L2 MEVのデコード：シーケンサーワークフローとMEVデータ解析

L2 MEV の中核的役割：シーケンサー

L2 シーケンサーは、イーサネット・レイヤー 2 ソリューションの中核コンポーネントとして、次のような重要な役割を果たします。重要な役割を果たします。その主な仕事は、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高めるために、トランザクションを処理すること、つまり、ETHメインチェーンまたはオフチェーンネットワークにパッケージして送信することです。具体的には、シーケンサーはイーサメインチェーン上のトランザクションプールと同様の役割を果たしますが、より専門的なアプローチとスコープを備えています。さらに、L2シーケンサーはアプリやスマートコントラクトにより自由な運用を提供し、より複雑なロジックやコントラクトを高いガスコストを心配することなくL2レベルで実装できるようにします。

シーケンサーがトランザクションを処理するプロセス

2. 収集シーケンサーはユーザーからトランザクション要求を受け取ります。これは通常イーサトランザクションの形式ですが、メインチェーンの代わりにレイヤー2ネットワークに送信されます。

3. 検証
   シーケンサーはトランザクションを検証し、送信者がトランザクションを実行するのに十分な資金を持っていること、レイヤー2ネットワークのルールに準拠していることを確認します。また、詐欺や二重払いを防ぐためにトランザクションが有効であることを確認します。

4. ソート
   シーケンサーはトランザクションが正しい順序で実行されるように特定のルールに従ってトランザクションをソートし、潜在的なトランザクションの競合を防ぎます。

5. 送信
   トランザクションが検証されソートされると、シーケンサーはそれらをレイヤー2ネットワークに送信し、実行できるようにします。これには通常、レイヤー2のスマートコントラクトと対話し、状態を更新し、レイヤー2上の元帳がETHメインチェーン上の元帳と同期していることを確認する必要があります。

6. 異なるL2シーケンサーのソートルール

異なるL2シーケンサーのソートルール。アービトルムのソートルール

MEVの問題を回避するために、アービトルムはメモリのパブリックプールを持たず、FCFS（first-come, first-served）ソートモデルを使用しています。

オプティミズムのソート・メカニズム

一方、オプティミズムは、MEVオークショニング（MEVA）として知られるオークション・ソート・メカニズムを導入し、トランザクション処理のメリットとデメリットを公平に分配します。トランザクション処理のメリットとデメリットを公平に配分する。さらに、OptimismはBedrockのアップグレード後にBedrock Sequencerを立ち上げ、MEVAと組み合わせてシーケンシングに利用している。MEVAはまだ完全には実装されていませんが、現在の計画によると、MEVA勝者は提出された取引の順序を入れ替えたり、独自の取引を挿入したりする権利を持ちますが、特定の取引をNブロック以上遅らせることはできず、これはMEVA勝者のMEVマージンが制限されることも意味します。

他のL2ソリューションのソートルール

ArbitrumとOptimismに加えて、以下のような多くのL2ソリューションがあります。zkSync、Loopring、Starknetなどがあり、それぞれが異なるユーザーやアプリケーションのニーズを満たすために異なる順序ルールを使用しています。

L2におけるMEV抽出

ブロックチェーンの世界では、MEV（Miner Extractable Value：採掘者抽出可能価値）の創出は、さまざまな要因が組み合わさった結果です。その根本的な原因は、ユーザーが送信した取引メッセージがネットワークを通じて伝播してから、実際のブロックが採掘されるまでの間に避けられない遅延があることです。このタイムラグはノードに操作の余地を与える。分散型システムの性質上、異なるノードは異なる順序やタイミングでトランザクションを受け取る可能性がある。この矛盾がMEVを生み出す条件を作り出している。

MEVの抽出は、メインのイーサネットワーク上で大規模に利益を生むようになっており、MEV攻撃者は通常、メモリープール（Mempool）のトランザクションを監視し、いわゆるガスオークション（トランザクションを優先させるためにトランザクション手数料を競り落とす）に参加するか、自分のトランザクションが優先されるように場外で賄賂を支払います。自分のトランザクションが優先されるようにする。こうすることで、あらかじめ決められたトランザクションの順序から利益を得ることができるのです。

MEVの利益を獲得するプロセスは、2つの重要なステップに分けることができます。第一に、攻撃者は潜在的に有利な取引を特定し、MEVを引き出すために特別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。第二に、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可能な限り確実にすることが重要です。

