💻 computer science

Towards Decentralized Searcher Competition in MEV Markets

Dit artikel behandelt de centralisatie van de MEV-markt door een met Shapley-plafonds uitgeruste veilingmechanisme voor te stellen met Bayesiaanse beveiligingsbeperkingen om een eerlijkere beloningsverdeling te waarborgen en Sybil-aanvallen en validatorcollusie onder heterogene zoekers te voorkomen.

Oorspronkelijke auteurs: Roozbeh Sarenche, Yunwen Liu

Gepubliceerd 2026-08-12

📖 8 min leestijd🧠 Diepgaand

CC BY 4.0

Oorspronkelijke auteurs: Roozbeh Sarenche, Yunwen Liu

Oorspronkelijk artikel gelicentieerd onder CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). ✨ Dit is een AI-gegenereerde uitleg van het onderstaande artikel. Het is niet geschreven of goedgekeurd door de auteurs. Raadpleeg het oorspronkelijke artikel voor technische nauwkeurigheid. Lees de volledige disclaimer

Stel je een bruisende digitale marktplaats voor waar onzichtbare racers, bekend als "searchers", constant op zoek zijn naar kleine, vluchtige kansen om geld te verdienen. Dit is geen normale markt; het is de verborgen motor van een blockchain, een systeem dat bedoeld is om door iedereen te worden beheerd, niet alleen door een paar grote bazen. In deze wereld is "Maximal Extractable Value" (MEV) de prijs: het is de extra winst die je uit een transactie kunt persen door de volgorde van gebeurtenissen te herschikken, zoals een sluwe shopper die een artikel koopt net voor een prijsverhoging en het direct daarna weer verkoopt. Om deze prijzen te bemachtigen, racen de searchers om de eerste te zijn die hun code indienen bij de "block builders" van de blockchain, die fungeren als de wedstrijdfunctionarissen die beslissen wie de volgende ronde mag lopen. De huidige regel van het spel is simpel maar meedogenloos: wie het meeste geld biedt aan de builder, wint de hele prijs, en de rest krijgt niets. Dit "winner-take-all"-systeem heeft een nare bijwerking: het moedigt een paar super snelle, super rijke racers aan om alles te domineren, waardoor kleinere spelers worden weggedrukt en een eerlijke, open race verandert in een gesloten club.

Dit artikel duikt diep in die race om te zien of we de regels kunnen veranderen om het eerlijker te maken zonder dat bedriegers de overhand krijgen. De auteurs, Roozbeh Sarenche en Yunwen Liu, stellen dat de huidige "hoogste bieder wint"-aanpak geweldig is in het stoppen van één specif kind van bedrog (waarbij een racer zijn eigen code kopieert om zich voor te doen als vele mensen), maar verschrikkelijk is in het openhouden van de competitie. Ze laten zien dat wanneer racers verschillende snelheden en vaardigheden hebben, het huidige systeem de snelste enkelingen de kans geeft om alle beloningen op te slepen, waardoor de rest met kruimels achterblijft. Om dit te oplossen, stellen ze een nieuwe manier voor om de prijzenpot te verdelen, de "Shapley-capped auction". In plaats van alles aan de enkele winnaar te geven, kijkt dit nieuwe systeem naar hoeveel elke racer daadwerkelijk heeft bijgedragen aan het succes van de groep en deelt de buit dienovereenkomstig uit, maar dan met strikte veiligheidssloten om te voorkomen dat bedriegers het systeem manipuleren. Door middel van computersimulaties en het bekijken van echte data van de Ethereum-blockchain, suggereren ze dat deze nieuwe methode de race, die nu wordt gedomineerd door een handvol reuzen, kan veranderen in een levendige competitie waarin tientallen racers daadwerkelijk kunnen winnen.

Het Probleem: De "King of the Hill"-race

Om het probleem te begrijpen, stel je een videogame-toernooi voor waarbij de prijs een enorme zak goudstukken is. In de huidige versie van dit spel zijn er veel spelers, maar slechts degene die de grootste "toegangsprijs" aan de scheidsrechter betaalt, krijgt de zak. Iedereen anders betaalt niets en krijgt ook niets.

Het artikel wijst erop dat deze opzet een probleem creëert dat "centralisatie" wordt genoemd. In de echte wereld hebben sommige spelers betere computers, sneller internet en meer geld dan anderen. In een "winner-take-all"-race stapelen deze voordelen zich op. Als je iets sneller bent of iets betere informatie hebt, win je bijna elke keer. Als je bijna elke keer wint, word je rijk. Als je rijk wordt, kun je nog betere computers kopen. Al snel heb je een situatie waarin één of twee spelers 90% van het goud winnen, en de rest van de spelers alleen maar vanaf de zijlijn toekijkt. Dit is slecht voor de blockchain, want het hele punt van deze systemen is dat ze gedecentraliseerd zijn—beheerd door veel mensen, niet door een paar koningen.

