Introdução

A tecnologia blockchain reescreveu os fundamentos das finanças tradicionais. Através de nós ponto a ponto e de ledgers distribuídos baseados em criptografia, foi criado um sistema financeiro que é automatizado, seguro, sem permissão e descentralizado. Os utilizadores podem usar as redes blockchain para transferir fundos. E os nós de rede ajudam a verificar essas transações, criar novos blocos, manter a segurança da rede e cobram taxas.
Embora a blockchain torne os serviços financeiros mais baratos e eficientes, com a crescente popularidade dos contratos inteligentes, surgiram alguns novos problemas. Um dos novos problemas é o valor máximo extraível (MEV), que se refere a nós de rede, incluindo, excluindo e alteração da ordem das transações num bloco para obter o máximo de recompensa e taxa de transação em bloco possível que excede o valor normal do bloco pelo qual são responsáveis.
Devido à MEV, os utilizadores desconhecem-se podem sofrer perdas devido a transações que estão a ser manipuladas, tornando a rede não confiável. No entanto, o impacto da MEV nas redes de blockchain não é totalmente negativo. A fim de maximizar a receita, a concorrência entre os nós de rede também acelera o desenvolvimento da tecnologia blockchain.

O que é o Valor Extraível de Miner (MEV)

Os mineiros incluem ou reordenam transações nos blocos que criam para mais lucros.
A origem do termo Valor Máximo Extraível (MEV) vem de outro termo - Valor Extraível Mineiro (também MEV), que se refere à receita extra que os mineiros podem obter ao incluir, excluir ou reordenar transações nos blocos que criam. A primeira pesquisa sobre a MEV vem de um estudo intitulado Flash Boys 2.0: Frontrunning, Reordenação de Transacções e Instabilidade de Consenso nas Trocas Descentralizadas. Quando estudar redes de blockchain PoW (ex. Bitcoin e Ethereum), descobriram que os mineiros manipulariam a criação de blocos e as encomendas de transações de uma forma que lhes permitisse obter recompensas em bloco e taxas de transação mais altas do que o padrão.
O método de arbitragem para empacotar e reordenar transações existe nos mecanismos de consenso.
Este fenómeno não se limita às cadeias de blocos de prova de trabalho. Também nas blockchains de prova de participação (POs), os nós validadores podem ganhar receitas adicionais dos utilizadores ao criar novos blocos, empacotar transações pendentes e reordenar transações. O termo “valor extraível de miner” acabou por ser substituído pelo “valor máximo extraível” mais amplo, que é uma forma de arbitragem sem risco ou de baixo risco.

Como a MEV entrou em Ser

A sustentabilidade de uma rede blockchain baseia-se em incentivos financeiros. Os nós de rede devem ser continuamente recompensados para serem incentivados a fornecer serviços seguros e confiáveis. Devido à latência da rede em diferentes regiões e ao facto de os registos distribuídos exigirem tempo para chegar a um consenso quando um utilizador envia uma transação na blockchain, a transação não será processada imediatamente mas será armazenada num pool de memória (também conhecido como mempool). Quando um novo bloco é gerado, as transações não processadas no mempool serão adicionadas ao novo bloco e os dados das transações serão registados no registo.
Existem diferenças na informação e no tempo de sincronização entre os nós, que permitem alterar a ordem das transações antes de um novo bloco ser gerado.
Por causa do mempool, os nós podem partilhar informações sobre determinadas transações, avaliar o tráfego de rede atual e reordenar transações. Os nós são incentivados pelo dinheiro. Então, quando o mempool está cheio e não consegue acomodar mais transações pendentes, os nós processarão primeiro as transações que pagam mais taxas. Vai levar mais tempo para que as transações que paguem taxas mais baixas sejam embaladas num bloco. Em alguns casos, podem até sair do mempool, o que resultará em falha na transação.

Quando vários usuários pagam taxas de transação diferentes, os mineiros (ou nós) embalam as transações do Mempol por ordem, de acordo com o quão altas são as taxas. (Fonte: blogue ChainLink)

