16th März, 2021 —

Arbitrage_and_Frontrunning_in_DeFi_Article_Image

Letzte Woche wurde der Ethereum Improvement Proposal 1559 (EIP-1559) in die London Hard Fork aufgenommen, die für Juli erwartet wird. EIP-1559 wird die Transaktionsgebührenmärkte auf Ethereum verändern: Anstatt blind einen Preis zu bieten und auf die Aufnahme in einen Block zu hoffen, werden die Nutzer wissen, wie viel es kostet, in einen Block zu kommen, bevor sie die Transaktion einreichen. Es wird eine «Basefee» zu zahlen sein, plus ein «Trinkgeld» an den Miner, um vorrangig aufgenommen zu werden. Diese Änderung wird nicht notwendigerweise zu niedrigeren Gebühren führen, aber sie wird die Benutzererfahrung verbessern, indem sie Fälle von überhöhten Transaktionsgebühren oder Fälle von steckengebliebenen Transaktionen minimiert.

Darüber hinaus hat EIP-1559 weitere Implikationen für ETH. Die Basisgebühr wird zerstört werden, was zu einer deflationären Gesamtmenge an ETH in der Zukunft führen könnte – vor allem in Kombination mit dem Emissionsrückgang durch den Übergang von Proof-of-Work zu Proof-of-Stake (derzeit 4,4% jährliche Versorgungsinflation hin zu ca. 1%). Zusätzlich verhindert der Vorschlag die «wirtschaftliche Abstraktion» und stellt sicher, dass nur ETH und keine andere Währung zur Bezahlung von Transaktionsgebühren in Ethereum verwendet werden kann.

EIP-1559 genießt eine starke Unterstützung der Community, aber einige Miner sind gegen diesen Vorschlag. Dies erscheint logisch, da es ihre Einnahmen verringern würde – Transaktionsgebühren sind zu einer wichtigen Quelle für das Gesamteinkommen der Miner geworden.

Abbildung 1: Transaktionsgebühren machen derzeit fast die Hälfte der Einnahmen von Minern auf Ethereum aus.
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Quelle: glassnode.com

Die Umstellung auf Proof-of-Stake wird auch einen Großteil der Mining-Hardware unbrauchbar machen, da es keine andere GPU-geminte Blockchain gibt, die so große Mengen an Hash-Rate aufnehmen könnte. Dies könnte übrigens eine gewisse Erleichterung für die derzeit hohen Preise für Grafikkarten bringen. Das Ethereum-Mining endet bald, so dass die Miner einen Anreiz haben, ihre Gewinne bis dahin zu maximieren, um die Investitionskosten wieder hereinzuholen.

Dies brachte auch die Diskussion um den «Miner/Maximum Extractable Value» (kurz «MEV») auf. Neben Block-Belohnungen und Transaktionsgebühren stellt der MEV eine weitere bedeutende Einnahmequelle für Miner dar, wie eine kürzlich veröffentlichte Analyse zeigt.

 

Was ist MEV?

MEV steht für den maximalen Wert, der durch Umordnen, Einfügen oder Zensieren von Transaktionen in einem Block extrahiert werden kann. Miner sind hier in einer privilegierten Position, da sie die Blöcke nach Belieben konstruieren und anordnen können. MEV kann auf jede Blockchain angewendet werden, besonders aber auf solche mit Smart-Contract-Funktionen, die komplexere (finanzielle) Aktivitäten ermöglichen.

MEV wurde ursprünglich im Jahr 2019 beschrieben und benannt, einschließlich einer Analyse der Auswirkungen auf die Blockchain-Sicherheit. Später wurde es erneut im Detail untersucht. Jüngste Daten zeigen, dass seit dem 1. Januar 2020 insgesamt ca. 324 Mio. USD extrahiert worden sind.

Abbildung 2: Der gesamte extrahierte MEV ist in den letzten 6 Monaten um 300M USD gewachsen. Daten für Aave, Balancer, Compound, Curve, dYdX, Sushiswap, Uniswap und 0x.
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Quelle: flashbots.net

Beispiele für solche Transaktionen in Echtzeit finden sich hier. Ein Fall von MEV wäre die Arbitrage zwischen verschiedenen dezentralen Börsen – was ein Nettopositiv für das Ökosystem ist, da es die Markteffizienz erhöht.

