Maximal Extractable Value(MEV)とは?

ブロックチェーンは一般に、公正でパーミッションレス、かつユーザーに価値が還元される分散型金融システムを約束するが、その約束を脅かす傾向がいくつか存在する。その一つが**Maximal Extractable Value（MEV）**であり、これはブロックチェーンネットワークのブロック生成者が、ブロック内のトランザクションの包含・排除・並べ替えを通じてユーザーから利益を抽出できることを指す。

本記事では、MEVの現在の動態、ユーザーとEthereumへの影響、そしてポストマージのEthereum環境におけるMEVとMEV-Boostの今後について説明する。

MEVとは何か

Maximal Extractable Value（MEV）とは、ブロックチェーンネットワーク上でブロックを生成する主体が、ブロック内のトランザクションを含める、検閲する、あるいは並べ替える能力に基づいて得る（潜在的な）利益を指す。

MEVという概念は、Ethereumのようなスマートコントラクトプラットフォームの文脈で、Ari Juelsらによる2019年の研究論文Flashboys 2.0で初めて登場した。この研究者たちは、MEVの動態がリアルタイムでどのように展開されるかを示し、ユーザーとブロックチェーン自体への影響を詳細に説明した。それ以来、MEV分野は数百万ドル規模の産業へと成長し、ブロックチェーン研究者はこの傾向に効果的に対応するための取り組みを強化せざるを得なくなっている。

「Miner Extracted Value」がこの概念を表す当初の用語であったが、Ethereumがプルーフ・オブ・ステークへ移行し、プルーフ・オブ・ワーク問題を解くマイナーではなく、コインをステークするバリデーターがブロックを生成するようになったことも一因となり、この用語は使われなくなった。

MEVは、多くのブロックチェーンで採用されている設計、すなわちマイナー/バリデーターがブロックの構築とチェーンへの追加提案の両方を担うという設計の副産物である。新しいブロックを構築するため、ノードはメンプールに保存されているトランザクションを収集する。メンプールとは、チェーンへの追加を待つトランザクションが保存される場所である。

しかし、ブロックチェーンはブロックの内容（すなわちトランザクション）やブロック内のトランザクションの順序に関するルールを強制しない。ブロック生成者は、トランザクションを自分の思い通りに任意に含める、除外する、並べ替えることが自由にできる。合理的な経済主体として、ブロック生成者は送信者が支払う意思のある取引手数料に基づいてトランザクションを含める、除外する、並べ替えることが多く、これがMEVが数百万ドル規模の産業となった理由である。

MEVはどのように機能するか

ブロック生成者やネットワーク内の他の主体は、さまざまな体系的な非効率性や機会を利用して利益を得る。

こうしたMEVの利益は、多くの場合、トランザクションが実行される前に公開メンプールを通過しなければならない一般ユーザーの犠牲の上に成り立っている。公開メンプールでは、次の2つのいずれかが起こり得る。

1. ブロック生成者が価値を捕捉する

ブロック生成者はトランザクションの処理を拒否することができ、その場合トレーダーはその機会を失う。あるいは、そのトランザクションの詳細をコピーして類似のトランザクションを作成し、それをブロックに含めることで、その機会を自ら捕捉することもできる。

2. 別のMEVボットが入札合戦を仕掛ける

メンプールを監視している別のトレーダー（またはトレーダーボット）が、トランザクションの詳細をコピーし、より高いガス価格で類似のトランザクションをメンプールに送信することで、ブロック生成者が自分の取引を先に実行するようにすることができる。元の送信者はこれに対応して手数料を引き上げる可能性があり、一種の入札合戦（正式にはプライオリティ・ガス・オークションと呼ばれる）が始まる。

上記の裁定機会が純利益で1,000ドルの価値がある（すなわちブロック生成者が抽出できるMEVの総額である）としよう。それは、ブロック生成者が最終的にブロック内でのトランザクションの包含とその位置を決定するためである。ブロック生成者がその機会を自ら捕捉しないと決めた場合、トレーダーの利益は、利用可能なMEVの総額とトランザクション処理のためにブロック生成者に支払った手数料との差額となる。

なぜMEVは問題なのか

MEVは、トレーダーへの攻撃、ネットワーク全体の取引手数料の上昇、ネットワークの過負荷、さらにはブロックチェーンのセキュリティへの悪影響など、複数の問題を引き起こす。それぞれ見ていこう。

1. MEVはトレーダーに対する「フロントランニング」攻撃を招く可能性がある

フロントランニングとは、ある主体がメンプールからトランザクションをコピーし、より高いガス手数料でブロック生成者に賄賂を渡すことで、自分のトランザクションを元のトランザクションより先に含めさせることである。最悪の場合、ブロック生成者自身がその取引機会を捕捉し、元のトランザクションを検閲することもある。

