Sui 上の MEV の現状と未来
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Sui 上の MEV の現状と未来
SuiにおけるMEVの仕組みの詳細解説――トランザクションの順序付け、保護、およびフェアな競争のメカニズム。
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MEV（Maximum extractable value、最大抽出可能価値）は、取引の並べ替えや裁定機会に関連するため、ブロックチェーン業界において重要な話題となっている。透明性の確保、取引の保護、ネットワークの健全性の維持、参加者への報酬支払いを確実にするために、Sui 上の MEV を導くために、Sui 改良提案（SIPs）やその他のメカニズムを継続的に導入している。
既存のメカニズムに加えて、Sui 上の MEV の進化を当社の上位原則が導くよう、さらなるメカニズムを構築する予定である。
設計原則と考慮点
Sui 上のすべての取引は新たな情報をもたらし、潜在的な利益の機会を生む。Sui 上の MEV エコシステムは、以下の複数のメカニズムによって形成されている。
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MEV 取引の提出メカニズム
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MEV 機会の公開メカニズム
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MEV 収益の分配メカニズム
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ユーザー取引の保護メカニズム
当社の全体的な優先事項は以下の通りである。
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抽出可能な価値の量よりも、ユーザーの取引保護が重要である。大きな価値の抽出よりも、小さなスリッページを優先する。オフチェーンでの遅延が発生し、エグジットオプションがないオークションを避ける。
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ネットワークの透明性は、バリデータまたはリレーヤーとのオフライン取引より優先される。
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優先ガスオークション（priority gas auctions、PGA）を通じて競争を促進し、システム効率を低下させるスパム行為を抑制する。理想として、探索者の最適戦略が、抽出価値に基づいて優先料金を設定した取引を送信することになるようにする。
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報酬の分配をエコシステムと整合性のある参加者—バリデータ、ステーキング者、アプリケーション、ユーザー—に促進する。
取引の提出
同じオブジェクトを変更する取引は順次実行されるため、クライアント間で実行順序を獲得するために競合する。システムの観点から見ると、PGA はスパム防止とガス手数料の再分配という点で、効果的なリソース配分手段である。
優先ガスオークションの主要な原動力は定量化された実行である。
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コンセンサスにより並べ替えられた取引はブロック内で処理される。トレーダーは内部および異なる提出間で、ガスオークションにより優先順位を争う。
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これはCEXのマーケットメーカーとは異なり、CEXでは実行優先度は完全に速度に依存し、低遅延ネットワークとアルゴリズムによって達成される。
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より高いコンセンサス提出率は定量化効果を減少させ、DEXでの実行をより効率的にする一方で、PGAウィンドウを狭める。
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現在、非混雑オブジェクトに対するPGAは、最も高速な探索者にとって最も重要である。Suiの1秒あたり15回の提出レートにおいて、70ミリ秒の取引提出スピードの優位性が、取引成立の可否を左右する可能性がある。
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混雑したオブジェクトは取引の実行を遅らせる可能性があり、競合する取引のウィンドウが通常のコンセンサス提出の10倍となるため、PGAの重要性がさらに増大する。
以下の2つのメカニズムにより、取引を特定の次のSui提出へ誘導できる。
1 ソフトバンドルによる一括取引提出：SIP-19
🌟 SIP-19：https://github.com/sui-foundation/sips/blob/main/sips/sip-19.md
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ソフトバンドルで提出された取引は、有効なバンドルとともに同一コンセンサス提出に含まれる高い確率を持つ。バンドル有効性条件として、すべての取引のガス価格が同一である必要がある。
