Décodage du MEV de couche 2 : flux de travail des séquenceurs et analyse des données MEV
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Décodage du MEV de couche 2 : flux de travail des séquenceurs et analyse des données MEV
Analyse approfondie des interactions entre les séquenceurs L2 et la MEV, éclairant leur impact sur l'écosystème cryptographique.
Dédié à des analyses Web3 approfondiesRédaction : Burce, Hildobby
Édition : Lisa
* Remerciements à Hildobby, analyste de données chez Dragonfly, pour son soutien concernant les données L2 MEV.
Les acteurs clés du MEV sur L2 : les Séquenceurs
Le séquenceur L2, composant central des solutions Ethereum Layer 2, joue un rôle fondamental. Son principal objectif consiste à traiter les transactions en les regroupant et en les soumettant à la chaîne principale ETH ou à un réseau hors chaîne, afin d'améliorer le débit et l'efficacité de l'écosystème blockchain dans son ensemble. En pratique, le séquenceur remplit une fonction similaire à celle du pool de transactions (transaction pool) sur la chaîne principale Ethereum, mais avec une méthodologie et une portée plus spécialisées. De plus, le séquenceur L2 offre davantage de liberté opérationnelle aux applications et contrats intelligents, permettant ainsi d'exécuter des logiques et contrats plus complexes au niveau L2 sans craindre les frais élevés de gaz.
Processus de traitement des transactions par le Séquenceur
1. Collecte
Le séquenceur reçoit les demandes de transaction des utilisateurs, généralement formatées comme des transactions Ethereum, mais envoyées vers le réseau Layer 2 plutôt que vers la chaîne principale.
2. Vérification
Le séquenceur vérifie chaque transaction afin de s’assurer que l’émetteur dispose de suffisamment de fonds pour exécuter ladite transaction, et qu’elle respecte les règles du réseau L2. Il garantit également la validité de la transaction afin de prévenir la fraude et les doubles dépenses.
3. Ordonnancement
Le séquenceur trie les transactions selon certaines règles prédéfinies afin de garantir leur exécution dans l’ordre approprié, évitant ainsi les conflits éventuels entre transactions.
4. Soumission
Une fois les transactions vérifiées et ordonnées, le séquenceur les soumet au réseau L2 afin qu’elles soient exécutées. Cela implique généralement une interaction avec les contrats intelligents L2, la mise à jour de l’état global et la synchronisation du registre L2 avec celui de la chaîne principale ETH.
Règles d’ordonnancement des différents séquenceurs L2
Règle d’ordonnancement d’Arbitrum
Afin de limiter autant que possible les problèmes liés au MEV, Arbitrum n’expose pas de mempool publique et adopte un modèle d’ordonnancement « premier arrivé, premier servi » (FCFS), ce qui signifie que les transactions soumises en premier sont traitées en priorité.
Mécanisme d’ordonnancement d’Optimism
Optimism introduit quant à lui un mécanisme d’enchères pour l’ordonnancement, appelé MEV Auction (MEVA), visant à répartir équitablement les avantages et inconvénients liés au traitement des transactions. Par ailleurs, après la mise à niveau Bedrock, Optimism a lancé le Bedrock Sequencer, utilisé conjointement avec le MEVA pour l’ordonnancement. À l’instar d’Arbitrum, le séquenceur Bedrock dispose de son propre mempool privé. Le MEVA n’est pas encore pleinement mis en œuvre, mais selon le plan actuel, le gagnant du MEVA aura le droit de réordonnancer les transactions soumises et d’insérer ses propres transactions, sans toutefois pouvoir retarder une transaction spécifique de plus de N blocs, ce qui limite donc les profits potentiels générés par le MEV.
Règles d’ordonnancement d’autres solutions L2
Outre Arbitrum et Optimism, de nombreuses autres solutions L2 telles que zkSync, Loopring et Starknet adoptent chacune des règles d’ordonnancement différentes, adaptées aux besoins variés des utilisateurs et des applications.
Extraction du MEV sur L2
Dans l’univers blockchain, la création du MEV (valeur extractible par les mineurs) résulte de plusieurs facteurs combinés. Elle découle essentiellement du délai inévitable entre la diffusion des informations de transaction par les utilisateurs sur le réseau et l’extraction effective du bloc. Ce décalage temporel offre aux nœuds une marge de manœuvre. En raison du caractère décentralisé des systèmes, l’ordre et le moment de réception des transactions peuvent varier d’un nœud à l’autre, ce qui signifie que le système ne peut garantir une cohérence d’état simultanée entre tous les nœuds. Cette incohérence crée justement les conditions favorables à l’apparition du MEV.