フロントランニングは「スリッページ」（すなわち、期待されたトークン量と実際に受け取ったトークン量との差）を引き起こす。例えば、トレーダーAが現在のトークン価格を分析した上でスワップまたは購入注文を行うが、トレーダーBがそのトランザクションをフロントランし、トレーダーAのトランザクションが実行される前に価格変動を引き起こす。

これにより、トレーダーAが受け取るトークンが減少するか、変更後の価格で希望する量のトークンを購入できる資金がない場合には取引自体が失敗する。これはトレーダーにとって悪いユーザー体験を生むだけでなく、すべてのユーザーに公平に価値を還元するというDeFiの目標を損なうことになる。

2. MEVは取引手数料の上昇とネットワークの過負荷を招く可能性がある

MEV関連トランザクションのもう一つの影響は、ネットワーク全体の取引手数料に対する圧力である。MEVの機会は非常に利益が大きいため、トレーダーやボットは高いガス価格を支払うことで、自分のトランザクションをブロックに含めてもらう優先度を表明するインセンティブを持つ。ガス価格の上昇は、裁定取引者に対抗するか、あるいはトランザクションの遅延を覚悟しなければならない一般ユーザーにも影響を及ぼす。

さらに、プライオリティ・ガス・オークション（PGA）では、トレーダー/トレーディングボットが同じトランザクションを複数回送信するため、ピアツーピアネットワークを通じてゴシップされるトランザクションの数が増加する。これはノード運営者にも影響し、メッセージのオーバーヘッドに対応するためにより高い帯域幅への投資が必要になる。

3. MEVはブロックチェーンのセキュリティ、パーミッションレス性、分散性に影響を与える可能性がある

マイナーやバリデーターがトランザクションの検閲やMEV機会の捕捉を始めると、パブリックブロックチェーンの分散性が脅かされる可能性がある。MEVはまた、ブロック生成者がMEV利益をトレーダーと直接分け合う許可制メンプールである「ダークプール」の拡散を助長する可能性もある。ダークプールは、Ethereumのパーミッションレスな性質を損ない、中央集権化を招く恐れがある。

しかし、より重要なのは、MEVがブロックチェーンのセキュリティに与える影響である。

Flashboys 2.0の論文で示されたMEV関連のセキュリティ上の懸念の一つが、MEV利益の捕捉を狙った「タイムバンディット攻撃」である。以下に、この種の攻撃がどのように行われるかを示す。簡単のためブロック生成者をマイナーと呼ぶが、バリデーターであっても同様である。

• BobとCharlieはEthereumの2人のマイナーである。
• BobはMEV利益5,000ドル相当のトランザクションを含むブロックAをマイニングし、その後ブロックBをマイニングする。
• Charlieは、Bobのブロックの上に構築する代わりに、密かにブロックAを再マイニングし、自分自身のためにMEVを捕捉するトランザクションを挿入する。
• Charlieはまたブロックbを再マイニングし、さらにブロックCをマイニングして、自分のチェーンをBobのチェーンより長くする。
• Charlieは新しく生成したブロックをネットワークの他の部分にブロードキャストし、チェーンの再編成を引き起こす。
• PoWブロックチェーンは「最長チェーンルール」に従う（すなわち、より多くのブロックを持つチェーンが有効なチェーンとみなされる）。
• Charlieのチェーンが今やBobのチェーンに取って代わる。
• Bobの以前のブロックは単に「消滅」する。

タイムバンディット攻撃は、ブロックチェーンにおけるファイナリティの概念を脅かすだけでなく、コンセンサスの崩壊につながる可能性がある。複数のマイナーがチェーンの再編成を引き起こす場合、他のノードが正しいチェーンを検出することは困難になる――この例が示すように、「最も重いチェーン」ルールが常にチェーンの正当性を判断するのに十分とは限らない。

MEVの利点は何か

MEVには否定的な含意があるものの、常に有害というわけではない。例えば、裁定取引者は、特に分散型取引所において、ユーザーが資産に対して最良の価格を得られるようにしつつ、自身も利益を得ている。

あるトークンがDEX上で過小評価されている場合、大口の買い注文はその価格を上昇させ、逆に過大評価されている場合、大口の売り注文はその評価額を下げる。トレーダーが分散型取引所間の価格の不一致を見つけなければ、DeFi市場は効率性を欠くことになるだろう。

MEV-Boostとは何か

MEV-Boostは、Flashbotsチームが、Ethereumのプルーフ・オブ・ステークコンセンサスへの移行（すなわちThe Merge）に備えて、MEVの中央集権化を促す力を緩和するために設計したソリューションである。

研究者たちは、MEV-Boost、そして将来的にはProposer-Builder Separationとdankshardingが、パーミッションレスで分散型のEthereumに対するMEVの実際の脅威を緩和する助けとなり、さらにユーザーにとってのガス手数料とネットワーク混雑の削減に引き続き貢献することを期待している。