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実際には、このメカニズムにより、元の取引とそれに続く取引のためのオンチェーン外オークションが可能となり、Shio（https://www.getshio.com/explorer）が運営するような取引が行われている。
2 コンセンサスによる優先取引の拡大：SIP-45
🌟 SIP-45：https://github.com/sui-foundation/sips/blob/main/sips/sip-45.md
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SIP-45は、コンセンサス提出における潜在的なジッター問題を解決し、より低いガス価格の取引が、同時に提出されたより高いガス価格の取引の後に並べられることを回避する。
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コンセンサス提出におけるジッターの2つの自然な要因：（1）提出を行うバリデータが数ラウンドのコンセンサスに遅れる：別のバリデータが提出した取引が先に並べられる可能性がある。（2）コンセンサスラウンドのリーダーは、他のバリデータに対して提出上の優位性を持つ。
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SIP-45は、k × RGP（kはシステムパラメータ、現在の設定では5、RGPは参照ガス価格）を超えるガス価格を拡大することで、コンセンサス提出を強化する。n × RGPのガス価格を持つ取引はn倍に拡大される。
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SIP-45の広範な適用により、より効率的かつ公正な競争環境が作られる。なお、SIP-45はクライアントから見たシステムの基本属性を変えるものではなく、スパム行為を抑制するためにより効率的な代替手段を提供する。
適切な取引ガス価格の選択
クライアントは以下の主な要因を考慮して、取引提出時のガス価格を決定すべきである。
1 優先ガスオークション
コンセンサス提出内では、同一オブジェクトを変更する取引はガス価格順に並べられるため、探索者にとって公平な競争の場が提供される。
2 コンセンサス提出の拡大
前述のように、ガス価格が5 × RGPを超える取引は、n個のバリデータを通じてコンセンサス提出時に拡大される。拡大閾値を超えるガス価格は、非効率な提出におけるジッターを低減する。実際には、拡大係数5でジッターは十分に除去され、100 × RGPのガス価格は、次のラウンドのリーダー提出を高確率でアンロックする。
3 混雑による遅延およびキャンセルの回避
Suiは、同一共有オブジェクトを変更する取引のレートを制御することで、チェックポイント実行のウォールクロック時間（wall clock time）を制限する。混雑したオブジェクトを変更する取引はガス価格順に並べられ、価格の低い取引は遅延され、最終的にキャンセルされる。これにより各チェックポイント内の最長順次実行チェーンが制限され、オブジェクトベースのローカルガスマーケットメカニズムと呼ばれる。（注意：共有オブジェクトが高裁定機会を提供する場合、ガス価格が急騰する可能性があるが、システムの他の部分は不変のままである。）
フルノードは、特に混雑したオブジェクトの変更に関わる取引の実行およびキャンセルのガス価格を追跡する。取引のドライラン（transaction dry-run）結果から、実行された最低価格の取引とキャンセルされた最高価格の取引のガス価格を取得できる。これらの情報を用いることで、クライアントは取引の遅延を高確率で回避するのに必要なガス価格を決定できる。（注意：この機能は現時点で部分的にしか実装されておらず、今後2か月以内にSDKの一部としてリリースされる予定である。）
取引情報の公開
Sui上のすべての取引は、潜在的な利益の機会をもたらす。クライアントが取引を提出してから、第三者がその影響を観測するまでの、共有オブジェクト取引のライフサイクルを考えてみよう。
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クライアントが取引を提出： クライアントは取引をRPCフルノード（通常はアプリケーションが選択）に提出する。
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RPCノードが取引をブロードキャスト： RPCノードは取引をバリデータにブロードキャストし、バリデータは取引の有効性を検証して署名し、RPCノードは集団署名から取引証明書を組み立てる。
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RPCノードが取引証明書をブロードキャスト： RPCノードは取引証明書をバリデータにブロードキャストする。
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バリデータが取引を提出： 確定的に選ばれたバリデータが取引をコンセンサスに提出する。Mysticetiコンセンサスはバリデータ間でブロックをブロードキャストし、3ラウンド以内にその取引を含むブロックが提出される。取引実行： 取引は各バリデータ上で実行される。
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取引効果証明書をRPCノードとクライアントに送信： 取引実行後の効果証明書がRPCノードとクライアントに返される。
