L2 MEVのデコード：ソーターワークフローとMEVデータ分析
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L2 MEVのデコード：ソーターワークフローとMEVデータ分析
L2シーケンサとMEVの相互作用に関するディープダイブ分析：暗号エコシステムへの影響を考察
Web3業界の深掘り報道に専念し潮流を洞察執筆：Burce、Hildobby
編集：Lisa
* Dragonfly のデータアナリスト Hildobby による L2 MEV データのサポートに感謝します。
L2 MEV の中核的役割：Sequencer
L2 Sequencer は、イーサリアムの Layer 2（L2）ソリューションの中核をなす存在であり、重要な役割を果たしています。その主な任務は取引の処理であり、これらをパッケージ化してイーサリアムメインチェーンまたはオフチェーンネットワークに提出することで、ブロックチェーンエコシステム全体のスループットと効率性を向上させます。具体的には、Sequencer はイーサリアムメインチェーン上のトランザクションプール（mempool）と類似した役割を担いますが、より専門化された方法と範囲で機能します。さらに、L2 Sequencer はアプリケーションやスマートコントラクトに対して操作の自由度を高め、高額なガス代を気にせずに、より複雑なロジックや契約をL2レイヤー上で実現できるようにします。
Sequencer の取引処理プロセス
1. 取引の収集
Sequencer はユーザーからの取引リクエストを受け取ります。これらのリクエストは通常イーサリアム取引の形式ですが、メインチェーンではなくLayer 2ネットワークに送信されます。
2. 検証
Sequencer は取引を検証し、送信者がその取引を実行するのに十分な資金を持っていること、およびLayer 2ネットワークのルールに準拠していることを確認します。また、詐欺や二重支払いを防ぐために、取引の有効性も保証します。
3. ソート（順序決定）
Sequencer は一定のルールに基づき取引を並べ替え、正しく順序立てて実行されることを保証し、潜在的な取引コンフリクトを防止します。
4. 提出
取引が検証・ソートされると、Sequencer はそれらをLayer 2ネットワークに提出し、実行可能にします。これは通常、Layer 2のスマートコントラクトとの相互作用、ステートの更新を行い、Layer 2の台帳とイーサリアムメインチェーンの台帳との同期を維持することを含みます。
異なるL2 Sequencerのソートルール
Arbitrumのソートルール
MEV問題を最小限に抑えるため、Arbitrum は公開メモリプールを持たず、「先着順（FCFS）」のソート方式を採用しており、早い段階で提出された取引が優先的に処理されるようになっています。
Optimismのソートメカニズム
Optimism は「MEVオークション（MEVA）」というオークションベースのソート方式を導入し、取引処理における利点と欠点を公平に分配しようとしています。また、Bedrockアップグレード後には Bedrock Sequencer を開始し、MEVA とともにソートを担当しています。Arbitrum と同様に、Bedrock sequencer は独自のプライベートメモリプールを持っています。MEVA はまだ完全に実装されていませんが、現在の計画によれば、MEVAの勝者は取引の再ソートおよび自身の取引の挿入が可能になりますが、特定の取引をNブロック以上遅らせることはできません。つまり、MEVA 勝者の MEV 利益は制限されることになります。
その他のL2ソリューションのソートルール
Arbitrum や Optimism 以外にも、zkSync、Loopring、Starknet などの多くのL2ソリューションがあり、それぞれ異なるソートルールを採用して、さまざまなユーザーとアプリケーションのニーズに対応しています。
L2におけるMEVの抽出
ブロックチェーンの世界では、MEV（Miner Extractable Value、マイナーが抽出可能な価値）の発生は、複数の要因が絡み合った結果です。その根本的な原因は、ユーザーが提出した取引情報がネットワーク内で伝播され、実際にブロックが採掘されるまでの間に避けられない遅延が生じることにあります。この時間差により、ノードは操作の余地を得ます。分散型システムの本質上、異なるノードが取引を受信する順序や時刻は異なり得るため、すべてのノードが同時に同一の状態にあるとは限りません。この不一致がMEVの発生条件を生み出します。
イーサリアムメインネット上では、MEVの抽出はすでに規模的な利益を生むまでになっています。MEV攻撃者は通常、メモリプール（Mempool）内の取引状況を監視し、「Gas Auction（ガス競争による優先処理）」への参加や、オフチェーンでの賄賂支払いを通じて、自らの取引が優先的に処理されるようにします。これにより、あらかじめ決定された取引順序を利用して利益を得ることが可能になります。
