch den Peer-to-Peer-Abgleich von Geschäften und die Nutzung von Batch-Auktionen erreicht, wodurch die Reihenfolge der Geschäfte irrelevant wird.

Wenn sich ein Preis nach der Auftragserteilung zu Gunsten des Benutzers bewegt, gibt Cow Protocol dem Benutzer den Preis zum Zeitpunkt der Ausführung bekannt. Es sammelt Bestellungen alle 30 Sekunden in „Batches“. Dies geschieht außerhalb der Kette, was mehrere Vorteile mit sich bringt, darunter keine Gebühren für fehlgeschlagene Geschäfte und Gebühren, die im Verkaufstoken und nicht in der ETH erhoben werden. Die Solver von Cow Protocol konkurrieren darum, über alle dezentralen Börsen und Aggregatoren hinweg die beste Liquiditätsquelle für Ihren Handel zu finden. Sie übermitteln die Batches in der Kette und verbergen sie vor dem öffentlichen Mempool, um Trades vor Manipulationen (Front-Running und andere Formen von MEV) durch Miner und Bots zu schützen.

Kolibrio

Schließlich versucht Kolibrio, den MEV-Bereich zu revolutionieren, indem es zu den ersten Protokollen gehört, die Broadcaster Extractable Value (BEV) Relay anbieten. Diese Technologie stellt sicher, dass Transaktionssender wie Knotenanbieter, DeFi-Wallets, Bridges und andere dApps Eigentümer des von ihnen erstellten Auftragsflusses sind und ihn monetarisieren können. Dies ist möglich, wenn Transaktionen automatisch nach MEV-Möglichkeiten durchsucht werden, bevor sie in den Mempool gelangen. Wenn in einer Transaktion eine MEV-Gelegenheit besteht, leitet das BEV diese Informationen an die Suchenden weiter, woraufhin die Suchenden auf die Transaktion bieten, damit der Benutzer Anspruch darauf erheben kann.

Durch die Durchführung von Transaktionen auf Senderebene und die Einführung eines Auktionsmechanismus für MEV wird die MEV-Extraktion demokratisiert und die Wahrscheinlichkeit einer Ausbeutung durch Transaktionsbestellung oder Front-Running verringert. Die Validierungs- und Wartemechanismen des Systems fungieren als Puffer gegen böswillige MEV-Strategien, während die Aggregation von Transaktionen eine effiziente Verarbeitung gewährleistet, die schwerer zu manipulieren ist. Darüber hinaus stellt das System durch die automatische Weiterleitung der MEV-Gewinne an die Rundfunkanstalten nicht nur eine gerechte Verteilung sicher, sondern bietet Unternehmen auch Anreize, Benutzerinteressen zu priorisieren, wodurch ein sichereres und benutzerzentrierteres Blockchain-Ökosystem gefördert wird.

MEV außerhalb von Ethereum

Solana

MEV kann durch verschiedene Strategien erreicht werden, darunter Frontrunning-, Backrunning- und Sandwich-Angriffe. Wenn wir jedoch vom Kontext von Ethereum zu Solana übergehen, erfährt die Landschaft von MEV aufgrund der grundlegenden architektonischen Unterschiede zwischen den beiden Blockchains erhebliche Veränderungen.

Im PoS-System von Solana sind Validatoren, die mit einer beträchtlichen Anzahl von Token ausgestattet sind, für den Abschluss von Transaktionen verantwortlich. Dieses System wird durch Solanas einzigartige Funktion des Validator-Clusterings weiter verbessert. Validatoren werden in Clustern gruppiert und übernehmen abwechselnd die Rolle des führenden Validators. Die Rolle des Anführers beschränkt sich auf die Festlegung der Reihenfolge der Abstimmungstransaktionen und nicht auf deren Endgültigkeit, wodurch eine zusätzliche Sicherheitsebene gegen potenzielle böswillige Akteure geschaffen wird.

