SoK: The Evolution of Maximal Extractable Value, From Miners to Cross-Chain

Questo Systematization of Knowledge (SoK) offre un'analisi storica completa dell'evoluzione del Maximal Extractable Value (MEV) nelle blockchain, suddividendola in tre epoche distinte che vanno dai Miners Extractable Value nelle reti Proof-of-Work alle sfide attuali del MEV cross-chain, fornendo al contempo una tassonomia unificata, valutando le contromisure adottate e proponendo un'agenda di ricerca per metriche standardizzate e infrastrutture cross-chain.

L'essenziale

Immagina il mondo delle criptovalute non come un semplice libro di conti digitale, ma come un enorme mercato all'aperto, affollato, rumoroso e pieno di opportunità. In questo mercato, c'è una cosa chiamata MEV (Maximal Extractable Value), che in italiano potremmo chiamare "Valore Massimo Estraibile".

In parole povere: il MEV è il profitto che si può fare manipolando l'ordine in cui le transazioni vengono processate.

Pensa a una coda alla cassa di un supermercato. Se sei il cassiere (o chi controlla la coda), puoi decidere chi passa prima. Se sai che un cliente sta per comprare un'azione che sta per salire di prezzo, puoi farti passare prima tu, comprarla, e poi far passare il cliente originale, vendendola subito a un prezzo più alto. Hai guadagnato soldi senza fare nulla di illegale, solo sfruttando il tuo posto in coda.

Questo articolo è una mappa storica che ci racconta come questa "coda" è cambiata nel tempo, divisa in tre grandi epoche (o "Era").

Ecco la storia raccontata in modo semplice:

🕰️ Era 1: Il "Minatore" e la Foresta Oscura (2014 - 2020)

Il contesto: All'inizio, la blockchain era come un tabellone pubblico in una piazza. Tutti potevano vedere le transazioni in attesa (la "mempool") prima che venissero inserite nei blocchi. Chi controllava il tabellone erano i Minatori (come i guardiani della piazza).

• La scoperta: Nel 2014, un trader anonimo (pmcgoohan) avvertì: "Ehi, i guardiani possono vedere cosa state per comprare e inserirsi prima di voi per rubarvi il profitto!".
• La metafora: Immagina di ordinare un caffè. Il barista (il minatore) vede che stai per ordinare un caffè speciale che costerà domani il doppio. Il barista ordina il caffè per sé stesso prima di te, lo vende subito a te a un prezzo più alto e intasca la differenza.
• Il problema: Questo creava una "Foresta Oscura". Chiunque entrasse nel mercato era preda di robot (bot) che aspettavano solo di vedere la tua mossa per colpirti. Era una guerra di velocità e di offerte (chi pagava di più per essere servito prima).

🏭 Era 2: L'Industrializzazione e la Fabbrica (2020 - 2024)

Il contesto: Il mercato è diventato enorme. Non bastava più essere un singolo minatore; è nata un'industria complessa. Il termine è cambiato da "Valore Estraibile dal Minatore" a Valore Massimo Estraibile (perché non solo i minatori, ma chiunque controlli l'ordine può farlo).

• La rivoluzione: È nata la Flashbots (una sorta di "agenzia di trasporti privata"). Invece di gridare nella piazza affollata, i trader hanno iniziato a inviare le loro transazioni in pacchetti privati direttamente ai costruttori di blocchi.
• La metafora: Immagina che invece di fare la fila al banco, tu abbia un tunnel privato che porta direttamente alla cucina del ristorante. Qui, i "Costruttori" (Builder) assemblano i blocchi come se fossero linee di montaggio, e i "Propositori" (Proposer) scelgono solo il blocco più costoso.
• Cosa è cambiato:
  • Il mercato si è "industrializzato": ci sono aziende specializzate solo a trovare questi profitti.
  • Si è scoperto che si può fare profitto anche fuori dalla catena (ad esempio, comprando su un exchange centralizzato e vendendo su uno decentralizzato).
  • È emerso il concetto di Valore Realizzato: quanto profitto è stato davvero incassato, non solo quanto si poteva incassare.

🌉 Era 3: Il Salto Multi-Ponte (2024 - Oggi)

Il contesto: Ora non c'è più una sola piazza, ma molti mercati collegati da ponti (Layer 2, exchange diversi, catene diverse).

• La nuova frontiera: Il MEV non è più solo dentro una singola catena. Ora i bot devono coordinarsi per saltare da un ponte all'altro.
• La metafora: Immagina di dover fare un giro in auto per guadagnare soldi. Prima dovevi solo correre in una città. Ora devi correre in tre città diverse, attraversare tre ponti diversi, e farlo tutto in pochi secondi.
  • Se il ponte è lento, perdi l'opportunità.
  • Se i ponti non si parlano bene, perdi soldi.
• Il nuovo pericolo: I bot ora fanno "sandwich" (panini) che attraversano più catene. Possono vedere che stai per spostare soldi dal Ponte A al Ponte B, e inserirsi nel mezzo per rubare il profitto mentre i tuoi soldi sono in transito.
• Il paradosso: Su alcune nuove "piazze" (Layer 2), non c'è più il tabellone pubblico. Quindi i bot non possono più "vedere" e aspettare. Invece, lanciano migliaia di transazioni a caso (come se lanciassero monete in aria) sperando che una di quelle vinca. Questo crea molto "rumore" e traffico inutile (spam).