Sur la chaîne principale Ethereum, l’extraction du MEV génère déjà des profits à grande échelle. Les attaquants MEV surveillent généralement le mempool (pool de transactions) et participent à des enchères de gaz (Gas Auction) ou versent des pots-de-vin hors chaîne pour garantir un traitement prioritaire de leurs transactions. Ainsi, ils tirent profit d’un ordre de transactions préalablement déterminé.
Le processus d’obtention du profit MEV se divise en deux étapes clés. Tout d’abord, l’attaquant doit identifier des transactions potentiellement lucratives, puis construire un bloc de transactions spécialement optimisé pour extraire le MEV. Ensuite, il doit faire en sorte que ces transactions soient acceptées par le réseau et intégrées à la blockchain.
Cependant, avec l’émergence des solutions Layer 2 (L2), les méthodes et stratégies d’extraction du MEV ont considérablement évolué. Étant donné que les séquenceurs des solutions L2 sont souvent centralisés, l’extraction du MEV fait face à de nouveaux défis et opportunités comparativement aux solutions traditionnelles Layer 1 (L1).
Pour les solutions L2 sans mempool, surveiller les transactions devient beaucoup plus difficile. Dans ce cas, le séquenceur détient un pouvoir accru car il décide directement de l’ordre de traitement des transactions. L’absence de mempool signifie que les attaquants ne peuvent plus ajuster l’ordre des transactions en surveillant un pool comme sur L1, ce qui rend les attaques MEV nettement plus ardues.
Sous contrôle d’un séquenceur centralisé, même pour les L2 dotés d’un mempool, l’influence du Gas Auction sur l’ordonnancement est amoindrie. Certains L2 n’ont même pas de Gas Auction, ce qui change complètement la donne. Bien que les attaquants ne puissent pas décider précisément de l’ordre des transactions, ils peuvent toujours tenter d’influencer la position de leurs transactions en ajustant les frais de gaz. Comparé à L1, cette stratégie est bien moins efficace et prévisible.
Par ailleurs, certaines DAPP indépendantes sur L2 peuvent maintenir leur propre mempool local. Ces pools constituent alors des cibles potentielles pour les attaquants, qui pourraient exploiter ces mempools spécifiques aux DAPP afin d’extraire du MEV.
Pour les chaînes L2 pratiquant le Gas Auction, comme Polygon, l’accès aux validateurs n’est pas totalement ouvert (permissionless). Dans ce contexte, lorsqu’un attaquant repère une opportunité MEV, il pourrait recourir à une stratégie de soumission massive de transactions pour augmenter ses chances d’intégration. Cette approche repose sur la chance et des coûts de transaction faibles, constituant une méthode d’attaque peu fiable.
Enfin, les attaquants peuvent aussi exploiter les interactions entre L1 et L2, ou entre différentes solutions L2, pour extraire du MEV. Cela exige une compréhension approfondie et une analyse fine des états et dynamiques inter-chaînes.
Différences d’espace d’extraction du MEV entre les différents L2
L’espace d’extraction du MEV varie fortement selon les solutions L2. Ces différences sont principalement dictées par les règles du séquenceur, la conception du mempool, le volume et l’échelle des transactions. Généralement, plus un séquenceur L2 est centralisé, plus l’espace d’extraction du MEV est concentré, réduisant ainsi les opportunités disponibles. Inversement, plus la conception du mempool est ouverte, plus elle offre de latitude aux attaquants pour surveiller les transactions et manipuler leur ordre.
Par ailleurs, le volume et l’échelle des transactions sur une solution L2 influencent aussi fortement cet espace d’extraction. Un L2 à fort volume et grande échelle propose davantage d’occasions de capturer du MEV, car dans un environnement à haut trafic, les transactions rentables sont plus nombreuses, offrant ainsi plus d’opportunités aux attaquants. À l’inverse, un L2 à faible volume et petite échelle présente un espace d’extraction restreint en raison du faible nombre d’occasions disponibles.
Solutions futures du MEV sur L2
L’un des défis fondamentaux de la technologie blockchain concerne la réalisation effective de la décentralisation. Pour les solutions L2, ce problème se concentre sur la mise en œuvre d’un séquenceur décentralisé, autrement dit, sur la manière dont le pouvoir d’ordonnancement des transactions est réparti. Cela impacte directement l’équité, la sécurité et d’autres performances critiques du système blockchain. Le problème du MEV sur L2 est en réalité une conséquence directe du pouvoir d’ordonnancement des transactions.Actuellement, la majorité des L2 utilisent des séquenceurs centralisés, ce qui rend l’extraction du MEV opaque. Deux grandes voies de solution émergent : soit rendre le séquenceur décentralisé via des mécanismes spécifiques, soit externaliser le pouvoir d’ordonnancement à un tiers chargé de concevoir le schéma d’ordonnancement.