Visto que as informações de transações pendentes no mempool são públicas e os nós têm o direito de criar novos blocos e encomendar transações, podem facilmente pedir que as transações extraiam o máximo de valor adicionando ou removendo transações. Por exemplo, quando um nó responsável pela embalagem e contabilidade nota que um usuário solicitou uma transação para comprar 1 ETH com USDT, o nó pode comprar 1 ETH antes de este usuário o fazer e depois vendê-lo a um preço mais alto para concluir a arbitragem.
Os nós podem vender direitos de contabilidade e encomendas de transações a outros árbitros.
Os nós não têm de manipular transações por si próprios para obter receitas adicionais. Também podem vender os seus direitos contabilísticos e de encomendas de transações, de modo que, se outros usuários identificarem oportunidades de arbitragem, possam estar dispostos a pagar taxas mais altas a esses nós para ter as transações suavemente embaladas em blocos. De qualquer maneira, os direitos de contabilidade centralizada e ordem de transações de não podem ser usados para tirar dinheiro do bolso dos utilizadores.
O surgimento da MEV não só porque transações pendentes no pool de memória podem ser manipuladas por nós, mas também a ineficiência económica que dá espaço à arbitragem. Por exemplo, um utilizador que compra ou vende uma grande quantidade de valor numa troca descentralizada (DEX) vai causar derrapagem de preços. Então nós e bots de arbitragem podem pedir emprestado pools de liquidez de outras bolsas descentralizadas para explorar a diferença de preço.
Outro fator chave que torna a MEV possível são os algoritmos de simulação de transações. Visto que a blockchain é um livro público transparente, a liquidez e a profundidade do mercado de todos os ativos em cadeia são públicas para todos. O impacto de cada negociação no preço de mercado pode ser previsto e depois os árbitros podem determinar o tamanho correto das suas posições e a ordem da transação para extrair valor.

Casos comuns MEV

Os nós da rede de blockchain podem colher a MEV de várias maneiras. Seguem-se alguns exemplos comuns.

1. A
   arbitragem DEX entre DeXES é a forma mais simples e intuitiva da MEV. Se a cotação algorítmica de um ativo no DEX A for de 100 USDT, enquanto a cotação algorítmica no DEX B for 110 USDT, quem colocar a diferença de preço pode comprar o ativo da DEX A e vendê-lo em DEX B para explorar a diferença de preço. Este tipo de arbitragem também existe nos mercados financeiros tradicionais. Visto que é basicamente livre de riscos, a competição por tais oportunidades de arbitragem é bastante feroz.

2. Liquidação nos protocolos de empréstimo
   Nos protocolos de empréstimos que requerem garantias (tais como o AAVE e o Maker), os utilizadores podem depositar ativos criptoativos (ex. ETH) para emprestar outros ativos cripto (ex. USDT). Desde que o valor da caução do mutuário seja suficiente, o mutuário pode emprestar as criptos continuamente do protocolo.
   Cada protocolo tem os seus próprios padrões para colaterais. Por exemplo, quando o valor dos colaterais se tornar inferior a 70% do valor das criptomoedas emprestadas devido a quedas de preço, no caso de o preço continuar a cair e o mutuário ficar insolvente, o protocolo de empréstimo pode vender o colateral para reembolsar o empréstimo, que é conhecido como liquidação.
   Os protocolos de empréstimo permitem que todos os mutuários liquidem a garantia para saldar o empréstimo imediatamente. Quando a liquidação acontece, o mutuário tem de pagar uma taxa de liquidação elevada, uma parte da qual vai para o liquidatário. Fazer liquidação também é uma fonte de rendimento sem risco. Existem muitos bots concebidos para procurar constantemente mutuários que serão liquidados, propor antecipadamente a liquidação e cobrar taxas de liquidação.

3. O ataque
   Sandwich Attack Sandwich é outro método comum de extração MEV, que é inserir transações antes e depois de uma transação alvo para que o comerciante vítima cuja transação seja “sanduíche” terá de pagar mais.
   Por exemplo, um utilizador quer usar o USDT para comprar 10.000 ETH na Uniswap. Visto que se trata de uma quantidade muito grande de valor, o preço de ETH no pool de liquidez vai aumentar (P1 → P2 no gráfico abaixo).
   Depois de um robô arbitrário “cheirar” a transação pendente, pode gerir a vítima e comprar 10.000 ETH no mercado, de modo que o preço de mercado chegue ao P2. Quando a transação da vítima for executada, o preço das ETH será ainda mais elevado de P2 para P3.
   Agora o robô de arbitragem vai vender os 10.000 ETH anteriormente comprados, fazendo o preço voltar para P2 novamente. Como resultado, o custo de compra de ETH aumentou para a vítima e o custo extra torna-se o lucro do robô de arbitragem.

Os bots de arbitragem podem sanduíche as transações dos utilizadores para lucrar com a diferença de preço.