しかし、レイヤー2（L2）ソリューションの台頭により、MEV抽出のアプローチと戦略は大きく変わりました。L2ソリューションのシーケンサーは何度も中央集権化されているため、MEV抽出は従来のレイヤー1（L1）と比べてまったく新しい課題と機会に直面しています。

メモリプールを持たないL2ソリューションの場合、トランザクションの監視が難しくなります。この場合、シーケンサーはトランザクションが処理される順序を直接決定するため、より大きな力を持ちます。メモリプールがないということは、攻撃者がL1ソリューションのようにトランザクションプールを監視してトランザクションの順序を調整することができないことを意味し、MEV攻撃を実行することが著しく難しくなります。

メモリプールが集中シーケンサーの制御下にあるL2ソリューションでは、順序に対するガスオークションの影響も減少します。一部のL2にはガス・オークションがまったくないものもありますが、これはゲームチェンジャーです。攻撃者はトランザクションの正確な順序を決定することはできませんが、Gas Feeを調整することで、自分のトランザクションの配置に影響を与えようとすることはできます。この戦略は、L1よりもはるかに成功率が低く、予測も困難です。

さらに、L2上のいくつかのスタンドアロンDAPPは、取引の独自のローカル化されたメモリプールを維持する可能性があります。これらのメモリプールは、MEV抽出を実行するためにこれらのDAPP固有のメモリプールを使用する可能性のある攻撃者にとって、潜在的な監視対象となります。

PolygonのようなGas Auctionを実行しているL2チェーンでは、バリデータを含めることは完全なパーミッションレスではありません。この場合、攻撃者がMEVの機会を監視する際、自分のトランザクションがチェーンに載る可能性を高めるために、大量のトランザクションを投入する戦略を採用する可能性がある。この戦略は運と低い取引コストに依存しており、決定論的ではない攻撃形態である。

最後に、攻撃者はMEVを引き出すために、L1とL2間、あるいは異なるL2ソリューション間の相互作用を利用することもできる。

L2間のMEV抽出空間の違い

MEV抽出空間はL2ソリューション間で大きく異なります。これらの違いは、L2 のシーケンサー・ルール、メモリ・プールの設計、トランザクション量、およびトランザクション・サイズなどの要因によって主に決定されます。一般的に、L2 ソリューションのシーケンサーが集中型であればあるほど、MEV 抽出空間はより集中し、したがって抽出機会は相対的に小さくなります。また、メモリプールの設計がオープンであればあるほど、攻撃者により多くのスペースが提供され、トランザクションの監視やシーケンス操作の機会が増えます。

同時に、L2ソリューションにおけるトランザクションの量とサイズも、MEV抽出スペースに大きな影響を与えます。トランザクション量とトランザクションサイズが大きい L2 では、MEV 抽出の機会が多くなります。トラフィックが多い環境では収益性の高いトランザクショ ンが多くなり、攻撃者が利益を引き出す機会が増えるからです。逆に、トランザクション量が少なくトランザクションサイズが小さいL2は、機会自体が少ないため、MEV抽出の余地が相対的に少なくなります。

L2のMEVに関する今後の解決策

ブロックチェーン技術の本質的な問題の1つは、真の分散化をいかに実現するかということです。L2では、この問題の中核は分散シーケンサーの実装であり、トランザクションの順序決定がどのように分散されるかに関係しています。これはブロックチェーン・システムの公平性、安全性、その他の重要な特性に直接影響する。L2におけるMEV問題は、実際にはトランザクションの順序決定問題の派生である。現在、ほとんどのL2は不透明なMEV抽出を行う中央集権的なシーケンサーであり、2つの潜在的な解決策があります：1つは特定のメカニズムを通じてシーケンサーを分散化することであり、もう1つは第三者に順序決定権を委託し、その第三者が順序決定スキームを構築することです。

分散型ソーター

1. ブロックスペース・オークション（Blockspace Auction）では、ソート権が入札によって割り当てられる。このメカニズムでは、参加者は特定の時間帯のブロックスペースを公然と入札し、そのブロックスペースのソーティング権を享受する。この方法の利点は、透明性と競争力であり、参加者がより適正な価格を提示する動機付けとなる。しかしデメリットは、過剰な入札によって勝者が実際に損失を被る「勝者の呪い」が生じる可能性があることです。

