Аннотация. В этой статье мы рассматриваем систему майнинга и отбора транзакций в блокчейне Ethereum под названием Flashbots. Сервис Flashbots — потенциальное средство борьбы с так называемой проблемой MEV. Централизованным и доверенным сервисом Flashbots пользуются более 90% майнеров Ethereum. В этом материале мы анализируем последствия этого использования и насколько это способствует централизации Ethereum. В заключение мы утверждаем, что сервис Flashbots, возможно, спас Ethereum, т.к. несмотря на то, что это доверенная и централизованная система, ее альтернатива могла бы быть гораздо хуже. Мы также рассматриваем ETH 2.0 и объясняем, почему Flashbots или аналогичную систему необходимо создавать заново, с нуля. Это еще одна проблема в связи со «слиянием» блокчейнов.
Обзор
Если в блокчейне происходит сложная активность с использованием систем беттинга, децентрализованных бирж или процессов ликвидации, стороны, которые используют эти системы, могут получать дополнительное вознаграждение. Например, когда пользователь отправляет рыночный ордер на покупку токена на децентрализованной бирже, возникают возможности для арбитража. Первый, кто выполнит этот ордер, может получить значительное вознаграждение. Аналогичным образом работает опережение (фронт-раннинг) в традиционной финансовой системе. В системах блокчейна создатель следующего блока решает, кто сможет воспользоваться этой возможностью, и, следовательно, эта привилегия может принести создателю блока дополнительное вознаграждение. На жаргоне Ethereum сумма такого вознаграждения называется MEV (сначала «Miner Extractible Value», а затем «Maximal Extractible Value»). Лица, которые находят возможности для получения MEV и создают транзакции на их основе, называются «искателями». В системе Ethereum самой распространенной подкатегорией MEV является арбитраж, на него приходится более 98% доходов, связанных с MEV. Большинство этих MEV-возможностей генерирует самый популярный торговый Defi-протокол, Uniswap.
По мере роста популярности решений Defi в сети Ethereum суммы MEV росли, что привело к ухудшению удобства системы для пользователей и формированию «нечестных рынков». Похоже, пользователи Ethereum считают, что с этой проблемой ничего нельзя поделать — ее считают «неизбежным злом», которое сопровождает внедрение децентрализованных систем. Пользователи должны принять этот факт или изменить свое поведение, если не согласны с этим.
Чтобы получить MEV, создателям/добытчикам блоков придется выполнить несколько довольно сложных действий:
- Они должны проанализировать большую часть текущей Defi-активности и разобраться в ней.
- Им также может потребоваться значительный капитал для использования таких возможностей.
Поэтому создателям блоков и «искателям» нужны сложные системы, аналогичные тем, что использует высокотехнологичный торговый дом, например Alameda Research или Jump. Это может привести к усилению централизации среди создателей блоков, так как небольшие, менее высокотехнологичные создатели блоков не смогут конкурировать.
Но даже в описанном выше сценарии ситуация была не так уж катастрофична для Ethereum — просто усилилось давление централизации и несколько умников получили (и получают) неплохую прибыль. Но в начале 2021 года несколько факторов значительно ухудшили ситуацию в блокчейнее Ethereum. Когда искатели видели MEV-транзакции других искателей в пуле памяти транзакций, они немедленно их копировали, но с более высокой платой за газ. Это была беспощадная охота за комиссией — искатели соревновались друг с другом за возможность получить MEV. Проблема в том, что это быстро привело к росту комиссии для всех остальных пользователей Ethereum.
Чтобы это предотвратить, искатели начали негласно сотрудничать с майнинговыми пулами и вместо того, чтобы передавать MEV-транзакцию в открытый пул памяти, стали в частном порядке отправлять ее в майнинговый пул, что позволяло избежать «гонки на повышение». Такое негласное сотрудничество с майнинговыми пулами позволило искателям и майнерам монополизировать преимущества MEV, при этом более широкие круги пользователей остались не у дел. Проблема этой схемы — в централизации майнинга. Нетрудно понять, почему такая система может привести к появлению одного доминирующего создателя блоков. Это перечеркнуло бы все главные характеристики Ethereum, ведь майнер-монополист мог бы цензурировать транзакции.
Flashbots
В ноябре 2020 года появился сервис Flashbots как потенциальное решение проблемы MEV. По сути, Flashbots — это система, которая сводит искателей и майнинговые пулы. Но в ней не используются приватные контракты и договоренности, это открытая система участия, к которой может присоединиться любой искатель и любой майнинговый пул. Считается, что такая открытая система гораздо выгоднее для сети, чем доминирование нескольких частных игроков, так как обеспечивает конкуренцию.