Ein weiterer wesentlicher Unterschied zwischen Solana und Ethereum liegt in der Existenz eines Mempools. Während der Mempool von Ethereum eine entscheidende Komponente für viele MEV-Strategien ist, verfügt Solana nicht über einen Mempool. Dies bedeutet, dass unabhängige Netzwerkteilnehmer, oft als „Sucher“ bezeichnet, nicht in der Lage sind, einzelne Transaktionen gezielt anzusprechen, es sei denn, sie fungieren als Validator. Darüber hinaus hat Solana kürzlich neben einer festen Gebühr auch eine Prioritätsgebühr eingeführt, damit Suchende ihre Transaktionen schneller einbeziehen können.

Trotz dieser architektonischen Unterschiede ist Solana nicht völlig immun gegen MEV. Eine vorherrschende Form der MEV-Aktivität auf Solana ist die Arbitrage der dezentralen Börse (DEX). In diesem Szenario nutzen Händler Preisunterschiede zwischen verschiedenen DEXs aus. Beispielsweise könnte ein Händler einen Unterschied im SOL/USDC-Wechselkurs zwischen Raydium und Orca, zwei DEXs auf Solana, feststellen und einen profitablen Arbitrage-Handel durchführen.

Interessanterweise wurden auf Solana keine Sandwich-Angriffe beobachtet, eine gängige MEV-Strategie bei Ethereum. Dies ist wahrscheinlich darauf zurückzuführen, dass Solana keinen Mempool hat und dass nur der führende Validator Zugriff auf Transaktionen hat, bevor diese abgeschlossen sind.

Im Bereich der Non-Fungible Tokens (NFTs) hat sich MEV in Form von NFT-Bots manifestiert. Diese Bots überschwemmen beliebte NFT-Starts mit Mint-Anfragen, mit dem Ziel, so viele Token wie möglich für den sofortigen Weiterverkauf zu sichern. Dies stört nicht nur den NFT-Markt, sondern führt auch zu einer Überlastung des Netzwerks. Um dieses Problem zu bekämpfen, hat Solana Lösungen vorgeschlagen, wie z. B. die Anpassung der Transaktionsgasgebühr, um die Kosten für Spam-Anfragen zu erhöhen, und die Erhebung einer „Steuer“ auf ungültige Transaktionen.

Darüber hinaus bietet ein Unternehmen namens Jito Labs eine Reihe spezialisierter Produkte an, die die MEV-Landschaft in Solana erheblich beeinflussen könnten. Hier ist wie:

1. Verbesserte Validatorleistung und Einnahmen für den Jito-Solana-Client:

Durch die Bereitstellung eines Open-Source-Validator-Clients hilft Jito Labs Validatoren auf Solana, ihre Hardware besser zu nutzen und mehr Umsatz zu erzielen. Dies kann zu einer wettbewerbsfähigeren Validierung führen und somit die potenzielle MEV-Extraktion aus der Transaktionsbestellung reduzieren. Jito Block Engine: Diese Engine hilft beim Aufbau der profitabelsten und effizientesten Blöcke für Validatoren. Durch die Optimierung der Blockkonstruktion kann die Möglichkeit einer Neuordnung von Transaktionen, einer gängigen MEV-Strategie, verringert werden, wodurch das Netzwerk widerstandsfähiger gegen bestimmte MEV-Angriffe wird.

1. Ausgelagerter Spam-Abwehr- und Signaturüberprüfungs-Jito-Relayer:

Mit diesem Tool können Validatoren die Spam-Abwehr und die Signaturüberprüfung auslagern, was die Überlastung reduzieren und zu einer effizienteren Blockerstellung führen kann. Dies könnte das Potenzial für böswillige Akteure verringern, MEV durch Spam-Angriffe auszunutzen.