2. ランダム・リーダー選挙では、一定の基準を満たした参加者の中からランダムにリーダーを選出します。例えば、Starknetのランダム選出方法のように、32ETHを誓約した人から選出します。この方法のメリットはランダムであるため、不公平な競争になる可能性が低くなることですが、デメリットは参加者の能力や貢献度が無視される可能性があること、競争がないため効率が落ちる可能性があることです。

3. Proof-of-Workでは、多くの潜在的なシーケンサーが特定のブロックのビルドを競うことで、シーケンサーが勝利します。を構築するために多くの潜在的なシーケンサーを競争させることで、最も効率的または最速の競争相手であるシーケンサーが勝利します。このアプローチの利点は、技術革新と効率的な運用を促進することですが、欠点は、リソースの大幅な浪費につながる可能性があることです。

4. Economic competitionは、異なるプレーヤーが最高の経済的結果を達成するために競争する方法です。.たとえば、ブロック料金に基づいてブロックを含める順番を決めることはより柔軟であり、MEV再分配、MEVオークション、オープンな経済メカニズムを通じてブロック建設を奨励する他の方法など、設計の余地がたくさんあります。このアプローチは市場力学を促しますが、競争優位性によって少数の主体がシーケンスを独占することも可能です。

5. Fair Sequencingは、特定のアルゴリズム、本質的には言語とネットワークを通じて、取引を直接シーケンスする方法です。Chainlinkはすでにプログラムを導入しています。Fair Sequencingのメリットは、トランザクションを下から順番に並べ替えることでMEV価値を引き出す範囲を限定できることですが、デメリットは、Fair Sequencingの下ではDAPPのパフォーマンスが低下すること、Fair Sequencingのルールがあまり適用されないことです。

分散型シーケンサーの実装は、公平性と透明性を促進するだけでなく、システム全体のセキュリティも向上させる可能性があります。しかし、資源の浪費や市場の障壁など、課題も多い。将来の観点からは、すべてのL2が分散型ソーターに移行するでしょうが、今のところ、効率とコストを考慮すると、ほとんどのL2は集中型ソーターを維持すべきです。

仕分けを第三者に委託する

1. エスプレッソやアストリアのようなシェアード・ソーターは、特定の方法で仕分けを行う仕分けサービスを提供することに重点を置いている。このアプローチには、シーケンサーの作業を標準化し、専門化するという利点があるが、分散化の程度に影響を与える外部依存を導入する可能性もある。

   個人的な観点からは、共有シーケンサー・ソリューションは実際にモジュール性のアイデアですが、パブリックチェーンにとって、ブロック構築と取引シーケンシングのための実行可能な分散型ソリューションとメカニズムを確立すること自体がパブリックチェーン構築の一部であるという事実についても考えるべきです。モジュラリティの台頭により、共有シーケンサーが広く利用できるようになるかもしれません。

2. SUAVEなどのクロスチェーンMEVオークションを組織することで、シーケンシングサービスを偽装して提供すること SUAVEは実際にはチェーンであり、SUAVEを使用するソリューションは、事実上、ブロック構築と取引をアウトソーシングすることになります。

   SUAVEの特徴には、SUAVE自体がMEVを獲得しないこと（ガス代を除く）、検索者（SUAVE上で自分の好みを表明する人）が実行者にパッケージ（クロスチェーンMEVを含む）の受け入れを要求することでMEVを引き出すことなどがある；実行者は、検索者のMEVの一部を取り込むこともできる（検索者にできるだけ多くの金額を支払う）。このアプローチには、オープンマーケットを通じてリソースの割り当てを最適化するという利点と、システムの複雑さを潜在的に増大させ、分散化のレベルをある程度低下させる可能性があるという欠点がある。

3. ブロック建設をL1にアウトソーシングすること、つまりベースド・ロールアップ（例：Taiko）。

   L1は十分に分散化されたシステムを構築しており、分散化されたソートサービスが可能です。Based RollupのMEV抽出は以下のように機能します：MEVの自然な部分はイーサに行き、L1の経済的安全性を強化します。L2サーチャー（L2トランザクション・パッケージを作成する人）とL2ビルダー（mev-boostを実行できる人）もMEVの分け前を得ます。L2サーチャーがEtherメモリ・プール、Rollupベースのメモリ・プール、2つのチェーンの状態を監視すれば、チェーンをまたがるMEVの価値も捕捉できます。このオプションはより実現可能ですが、欠点は上限が現在のソリューションを上回らないことです。現在のアーキテクチャではEtherの方がMEV抽出の余地が大きく、ソート力をL1に与えてもMEVエコシステムは改善されません。

