Solana MEV: Eine Einführung

Kernaussagen

Dieser Beitrag vermittelt ein grundlegendes Verständnis davon, wie MEV auf Solana funktioniert. Kurz gesagt:

• MEV auf Solana ist nicht tot.
• Nicht jedes MEV ist schlecht.
• Profitables Frontrunning ist über verschiedene DEX-Liquiditätsstrukturen hinweg möglich, nicht nur bei AMMs.
• Solanas kontinuierliche Blockproduktion und das Fehlen eines protokollinternen Mempools verändern das Standardverhalten und die soziale Dynamik der Chain.
• Andere könnten Jitos protokollexternen Mempool forken oder anderweitig zu replizieren versuchen, um mehr MEV abzuschöpfen. Das ist jedoch technisch wie sozial schwierig.
• Viele Validatoren unterstützen die Entscheidung, den Jito-Mempool zu entfernen. Sie verzichten auf Einnahmen aus Sandwiching, um das langfristige Wachstum und die Stabilität von Solana zu fördern.

Einführung

Wenn du in einem Proof-of-Stake-Netzwerk zum Leader eines bestimmten Blocks bestimmt wirst, kannst du den Inhalt dieses Blocks festlegen. Maximal Extractable Value (MEV) bezeichnet jeden Wert, der durch das Hinzufügen, Entfernen oder Neuordnen von Transaktionen innerhalb eines bestimmten Blocks entsteht.

Da Aktivität und allgemeines Interesse auf Solana zunehmen, wird MEV immer häufiger diskutiert. Am 10. Januar 2024 zahlte ein Searcher einem Validator ein Trinkgeld von 890 SOL – eines der größten in der Geschichte von Jito:

In der Woche bis zum 12. März 2024 verdienten Solana-Validatoren mehr als 7 Millionen US-Dollar an Jito-Trinkgeldern für die Aufnahme in den Blockspace auf Solana. Heute entfallen über 50 % der Solana-Transaktionen auf fehlgeschlagene Arbitrageversuche (Spam). Da die Transaktionskosten so niedrig sind, haben sie einen positiven Erwartungswert. Trader erzielen mit solchen Trades langfristig Gewinne.

Solanas MEV-Struktur

Überblick

MEV auf Solana unterscheidet sich von anderen Chains. Searcher haben starke Anreize, eigene Nodes zu betreiben und/oder sich mit Nodes mit hohem Stake zu integrieren und ihre Infrastruktur am selben Standort zu betreiben. So erhalten sie die aktuellste Sicht auf die Chain, da Solana latenzempfindlich ist. Der Grund sind Solanas kontinuierliche Zustandsaktualisierungen und Stake-gewichtete Mechanismen wie Turbine zum Lesen des aktualisierten Zustands und Stake-gewichtete QoS zum Schreiben eines neuen Zustands.

Einer der auffälligsten Unterschiede ist das Fehlen eines konventionellen Mempools, wie er auf anderen Chains wie Ethereum üblich ist.

Solanas kontinuierliche Blockproduktion reduziert ohne zusätzliche oder protokollexterne Auktionen und Mechanismen die Angriffsfläche für bestimmte MEV-Arten, insbesondere Frontrunning.

MEV-Transaktionen

MEV-Chancen entstehen in verschiedenen Kategorien. Im Folgenden findest du einige der heute auf Solana üblichen Arten von MEV-Transaktionen:

NFT-Minting

MEV aus NFT-Minting entsteht, wenn Teilnehmer bei öffentlichen Minting-Events versuchen, seltene oder wertvolle Non-Fungible Tokens (NFTs) zu erhalten. Das gilt sowohl für „Blue-Chip“- als auch für Long-Tail-NFTs. NFT-Minting-Events zeichnen sich durch plötzliche Anstiege aus: In Block x-1 gibt es keine NFT-MEV-Chance, während Block x eine große MEV-Chance bietet. Block x bezeichnet hier den Block, in dem das Minting live ging. Diese NFT-Mint-/IDO-Mechanismen gehörten zu den ersten Ursachen großer Überlastungsspitzen, durch die Solana 2021 und 2022 die Blockproduktion vorübergehend einstellen musste.