1. Sequentielle Ausführung und erweiterte Handelsfunktionen Jito-Bundles:

Durch die Möglichkeit der sequentiellen Ausführung von Transaktionen fügt Jito Labs eine zusätzliche Kontrollebene über die Transaktionsreihenfolge hinzu. Dies könnte einige MEV-Strategien wie Front-Running- und Sandwich-Angriffe abschwächen. Jito Mempool: Händler können den Jito Mempool nutzen, um Zugang zu höheren Transaktionsliefergarantien zu erhalten. Dies sorgt für eine zuverlässigere Transaktionsausführung und verringert das Potenzial einer MEV-Extraktion durch Neuordnung oder Ausschluss von Transaktionen. ShredStream: Mit dieser Funktion können Händler viel Zeit sparen, indem sie Shreds direkt von den Führungskräften erhalten. Durch die Steigerung der Effizienz des Handels könnte das Zeitfenster für MEV-Angriffe wie die Ausnutzung von Arbitrage verringert werden.

Die Angebote von Jito Labs stellen einen vielfältigen Ansatz zur Verbesserung der Blockchain von Solana dar. Durch die Konzentration auf die Optimierung der Validatorleistung, die Gewährleistung einer effizienten Blockkonstruktion, die Eindämmung von Spam und die Verbesserung der Handelsfunktionen trägt Jito Labs zu einem sichereren und widerstandsfähigeren Netzwerk bei.

Diese Innovationen könnten die Anfälligkeit der Solana-Blockchain für gängige MEV-Strategien verringern und so ein gerechteres und transparenteres Transaktionsumfeld fördern. Auch wenn dadurch MEV möglicherweise nicht vollständig beseitigt wird, stellt die Integration der Produkte von Jito Labs mit Solana einen proaktiven Schritt zur Abmilderung einiger der mit MEV verbundenen negativen Auswirkungen dar.

Im sich schnell entwickelnden Blockchain-Bereich liefern solche technologischen Fortschritte von Jito Labs wertvolle Erkenntnisse darüber, wie MEV-Herausforderungen bewältigt werden können, nicht nur innerhalb von Solana, sondern möglicherweise auch in anderen Blockchain-Netzwerken.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sich die Art und Ausprägung von MEV auf Solana aufgrund architektonischer Unterschiede erheblich von denen auf Ethereum unterscheiden, MEV jedoch weiterhin ein weit verbreitetes Problem darstellt. Die Solana-Community erforscht und implementiert weiterhin Lösungen, um die Auswirkungen von MEV auf ihr Netzwerk abzumildern und die Integrität und Effizienz ihrer Blockchain-Operationen sicherzustellen.

Schicht 2 und Cross-Chain

MEV auf Layer 2 (L2) erweitert den ursprünglichen MEV auf Ethereum Layer 1 (L1). Allerdings unterscheidet sich im Kontext von EVM-Ketten die Möglichkeit der Teilnehmer, die Reihenfolge, Einbeziehung oder Zensur von Transaktionen zu manipulieren, zwischen L1 und L2 nicht wesentlich. Beide Schichten teilen das grundlegende MEV-Konzept, wobei MEV in erster Linie aus der Fähigkeit von Minern (oder Validatoren in einem Proof-of-Stake-System) resultiert, Transaktionen innerhalb der von ihnen erzeugten Blöcke neu zu ordnen, einzuschließen oder zu zensieren.

Diese Fähigkeit kann genutzt werden, um Arbitrage-Möglichkeiten zu nutzen, Front-Run-Transaktionen durchzuführen oder Mieten von Nutzern zu erpressen. Allerdings verändern die Einführung von Ethereum 2.0 und der zunehmende Einsatz von L2-Lösungen zur Skalierbarkeit die MEV-Landschaft subtil.

Ein besonderer Unterschied in der MEV-Landschaft ergibt sich im Fall bestimmter Ketten wie Avalanche (AVAX), die keine Mempool-Daten außer mit Validatoren teilen. Dieses einzigartige Verhalten kann die Dynamik von MEV verändern, da weniger Einheiten Zugriff auf Transaktionsdaten haben, was möglicherweise den Spielraum für Transaktionsmanipulation und Wertextraktion beeinträchtigt.

Allerdings bietet die L2-Umgebung auch Möglichkeiten für innovative Lösungen für das MEV-Problem. Beispielsweise kann das Konzept der Proposer-Builder-Trennung (PBS) in L2-Lösungen angewendet werden, bei denen die Rollen des Vorschlagens eines Blocks und des Erstellens eines Blocks getrennt sind, wodurch möglicherweise einige MEV-bezogene Probleme gemildert werden.