Архитектура системы Flashbot
Система Flashbots работает следующим образом. Искатели анализируют блокчейн и пул памяти в поисках возможностей для получения MEV. Когда они находят такую возможность, они создают транзакцию или пакет транзакций, которые ее используют. Затем они отправляют эти транзакции на централизованный сервер Flashbots. Эти транзакции также включают комиссию для майнеров. Суть этой концепции в том, что искателям больше не нужно передавать свои MEV-транзакции в пул памяти, и они могут использовать только систему Flashbots.
Схема архитектуры системы Flashbot
Далее сервер Flashbots отправляет эти пакеты транзакций майнерам таким образом, что они не попадают в общедоступный пул памяти. Из конфликтующих транзакций майнеры выбирают те, что лучше всего оплачиваются, и соответствующим образом выстраивают блоки-кандидаты. По сути, это аукцион. Вот только участники аукциона не знают, какую цену выставили другие участники, поэтому для поддержания конкуренции на рынке MEV-транзакций искатели должны предлагать майнерам немалое вознаграждение, чтобы обеспечить себе высокие шансы на победу в аукционе и включение в блок. На основании данных с сайта explore.flashbots.net можно сделать вывод, что около 63% вознаграждений за MEV-транзации достаются искателям, а оставшаяся часть, 37% — майнерам. Это может свидетельствовать о том, что майнинг — более конкурентное занятие, чем поиск возможностей для получения MEV.
Майнеры, участвующие в системе Flashbots, также могут включать в свои блоки любые транзакции, не относящиеся к Flashbot, которые они могут получать из общедоступного пула памяти транзакций. Майнеры, которые подписываются на получение транзакций через Flashbot, должны запускать специальную модифицированную версию Geth — MEV-Geth. На наш взгляд, очень важно, чтобы майнинговые узлы также подключались к «обычному» пулу памяти и по возможности добавляли в блоки и эти транзакции. Это главный контраргумент против тех, кто утверждает, что, поскольку система Flashbots централизована и широко распространена среди майнеров, у Ethereum есть единая точка отказа.
Пакеты MEV-транзакций либо включаются в блок, либо нет. Майнинговый клиент анализирует весь блок с пакетом MEV-транзакций и сравнивает его с версией блока без MEV-транзакций, после чего майнер работает над блоком, который принесет ему наибольшее вознаграждение. Майнинговый клиент не может отделить транзакции Flashbot, так как это может привести к неполучению MEV. Но он может выбрать, сколько пакетов MEV-транзакций включить в блок.
В блоке, созданном MEV-майнером, транзакции, связанные с MEV, располагаются в верхней части блока; за ними следуют «обычные» транзакции, не связанные с MEV. Следует отметить, что этот процесс полностью автоматизирован и происходит очень быстро; целевое время создания блока Ethereum составляет около 13 секунд, поэтому очень важно иметь хорошее подключение к интернету и быстро отправлять пакеты MEV-транзакций.
Внедрение и распространение Flashbots
По состоянию на май 2022 года более 90% майнеров в сети Ethereum были подключены к серверу Flashbots. Это видно по тому, что больше 90% блоков содержат пакеты транзакций Flashbot. Переход от 0% почти к 90% почти полностью произошел в 2021 году. Поэтому систему Flashbots следует считать очень значимой для Ethereum с экономической точки зрения.
Еще одна метрика, которую можно использовать для оценки экономической значимости Flashbots, — это сравнение суммы полученной MEV с суммой комиссии Ethereum. По данным Coinmetrics, за последние 12 месяцев общая сумма комиссии майнеров Ethereum составила около $10 740 млн. С другой стороны, по данным explore.flashbots.net, сумма полученной MEV за тот же период составила $393 млн, т. е. всего лишь 3,7% от этой суммы. На этом основании можно утверждать, что вклад Flashbots не является экономически значимым. Но 3,7% дохода могут значительно влиять на маржу майнеров, а 90-процентное распространение системы Flashbots среди майнеров указывает на то, что она является важной частью сети Ethereum. В будущем Flashbots, скорее всего, будет продолжать играть не последнюю роль в распространении транзакций, поэтому мы считаем сервис Flashbots важным.
Централизованная структура передачи транзакций Flashbots
Flashbots представляет собой единую централизованную структуру. Она финансируется криптовалютной венчурной компанией Paradigm, которая принадлежит Фреду Эрсаму (но это финансирование может предоставляться на альтруистических началах). Искатели отправляют MEV-транзакции на сервер с адресом https://relay.flashbots.net/, который в настоящее время расположен в штате Огайо (США).