Liquidationen

Wenn Kreditnehmer die erforderliche Besicherungsquote für ihre Kredite nicht einhalten, können ihre Positionen liquidiert werden. Searcher durchsuchen die Blockchain nach solchen unterbesicherten Positionen und führen Liquidationen durch, um einen Teil oder die gesamte Schuld zurückzuzahlen. Als Belohnung erhalten sie einen Teil der Sicherheiten. Liquidationen treten in Protokollen auf, die sowohl Token als auch NFTs als Sicherheiten verwenden. Sie sind notwendig, damit Protokolle solvent bleiben, und nützen dem gesamten Ökosystem.

Arbitrage

Bei Arbitrage werden Preisunterschiede desselben Assets auf verschiedenen Märkten oder Plattformen ausgenutzt. Diese Arbitragemöglichkeiten bestehen innerhalb einer Chain, zwischen Chains sowie zwischen CEXes und DEXes. Intra-Chain-Arbitrage ist derzeit die einzige Arbitrageform, die Atomizität garantiert, da beide Seiten auf derselben Chain ausgeführt werden. Denn Intra-Chain-Arbitrage erfordert zusätzliche Vertrauensannahmen. Arbitrage hält Preise im Gleichgewicht, solange sie nicht zu mehr toxischem Orderflow führt.

Jito

Jito ist eine protokollexterne Blockspace-Auktion für Teilblöcke. Anders als bei MEV-Boost werden keine vollständigen Blöcke erstellt. Jito und mev-geth verfolgen einen ähnlichen Ansatz, unterscheiden sich aber stark in der Implementierung. Jito bietet Off-Chain-Aufnahmegarantien für eine bestimmte Gruppe von Transaktionen, sogenannte Bundles. Bundles werden sequenziell und atomar ausgeführt – ganz oder gar nicht. Searcher reichen Bundles ein, deren On-Chain-Ausführung garantiert ist, wenn sie die Auktion gewinnen und das Mindesttrinkgeld von 10.000 Lamports zahlen. Jito-Trinkgelder existieren außerhalb des Protokolls und sind von protokollinternen Priority Fees getrennt.

Dieser Ansatz soll Spam reduzieren und Solanas Rechenressourcen effizienter nutzen. Dazu laufen die Auktionen Off-Chain, und nur der Gewinner der Auktion wird über ein garantiertes Bundle in den Block aufgenommen. Ein Searcher kann ein Bundle für eine oder beide der folgenden Eigenschaften verwenden: schnelle, garantierte Aufnahme und Gebote auf Frontrunning-/Backrunning-Chancen. Das ist besonders wichtig, da derzeit ein erheblicher Teil der Rechenressourcen des Netzwerks durch fehlgeschlagene Transaktionen verbraucht wird.

Mempool

Anders als Ethereum verfügt Solana nicht über einen nativen protokollinternen Mempool. Jitos inzwischen eingestellter Mempool-Service schuf effektiv einen kanonischen protokollexternen Mempool, da ~65 % der Validatoren den Jito-Solana-Client statt des nativen Solana-Labs-Clients ausführen.

Während des Betriebs verblieben Transaktionen 200 ms in Jitos Pseudo-Mempool. In diesem Zeitfenster konnten Searcher auf Chancen bieten, ausstehende Transaktionen per Frontrunning, Sandwiching oder Backrunning auszunutzen. Die Bundles mit den höchsten Geboten wurden zur Ausführung an den Validator weitergeleitet. Gemessen an den an Validatoren gezahlten Trinkgeldern machte Sandwiching einen erheblichen Teil der MEV-Einnahmen aus.

Niemand spricht gern über Sandwiching, besonders nicht bei Ethereum, weil es für den End-Trader eine eindeutig negative Externalität erzeugt: Dieser Nutzer erhält den denkbar schlechtesten Preis. Zum Vergleich: Allein durch Sandwiching auf Ethereum wurden in den vergangenen 30 Tagen Gewinne von ~24 Millionen US-Dollar erzielt, laut EigenPhi. Wenn Nutzer eine maximale Slippage festlegten – also die Abweichung von einem bestimmten Wert, die sie vor dem Senden der Transaktion akzeptieren –, wurde ihre Order fast immer zu genau diesem Preis ausgeführt. Anders gesagt: Wenn eine Order ausgeführt wurde, entsprach die erwartete Slippage eines Nutzers fast immer seiner maximalen Slippage.