1. Outras oportunidades de arbitragem
   Os três métodos de arbitragem listados acima são os mais comuns. Portanto, a competição para novos participantes obterem lucros é bastante feroz.
   No entanto, em alguns mercados novos (ex. NFT), ainda é possível fazer com que a rede blockchain execute as suas próprias transações (ex. NFT de cunhagem em lote) através da frente, ou para comprar ou vender em lote quando forem detectadas alterações de preço. No entanto, a liquidez em novos mercados normalmente é muito baixa, então a arbitragem aí virá com riscos elevados.
   Outra maneira de ganhar lucros é introduzindo uma grande quantidade de liquidez de uma só vez. Por exemplo, no Uniswap V3, os fornecedores de liquidez têm controle sobre qual intervalo de preço o seu capital está alocado e podem, portanto, cobrar taxas de transação mais altas. Em casos extremos, os árbitros acrescentam liquidez sempre que detetam as transações de outros utilizadores e resgam a liquidez imediatamente após a transação ser concluída. Desta forma, os arbitrageurs monopolizam quase 100% das taxas de transação, eliminando o risco de perdas impermanentes a longo prazo.

Prós& Cons da MEV

Embora à superfície, a MEV só aumenta a receita dos nós de rede às custas dos usuários, semelhante à forma como os nós cobram impostos adicionais aos usuários da rede. É difícil julgar se esta reatribuição de valor é boa ou má.
Para nós de rede e arbitragem, poder mudar a ordem das transações e colher MEV é definitivamente uma coisa boa. Estas oportunidades de arbitragem também atrairão mais pessoas para aderir, o que vai melhorar a segurança e a descentralização da rede blockchain.
No entanto, para os utilizadores, o custo das transações em cadeia aumenta e as transações de primeira execução dos árbitros ocupam a largura de banda da rede, levando a má experiência do usuário. Por outro lado, esses árbitros trabalhosos também melhoram a eficiência da blockchain, para que os ativos das criptomoedas da cadeia não tenham uma diferença de preço muito grande. E a execução da liquidação também garante a segurança do uso de protocolos de empréstimo.
Na perspetiva da rede blockchain, a MEV causa alguns problemas. Os melhores nós de arbitragem que são bons a extrair valor das transações vão acumular cada vez mais recursos, tornando a rede blockchain mais centralizada. Em casos extremos, os nós arbitrageur podem tentar adulterar blocos antigos por dólares extra.
Para concluir, o impacto da MEV tem várias dimensões, mas não há dúvida que a pesquisa na MEV é uma boa oportunidade para descobrir como as tecnologias blockchain podem ser melhores.

Como melhorar a MEV

A fundação do MEV é a transparência dos mempools e dos direitos dos nodes para organizar livremente a ordem das transações. Portanto, se o mempool não for mais transparente ou se os nós forem forçados a embalar transações numa determinada ordem, podem ser evitadas taxas adicionais para os utilizadores.
Por exemplo, o Automata Network usa um algoritmo chamado Transportador, que desenha transações pendentes do mempool numa determinada ordem e anexa a assinatura do nó do Automata às transações. As transações que não são adicionadas pelo Transportador serão detectadas. Só os processados pelo Transportador podem ser embalados em blocos novos.

Fonte: Automata Blog
Chainlink usa um algoritmo chamado Fair Sequencing Services (FSS) para resolver o problema da MEV. O FSS exige contratos inteligentes para sequenciar as transações de acordo com determinados parâmetros, como tempo (quando a transação entra no conjunto de memória), taxa da transação, valor da transação e tipo de transação.
O FSS também pode criptografar a seqüência de transações, que só podem ser descriptografadas depois de ter sido enviada. Esta encriptação também é uma forma de Separação de Proposos/Construtores.

Fonte: Chainlink Blog
Também existe uma prática chamada MEVA (abreviação de MEV Leilões). A MEVA reconhece a existência da MEV e também encoraja todos os nós e árbitros a obter MAV de qualquer forma o máximo possível. Parte das receitas dos leilões será transferida para fundos públicos e devolvida a todos os utilizadores do protocolo.
O otimismo é um protocolo de camada 2 que usa o modelo MEVA. Até certo ponto, a MEVA faz os utilizadores pagarem “imposto” para impulsionar o desenvolvimento do protocolo porque nós e árbitros podem ser incentivados a melhorar a eficiência da rede.
Usar os protocolos de agregador em cadeia ajuda a reduzir o impacto negativo da MEV e melhorar a eficiência de capital.
Os protocolos agregadores também podem proteger os usuários do impacto negativo da MEV. A diferença de preço do mesmo ativo de criptomoedas com diferentes pools de liquidez muitas vezes vem das grandes quantidades dos utilizadores em comprar ou vender numa DEX. Em teoria, os utilizadores podem dividir grandes transações em diferentes piscinas de liquidez para reduzir os seus custos, mesmo se isso levar tempo e paciência. Agregadores como 1 polegadas vão descobrir a melhor maneira de os utilizadores realizarem grandes transações de uma só vez, aumentando a eficiência de capital.
Não é verdade que as transações processadas por agregadores já não podem ser exploradas por nós de rede. Com mais agregadores a serem inventados e tecnologias relacionadas a estarem mais avançadas, haverá menos espaço para a arbitragem. Estes protocolos agregadores podem ser vistos como “árbitros mais baratos”. A MEV ainda vai continuar a existir. Se os agregadores podem ser mais baratos, os utilizadores não têm razões para pagar mais a outros árbitros.

