[论文解读] 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 9

一句话总结

本文表明，私有订单流拍卖（OFAs）通过赋予垂直整合的构建者-搜索者（尤其是高频交易（HFT）公司）决定性优势，放大了以太坊中提议者-构建者分离（PBS）机制的中心化效应。这些整合实体凭借其卓越的区块顶部价值提取能力与对私有订单流的独家访问权，在OFAs中击败非整合构建者，并更频繁地赢得PBS拍卖，从而获得更高利润并降低去中心化程度。

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.

研究动机与目标

• 调查私有订单流拍卖（OFAs）如何影响以太坊提议者-构建者分离（PBS）机制的去中心化程度。
• 分析区块顶部MEV提取与区块体交易访问之间的互补性，及其对PBS拍卖结果的影响。
• 实证验证在高波动性条件下，具备HFT能力的整合构建者-搜索者是否优于非整合构建者。
• 在区块顶部机会访问不对称的条件下，对构建者在OFAs和PBS拍卖中的战略激励进行建模。
• 主张解耦PBS作为必要改革，以应对由私有订单流和HFT整合驱动的中心化趋势。

提出的方法

• 构建一个新颖的数据集，将合并后的PBS拍卖结果与币安交易所12秒实现波动率进行配对，以评估区块顶部价值提取表现。
• 将实现波动率用作区块顶部价值的外生代理变量，从而实现对构建者表现差异的因果推断。
• 开发一个两阶段区块构建的理论模型：（1）构建者通过公共内存池或OFAs获取区块体交易；（2）他们将这些交易与区块顶部机会结合，并在英式拍卖中竞标PBS权利。
• 将区块顶部价值提取能力建模为随机分布（指数分布），以反映HFT的优势。
• 推导出在公共内存池和OFA情景下，获胜概率与期望利润的解析表达式。
• 进行比较静态分析，表明在OFAs中，区块顶部提取能力的微小优势会不连续地被放大。

实验结果

研究问题

• RQ1 私有订单流在OFAs中是否不成比例地惠及具备HFT能力的垂直整合构建者-搜索者？
• RQ2 在私有订单流条件下，区块顶部机会与区块体机会之间的互补性如何影响PBS拍卖结果？
• RQ3 在中心化交易所发生的实现波动率冲击在多大程度上可作为区块顶部MEV价值的有效代理？
• RQ4 私有订单流对顶级构建者-搜索者的获胜概率与期望利润产生多大的量化影响？
• RQ5 解耦PBS——即分离区块顶部与区块体拍卖——能否缓解私有订单流带来的中心化效应？

主要发现

• 在币安交易所12秒实现波动率较高的时期，由HFT公司运营的整合构建者-搜索者更有可能赢得PBS拍卖，表明其具备更强的区块顶部价值提取能力。
• 实证结果拒绝了所有构建者具备同等区块顶部价值提取能力的原假设，且具有统计显著性。
• 在理论模型中，具备随机优越区块顶部价值提取能力的构建者，在OFAs中获胜，并随后更可能赢得PBS拍卖，相较于公共内存池的反事实情形。
• 即使在区块顶部价值提取方面仅有微小优势（例如，λB = λA + ε），在OFAs情景下获胜概率也会出现不连续跃升，原因在于其对私有订单流的保证访问权。
• 相较于公共内存池情景，优势构建者的期望利润在OFAs情景下更高，且该差异严格为正，取决于区块顶部优势的大小。
• 模型表明，私有订单流与区块顶部机会具有互补性，使其对整合构建者更具价值，从而强化了中心化趋势。