マイナーがトランザクションを選択及び並び替えることで得られる利益「MEV」がもたらすリスクと緩和策

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TL;DR

MEVはマイナーが生成するブロックに含むトランザクションを選択及び並び替えることで得られる収益のこと

Ethereumには2020年12月時点で$130M/日のMEVが存在する

MEVはブロックチェーンのコンセンサスを不安定にさせる要因となる

MEVのリスク緩和策の一つはファイナリティを持つコンセンサスプロトコルへの変更である

MEVとは

Miner Extractable Value (MEV)とは、マイナーが生成するブロックに含むトランザクションを選択及び並び替えることで得られる収益のことである。例えば、分散型取引所の裁定取引botが送信したトランザクションをマイナーが検閲及びコピーし、マイナー自身によるトランザクションで置き換えることで利益を得られる。

cipepser.icon フロントランニング的なイメージです？

minaminao.icon まさに！

nrryuya.icon > フロントランニングはマイナー以外がやるものも含まれますが、マイナーがやるともっと効果的です、それがMEVの一種

cipepser.icon fmfm（金融のイメージで悪意ある証券会社がやるフロントランニングをイメージしてましたｗ）

Ethereumには裁定機会がいくらか存在しており、MEVの概念が最初に提案された論文Flash Boys 2.0（IEEE S&P 2020採択）によれば、2017年後半時点では毎日10~100 ETH程度の裁定機会のために、1,000個以上のトランザクションがbotたちによって送信されていたという。

Paradigm Researchによれば最近はDeFiの盛況もあり、このような裁定機会を含むMEVが指数関数的に増加しており、2020年12月時点で$130M/日に達しているという。

https://gyazo.com/51b628525d8e071839ad831a3c00f4b0

出典: https://research.paradigm.xyz/MEV

MEVは裁定だけではない。脆弱なコントラクトへのハッキングもMEVである。昨今流行しているフラッシュローンを用いた攻撃のように、誰でも実行できる攻撃トランザクションをコピーし、実行者をマイナー自身のアカウントにすり替えられることで、マイナーは収益を得られる。要するに、誰でも利益を出せるトランザクションは全て、マイナーの利益にできる。

現状のほとんどのマイナーは、MEVを獲得するためにトランザクションの操作を行っていない。MEVの大半はマイナーではなくトレーダーやbotによって取得されている。しかし、ここ数ヶ月の間で時折MEVを取得するマイナーが確認されるようになった。トレーダーと収益を共有する形で、プライベートなトランザクションプールのアクセス権を販売しているマイナーも存在する。今後MEVの獲得を試みるマイナーは増加すると予想される。（参考: Keep3r Job Execution、Rekt - Return to the dark forest）

cipepser.icon プライベートなトランザクションプールのアクセス権を販売...

MEVのリスク

MEVは、ブロックチェーンのコンセンサスを不安定にさせる要因になる。

例を挙げる。あるマイナーAliceがいる。カノニカルチェーンのヘッドから5つ前のブロックに、100万ドル分のMEV（例えばDeFiプロトコルへのハッキング）が存在したとする。ブロックの報酬はEthereumであれば2~5 ETH 程度であり、100万ドルと比べると非常に小さい。MEVが存在しない通常のケースなら、Aliceはヘッドに繋げる新しいブロックをマイニングする。しかし、100万ドルのMEVが存在するケースでは、Aliceは追加の計算資源を導入し、5つ前のブロックからマイニングし直して、100万ドルのMEVを獲得するほうが経済合理的な選択であり利益を最大化できる。

nrryuya.icon > 要するに、reorgが二重支払い以外にもっと儲かってしまう

jkcomment.icon > ある意味創造的な経済活動(?)

このようなAliceによる攻撃はTime-bandit Attackと呼ばれる。一般的にはリオーグのための計算資源のコストは非常に高いため割りに合わないことが多いが、このようにMEVはマイニングに余計なインセンティブをもたらし、合意形成を不安定にさせるリスクを抱えている。

MEVのリスク緩和策

上述したようなMEVによるコンセンサスの不安定化を緩和するための策の一つに、コンセンサスプロトコルを変更することが挙げられる。例えば、Ethereum 2.0で導入されるようなProof-of-StakeのGasperでは、Nakamoto Consensusのような確率的ファイナリティではなく決定的なファイナリティが得られ、かつ、各スロットのブロックプロポーザーはランダムで決められるため、過去に遡ってブロックを作り直すTime-bandit Attackは非常にコストが高くなる。

nrryuya.icon > 決定的・確率的は本質ではなく、単純なコンセンサスのロバストさが本質だと思います！

参考: Tweet

minaminao.icon 確かに。ファイナライズされようがされまいが、攻撃コストが高ければ高いほど（コンセンサスがロバストであればあるほど）MEVのリスクが緩和されますね。