O impacto da fusão na MEV

No PoW, os mineiros podem maximizar os seus lucros através de ordens de transação prioritárias, permitindo arbitragem DEX, ataques de sanduíche, etc.
Depois das transições Ethereum para POs, a saída diária de ETH será muito reduzida. A recompensa diária em bloco será reduzida em 90%, de 14.600 ETH para cerca de 1.600. Nos POs, quer estás de 32 ETH ou 100 ETH, a recompensa pela verificação de cada bloco é fixa.
Portanto, a MEV será muito importante para os validadores de POs obterem mais recompensas. A MEV também incentivará as pessoas a apostarem em éter e a tornarem-se validadores. Portanto, a MEV será muito importante para a Ethereum, que valoriza descentralização e segurança.

A recompensa anual do validador é a soma da recompensa de staking e da MEV. (Fonte: Flashbots)

Tanto o PoW como os PO enfrentam alguns problemas. Explorar a MEV beneficia mais pessoas com capital mais alto. Porque os mineiros (validadores) não precisam necessariamente executar transações eles próprios para colher MEV, podem atuar como proponentes e aceitar ofertas de construtores de blocos para dar prioridade a certas transações para serem verificadas.
Portanto, os validadores de capital elevado podem pagar taxas caras para permitir que as transações que os beneficiam sejam processadas preferencialmente. Isso significa que esses nós de elite podem, direta e indiretamente, controlar os dados da transação do bloco. Se este problema não puder ser resolvido, a Ethereum terá menos descentralização.
Depois da Mesclagem, a maioria dos validadores vai implementar o MEV-Boost, um software gratuito e de código aberto criado pela Flashbots em conjunto com os desenvolvedores e investigadores da Ethereum. A MEV-Boost ajuda a Ethereum a diminuir o impacto negativo da MEV e tornar a colheita da MEV mais democrática.
O MEV-Boost é uma solução baseada no PBS (Proposer Builder Separation), que pode resolver o problema da centralização de nós depois de ser implementado no Ethereum.

O que é PBS (Propos/Construtor Separação)
Propos/Separação de construtores é dividir a função de construção do bloco da função de proposta de blocos de um nó. Desta forma, os nós não podem aleatoriamente adicionar, remover ou alterar a ordem das transações no seu próprio interesse. Os componentes do PBS são:

1. Blocos de proponentes: Propõem blocos e enviam o livro de registro distribuído, também conhecido como validadores.
2. Construtores de blocos: Tentam construir o bloco mais valioso e maximizam o valor de um bloco pesquisando na própria MEV ou aceitando pacotes de pesquisadores MEV.
3. Pesquisadores MEV: Tentam identificar transações lucrativas que estão pendentes de revisão no mempool público a fim de obter potenciais oportunidades de arbitragem. Por exemplo, se um pesquisador de MEV encontrar uma grande transação no mempool, ele pode conduzir um ataque sanduíche.
4. Pacotes: Pesquisadores MEV produzem pacotes de uma única ou várias transações. O conjunto deve ser colocado no topo do bloco e não pode ser dividido.
   Por exemplo, a maioria dos investidores de OP na Ethereum usa atualmente o Lido ou outros protocolos de apostas líquidas, então o número de construtores é muito menor que o dos proponentes. Nesta ocasião, os nós e validadores do Ethereum tornam-se excessivamente centralizados. No entanto, a PBS pode resolver efetivamente esse problema, porque a construção de blocos e a proposta de blocos são atribuídos a diferentes funções na rede.
   O construtor pode extrair MEV ou apresentar propostas ao proponente após aceitar os pacotes fornecidos pelo pesquisador MEV. O proponente deve aprovar o pacote do construtor. O proponente não sabe o conteúdo do pacote, o que representa uma maneira eficaz de impedir que o proponente controle a ordem da transação e rouba MEV.