De auteurs keken ook naar een specifiek type bedrog genaamd een "Sybil attack". Stel je een speler voor die probeert het spel te manipuleren door 100 nepaccounts aan te maken, die allemaal dezelfde strategie gebruiken, alleen om de kans op winst te vergroten. In het huidige "hoogste bieder"-systeem werkt dit niet echt, omdat de speler nog steeds de volledige toegangsprijs voor elk nepaccount moet betalen, en hij de prijs slechts één keer krijgt. Dus het huidige systeem is eigenlijk best goed in het stoppen van dit specifieken soort bedrog. De auteurs stellen echter dat het goed zijn in het stoppen van bedriegers niet genoeg is als het spel nog steeds tegen de kleine spelers is gemanipuleerd.

De Oplossing: De "Eerlijk Delen"-pot

De auteurs stellen een nieuwe manier voor om de race te organiseren, die ze de Entry-Filtered Shapley-Capped Auction noemen. Laten we deze chique naam ontleden aan de hand van een verhaal over een groep schatzoekers.

1. De Entry Filter (De Poortwachter):
Eerst mag niet iedereen meedoen. Het systeem stelt een minimale kwaliteitsnorm vast. Als de kaart van een schatzoeker niet goed genoeg is (hun code is niet efficiënt genoeg), wordt hen beleefd gevraagd te vertrekken. Dit voorkomt dat het spel verstopt raakt met waardeloze inzendingen en helpt te voorkomen dat bedriegers het systeem overspoelen met laagwaardige kopieën.

2. De Shapley Waarde (De Eerlijke Splitser):
Dit is het hart van het nieuwe idee. In plaats van de hele schat aan de persoon te geven die de beste kaart heeft gevonden, kijkt het systeem naar hoeveel elke persoon heeft bijgedragen aan het succes van de groep. Stel je een groep vrienden voor die proberen een puzzel op te lossen. Als één persoon de deksel van de doos brengt, een ander de hoekstukjes en een derde de randstukjes, hebben ze allemaal geholpen. De "Shapley-waarde" is een wiskundige manier om precies te berekenen hoeveel krediet elke persoon verdient op basis van hun unieke bijdrage. In deze nieuwe veiling, als meerdere zoekers goede kansen vinden, wordt de winst verdeeld onder hen op basis van hoeveel zij aan de mix hebben toegevoegd, in plaats van dat het alleen naar de enkele "winnaar" gaat.

3. De Cap en de Burn (Het Veiligheidsventiel):
Dit is het lastige deel. Als het systeem het geld gewoon onder iedereen verdeelt, kan een bedrieger proberen 1.000 nepaccounts aan te maken om 1.000 kleine stukjes van de taart te krijgen. Om dit te stoppen, heeft het nieuwe systeem een "cap" (een limiet). Het zegt: "Oké, we zullen het geld eerlijk verdelen, maar alleen onder de top paar beste inzendingen." Als te veel mensen proberen deel te nemen, schakelt het systeem over naar een "fallback"-modus waarbij het alleen de allerbeste betaalt en de rest van het geld "verbrandt" (vernietigt). Dit maakt het een verlieslatende strategie om veel nepaccounts aan te maken.

De "burn" is als een boete. Als een bedrieger probeert zijn strategie op te splitsen in vele kopieën om het systeem te manipuleren, is de wiskunde zo ontworpen dat de straf (het verbrande geld) altijd groter is dan de extra winst die hij zou kunnen behalen. Dit houdt het spel veilig tegen bedriegers, terwijl het nog steeds eerlijk blijft voor de eerlijke spelers.

Wat de Cijfers Zeggen

De auteurs hebben dit niet alleen verzonnen; ze hebben het getest. Ze bouwden een computermodel van hoe deze zoekers concurreren en draaiden duizenden simulaties. Ze keken ook naar echte data van de Ethereum-blockchain door meer dan een half miljoen transacties te analyseren om te zien hoe echte zoekers zich gedragen.