🛡️ Come ci difendiamo? (Le Soluzioni)

L'articolo spiega che per ogni problema c'è stata una soluzione, ma ogni soluzione ne crea di nuovi:

1. Crittografia: Come mettere le transazioni in una scatola blindata che si apre solo quando è il momento di processarle. Così il minatore non può vedere cosa c'è dentro prima di decidere l'ordine.
2. Aste: Invece di pagare per la velocità, si fanno aste per il diritto di essere processati.
3. Separazione dei ruoli: Chi costruisce il blocco non è lo stesso che lo propone, per evitare che uno faccia il furbo da solo.
4. Intenti: Invece di dire "compra questo token a questo prezzo", dici semplicemente "voglio il miglior prezzo possibile". Un sistema di "risolutori" (solver) compete per soddisfare il tuo desiderio, togliendo potere ai manipolatori.

🎯 Il Messaggio Finale

Questo articolo ci dice che il MEV è come un virus evolutivo.

• All'inizio era un semplice bug (Era 1).
• Poi è diventato un'industria potente (Era 2).
• Ora è un ecosistema complesso che attraversa tutto il mondo digitale (Era 3).

La sfida per il futuro non è solo trovare più profitto, ma capire come rendere questo mercato giusto e sicuro per tutti, senza che pochi "super-attrezzati" rubino tutto il valore agli utenti normali. È una corsa tra chi cerca di rubare e chi cerca di proteggere il sistema.

Sommario tecnico

Ecco un riassunto tecnico dettagliato del paper "SoK: The Evolution of Maximal Extractable Value, From Miners to Cross-Chain" di Davide Mancino e Hasret Ozan Sevim, redatto in italiano.

Titolo

SoK: L'Evoluzione del Maximal Extractable Value (MEV), dai Minatori al Cross-Chain

1. Il Problema

Il Maximal Extractable Value (MEV) rappresenta uno dei fenomeni più critici che influenzano la sicurezza, l'equità e la dinamica economica dei sistemi blockchain. Originariamente definito come "Miner Extractable Value" (MEV) nel contesto del Proof-of-Work (PoW), il MEV si riferisce al profitto che può essere estratto da entità che controllano l'ordinamento delle transazioni all'interno di un blocco.

Il problema centrale affrontato dal paper è la frammentazione della letteratura esistente e la rapida evoluzione del concetto di MEV. Con il passaggio dal PoW al Proof-of-Stake (PoS), l'ascesa delle Layer-2 (Rollup), e l'integrazione di ponti (bridge) e scambi centralizzati (CEX), l'estrazione di valore non è più limitata a una singola catena o a un singolo attore (il minatore). La sfida attuale risiede nella complessità della estrazione cross-domain (tra diverse blockchain e domini di ordinamento), che introduce nuove vulnerabilità, centralizzazione e rischi per la sicurezza del consenso, rendendo necessari nuovi framework di analisi e mitigazione.

2. Metodologia

Gli autori adottano un approccio di Systematization of Knowledge (SoK) storico-evolutivo. Invece di organizzare la letteratura per tema o tecnica, strutturano l'analisi lungo una linea temporale cronologica, dividendo l'evoluzione del MEV in tre distinte epoche (Era).

L'analisi si basa su due assi principali:

1. Asse Temporale: Copre il periodo dal 2014 al 2025, suddiviso in tre ere.
2. Asse Concettuale: Distingue tra:
   • Valore Estrattibile Potenziale vs. Realizzato: La differenza tra il profitto teoricamente ottenibile con ordinamento ottimale e quello effettivamente catturato nella pratica.
   • MEV Single-Domain vs. Cross-Domain: La distinzione tra estrazione confinata a una singola blockchain e quella che richiede coordinamento tra domini eterogenei (L1, L2, CEX, Bridge).

Il paper sintetizza pubblicazioni accademiche, report industriali e documentazione tecnica, focalizzandosi principalmente su Ethereum e catene compatibili con l'EVM, ma includendo anche altre architetture (Algorand, Polygon, ecc.).

3. Le Tre Ere dell'Evoluzione del MEV

Era I: Miner Extractable Value (Agosto 2014 – Agosto 2020)

• Contesto: Blockchain Proof-of-Work con mempool pubblico.
• Sviluppi Chiave:
  • Inizio con l'avviso di pmcgoohan (2014) sui minatori che front-runnano le transazioni.
  • Formalizzazione del concetto da parte di Daian et al. ("Flash Boys 2.0", 2019), che identificano le aste per il gas (PGAs) e gli attacchi "Time-Bandit" (riorganizzazione della catena per catturare valore storico).
  • Riconoscimento del "Dark Forest" (Robinson & Konstantopoulos, 2020): il mempool è un ambiente ostile dove la trasparenza porta allo sfruttamento.
• Caratteristiche: L'estrazione è guidata dai minatori, basata su aste del gas pubbliche, e vista principalmente come una minaccia alla sicurezza del consenso.