Jito-Searcher können weiterhin Bundles für andere Arten von MEV-Transaktionen einreichen, die nicht auf MempoolStream angewiesen sind. Dazu gehören Arbitrage- und Liquidationstransaktionen, bei denen eine Transaktion in einem Block beobachtet und die Chance in der nächsten Jito-Auktion genutzt werden muss.

Lieferkette

Zum Vergleich sieht die aktuelle Lieferkette für die Blockerstellung bei Ethereum wie folgt aus:

Auf Solana sieht die Lieferkette für die Blockerstellung bei Validatoren, die den Jito-Solana-Client ausführen, wie folgt aus:

• Eingehende Transaktionen: Der aktuelle, vorab geplante Zustand der Transaktionen, deren Ausführung noch aussteht. Sie können von RPCs, anderen Validatoren, privatem Orderflow oder anderen Quellen stammen.
• Relayer: Relayer auf Solana unterscheiden sich von denen auf Ethereum. Auf Ethereum sind Relayer vertrauenswürdige Instanzen, die Block-Builder und Proposer verbinden. Builder vertrauen darauf, dass der Relay ihre Blöcke nicht verändert. Auf Solana leiten Relayer eingehende Transaktionen weiter und führen begrenzte TPU-Operationen wie Paketdeduplizierung und Signaturprüfung aus. Relayer leiten Pakete sowohl an die Block Engine als auch an den Validator weiter. Ein entsprechender Mechanismus ist auf Ethereum nicht erforderlich, da Ethereum einen Mempool hat, Solana dagegen nicht.

Die Relayer-Logik ist Open Source, sodass jeder einen eigenen Relayer betreiben kann. Jito betreibt Relayer-Instanzen als öffentliches Gut. Auch andere bekannte Teilnehmer des Solana-Netzwerks betreiben eigene Relayer.

• Block Engine: Die Block Engine simuliert Transaktionskombinationen und führt die Off-Chain-Blockspace-Auktion durch. Bundles, die MEV maximieren, werden anschließend an den Leader weitergeleitet, der den Jito-Solana-Client ausführt.
• Searcher: Searcher versuchen, Preisunterschiede und andere Chancen auszunutzen, indem sie eigene Transaktionen in einen bestimmten Block einfügen. Sie können Quellen wie Jito ShredStream, Helius Preconfirmations, Raw Shreds, Feeds vor der Ausführung wie Preprocessed Transactions oder eigene aktuelle Informationen nutzen.
• Validatoren: Validatoren erstellen und produzieren Blöcke. Bei Jito-Solana-Blöcken reserviert der Scheduler für die ersten 80 % des Blocks 3M CUs für Transaktionen, die über Jito geroutet werden.

Diese Parteien müssen nicht zwangsläufig getrennte Einheiten sein, da eine vertikale Integration möglich ist. Wie bereits erwähnt, haben Validatoren die vollständige Kontrolle über ihre Blöcke. Wenn sie Leader sind, können sie selbst nach wirtschaftlichen Chancen suchen, indem sie Transaktionen eines bestimmten Blocks einfügen, neu anordnen oder zensieren.

Searcher können Transaktionen auch über RPC-Methoden einreichen, also über das standardmäßige protokollinterne Routing. Dabei spielt es keine Rolle, ob der Leader Jito-Solana ausführt. Wegen Solanas relativ niedriger Gebühren und des nicht deterministischen Schedulers ist Transaktions-Spam weiterhin eine gängige Methode, um MEV-Chancen zu nutzen. Bestimmte MEV-Chancen können länger als erwartet bestehen bleiben, etwa einen bis mehrere Dutzend Blöcke lang.