Система Flashbots также должна пользоваться достаточным доверием для конфиденциальной и безопасной обработки данных, содержащихся в пакетах MEV-транзакций. Если бы Flashbots работала недобросовестно, она могла бы предлагать более высокое вознаграждение и таким образом опережать искателей. Таким образом, Flashbots — это доверенная централизованная система, которую нельзя считать идеальным долгосрочным решением проблемы MEV.
Для предотвращения спама искатели должны пройти аутентификацию перед отправкой MEV-транзакций и могут повышать свой рейтинг (репутацию) в системе.
ETH2/PoS
Система Flashbots интегрирована в текущую систему майнинга на основе алгоритма доказательства выполнения работы (Proof of Work, PoW) в сети Ethereum. После слияния блокчейнов и отключения майнинга на основе PoW принятие Flashbots обнулится. Чтобы уменьшить проблему MEV, необходимо создать новую инфраструктуру Flashbots, и агенты стейкинга должны будут принять эту новую систему. Это не предусмотрено в дорожной карте ETH 2.0 и может стать дополнительным осложнением, связанным с переходом на ETH 2.0.
В долгосрочной перспективе, используя идеи Flashbots, можно отделить стейкинг от производства блоков и выбора транзакций. Основатель Ethereum Виталик Бутерин писал об этом в июне 2021 года. Как следствие, создавать блоки могли бы не стейкеры, а сторонние искатели/производители. После этого производители могли бы передавать только заголовки блоков, включающие данные о вознаграждении производителю блока и обязательства по всем транзакциям. Затем инициатор блока подписывал и публиковал бы заголовок блока с наибольшим вознаграждением, и только тогда производитель блока публиковал бы полный блок. Безусловно, это усложняет выбор вознаграждения, так как правила необходимо будет изменить, чтобы учитывать наличие или отсутствие полного блока, но попытка отделить создателей от инициаторов блока на уровне протокола может в некоторой степени устранить необходимость в централизованной системе вроде Flashbot.
Чего удалось добиться с помощью Flashbots?
Теперь, когда мы понимаем, что система Flashbots была призвана снизить риски централизации майнеров, но при этом представляет собой централизованный сервер, можно с полным основанием задать вопрос: «А не бессмысленно ли все это? У нас уже есть централизация, так что от Flashbots никакой пользы».
Первый ответ на этот вопрос: с прагматической точки зрения, система Flashbots реально снижает плату за пользование сетью, несмотря на централизацию, поэтому она не совсем бесполезна. Если бы Flashbots не существовала, скорее всего, альтернативой ей были бы приватные договоренности между майнерами и искателями, поэтому сетевая комиссия могла снизиться в любом случае. Главное, что Flashbots — это сравнительно открытая система, к которой могут присоединиться небольшие майнеры и мелкие искатели и попытаться конкурировать с более крупными игроками. Поэтому Flashbots лучше, чем один крупный искатель и один крупный майнер, которые договорились между собой. Этот союз мог стать доминирующей силой и контролировать Ethereum. Поэтому можно утверждать, что Flashbots почти спасла Ethereum. По сути, главным достижением Flashbots является обеспечение открытого участия в получении MEV, пусть и в ущерб децентрализации. Кажется, вполне приемлемый компромисс.
Централизована ли система Ethereum?
Flashbots — это централизованная система, которая участвует в процессе майнинга блоков в блокчейне Ethereum; этим сервисом пользуются почти 95% майнеров. Но, строго говоря, это не обязательный компонент процесса майнинга. На централизованную структуру передачи блоков Flashbots не приходятся никакие хэш-мощности. Flashbots также не может цензурировать транзакции, не связанные с MEV. Майнеры могут включать в блокчейн транзакции, полученные не через Flashbots. Безусловно, Flashbots является централизующей силой, но ее альтернатива внушает гораздо большие опасения.
Сторонники Flashbots уверяют, что бояться нечего. Система Flashbots представляет собой DAO и со временем сама станет децентрализованной. Здесь можно провести аналогию с Lido. Lido — стейкинговый пул, на который приходится около 29% всего стейкинга в эфире в сети ETH 2.0. Чтобы избежать обвинений в централизации, Lido заявляет, что является или скоро станет децентрализованной DAO, как и Flashbots. «Биткоин-максималистам» такая логика может показаться смешной. Они могут возразить, что дополнительные уровни и сложность только маскируют централизацию, делая ее менее очевидной. Тем не менее, мы видим некоторую пользу в добавлении дополнительных уровней сложности — да, благодаря им централизацию действительно труднее заметить, что является преимуществом, так как на некоторое время повышает устойчивость сети к воздействию некоторых недобросовестных сторон. В то же время централизацию легче распределить между уровнями, что может запутать недобросовестные стороны.