MEV利益の獲得プロセスは、2つの重要なステップに分けられます。まず、攻撃者は有利な取引の可能性を特定し、MEV抽出のために最適化された取引ブロックを構築する必要があります。次に、こうして特別に構成された取引がネットワークによって承認され、ブロックチェーンに取り込まれるようにすることが不可欠です。
しかし、Layer 2（L2）ソリューションの登場により、MEVの抽出方法と戦略は大きく変化しました。多くのL2ソリューションのSequencerは中央集権的であるため、従来のLayer 1（L1）と比較して、MEVの抽出は新たな課題と機会に直面しています。
メモリプールを持たないL2ソリューションの場合、取引の監視はさらに困難になります。このような場合、Sequencer は取引処理順序を直接決定できるため、大きな権限を持ちます。メモリプールがないということは、攻撃者がL1ソリューションのように取引プールを監視して順序を調整できないことを意味し、MEV攻撃の難易度が大幅に上がります。
中央集権的なSequencerの管理下にあるメモリプールを持つL2では、Gas Auctionのソートに対する影響も低下します。一部のL2ではGas Auction自体が存在せず、ゲームのルールが変わります。攻撃者は正確な取引順序を決められなくても、Gas Feeを調整することで自らの取引位置に影響を与えようと試みますが、L1と比べてその成功確率と予測可能性ははるかに低くなります。
さらに、一部の独立したDAPPは独自の局所的な取引メモリプールを維持している可能性があります。これらのメモリプールは攻撃者にとって潜在的な監視対象となり、DAPP特有のメモリプールを利用してMEVを抽出する手段となることがあります。
Polygon のように Gas Auction を実施するL2チェーンでは、検証者（validator）の参加は完全にオープン（permissionless）ではありません。このような状況では、攻撃者がMEVのチャンスを検知した際、多数の取引を提出する戦略を用いて、自らの取引がオンチェーンされる可能性を高めようとします。この戦略は運と低い取引コストに依存しており、確定性の低い攻撃方法です。
最後に、攻撃者はL1とL2の間、あるいは異なるL2ソリューション間の相互作用を利用してMEVを抽出することもできます。これには、クロスチェーンの状態とダイナミクスについて深い理解と分析能力が必要です。
異なるL2間でのMEV抽出空間の違い
MEVの抽出空間は、異なるL2ソリューション間で顕著な差があります。この差は主に、L2のSequencerルール、メモリプール設計、取引量、取引規模などの要因によって決まります。一般的に、L2ソリューションのSequencerがより中央集権的であるほど、MEVの抽出空間は集中し、抽出の機会は相対的に少なくなります。一方、メモリプール設計が開放的であればあるほど、攻撃者に与えられる空間は広くなり、取引の監視や順序操作の機会が増えます。
また、L2ソリューションの取引量と取引規模もMEV抽出空間に大きな影響を与えます。取引量が多く、規模の大きいL2ではMEV抽出の機会が多くなります。高トラフィック環境では有利な取引が多く、攻撃者はより多くの利益を上げるチャンスがあります。逆に、取引量が少なく、規模の小さいL2ではMEV抽出の空間は小さく、そもそも機会が少ないのです。
L2 MEVの将来の解決策
ブロックチェーン技術の本質的課題の一つは、真の非中央集権化の実現です。L2においては、この問題の核心は「非中央集権化Sequencer（decentralized sequencer）」の実現にあり、取引の順序決定権の配分方法にかかっています。これはブロックチェーンシステムの公平性、安全性、その他の主要性能に直接影響します。L2のMEV問題は、取引順序決定権から派生する問題です。現在、ほとんどのL2は中央集権的Sequencerを採用しており、MEVの抽出が非透明です。将来的な解決方向としては、2つのアプローチが考えられます。1つは特定のメカニズムを通じてSequencerを非中央集権化する方法、もう1つは順序決定権を第三者に委託し、第三者がソートスキームを構築する方法です。
非中央集権化Sequencer
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ブロックスペースオークション（Blockspace Auction）：入札によって順序決定権を分配する方式です。このメカニズムでは、参加者が特定期間のブロックスペースを公開入札し、落札者はそのブロックスペースの順序決定権を得ます。この方式の利点は透明性と競争性にあり、参加者がより合理的な価格を提示するよう促進します。しかし、欠点として「勝者の呪い（winner's curse）」があり、落札者が過剰入札した結果、実質的な損失を被る可能性があります。