MEV-Verteilung unter den Teilnehmern

Solana ermöglicht eine schnellere Transaktionsausführung und reduziert die Angriffsfläche für bestimmte MEV-Arten. Gleichzeitig kann es jedoch eine latenzbedingte Zentralisierung begünstigen, bei der Validatoren und Searcher ihre Infrastruktur am selben Standort betreiben, um sich einen Wettbewerbsvorteil zu verschaffen. Wir sind noch weit von einem wettbewerbsfähigen, stabilen Gleichgewicht entfernt, da sich Infrastruktur und relevante Mechanismen schnell verändern.

In einer Welt mit Blockzeiten unter 200 ms verschafft dies erfahrenen Akteuren einen Vorteil, wenn sie über die Infrastruktur und das Fachwissen zur Systemoptimierung verfügen. Viele Erkenntnisse lassen sich dabei aus dem Hochfrequenzhandel übertragen. Ethereum hat sich bislang von diesem Gleichgewicht entfernt und protokollexterne Lösungen geschaffen, um Searchern einen demokratischeren Zugang zu wettbewerbsfähigen Chancen zu ermöglichen. Das gilt zumindest für Ethereums aktuellen Zustand hinsichtlich UX, Preisen, dem oligopolistischen Regime der Blockerstellung und zusätzlichen protokoll­externen Vertrauensannahmen.

Die MEV-Angriffsfläche reduzieren

Allgemeine protokollexterne Mechanismen finden ihren Weg in Protokolle, um die On-Chain-MEV-Angriffsfläche zu reduzieren. Dazu gehören:

RFQ-Systeme

RFQ-Systeme (Request for Quote) wie Hashflow finden zunehmend ihren Weg auf Solana und werden immer beliebter. Ihr kumuliertes Volumen über mehrere Ökosysteme hinweg liegt bei über 10 Milliarden US-Dollar. Orders werden von professionellen Market-Makern wie Wintermute, Jump Crypto, GSR und LedgerPrime erfüllt, statt über einen On-Chain-AMM oder ein Orderbuch. Signaturbasierte Preise ermöglichen dabei Off-Chain-Berechnungen. Dadurch findet die gesamte Preisfindung effektiv Off-Chain statt. Nur die ausgeführte Transfertransaktion landet On-Chain.

MEV-geschützte RPC-Endpunkte

Über diese Endpunkte können Nutzer einen Teil der Erlöse aus ihrem Orderflow als Rückvergütung erhalten. Searcher bieten auf das Recht, deine Transaktion per Backrunning zu nutzen, und geben zugleich ein Gebot für die entsprechende Rückvergütung ab. Diese wird abzüglich möglicher Gebühren an den Nutzer ausgezahlt. Solche Endpunkte setzen typischerweise Vertrauen in die Gegenpartei voraus, die den Endpunkt betreibt und sicherstellen soll, dass weder Frontrunning noch Sandwiching stattfindet.

Mechanismen zur MEV-Minderung oder -Umverteilung kombinieren verschiedene Ansätze: Nutzer erhalten einen Teil des Werts aus ihrem Orderflow, während die Auktion zur Preisfindung und die zugehörigen Mechanismen Off-Chain verlagert werden. Diese Mechanismen erfordern Kompromisse zwischen Krypto-Eigenschaften wie Zensurresistenz, Prüfbarkeit und Vertrauenslosigkeit.

Fazit

Dieser Beitrag hat die wichtigsten Teilnehmer der MEV-Lieferkette auf Solana und die jüngsten Entwicklungen behandelt. Außerdem hat er die gängigen MEV-Formen auf Solana und den Aufbau einer MEV-Transaktion erläutert.

Erhebliche Ressourcen flossen in die Untersuchung und Erforschung der Auswirkungen verschiedener Mechanismen zur MEV-Minderung und -Neuverteilung. Ethereum hat viele Ressourcen in Infrastruktur investiert, aus der Flashbots hervorging. Flashbots soll den Zugang zu MEV-Chancen demokratisieren, bringt aber auch andere Designfolgen und wohl negative Externalitäten für die Chain mit sich. 

Solana hat die Chance, neue Modelle an der Spitze der MEV- und Blockproduktions-Lieferkette zu erforschen.

Vielen Dank an Dubbel06 (Overclock), Lucas (Jito) und Eugene (Ellipsis) für ihr Feedback und Review.