Era II: Maximal Extractable Value (Agosto 2020 – Aprile 2024)

• Contesto: Transizione al Proof-of-Stake (The Merge), nascita di Flashbots e infrastrutture private.
• Sviluppi Chiave:
  • Generalizzazione del termine: Da "Miner" a "Maximal", riconoscendo che qualsiasi entità con potere di ordinamento (validatori, sequencer) può estrarre valore.
  • Infrastruttura: Nascita di Flashbots e canali privati per le transazioni, riducendo la visibilità nel mempool pubblico.
  • Proposer-Builder Separation (PBS): Con MEV-Boost, il ruolo di costruire il blocco (Builder) viene separato da quello di proporlo (Proposer), creando una catena di approvvigionamento complessa.
  • MEV Realizzato (REV): Distinzione tra valore potenziale e valore effettivamente catturato.
  • MEV Non-Atomic: Estensione dell'estrazione a strategie che coinvolgono più transazioni o domini (es. arbitraggio CEX-DEX).
• Caratteristiche: Industrializzazione dell'estrazione, centralizzazione dei builder, e focus sulla misurazione empirica del valore realizzato.

Era III: Cross-Chain MEV (Aprile 2024 – Presente)

• Contesto: Ecosistema multi-chain, Layer-2 (Rollup), Bridge.
• Sviluppi Chiave:
  • Torres et al. ("Rolling in the Shadows"): Prima analisi sistematica del MEV attraverso i Rollup, identificando attacchi "Cross-Layer" (es. sandwich tra L1 e L2).
  • MEV Ottimistico/Speculativo: Sui Rollup, l'assenza di mempool pubblico porta a strategie speculative dove i bot inviano transazioni on-chain in massa sperando in opportunità, generando spam.
  • Arbitraggio Cross-Chain: Distinzione tra SIA (Sequence-Independent, capitale pre-posizionato) e SDA (Sequence-Dependent, movimento di asset tramite bridge).
  • Risultati Empirici: Studi su larga scala (es. Oz et al.) mostrano milioni di dollari di profitto da arbitraggi cross-chain, con una forte concentrazione di attività in poche indirizzi.
• Caratteristiche: L'estrazione dipende dal coordinamento tra domini eterogenei con diversi meccanismi di consenso e latenze, creando nuove superfici di attacco e rischi di centralizzazione dei sequencer cross-domain.

4. Risultati e Contributi Chiave

1. Tassonomia Unificata: Il paper propone un framework concettuale che classifica le strategie MEV in base ai primitivi di ordinamento (front-running, back-running), all'atomicità e allo scope del dominio (single vs. cross).
2. Mappatura Storica Causale: Dimostra come le sfide di ogni era abbiano motivato le innovazioni dell'era successiva (es. la congestione dell'Era I ha portato alle infrastrutture private dell'Era II; la frammentazione dell'Era II ha portato al MEV Cross-Chain dell'Era III).
3. Analisi Empirica:
   • Identificazione di 242.535 arbitraggi cross-chain che hanno generato circa 8,65 milioni di USD di profitto netto in un anno.
   • Rilevamento che l'arbitraggio multi-hop (3+ catene) è estremamente raro e costoso a causa della latenza dei bridge.
   • Dimostrazione che l'80% dei blocchi su Ethereum è prodotto da soli 3 builder, evidenziando rischi di centralizzazione.
4. Mitigazioni e Trade-off:
   • Analisi delle contromisure per ogni era (es. Commit-Reveal, Mempool Crittografati, PBS, Sequencer Condivisi, Intent-based protocols).
   • Evidenziazione che nessuna soluzione è perfetta: le mitigazioni spesso spostano il problema (es. la PBS sposta la centralizzazione dai validatori ai builder) o introducono nuovi compromessi (latenza, complessità).

5. Significato e Implicazioni

Questo lavoro è fondamentale per la comunità blockchain perché:

• Sposta il paradigma: Sposta il focus dalla singola blockchain all'ecosistema multi-dominio. La sicurezza e l'efficienza non possono più essere valutate isolatamente.
• Definisce l'agenda di ricerca: Identifica problemi aperti cruciali, tra cui:
  • La necessità di metriche standardizzate per misurare il MEV (attualmente i dati sono incomparabili).
  • Lo sviluppo di strumenti di rilevamento cross-chain più sofisticati (basati su ML o grafi).
  • L'analisi del benessere (welfare): distinguere tra MEV che crea valore (arbitraggio, liquidazioni) e MEV distruttivo (sandwich, spam).
  • La sicurezza dei Bridge: l'interazione tra vulnerabilità dei bridge e incentivi MEV è un'area critica e poco esplorata.
  • Implicazioni normative: Come regolare il MEV cross-chain che attraversa diverse giurisdizioni.

In conclusione, il paper stabilisce che il MEV non è un bug da eliminare, ma una proprietà strutturale dei sistemi di ordinamento delle transazioni. La gestione futura richiederà una progettazione attenta delle infrastrutture cross-chain, bilanciando decentralizzazione, sicurezza ed efficienza economica.