Darüber hinaus ist die Erforschung von Cross-Chain-MEV, die die MEV-Extraktion über verschiedene Blockchain-Netzwerke umfasst, ebenfalls ein wichtiger Teil der L2-MEV-Landschaft. Dies ist eine neue Dimension, die es im L1-Kontext nicht gibt, und sie eröffnet ein völlig neues Forschungsfeld und potenzielle Strategien für die MEV-Extraktion und -Minderung.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass L2 MEV zwar das grundlegende Konzept mit L1 MEV teilt, die einzigartigen architektonischen und betrieblichen Eigenschaften von L2-Lösungen jedoch neue Dimensionen des Problems eröffnen. Die laufende Forschung und Entwicklung in diesem Bereich ist von entscheidender Bedeutung, um die Robustheit, Fairness und Dezentralisierung von Ethereum und anderen Blockchain-Netzwerken bei ihrer Skalierung sicherzustellen.

Trennung zwischen Antragsteller und Bauherrn

Was ist die Trennung zwischen Antragsteller und Bauherrn?

Proposer-Builder Separation (PBS) ist ein Lösungsvorschlag für die Herausforderungen von Zensur und MEV-Angriffen in Blockchain-Netzwerken. Das Konzept von PBS basiert auf der Idee, die Rollen der Blockkonstruktion und des Blockvorschlags innerhalb des Netzwerks zu trennen. Diese Aufgabentrennung soll ein dezentraleres und sichereres Netzwerk schaffen und gleichzeitig die Probleme von MEV angehen.

Vor der Trennung zwischen Antragsteller und Bauherrn

In Blockchain-Netzwerken sind spezialisierte Teilnehmer, sogenannte Validatoren, von entscheidender Bedeutung für Vorgänge wie die Transaktionsverarbeitung und die Blockerstellung. In frühen Blockchain-Protokollen wie Ethereum wurden Validatoren zwei Hauptaufgaben zugewiesen – Blockbildung und Blockvorschlag. Dieselben Validatoren würden ausstehende Transaktionen sammeln, Blockinhalte bestimmen, Transaktionen anordnen und vollständig neue Blöcke erstellen. Dieselben Einheiten würden dann die von ihnen erstellten fertigen Blöcke als Vorschläge an den Rest des Netzwerks zur Validierung und Aufnahme in die Blockchain senden.

Diese Konsolidierung der Verantwortlichkeiten war problematisch, da sie den Validatoren eine übermäßige Kontrolle darüber gab, welche Transaktionen in welchen Blöcken enthalten waren und in welcher Reihenfolge. Validatoren könnten diesen Einfluss nutzen, um Strategien zu verfolgen, die ihnen zusätzliche Gewinne einbringen. Sie könnten beispielsweise Transaktionen so anordnen, dass von Benutzern, die ihre Transaktionen priorisieren möchten, maximale Gebühren erhoben werden können. Validatoren könnten ihre Position auch zur Marktmanipulation ausnutzen, indem sie bestimmte Transaktionen einschließen oder ausschließen, um die Token-Preise zu ihrem Vorteil zu beeinflussen. Diese Praktiken fallen unter das Konzept des Maximal Extractable Value, bei dem Validatoren ihre Gewinne durch Optimierung der Transaktionsreihenfolge und Zensur maximieren.

Größere, gut ausgestattete Validatoren waren natürlich am besten in der Lage, Blöcke zu verfeinern und sich an diesen MEV-Strategien zu beteiligen. Dies führte zu Zentralisierungsrisiken, da kleinere Validatoren Schwierigkeiten hatten, den größtmöglichen Nutzen aus Transaktionen zu ziehen. Insgesamt führte die Konsolidierung der Aufgaben zum Erstellen und Vorschlagen von Blöcken in einer Validierungseinheit zu Schwachstellen in Bezug auf Fairness, Sicherheit und Dezentralisierung.