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ランダムリーダー選出（Random leader election）：特定の条件を満たす参加者プールからランダムにリーダーを選出してソートを行います。例えば、32ETHをステーキングしたユーザーの中から選ぶ方法で、Starknet の例が該当します。この方式の利点はランダム性により、不正な競争が減少することですが、参加者の能力や貢献度を無視する可能性があり、競争の欠如が効率低下を招く恐れもあります。
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「作業証明（Proof-of-Work）」：多数の潜在的Sequencerが特定ブロックの構築を競い、最も効率的または高速な競争者が勝ち抜きます。この方式は技術革新と効率的な運用を促進しますが、大量のリソース浪費を引き起こす可能性があります。
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経済的競争（Economic competition）：異なる参加者が競争を通じて最適な経済効果を達成する方法です。例えば、ブロック手数料に基づいてブロックに含まれる順序を決定する方式で、柔軟性が高く、MEVの再分配やMEVオークションなど多様な設計が可能です。市場の活力を促進しますが、少数の実体が競争優位により順序決定権を独占するリスクもあります。
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フェアソーティング（Fair Sequencing）：特定のアルゴリズムで直接取引をソートする方式で、本質的には言語とネットワークの組み合わせです。Chainlink はすでにこの方式を実用化しています。フェアソーティングの利点は、取引順序の調整によるMEVの抽出空間を根本的に制限することですが、欠点としてDAPPのパフォーマンスが低下し、適用可能なルールの汎用性が低いことです。
非中央集権化Sequencerの実現は、公平性と透明性の促進だけでなく、システム全体の安全性向上にも寄与する可能性があります。しかし、リソースの浪費や市場参入障壁といった課題も伴います。将来の観点からは、各L2は非中央集権化Sequencerの方向に向かうと考えられますが、現時点では効率性とコストの観点から、大多数のL2は中央集権的Sequencerを維持するでしょう。
順序決定権を第三者に委託する
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共有Sequencer：Espresso や Astria などが該当します。これらはソートサービスの提供に特化し、特定の方法でソートを組織化し、サービスを利用するチェーン側はソートの問題を自ら解決する必要がなくなります。この方式の利点は、Sequencerの作業を標準化・専門化できることですが、外部依存が生じるため、非中央集権化の程度を損なう可能性もあります。
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個人的な見解として、共有Sequencerのアプローチはモジュール化の思想ですが、公的ブロックチェーンにとって、ブロック生成と取引ソートのための実現可能な非中央集権化スキームの構築自体が、ブロックチェーン構築の一部であるべきです。モジュール化の進展とともに、共有Sequencerは広く利用される可能性があります。
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クロスチェーンMEVオークションを組織することで、間接的にソートサービスを提供する。例：SUAVE。SUAVE 自体はチェーンであり、SUAVEのソリューションを利用することは、ブロック生成とメモリプールサービスをSUAVEにアウトソーシングすることに相当します。
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SUAVEの特徴は、SUAVE自体がMEVを捕獲しない（ガス代を除く）点です。検索者（searchers）は、実行者（builders）に自らの取引バンドル（クロスチェーンMEVを含む）の実行を求めることでMEVを抽出します。実行者も検索者のMEVの一部を獲得でき、可能な限り多くを検索者に還元します。この方式の利点は、公開市場を通じてリソース配分を最適化できることですが、システムの複雑性が増し、非中央集権化レベルが一定程度低下する可能性もあります。