Porque é que executar o
MEV-Boost MEV-Boost é uma solução para a PBS, que permite que os apostadores individuais participem de uma rede de blockchain e aumentem a sua descentralização.

1. Os utilizadores e pesquisadores enviam transações para os construtores de blocos através do p2p txpool público ou através de canais diretos.
2. Os construtores constroem cargas de execução usando essas transações e parâmetros de cabeçalho fornecidos pelos validadores. Os construtores podem definir diretamente o endereço do destinatário da taxa do validador.
3. Os estafetas recebem cargas de execução dos construtores e verificam a validade das cargas úteis, bem como calculam o valor da carga útil (valor de ETH pago ao destinatário da taxa).
4. Os garantes recebem a carga de execução completa dos relés para fornecer a disponibilidade dos dados.
5. Os validadores recebem cabeçalhos de carga útil de execução dos relés (cargas úteis de execução retiradas do conteúdo da transação). O validador seleciona o cabeçalho mais valioso, assina a carga útil e devolve ao estafeta e depósito a ser propagado à rede.
   
   Processo de construção de blocos para mev-boost, referenciado no blogue Manifold Finance

Esta arquitetura proposta permite que validadores terceirizem a tarefa de construção de blocos a uma rede de construtores de blocos de terceiros. Embora os validadores tenham a capacidade de incluir qualquer carga na cadeia, a neutralidade da rede e as receitas do validador são maximizadas quando o trabalho do validador se limita a selecionar a carga que lhes paga mais ETH.

Conclusão

Em termos de descentralização e justiça, a MEV tem vantagens, apesar das suas muitas desvantagens.
Em geral, a blockchain promete criar um sistema financeiro justo, sem permissão, sem confiança e descentralizado para os utilizadores. No entanto, se olharmos mais de perto, descobriremos que ainda existem intermediários terceiros de confiança no espaço da blockchain. Nas finanças tradicionais, os intermediários são órgãos do governo e bancos, enquanto nas redes blockchain, são mineiros e validadores que são responsáveis por criar novos blocos e manipular a ordem das transações. Eles utilizam o seu poder para adicionar, remover ou reorganizar transações em blocos para obter lucros adicionais dos utilizadores.
Os incentivos económicos levam mais nós para competir, daí aumentar a descentralização.
Embora nenhum usuário ficasse feliz em pagar este imposto de uso de rede desnecessário ou aceitar a rede de blockchain congestionada causada por bots de arbitragem que enviam um grande número de transações de lixo eletrônico, a existência de MEV traz vantagens além de desvantagens. Os incentivos económicos levam mais nós para aderir, tornando a rede blockchain mais descentralizada e garantindo a estabilidade de preço em diferentes mercados. Os utilizadores podem negociar a qualquer momento sem necessidade de comparar os preços de mercados diferentes de antemão. Como maximizar as suas vantagens e minimizar as desvantagens é uma questão chave a discutir no futuro.

Foram propostas soluções para mitigar o impacto da MEV, uma após outra, mas o equilíbrio do poder multifunções no mercado ainda precisa ser considerado.
Quanto a como reduzir ou mesmo eliminar a MEV, foram propostas muitas soluções diferentes, tais como serviços de sequenciamento justo, transações de privacidade encriptadas, leilões de direitos de encomenda de blocos, separação de propostas/construtores, etc. Estes métodos são novos e ainda são inconclusivos se podem proteger os interesses tanto dos mineiros como dos árbitros e assegurar o crescimento constante da rede blockchain. Cada transação tem valores associados a ela. Talvez seja aceitável permitir que os arbitrageurs extraiam algum do valor dentro de limites razoáveis.
A MEV continuará a existir e um mercado livre acabará por alcançar um equilíbrio dinâmico.
À medida que a tecnologia blockchain amadurece, espera-se que surjam estratégias MEV com redes multiblockchain mais complexas, abrangentes e integradas. Alguns estão preocupados esta situação fará com que os operadores de nós ou bots de arbitragem monopolizem recursos e provoquem uma crise de centralização, mas o facto é que a expansão do conhecimento inevitavelmente trará concorrentes. A longo prazo, a MEV é um mercado cheio de concorrência feroz, no qual os nós ineficientes e as redes blockchain serão eliminadas, enquanto as que têm os melhores desempenhos serão apoiadas pelos utilizadores. Na corrida aos recursos, o equilíbrio entre eficiência e descentralização será alcançado. A MEV pode continuar a existir mas vai tornar-se mais barata e competitiva, atuando como um impulsionador chave para o crescimento do ecossistema criptográfico.