ブロック提案作業をサードパーティに委託することは、リソースの最適化とリスクの分散という利点をもたらしますが、分散化に対する潜在的な脅威にもなります。

L2 MEVデータ

トンボのデータアナリスト、@hildobbyが作成した、L2のMEVデータの一部を示す砂丘パネル。

ポリゴン

ポリゴンへのサンドイッチ攻撃は比較的低く、ほとんどの場合1%以下です。今年の9月には、約2.3%でピークに達しました。取引量に基づけば、サンドイッチ攻撃の影響を受ける取引量は非常に少ない。

サンドイッチの売買比率

Sandwich Volume

Polygonネットワーク上の裁定取引は、サンドイッチ攻撃よりもはるかに一般的で、かなり大規模でした。

裁定取引比率

裁定取引量

Arbitrum

2023年以降、アービトルムの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まで低下しています。取引量では、総量が数十億ドルであるのに対し、サンドイッチ攻撃を含む取引量は数十万ドルに過ぎず、これも非常に小さい。これは、Arbitrum FIFOのトランザクション順序ルールに関係しているのかもしれません。

サンドイッチ取引比率

裁定取引の割合

アービトラムの裁定取引の割合は、他のチェーンと比較して比較的小さい。しかし、アービトラージ取引の量は、アービトラムのサンドイッチ取引に比べれば、はるかに多い。

アービトラージ取引比率

楽観主義では、状況は異なります。ブロック取引におけるサンドイッチ攻撃の割合は、かつては62.7%にも上りましたが、岩盤のアップグレードによってEIP-1559と同様のガスメカニズムが導入されたため、時間の経過とともに減少しています。最近では、サンドイッチ攻撃の割合は十分に低いレベルまで低下している。量的には、サンドイッチ攻撃の規模は数千ドルにまで縮小している。

サンドイッチの取引比率

裁定取引量

楽天の裁定取引量は2％から4％の範囲で、昨年より減少傾向にある。裁定取引量は比較的少ない。

裁定取引比率

裁定取引比率

概要

全体として、L2シーケンサーとMEVの関係はETHエコシステムの発展にとって非常に重要です。一般的に、L2 シーケンサと MEV の関係は ETH エコシステムの発展にとって重要である。現在、L2 は MEV の抽出を防ぐために公正で透明なシーケンス・メカニズムを確保するという課題に直面していますが、 L2 のソリューションは複雑で多様であるため、MEV に抵抗する方法、公正で透明なシーケンス・メカニズムの確保など、多くの課題があります。現段階では、共有シーケンサーや、トランザクションの順序付けのプライバシーを保護する暗号化アプローチなど、実行可能なソリューションがすでにいくつか存在する。

将来的な実用可能なソリューションは、潜在的なMEVの引き出しの範囲を減らすために、シーケンサーの分散化に重点を置くことになるでしょう。同時に、ネットワークシステム全体の公平性と効率を向上させるために、ブロック生成をサードパーティに委託することも考えられます。一方、クロスチェーンMEVの出現により、MEVの定義と重要性を再検討し、スロットオークションやインターチェーンスケジューラーなどの新しい解決策を探る必要があります。さらに、今後の研究課題としては、L2チェーンにおけるMEVをどのように定量化するか、PGAがL2に与える影響などが挙げられます。これらの課題を解決することで、L2ドメインにおけるMEV耐性戦略をさらに改善することができるでしょう。

参考文献

https://taiko.mirror.xyz/VjNjFws6OOVez5YCDMwjy4BUiDqZBHYDvcW4-JZGDkc

https://timroughgarden.github.io/fob21/reports/r11.pdf

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https://explore.marlin.org/#/

https://arxiv.org/pdf/2112.01472.pdf

https://www.panewslab.com/en/articledetails/2nlmo28j.html

https://ethresear.ch/t/mev-for--based-rollup/15636

https://public.bnbstatic.com/static/files/research/ethereums-rollups-are-centralised-a-look-into-decentralised-sequencers.pdf

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