Séquenceur décentralisé
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Enchères d’espace-bloc (Blockspace Auction) : attribution du droit d’ordonnancement par enchères publiques. Dans ce mécanisme, les participants soumissionnent pour obtenir l’espace-bloc pendant une période donnée, acquérant ainsi le droit d’ordonnancer les transactions de ce bloc. L’avantage réside dans sa transparence et son aspect concurrentiel, incitant à proposer des prix raisonnables. Le principal inconvénient est le risque de « malédiction du vainqueur », où le gagnant subit une perte en ayant surenchéri excessivement.
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Élection aléatoire du leader (Random leader election) : un leader est sélectionné aléatoirement parmi un groupe de participants remplissant certains critères. Par exemple, parmi les utilisateurs ayant misé 32 ETH, comme dans la méthode d’échantillonnage aléatoire de Starknet. Ce système offre une meilleure équité grâce à son caractère aléatoire, limitant les comportements anticoncurrentiels, mais ignore potentiellement la compétence ou la contribution des participants, ce qui peut nuire à l’efficacité.
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Preuve de travail (Proof-of-Work) : plusieurs séquenceurs potentiels s’affrontent pour construire un bloc, le plus rapide ou le plus efficace l’emportant. Ce modèle encourage l’innovation technologique et l’efficacité, mais entraîne un gaspillage massif de ressources.
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Compétition économique (Economic competition) : différents acteurs rivalisent pour atteindre la meilleure performance économique. Par exemple, l’ordre d’inclusion des blocs peut être déterminé par les frais de bloc, offrant une grande flexibilité et des possibilités de conception, comme la redistribution du MEV ou les enchères MEV. Ce mécanisme ouvert stimule la vitalité du marché, mais risque de conduire à un monopole par quelques entités disposant d’un avantage concurrentiel.
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Ordonnancement équitable (Fair Sequencing) : approche algorithmique fixant directement l’ordre des transactions, fondamentalement un protocole linguistique et réseau. Chainlink a déjà mis en œuvre cette solution. Son avantage principal est de limiter dès la base la possibilité d’extraire de la valeur MEV par manipulation de l’ordre. Toutefois, son inconvénient est que les DAPP peuvent voir leurs performances dégradées sous ce régime, dont les règles ont une applicabilité limitée.
La mise en œuvre d’un séquenceur décentralisé pourrait promouvoir l’équité et la transparence, tout en renforçant la sécurité globale du système. Toutefois, elle pose aussi des défis comme le gaspillage de ressources et les barrières d’entrée au marché.D’un point de vue futur, toutes les solutions L2 tendront probablement vers un séquenceur décentralisé, mais aujourd’hui, pour des raisons d’efficacité et de coût, la plupart conserveront vraisemblablement un séquenceur centralisé.
Externalisation du pouvoir d’ordonnancement à un tiers
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Séquenceur partagé, comme Espresso et Astria. Ces services se spécialisent dans l’ordonnancement, organisant les transactions selon des méthodes spécifiques. Les blockchains qui y souscrivent n’ont plus à gérer elles-mêmes cette question. L’avantage est une standardisation et une professionnalisation du service, mais cela introduit une dépendance externe pouvant compromettre la décentralisation.
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De mon point de vue, le concept de séquenceur partagé reflète une pensée modulaire. Toutefois, il convient de réfléchir : pour une blockchain publique, concevoir un mécanisme viable et décentralisé pour la construction de blocs et l’ordonnancement des transactions fait intrinsèquement partie de sa construction. Avec l’essor de la modularité, les séquenceurs partagés pourraient connaître une adoption généralisée.
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Organiser des enchères MEV inter-chaînes, fournissant ainsi indirectement un service d’ordonnancement, comme SUAVE. SUAVE est en réalité une blockchain. Utiliser SUAVE revient à externaliser la construction de blocs et le service de mempool à SUAVE.
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Les caractéristiques de SUAVE incluent : SUAVE lui-même n’capture pas de MEV (sauf les frais de gaz) ; les chercheurs (searchers), en exprimant leurs préférences sur SUAVE, extraient du MEV en exigeant que les exécuteurs intègrent leurs paquets de transactions (y compris MEV inter-chaînes) ; les exécuteurs peuvent récupérer une partie du MEV des chercheurs (tout en reversant autant que possible aux chercheurs). L’avantage réside dans l’optimisation de l’allocation des ressources via un marché ouvert, mais l’inconvénient est une complexité accrue du système et une baisse potentielle du niveau de décentralisation.
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Externaliser la construction de blocs à L1, c’est-à-dire les Based Rollups (ex. Taiko).