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ブロック生成をL1にアウトソースする、いわゆる Based Rollup（例：Taiko）。
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L1は既に十分に非中央集権化されたシステムを構築しており、非中央集権的なソートサービスを提供する能力を持っています。Based RollupのMEV抽出方法は以下の通りです：MEVの一部が自然にイーサリアムに流れ、L1の経済的安全性が強化されます。L2の検索者（L2取引バンドルの作成者）とL2のビルド者（mev-boostを実行可能）もMEVの一部を獲得できます。L2の検索者がイーサリアムのメモリプール、Based Rollupのメモリプール、両チェーンの状態を監視すれば、クロスチェーンMEVの価値も捕獲可能です。この方式は実現可能性が高いですが、現行ソリューションを上回る上限はないという欠点があります。現在のイーサリアムアーキテクチャではMEV抽出空間が大きいため、ソート権をL1に渡してもMEVエコシステムの改善にはつながりません。
ブロック提案業務を第三者に委託することは、リソースの最適化とリスク分散のメリットをもたらしますが、非中央集権化に対して潜在的な脅威となることもあります。
L2 MEV Data
Dragonfly のデータアナリスト @hildobby が作成した Dune ダッシュボードは、一部のL2におけるMEVデータを示しています。
Polygon
Polygon 上のサンドイッチ攻撃は比較的少なく、ほとんどの期間で1%未満です。今年9月には約2.3%のピークに達しました。取引量ベースでは、サンドイッチ攻撃の影響を受ける取引量は非常に低いです。
サンドイッチ取引の割合
サンドイッチ取引量
Polygon ネットワーク上では、裁定取引の割合が高く、取引量もサンドイッチ攻撃を大きく上回っています。
裁定取引の割合
裁定取引量
Arbitrum
2023年以降、Arbitrum のブロック取引におけるサンドイッチ攻撃の割合は非常に低い水準まで低下しています。取引量においても、総取引量は数十億ドルに達する一方、サンドイッチ攻撃関連の取引量は数十万ドルにとどまり、非常に小規模です。これはArbitrumのFIFO（先入れ先出し）取引ソートルールに関係しているかもしれません。
サンドイッチ取引の割合
サンドイッチ取引の割合
他チェーンと比較すると、Arbitrum 上の裁定取引の割合は相対的に小さいです。しかし、Arbitrum 上のサンドイッチ取引と比較すれば、裁定取引の取引量ははるかに大きいです。
裁定取引の割合
裁定取引量
Optimism
Optimism では状況が異なります。ブロック取引におけるサンドイッチ攻撃の割合はかつて62.7%に達したこともありますが、時間の経過とともに低下しています。これはbedrockアップグレードでEIP-1559に類似したガスメカニズムが導入されたためです。最近では、サンドイッチ攻撃の割合は十分に低い水準まで低下しています。取引量においても、サンドイッチ攻撃の規模は数千ドルまで減少しています。
サンドイッチ取引の割合
サンドイッチ取引量
Optimism 上では、裁定取引の割合は2%〜4%の間で推移しており、昨年と比較して下降傾向にあります。裁定取引の取引量も比較的低いです。
裁定取引の割合
裁定取引の割合
まとめ
総じて、L2 Sequencer と MEV の関係は、ETHエコシステムの発展にとって極めて重要です。現在、L2が直面している課題は、MEVの抽出を防ぐための公正で透明性のあるソートメカニズムの確保ですが、L2ソリューションの複雑さと多様性が多くの課題を生んでいます。MEVへの耐性、公正で透明なソートメカニズムの確保などが含まれます。現時点では、Shared Sequencer や、暗号学的手法による取引ソートのプライバシー保護など、実現可能なソリューションがいくつか存在します。
将来、実践的なソリューションは、Sequencerの非中央集権化によりMEV抽出空間を縮小することに注力する可能性があります。同時に、ブロック生成を第三者にアウトソースすることで、ネットワーク全体の公平性と効率性を高めることが考えられます。また、クロスチェーンMEVの出現は、MEVの定義と重要性の見直しを迫るものであり、Slot Auctions や Interchain Scheduler などの新方式の検討が必要です。さらに将来の研究課題としては、L2チェーン上のMEVの定量化、L2におけるPGA（Priority Gas Auction）の影響などがあり、これらの課題の解決は、L2領域におけるMEV耐性戦略のさらなる洗練につながるでしょう。
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Dr.DODO
