MEV Boostとは?

Maximal Extractable Value（MEV）とは、ブロックに含まれるトランザクションの追加・削除・順序変更によってブロックチェーンネットワークから価値を抽出するプロセスである。MEVによる利益は、多くの場合一般ユーザーの犠牲の上に成り立っている。MEVの研究組織であるFlashbotsは、ブロックプロデューサーがユーザーに害を及ぼす能力を軽減するためにMEV-Boostを開発した。

MEV-boostとは

MEV BoostはEthereumにおけるMaximal Extractable Value（MEV）の悪影響に対抗するために設計された、既存のFlashbotsメカニズムの発展形である。 Flashbotsは、MEVに関連する複数の問題を解決する必要性から生まれた。その問題とは以下のようなものである。

• MEV抽出の規模と量を定量化すること
• MEVによる利益へのアクセスを民主化すること
• MEV関連トランザクションが一般ユーザーに与える影響を軽減すること

Flashbotsの最初のプロダクトはmev-gethであり、これはマイニングノードがブロック構築に用いるgo-ethereum（geth）クライアントソフトウェアのフォーク版である。mev-gethにより、マイナーはMEVの機会を見つけ、最も利益率の高いブロックを構築する作業を、サーチャーおよびリレーヤーと呼ばれる他の主体にアウトソースできるようになった。

サーチャーとリレーヤーとは何か

サーチャーとは、トレーダーなどの専門的な主体であり、利益の出るトランザクションを見つけてマイナーに送信しブロックへの組み込みを図る。サーチャーのトランザクションは公開のmempoolを経由せず、トランザクションバンドルを検証するリレーヤーに送られ、その後マイナーに送信されてブロックに組み込まれる。

このプロセスによってトランザクションのプライバシーが確保される。

mev-gethを実行しているマイナーは、ソフトウェアを使ってすべての受信バンドルを評価し、最も利益の出るトランザクション順序を持つバンドルを選択する。Flashbotsはまた、シールド価格入札方式を用いることで、サーチャーが自身の組み込み希望位置（つまりブロック内でのトランザクションの位置）を表明できるようにしている。これにより、トランザクション送信者はFlashbots以前の時代のようにブロック内の最上位を巡って入札する必要がなくなる。

ブロックを構築した後、mev-gethはそれを通常のEthereumブロックと比較し、どちらの利益が大きいかを判断する。Flashbotsブロックの方が利益が大きいと判断されれば、それをマイニングし始める。そうでなければ、クライアントは通常のEthereumブロックをマイニングする。

mev-boostはどのように機能するか

mev-gethと同様に、mev-boostもブロックプロポーザー（PoSではバリデーターと呼ばれる）がブロック生成をアウトソースできるようにする。ただし、現在のMEV Boostの設計にはBuilder API、ブロックビルダー、エスクロー、バリデーターなど、いくつかの相違点がある。

Builder APIとは何か

Builder APIとは、ブロック構築を担う実行クライアントと、Beacon Chainへの追加のためのブロック提案を担うコンセンサスクライアントを接続するためにBeacon Chainノードが使用するEngine APIの改変版である。

Builder APIは、バリデーターとブロックビルダーの間のやり取りを仲介するmev-boostミドルウェアに対する、より中立的な名称である。Builder APIは、コンセンサスクライアントを実行するバリデーターと、実行クライアントを実行するブロックビルダーとの間に位置する。

Builder APIにより、ブロックビルダーはブロックの内容と総価値に対する暗号学的なコミットメントである「実行ペイロードヘッダー」をバリデーターに送信して署名を求めることができる。これにより、バリデーターがブロックの内容を盗んで自らブロックを生成しMEVを獲得することを防ぐ。

その後、次のBeacon Chainブロックのバリデーター（プロポーザーとして選出されている必要がある）は、自身の公開鍵で実行ペイロードヘッダーに署名し、それがエスクローに渡され、さらにブロックビルダーへと渡される。

続いて、ブロックビルダーは実行ペイロードの本体（つまりトランザクションバンドル）を、ブロックの完全性を証明するバリデーターの署名とともにネットワークに公開することが期待される。

ブロックビルダーとは何か

ブロックビルダーとは、リソースを大量に消費するブロック生成に必要な専用ハードウェアに投資する主体である。

ブロックビルダーは、サーチャーからトランザクションを受け取る。サーチャーはガス手数料に加え、シールド価格入札によってブロック内での希望位置を表明する。ビルダーの役割は、様々な戦略を用いて最も利益の出るブロックを構築することである。

リレーヤーとは何か

リレーヤーとは、ブロックをバリデーターに渡す前に検証する責任を負う主体である。 リレーはビルダーのブロックの有効性を確認し、各ブロックのMEV関連価値を見積もることで、バリデーターをスパムから保護する。

エスクローとは何か

エスクローとは、リレーからブロックの内容を受け取る主体である。 エスクローは、バリデーターが署名を承認するすべての実行ペイロードについてデータが利用可能であることを保証することで、バリデーターに対してデータ可用性を提供する。また、リレーヤーは、バリデーターが署名する前にペイロードの内容をバリデーターに明かさないよう、エスクローを信頼しなければならない。