Hun bevindingen waren duidelijk:

De Oude Manier (First-Price Auction): In hun simulaties werd het "winner-take-all"-systeem erg oneerlijk wanneer de race competitief werd. In de meest geconcentreerde scenario's ontdekten ze dat effectief slechts één zoeker alle beloningen won, ook al waren er veel spelers. De "fairness score" (eerlijkheidsscore) daalde naar bijna nul.
De Nieuwe Manier (Shapley-Capped): Toen ze hun nieuwe systeem toepasten, veranderden de resultaten drastisch. In diezelfde geconcentreerde scenario's liet het nieuwe systeem 3 tot 4 (en soms meer) zoekers de beloningen eerlijk delen. De eerlijkheidsscore steeg aanzienlijk.

Bijvoorbeeld, in een scenario waarin het oude systeem een eerlijkheidsscore van 0,075 gaf (wat betekent dat er bijna geen eerlijkheid was), verhoogde het nieuwe systeem dit naar 0,726 (wat veel meer eerlijkheid betekent), terwijl het systeem nog steeds veilig bleef tegen bedriegers.

Ze keken ook naar real-world data van Ethereum. Ze vonden twee soorten schattenjachten:

High-Margin Hunts: Dit zijn zeldzame, grote prijzen. Hier was het oude systeem zeer geconcentreerd, waarbij een paar grote spelers de dienst uitmaakten. Het nieuwe systeem zou dit veel eerlijker hebben gemaakt door de beloningen onder meer spelers te verspreiden.
High-Volume Hunts: Dit zijn kleine, frequente prijzen. Hier was het oude systeem al enigszins eerlijk omdat er zoveel spelers waren. Het nieuwe systeem veranderde de eerlijkheid hier niet veel, maar zorgde er wel voor dat het systeem veilig bleef tegen bedriegers.

De Kern van het Verhaal

Het artikel suggereert dat de huidige manier van het draaien van deze blockchain-veilingen lijkt op een race waarbij de snelste loper de hele trofee krijgt en de rest met lege handen naar huis gaat. Dit moedigt een paar superteams aan om de macht te grijpen. De auteurs stellen een nieuw regelboek voor waarbij de trofee wordt gedeeld op basis van hoeveel iedereen heeft geholpen, maar met een strikte limiet om bedriegers tegen te houden.

Hun werk suggereert dat we beide kunnen hebben: een systeem dat zowel eerlijk is (beloningen voor veel verschillende spelers) als veilig (het stoppen van bedriegers). Het is geen toverstaf die alles direct oplost, maar het biedt een veelbelovend nieuw pad om de blockchain-race open, competitief en leuk te houden voor iedereen, en niet alleen voor de rijksten. De auteurs benadrukken dat dit een theoretische en gesimuleerde oplossing is die in de echte wereld getest moet worden, maar de wiskunde en de data wijzen tot nu toe in een zeer hoopvolle richting.

Technische Samenvatting: Naar gedecentraliseerde zoekerscompetitie in MEV-markten

1. Probleemstelling

Maximal Extractable Value (MEV)-markten op permissionless blockchains staan voor aanzienlijke centralisatierisico's. Hoewel bestaande literatuur uitgebreid de centralisatie onder block builders en validators heeft geanalyseerd, identificeert dit paper zoekerscompetitie (searcher competition) als een afzonderlijk en kritiek locus van centralisatie.

Huidige MEV-extractie vertrouwt op een first-price, winner-take-all veiling mechanisme waarbij zoekers bieden voor de inclusie van een block. Het paper betoogt dat dit ontwerp, gecombineerd met inherente zoekersheterogeniteit (verschillen in de dekking van kansen, executie-efficiëntie, kapitaal en informatie), leidt tot een ernstige concentratie van beloningen. In deze omgeving vloeien beloningen toe aan de zoeker met de hoogste rang (hoogste bod of beste executie) in plaats van proportioneel te worden verdeeld op basis van marginale bijdragen. Deze "rangdominantie" creëert hoge toetredingsbarrières, versterkt de dominantie van gespecialiseerde infrastructuur en ondermijnt de decentralisatie-doelstellingen van permissionless protocollen.

De kernuitdaging is het ontwerpen van een mechanisme dat beloningen breder en eerlijker verdeelt onder zoekers, terwijl de beveiligingsgaranties in een permissionless omgeving strikt worden gehandhaafd. Specifiek moet elk mechanisme dat meerdere inzendingen beloont, het volgende voorkomen:

Sybil-aanvallen: Zoekers die een enkele executiestrategie splitsen in meerdere identiteiten (gekopieerde of gedegradeerde code) om een groter deel van de beloningen te veroveren.
Validator-Zoeker Collusie: Coalities waarbij validators en zoekers coördineren om gezamenlijke opbrengsten te verhogen door middel van identiteitssplitsing.