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L1 a déjà construit un système suffisamment décentralisé, capable d’offrir un service d’ordonnancement décentralisé. Le mécanisme d’extraction du MEV pour un Based Rollup est le suivant : une partie du MEV coule naturellement vers Ethereum, renforçant ainsi la sécurité économique de L1 ; les chercheurs L2 (créateurs de paquets de transactions) et les constructeurs L2 (pouvant utiliser mev-boost) peuvent eux aussi capter une partie du MEV ; si les chercheurs L2 surveillent le mempool d’Ethereum, le mempool du rollup basé et l’état des deux chaînes, ils peuvent également extraire de la valeur MEV inter-chaînes. Cette solution est faisable, mais son inconvénient est qu’elle ne peut pas surpasser les solutions actuelles. Étant donné qu’Ethereum offre actuellement un grand espace d’extraction du MEV, confier le pouvoir d’ordonnancement à L1 n’améliorera pas significativement l’écosystème MEV.
Externaliser la proposition de blocs à un tiers permet d’optimiser les ressources et de diversifier les risques, mais menace potentiellement la décentralisation.
Données MEV L2
Le tableau de bord Dune créé par @hildobby, analyste de données chez Dragonfly, présente des données MEV pour certains L2.
Polygon
Les attaques par sandwich sur Polygon sont relativement rares, restant la plupart du temps en dessous de 1 %. En septembre dernier, elles ont atteint un pic d’environ 2,3 %. En termes de volume, les transactions touchées par ces attaques sont très faibles.
Proportion des transactions par sandwich
Volume des transactions par sandwich
Sur Polygon, les transactions d’arbitrage sont plus fréquentes et représentent un volume nettement supérieur aux attaques par sandwich.
Proportion des transactions d’arbitrage
Volume des transactions d’arbitrage
Arbitrum
Depuis 2023, la proportion d’attaques par sandwich dans les blocs d’Arbitrum est tombée à un niveau très bas. En termes de volume, bien que le volume total des transactions atteigne plusieurs milliards de dollars, celui des transactions impliquant des attaques par sandwich ne dépasse guère quelques centaines de milliers de dollars, ce qui reste négligeable. Ceci est probablement lié à la règle d’ordonnancement FIFO (premier entré, premier sorti) d’Arbitrum.
Proportion des transactions par sandwich
Proportion des transactions par sandwich
Comparé à d'autres chaînes, la proportion de transactions d’arbitrage sur Arbitrum est relativement faible. Toutefois, par rapport aux transactions par sandwich sur Arbitrum, le volume des transactions d’arbitrage reste nettement supérieur.
Proportion des transactions d’arbitrage
Volume des transactions d’arbitrage
Optimism
La situation sur Optimism est différente. La proportion d’attaques par sandwich dans les blocs a atteint jusqu’à 62,7 %, mais a progressivement diminué avec le temps, notamment en raison de la mise à niveau Bedrock qui a introduit un mécanisme de gaz similaire à EIP-1559. Récemment, ce taux est descendu à un niveau suffisamment bas. En termes de volume, l’ampleur des attaques par sandwich s’est réduite à quelques milliers de dollars.
Proportion des transactions par sandwich
Volume des transactions par sandwich
Sur Optimism, la proportion de transactions d’arbitrage oscille entre 2 % et 4 %, affichant une tendance à la baisse comparée à l’année précédente. Le volume des transactions d’arbitrage est relativement faible.
Proportion des transactions d’arbitrage
Volume des transactions d’arbitrage
Conclusion
En résumé, la relation entre les séquenceurs L2 et le MEV revêt une importance cruciale pour le développement de l’écosystème ETH. Actuellement, le défi majeur des solutions L2 est de garantir un mécanisme d’ordonnancement équitable et transparent afin de prévenir l’extraction du MEV. Toutefois, la complexité et la diversité des solutions L2 posent de nombreux défis, notamment en matière de résistance au MEV et d’assurance d’un ordonnancement juste. À ce stade, certaines solutions viables existent déjà, telles que les séquenceurs partagés ou les méthodes cryptographiques protégeant la confidentialité de l’ordre des transactions.
À l’avenir, les solutions praticables mettront probablement davantage l’accent sur la décentralisation des séquenceurs afin de réduire l’espace d’extraction du MEV. Parallèlement, on pourrait envisager d’externaliser la génération de blocs à un tiers pour améliorer l’équité et l’efficacité du réseau. D’un autre côté, l’émergence du MEV inter-chaînes nous oblige à repenser la définition et l’importance du MEV, et à explorer de nouvelles pistes comme les Slot Auctions ou l’Interchain Scheduler. En outre, les recherches futures porteront sur la quantification du MEV sur les chaînes L2, l’impact des PGA (enchères de gaz privées) sur L2, etc. La résolution de ces questions contribuera à affiner davantage les stratégies de résistance au MEV dans le domaine L2.
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Dr.DODO