バリデーターとは何か

mev-boostアーキテクチャにおけるバリデーターとは、特定のスロットにブロックを提案するために選出された、Beacon Chainのステーク参加者である。 バリデーターはリレーと通信して最も利益の出るブロックヘッダーを取得し、自身の公開鍵で署名することでそれを証明する。

ブロックがチェーンに追加されると、バリデーターは実行ペイロード内で指定された「fee recipient」アドレスにトランザクション手数料とMEVチップを受け取る。

MEV-boostの利点は何か

MEV Boostの利点には、ソロステーカーでも利益を得られるようMEVの機会を民主化すること、ガス手数料を引き下げること、Ethereumユーザーのプライバシーを高めることが含まれる。

1. MEV-boostは中央集権化を防ぐ

MEVは、権限付きのmempoolや、トレーダーとブロックプロデューサー間のオフチェーンの取引を生み出す可能性がある。どちらもEthereumの分散性を大きく脅かしかねない。MEV-Boostは、MEVの機会へのアクセスを民主化することでこの問題に対処しており、直感に反するようだが、これが中央集権化のリスクを軽減する。

Merge後のEthereumでは、豊富なMEV利益を得る大規模なステーキングプールが、その資金をさらなるMEVの機会の獲得に再投資できる。これにより、ソロステーカーはより高いステーキング利回りを得るために大規模なステーキングプールへ参加するよう圧力を受ける可能性が高い。

MEV Boostを実行することで、ソロステーカーを含むあらゆるバリデーターがMEVの機会にアクセスできるようになる。バリデーターがペイロードヘッダーに署名し、ブロックビルダーがその後に本体を公開するというコミット・リビール方式により、ビルダーはバリデーターを信頼する必要がなくなる。したがって、大規模なステーキングプールはその評判を利用してMEV取引を独占することができなくなる。

2. MEV-boostはガス手数料の引き下げとセキュリティの向上に寄与する

MEVは、DeFiのプレイヤー（特に取引ボット）が行うプライオリティガスオークションを通じて、一般ユーザーのガス手数料に影響を与える。MEV-Boostがこの問題の解決に貢献しているのは、ガスオークションをオフチェーンに移行させている点である。

DeFiトレーダーは、公開mempoolに繰り返しトランザクションを送信する代わりに、マイナーに対して一回限りのシールド価格入札を送信する。

シールド価格入札オークションでは、すべての入札が一斉に公開され、購入者は当初入札した価格のみを支払えばよい。

シールド価格入札オークションは、p2pネットワークに大きな負荷をかけ、通常のトランザクションのガス手数料を押し上げる原因となっていたPGA方式の入札合戦を排除する。

Ethereumユーザー、特にDeFi参加者は、トランザクションプライバシーの向上からも恩恵を受ける。MEV Boostの利用は、公開mempoolの俗称であるダークフォレストからEthereumユーザーが逃れるための、おそらく最も安全（かつ合法的）な選択肢である。

アクセス制限付きのmempoolやオフチェーンの取引に頼ることは、代替手段がない場合オペレーターがユーザーを搾取しやすくなるため、有益であることは稀である。Flashbotsはプライベートmempoolに代わるオープンソースかつ分散型の選択肢であり、プライバシーを重視するユーザーによりの多くの選択肢を提供する。

MEV-boostはproposer/builder separationとどのように連携するか

Proposer-Builder Separation（PBS）はDankshardingの一部であり、ブロック生成とブロック提案を異なる主体が管理するようになる、Ethereumのコンセンサスに対する計画的な変更である。ここでは、バリデーター（プロポーザー）が、チェーンに追加するブロックを選択する前に、複数のブロックビルダーから入札を受け取ることになる。

MEVはバリデーターやマイナーに対しEthereumをreorgする、time-bandit攻撃を行う、トレーダーとオフチェーンで取引を行うといったインセンティブを与えるため、PBSはコンセンサス層のセキュリティに対するMEVの影響を軽減するよう設計されている。

プロトコル内でブロック生成とブロック提案を分離することで、このリスクはさらに軽減されるだろう。PBSは、MEV BoostのBuilder APIで用いられているものと同様のコミット・リビール方式を利用することで、プロポーザーが署名前にブロックの内容にアクセスできないようにする可能性がある。これにより、バリデーターがチェーン再編成を行ったり、トレーダーと結託したりするインセンティブが直接的になくなる。

Flashbots MEV-Boostは、プロトコル内PBSの先駆けと見なすことができる。これは重要な役割であり、プロトコル内PBSにはBeacon Chainのフォーク選択ルールの更新が必要となるためである。

それまでの間、MEV-Boostは、Merge後のEthereumにおいてProposer-Builder Separationがどのようなものになりうるかを、研究者やユーザーが確認できるようにする。

MEV Boostはまた、Ethereumにおける外部ブロック構築の実装に必要なコンセンサス層のロジックおよびミドルウェアの開発を促す試作品としての役割も果たすことになる。

結論

研究者たちは、MEV Boostと、将来的にはdankshardingによるProposer-Builder Separationが、パーミッションレスかつ分散型のEthereumに対するMEVの実際の脅威を軽減する一助となり、ユーザーにとってのガス手数料とネットワーク混雑をさらに削減していくことに引き続き貢献することを期待している。