2. Methodologie

Systeemmodel

De auteurs ontwikkelen een heterogeen model van zoekerscompetitie bestaande uit:

Entiteiten: Een eindige verzameling zoekers $S$ en één validator.
Kansklassen: MEV-kansen worden gegroepeerd in klassen (bijv. arbitrage, liquidatie).
Heterogeniteit: Zoekers verschillen in:
- Kansdekking: De waarschijnlijkheid $\alpha_{i,\tau}$ om een kans in klasse $\tau$ te ontdekken.
- Executiekwaliteit: De gecertificeerde genormaliseerde netto waarde $z_{i,o}$ van hun executiecode, afgeleid van de bruto waarde minus de executiekosten.
Informatiestructuur: Een Bayesiaans kader waarbij zoekers hun eigen code en waarde kennen, maar alleen de distributieve primitieven van de deelname en waarden van concurrenten kennen vóór de deadline voor indiening.

Evaluatiemetrieken

Het paper introduceert twee primaire metrieken om veilingmechanismen te evalueren:

Shapley-gewogen Jain Fairness Index ( $J_{Sh}$ ): Meet of beloningen proportioneel zijn aan de marginale bijdragen (Shapley-waarden) van de zoekers aan het verwachte surplus. Een waarde van 1 duidt op perfecte bijdrage-gecorrigeerde eerlijkheid; lagere waarden duiden op concentratie.
Verwachte-Beloning Herfindahl–Hirschman Index (ER-HHI): Meet de concentratie van de langetermijnverwachte beloningen onder de zoekers. Het reciproque ( $N_{eff}$ ) vertegenwoordigt het "effectieve aantal beloonde zoekers."

Beveiligingsdefinities

Het paper definieert beveiliging tegen afwijkingen in een Bayesiaanse context (het evalueren van verwachte opbrengsten voorwaardelijk op de eigen deelname en waarde van een zoeker):

Bayesiaanse Copied-Code Sybil Resistentie: Voorkomt dat een zoeker zijn verwachte opbrengst verhoogt door meerdere kopieën of gedegradeerde versies van zijn eigen code in te dienen.
Bayesiaanse Validator–Zoeker Coalitie Resistentie: Voorkomt dat een zoeker en een validator hun gezamenlijke verwachte opbrengst verhogen door middel van afwijkingen via gekopieerde code.

3. Belangrijkste Bijdragen

A. Analyse van de First-Price Auction (FPA)

Het paper stelt de standaard FPA vast als benchmark.

Beveiliging: De FPA wordt bewezen robuust tegen copied-code Sybil-afwijkingen en validator-zoeker coalities in een ex-post zin (en dus ook Bayesiaans). Omdat alleen het hoogste bod wint, leidt het splitsen van een strategie in meerdere biedingen niet tot een hogere winkans of opbrengst.
Economisch Falen: Onder heterogeniteit beloont de FPA rangdominantie in plaats van marginale bijdrage.
- Als er een kleine set "dominante" zoekers (hoge dekking of hoge executiekwaliteit) bestaat, winnen zij bijna altijd.
- Het paper bewijst dat wanneer de participatiekans van dominante zoekers de 1 nadert, het effectieve aantal beloonde zoekers ( $N_{eff}$ ) convergeert naar de omvang van de dominante klasse (mogelijk 1), en de fairness index ( $J_{Sh}$ ) instort.
- Dit leidt tot een "winner-take-all" uitkomst waarbij zoekers van lagere kwaliteit effectief worden uitgesloten van beloningen, wat centralisatie versterkt.

B. Voorgesteld Mechanisme: Entry-Filtered Shapley-Capped Auction (SCA)

Om de beperkingen van de FPA aan te pakken, stellen de auteurs de Entry-Filtered Shapley-Capped Auction voor.

Mechanismeontwerp:
1. Entry Filter: Indieningen met gecertificeerde netto waarden onder een drempelwaarde $\theta$ worden geweigerd.
2. Shapley Sharing: Als het aantal toegelaten inzendingen ( $t_\theta$ ) onder een limiet $H$ ligt, worden de beloningen verdeeld volgens de Shapley-waarde van de validator-afhankelijke max-game, geschaald door retentieparameters ( $\eta_S, \eta_V$ ).
3. Capped Fallback: Als $t_\theta > H$ , schakelt het mechanisme over naar een conservatieve tak waarbij slechts de hoogste inzending een beloning ontvangt (geschaald omlaag), en de rest van het surplus wordt verbrand (burned).
Beveiliging via Burning: Het mechanisme gebruikt burn-functies (het verbranden van een deel van het surplus) om de economische prikkel voor Sybil-aanvallen te elimineren. Door de burn-parameters ( $\kappa_S, \kappa_V$ ) zorgvuldig te kalibreren, zorgt het mechanisme ervoor dat de verwachte opbrengst van een zoeker (of coalitie) niet toeneemt door de inzending te splitsen in meerdere identiteiten.
Theoretische Garanties: Het paper biedt een Bayesiaanse beveiligingskarakterisering en bewijst dat de SCA, met geschikte parameterkeuzes, resistent is tegen copied-code Sybil-afwijkingen en validator-zoeker coalities. Het bewijst ook budgettaire haalbaarheid (totale betalingen + burn $\leq$ totale waarde).

