[论文解读] Searcher Competition in Block Building

Akaki Mamageishvili, Christoph Schlegel+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2024

Guidance and Control Systems被引用 1

一句话总结

本文使用合作博弈论中的核心解概念，对以太坊区块构建市场中的MEV（最大可提取价值）分配进行建模，表明验证者对MEV的捕获程度取决于搜索者之间的竞争。研究证明，在次模设置下，唯一具有主导策略激励相容性的机制会给予每位搜索者其对获胜区块的边际贡献价值；并通过实证数据验证了更高的搜索者竞争与验证者利润增加之间存在相关性。

ABSTRACT

We study the amount of maximal extractable value (MEV) captured by validators, as a function of searcher competition, in blockchains with competitive block building markets such as Ethereum. We argue that the core is a suitable solution concept in this context that makes robust predictions that are independent of implementation details or specific mechanisms chosen. We characterize how much value validators extract in the core and quantify the surplus share of validators as a function of searcher competition. Searchers can obtain at most the marginal value increase of the winning block relative to the best block that can be built without their bundles. Dually this gives a lower bound on the value extracted by the validator. If arbitrages are easy to find and many searchers find similar bundles, the validator gets paid all value almost surely, while searchers can capture most value if there is little searcher competition per arbitrage. For the case of passive block-proposers we study, moreover, mechanisms that implement core allocations in dominant strategies and find that for submodular value, there is a unique dominant-strategy incentive compatible core-selecting mechanism that gives each searcher exactly their marginal value contribution to the winning block. We validate our theoretical prediction empirically with aggregate bundle data and find a significant positive relation between the number of submitted backruns for the same opportunity and the median value captured by the proposer from the opportunity.

研究动机与目标

• 对竞争性区块构建市场中验证者与搜索者之间的MEV价值分配进行建模。
• 识别独立于特定机制的稳健解概念，采用合作博弈论中的核心概念。
• 描述验证者对MEV的捕获如何依赖于搜索者竞争程度以及套利机会的独特性。
• 利用现实世界的MEV-Share捆绑数据对理论预测进行实证验证。
• 将模型扩展至多个并行提议者（MCP），揭示核心存在的不稳定性。

提出的方法

• 将合作博弈论中的核心解概念应用于建模搜索者、区块构建者与验证者之间的联盟形成。
• 使用次模价值函数来建模随着更多搜索者参与，区块价值递减的回报。
• 推导出每位搜索者对获胜区块的边际贡献构成核心分配，并证明主导策略激励相容机制的唯一性。
• 对MEV-Share订单流拍卖数据进行实证分析，探究同一机会下提交的套利捆绑包数量与验证者利润之间的相关性。
• 将模型扩展至多个并行提议者（MCP），证明当存在多个搜索者时核心为空。
• 采用随机建模方法分析搜索者成功概率对价值分配的影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 在区块构建市场中，搜索者竞争如何影响验证者所捕获的MEV比例？
• RQ2 在搜索者与验证者之间分配MEV的理论上最优且激励相容的机制是什么？
• RQ3 核心解概念能否在不依赖特定拍卖机制的前提下，对MEV分配提供稳健预测？
• RQ4 多个并行提议者的存在如何影响MEV分配的稳定性？
• RQ5 关于验证者利润的理论预测，在捆绑提交的实证数据中在多大程度上得到验证？

主要发现

• 当每个套利机会的搜索者竞争较强时（即发现机会的概率超过 log(n)/n），验证者以高概率捕获全部MEV。
• 当搜索者竞争较低（p ∈ Θ(1/n)）时，存在一个正的常数概率，使得在搜索者最优核心分配中，搜索者捕获全部价值。
• 对于次模价值，唯一具有主导策略激励相容性的机制，会精确分配每位搜索者对获胜区块的边际贡献。
• 实证分析表明，同一机会下提交的后行套利捆绑包数量与提议者中位数利润之间存在统计上显著的正相关关系，每增加一位搜索者，验证者利润平均增加1.1%。
• 在多个并行提议者（MCP）模型中，只要存在超过一位搜索者，核心即为空，表明市场存在固有不稳定性。
• 模型预测当竞争从一位搜索者增加到两位时，验证者利润出现急剧上升，该现象在实证数据中得到观察。