Nach PBS: MEV abmildern und Blockchain-Sicherheit verbessern

Um diese Probleme zu lösen, wurden Innovationen wie die Proposer-Builder-Trennung (PBS) eingeführt. PBS hat die beiden Validator-Aufgaben, Blockaufbau und Blockvorschlag, formal in separate Rollen zerlegt, die von unterschiedlichen Knotentypen übernommen werden.

Unter PBS wird die Blockbildung von spezialisierten Builder-Knoten übernommen. Ihre einzige Funktion besteht darin, Blockinhalte auf eine optimierte Weise zu erstellen, die den Wert für das gesamte Netzwerk maximiert, ohne eine einzelne Entität zu bevorzugen. Die Reihenfolge, Einbeziehung und Reihenfolge der Transaktionen werden mithilfe von Algorithmen bestimmt, die darauf ausgelegt sind, Manipulationsmöglichkeiten einzuschränken. Diese fertigen Blockbündel werden dann an dedizierte Antragstellerknoten weitergeleitet.

Die Vorschlagsknoten haben eine einfache Aufgabe: Sie nehmen die fertigen Blöcke von den Erstellern entgegen und schlagen sie dem Rest des Validierungsnetzwerks zur Genehmigung und Aufnahme in die Blockchain vor. Wichtig ist, dass Antragsteller nicht an der Blockerstellung im Rahmen von PBS teilnehmen. Dies verhindert, dass sie eine bevorzugte Transaktionsreihenfolge oder andere eigennützige Änderungen an den Blöcken vornehmen, da sie den Inhalt erst sehen, wenn die Konstruktion abgeschlossen ist.

Durch die formale Zerlegung dieser beiden Aufgaben in separate, spezialisierte Rollen begrenzt PBS die Macht, die ein einzelner Knoten über den End-to-End-Transaktionsprozess hat. Dies wiederum verbessert die Dezentralisierung, Sicherheit und Fairness in Netzwerken wie Ethereum. PBS stellt eine wichtige Weiterentwicklung in der Architektur und Steuerung von Blockchain-Netzwerken dar.

Fazit und zukünftige Richtungen:

Die Zukunft von MEV stellt eine komplexe Landschaft dar, die durch den Aufstieg von DeFi und die Entwicklung der Blockchain-Technologie geprägt ist. Während MEV für bestimmte Akteure innerhalb des Blockchain-Ökosystems beträchtliche Gewinne generieren kann, bringt es auch Herausforderungen mit sich, darunter mögliche negative Auswirkungen auf die Urheber von Transaktionen und Risiken einer Zentralisierung der Validatoren.

Die Ethereum-Community erforscht aktiv Strategien, um diese Herausforderungen zu mildern und gleichzeitig die vorteilhaften Aspekte von MEV zu bewahren. Diese Strategien, einschließlich MEV-Brennung, MEV-Glättung und MEV-Teilung, bieten jeweils einzigartige Vorteile und Kompromisse, und ihre erfolgreiche Umsetzung erfordert sorgfältige Überlegungen und erhebliche Ressourcen.

Die Einführung des Ethereum Merge und des PBS-Konzepts hat die MEV-Landschaft noch komplexer gemacht. Die weit verbreitete Einführung von MEV-Boost hat zu höheren Blockbelohnungen geführt, aber auch zum potenziellen Risiko einer Zentralisierung der Validatoren.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Verwaltung von MEV ein entscheidendes Thema für die Zukunft von Ethereum und anderen Blockchain-Netzwerken ist. Mit der Weiterentwicklung dieser Technologien entwickeln sich auch die Strategien zur Verwaltung von MEV weiter. Zukünftige Forschungen sollten sich weiterhin mit diesen Strategien sowie der Entstehung neuer Formen von MEV und ihren Auswirkungen auf verschiedene Blockchain-Netzwerke befassen. Die fortlaufende Erforschung und Entwicklung in diesem Bereich ist von entscheidender Bedeutung, um die Robustheit, Fairness und Dezentralisierung dieser Netzwerke bei ihrer weiteren Skalierung sicherzustellen.

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