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チェックポイント生成： 1～3ラウンドのコンセンサス内に、各バリデータはチェックポイント（複数のコンセンサス提出のバッチ）を形成し、署名する。
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チェックポイント署名のブロードキャスト： チェックポイント署名はバリデータ間でブロードキャストされ、各バリデータがチェックポイント証明書を形成する。
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状態同期プロトコルがチェックポイントを伝播： 状態同期プロトコルはP2P方式で認証済みチェックポイントを伝播する。通常、各バリデータはRPCリクエストを提供しない直接ピアノード（状態同期フルノード）を持ち、そのバリデータのチェックポイントを受信する。
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第三者ノードがチェックポイントをダウンロード： 状態同期フルノードに接続された第三者フルノードがチェックポイントを取得し、その内容をダウンロードする。この時点で、フルノードに直接接続された第三者が取引効果をポストプロセスし、反応できると仮定する。
取引提出前の取引情報伝播
前述のように、SuiにはSIP-19に従ったソフトバンドル提出のためのオンチェーン外オークションシステムがある。これらのオークションは、アプリケーションとオークションシステム（例：Shio）間のオンチェーン外プロトコルによって取引提出をインターセプトする。
このような情報伝播は、オークションシステムが正常に機能し、ユーザー取引を潜在的なフロントラン攻撃から保護することを前提としている。Shioはビジネスを維持するためにユーザー取引を保護するインセンティブを持っており、そのためいくつかのオークションテクニック（おとり取引、ランダム遅延など）を採用して、潜在的なフロントランボットの財務的利益を弱めている。
明らかに、この情報伝播はSui外部（アプリケーションとオークションシステムの間）で発生し、アプリケーションとユーザーの自発的な選択であり、投機的な情報のみを提供し、元のユーザー取引が成功することを保証しない。
コンセンサスブロックのストリーミング
低遅延でのユーザー取引アクセスを実現するため、コンセンサスブロックを直接ストリーミングするシステムを設計中である。概ね、フルノードはコンセンサスブロックを直接購読できるようになる。
この方法により、フルノードは高確率で提出される取引について投機的に通知できる。ネットワークトポロジーは標準のオープン状態同期ピア発見プロトコルを使用する。
この投機的通知により、取引伝播の遅延を顕著に短縮でき、約160ミリ秒（2コンセンサスラウンド）、つまりバリデータによる提出後にまで短縮できる。
コンセンサスブロックストリーミングプロジェクトは現在設計段階にあり、今後1〜2か月以内にSIPがリリースされる予定である。
ユーザー取引の保護
ユーザー取引は、フロントラン、バックラン、サンドイッチ攻撃、および意図しない提出遅延から保護される必要がある。
外部メンバーシップドリブン
Suiの取引提出には、通常フルノードが実行する外部メンバーシップドリブンが必要である。
バリデータが取引tの提出要求を受け取り、新規取引t'を開始したい場合、tの証明書組み立てプロセスにおいて、元のメンバーシップドリブンに遅れをとる。提出するフルノードがSuiメンバと接続不良でない限り、バリデータはt'の証明書組み立てにおいてtに遅れる。
さらに、tのコンセンサス提出は分散化されているため、tの証明書がコンセンサスに到達すると、それを確実に遅らせることはできない。したがって、tの証明書がt'より先にSuiコンセンサスに到達すれば、tは高確率でt'より先に決済される。
したがって、外部メンバーシップドリブンは自然なフロントラン保護を提供する。取引提出を担当するフルノードを信頼するという前提のもと、フロントラン攻撃はオンチェーンで容易に検出でき、クライアントが記録し、RPCオペレーターの評判を損なう。
Mysticeti ファストパス
現在、取引提出をMysticeti論文で説明されているファストパスプロトコルに変更するプロジェクトを進行中である。このプロトコルにより、ユーザー取引は単一のバリデータに提出でき、バリデータはMysticetiを利用して取引証明書を収集・実行する。これによりシステム効率が大幅に向上するが、一方でバリデータがユーザー取引を悪用してフロントランを行う機会も生まれる。
🌟 Mysticeti 論文：https://arxiv.org/abs/2310.14821
このリスクは純粋に理論的なものであり、現時点ではSui上でフロントラン攻撃が発生したという証拠はない。新システムではフロントランの可能性が高まるが、一方で提出バリデータが確定的にわかるため、責任追及がより容易になる。
SuiのMEVの進化
SuiのMEVエコシステムはまだ形成途中であり、今年後半には新しいメカニズムが導入される予定である。現時点では、優先ガスオークションとコンセンサス拡大が現在のシステムを定義しており、タイムロック暗号化やMysticetiファストパスといった今後登場する革新が、取引実行とセキュリティを再構築する。これらのメカニズムが導入されることで、Sui上のMEVは進化を続け、よりダイナミックで透明性の高いエコシステムを創造していく。
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