Ein weniger freundliches Vorkommen von MEV in der dezentralen Welt ist Frontrunning auf Uniswap. Wenn ein Händler eine Transaktion einreicht, um einen Token zu kaufen oder zu verkaufen, gibt es eine Verzögerung zwischen der Übertragung der Transaktion an das Netzwerk und der Aufnahme in einen Block (Transaktionen ruhen im Mempool bis zur Aufnahme), die versierte Frontrunning-Bots ausnutzen können, indem sie die Transaktion mit einem eigenen Kauf und Verkauf «einklemmen».

Abbildung 3: Ein Beispiel für einen "Sandwiching"-Angriff. In diesem Fall war ein Kauf von MANA mit ETH auf Uniswap betroffen. Der Angreifer hat 0,056 ETH vom Uniswap-Benutzer abgezweigt.
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Quelle: dextools.io

Das Beispiel in Abbildung 3 umfasst drei Transaktionen (#1, #2, #3). Transaktion #2 war ein Benutzer, während die Transaktionen #1 und #3 von einem Frontrunning-Bot stammten. Die Transaktionen werden in der Reihenfolge ihrer Position im Block ausgeführt (Position 96, 105 bzw. 107 im Block Nr. 12036086). Das bedeutet, dass der Bot die Transaktion des Benutzers im Mempool entdeckte und schnell seine eigenen Kauf- (Nr. 1) und Verkaufstransaktionen (Nr. 3) einreichte. Die Kauftransaktion des Bots wird zuerst ausgeführt, dann die des Benutzers und zuletzt die Verkaufstransaktion des Bots mit einem Gewinn von 0,056 ETH. Diese Art von MEV ist schädlich für das Ökosystem, da sie den Benutzern versteckte Verluste auferlegt. Als DeFi-Trader können diese Bots weitgehend vermieden werden, indem man eine hohe Gasgebühr bezahlt sowie die maximale Slippage vor dem Handel korrekt einstellt (eine Funktion, die viele dezentrale Börsen anbieten).

Es gibt auch generalisierte Frontrunning-Bots: Diese prüfen, ob eine Transaktion im Mempool einen unmittelbaren Gewinn für den Absender bringen würde und reichen dann eine eigene Transaktion mit einem höheren Gaspreis ein, um diesen Gewinn abzuschöpfen. Dies ist vor allem bei größeren Exploit-Vorgängen relevant, bei denen manchmal mit einer einzigen Transaktion Millionen von Dollar gemacht werden können. Eine ausführlichere Beschreibung und ein Beispiel für die Tücken, die sich daraus für White Hat Hacking ergeben, findet sich hier.

 

Wer extrahiert MEV?

Derzeit extrahieren Miner nicht viel MEV, obwohl sie in einer erstklassigen Position dafür sind. Dennoch profitieren die Miner indirekt, da die MEV-Extraktions-Bots konkurrieren und die Gaspreise in die Höhe treiben. Bisher gingen 88% ($285M) des gesamten MEV an die Transaktionsversender (die Extraktions-Bots) und 12% ($39M) an die Miner durch Transaktionsgebühren. Von den Top-20-Transaktionsgebührenzahlern sind mindestens drei höchstwahrscheinlich Arbitrage-/Frontrunning-/Backrunning-Bots (Beispiel #1, #2, #3). Solche Bots sind Teil des Grundes für die hohen Gaspreise auf Ethereum.

 

Fazit

Blockchains wie Bitcoin oder Ethereum sind offen und genehmigungsfrei. Das ist großartig für die Transparenz, schafft aber auch eine sehr konfliktreiche Umgebung: Was ausgenutzt werden kann, wird auch ausgenutzt werden – sei es ein hackbarer Smart Contract, eine schlecht gesicherte Brain Wallet oder eine front-runnable Transaktion an einer dezentralen Börse. An solchen Problemen wird gearbeitet, im Fall der MEV könnten neuartige Auktionsmechanismen für die Transaktionsbestellung das potenzielle Problem für die Sicherheit der Blockchain abmildern.

Langfristig gesehen schafft das Überleben in einer solchen Umgebung robuste Systeme. Die Macht der Open-Source-Technologie wird mit wirtschaftlichen Anreizen kombiniert, um Schwachstellen aufzudecken – was bedeutet, dass kluge Köpfe rund um die Welt ständig sowohl die Protokolle selbst als auch die darauf aufbauenden Anwendungen überprüfen, um sie sicherer zu machen.

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