[論文レビュー] The Centralizing Effects of Private Order Flow on Proposer-Builder Separation

Tivas Gupta, Mallesh M. Pai+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2023

Auction Theory and Applications被引用数 9

ひとこと要約

この論文は、プライベートオーダーフローオークション（OFAs）が、特にハイフレーケンシー取引（HFT）ファームを含む垂直統合型ビルダー・サーチャーに優位性をもたらすことで、Ethereumにおけるプロポーザー・ビルダー分離（PBS）の中心集約的要因を強化することを示している。優れたトップ・オブ・ブロック抽出能力に加え、プライベートオーダーフローに特権的アクセスを持つこれらの統合型エンティティは、OFAsにおいて非統合型ビルダーを上回り、PBSオークションにより頻繁に勝利し、結果として利益が増加し、分散化が低下する。

ABSTRACT

The current Proposer-Builder Separation (PBS) equilibrium has several builders with different backgrounds winning blocks consistently. This paper considers how that equilibrium will shift when transactions are sold privately via order flow auctions (OFAs) rather than forwarded directly to the public mempool. We discuss a novel model that highlights the augmented value of private order flow for integrated builder searchers. We show that private order flow is complementary to top-of-block opportunities, and therefore integrated builder-searchers are more likely to participate in OFAs and outbid non integrated builders. They will then parlay access to these private transactions into an advantage in the PBS auction, winning blocks more often and extracting higher profits than non-integrated builders. To validate our main assumptions, we construct a novel dataset pairing post-merge PBS outcomes with realized 12-second volatility on a leading CEX (Binance). Our results show that integrated builder-searchers are more likely to win in the PBS auction when realized volatility is high, suggesting that indeed such builders have an advantage in extracting top-of-block opportunities. Our findings suggest that modifying PBS to disentangle the intertwined dynamics between top-of-block extraction and private order flow would pave the way for a fairer and more decentralized Ethereum.

研究の動機と目的

• プライベートオーダーフロー・オークション（OFAs）がEthereumのプロポーザー・ビルダー分離（PBS）メカニズムの分散化に与える影響を調査すること。
• トップ・オブ・ブロックMEV抽出とブロック・ボディ取引アクセスの相乗効果が、PBSオークションの結果をどのように形作るかを分析すること。
• 統合型ビルダー・サーチャーがHFT能力を有する場合、ハイボラティリティ状況において非統合型ビルダーを上回る性能を示すかどうかを実証的に検証すること。
• トップ・オブ・ブロック機会への非対称的アクセス下で、ビルダーの戦略的インcentiveをOFAsおよびPBSオークションにおいてモデル化すること。
• プライベートオーダーフローとHFT統合による中心集約的要因に対抗するため、PBSのアンバンドリング（分離）を必要不可欠な改革として主張すること。

提案手法

• マージ後におけるPBSオークションの結果とBinanceの12秒間実現ボラティリティをペアリングする新規データセットを構築し、トップ・オブ・ブロック抽出パフォーマンスを評価する。
• 実現ボラティリティをトップ・オブ・ブロック価値の外生的代理変数として用い、ビルダーのパフォーマンス差に因果関係を推論可能にする。
• 二段階ブロック構築を想定する理論的モデルを開発：(1) ビルダーはパブリックメモリアルまたはOFAsを通じてブロック・ボディ取引を調達；(2) これらをトップ・オブ・ブロック機会と組み合わせ、PBS権利を獲得するためのイングランドオークションに参加。
• HFTの優位性を反映させるために、トップ・オブ・ブロック抽出能力を確率的分布（指数分布）としてモデル化する。
• パブリックメモリアルおよびOFAシナリオ下での当選確率および期待利益の解析的表現を導出する。
• 比較静的分析を実施し、トップ・オブ・ブロック抽出におけるわずかな優位性がOFAs下でどのように不連続に拡大するかを示す。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 OFAsにおけるプライベートオーダーフローは、HFT能力を有する垂直統合型ビルダー・サーチャーに不釣り合いな利益をもたらすか？
• RQ2 プライベートオーダーフロー下で、トップ・オブ・ブロックとブロック・ボディ機会の相乗効果がPBSオークション結果にどのように影響するか？
• RQ3 中央集権的取引所における実現ボラティリティショックが、トップ・オブ・ブロックMEV価値の有効な代理変数として妥当であるか？
• RQ4 プライベートオーダーフローがトップティアのビルダー・サーチャーの当選確率および期待利益に与える定量的影響はどの程度か？
• RQ5 トップ・オブ・ブロックとブロック・ボディオークションを分離するPBSのアンバンドリングは、プライベートオーダーフローに起因する中心集約的要因を緩和できるか？

主な発見

• HFTファームが運営する統合型ビルダー・サーチャーは、Binanceの12秒間実現ボラティリティが高騰する時期に、PBSオークションに著しく高い確率で勝利しており、優れたトップ・オブ・ブロック抽出能力を示している。
• 実証的結果は、すべてのビルダーがトップ・オブ・ブロック価値を同等に抽出可能であるという帰無仮説を統計的に棄却しており、有意である。
• 理論的モデルにおいて、確率的に優れたトップ・オブ・ブロック抽出能力を有するビルダーは、OFAsで当選し、その後PBSオークションでも、パブリックメモリアルの代替状況よりも高い当選確率を達成する。
• わずかなトップ・オブ・ブロック抽出の優位性（例：λB = λA + ε）ですら、プライベートオーダーフローへの保証的アクセスがあるため、OFAsシナリオでは当選確率が不連続に上昇する。
• 優位なビルダーの期待利益は、OFAsシナリオにおいてパブリックメモリアルシナリオよりも増加しており、その差は正であり、トップ・オブ・ブロック優位性の大きさに依存する。
• モデルは、プライベートオーダーフローがトップ・オブ・ブロック機会と補完的であることを示しており、統合型ビルダーにとってより価値が高く、中心集約を強化する。