C. Empirische Kalibratie

De auteurs kalibreren hun model met behulp van Ethereum on-chain arbitrage data (577.264 transacties).

Ze classificeren zoekers in drie strategieprofielen: Margin-oriented (hoge winst per tx), Volume-oriented (hoge tx-count) en Mixed.
Ze extraheren afgekapte log-normale distributies voor executiekosten en participatiekansen voor "Elite", "Middle" en "Tail" segmenten binnen elk strategieprofiel.
Deze empirische distributies worden gebruikt om de FPA en SCA te simuleren en te vergelijken onder realistische omstandigheden.

4. Resultaten

Theoretische Benchmarks

FPA Centralisatie: In scenario's met asymmetrische zoekerspopulaties (bijv. een kleine eliteklasse met hoge dekking/kwaliteit), leidt de FPA tot extreme concentratie. In het "Single Elite Searcher" scenario daalt $N_{eff}$ naar $\approx 1,04$ en $J_{Sh}$ naar $0,075$, wat wijst op bijna totale monopolisering van de beloningen.
SCA Decentralisatie: De Entry-Filtered SCA verbetert de decentralisatie aanzienlijk. In hetzelfde "Single Elite" scenario behoudt de SCA een $N_{eff}$ van $\approx 3,78$ en een $J_{Sh}$ van $0,726$. Het slaagt erin beloningen breder te verdelen onder een grotere groep zoekers op basis van hun marginale bijdragen.
Trade-off: Er is een trade-off tussen beveiliging en dekking. Lagere toetredingsdrempels ( $\theta$ ) laten meer zoekers toe (wat decentralisatie verbetert) maar vereisen hogere burn-percentages ( $\kappa_S$ ) om Sybil-resistentie te handhaven.

Empirische Bevindingen

Geconcentreerde Kansen (C1 - Margin-oriented): In kansklassen waar competitie van nature geconcentreerd is (weinig elite-contracten domineren), presteert de FPA slecht ( $J_{Sh} = 0,175$ ). De SCA verbetert de eerlijkheid drastisch ( $J_{Sh} = 0,983$ ) en verhoogt het effectieve aantal beloonde zoekers.
Diffuse Kansen (C2 - Volume-oriented): In zeer competitieve, op volume gedreven markten is de FPA al relatief gedecentraliseerd ( $J_{Sh} = 0,997$ ). De SCA biedt marginale verbeteringen in eerlijkheid, maar zorgt ervoor dat de verdeling van beloningen breed blijft, zelfs onder strikte Sybil-resistentie restricties.
Validatie van Beveiliging: In alle gekalibreerde scenario's is de meest bindende afwijking voor beveiliging een two-copy exact-copy attack op de toelatingsgrens. De voorgestelde parameters weerhouden deze afwijking succesvol.

5. Betekenis en Claims

Het paper claimt dat decentralisatie in MEV-markten fundamenteel een mechanismeontwerpprobleem is, en niet alleen een kwestie van infrastructuur of toegang tot orderflow.

Beperking van het Huidige Ontwerp: De auteurs demonstreren dat de standaard first-price, winner-take-all veiling, hoewel veilig tegen Sybil-aanvallen, economisch centraliserend is onder realistische heterogeniteit. Het beloont "rang" in plaats van "bijdrage", waardoor dominante actoren het merendeel van de MEV kunnen opeisen.
Haalbaarheid van Alternatieven: Het paper betoogt dat het mogelijk is om een mechanisme te ontwerpen dat gelijktijdig bereikt:
1. Bijdrage-gecorrigeerde Eerlijkheid: Beloningen proportioneel aan de Shapley-waarden.
2. Beloningsdecentralisatie: Een bredere verdeling van beloningen onder zoekers.
3. Permissionless Beveiliging: Robuustheid tegen Sybil-aanvallen en validator-collusie zonder dat daarvoor vertrouwde derde partijen nodig zijn.
De Rol van Burning: De introductie van burning (het verbranden van surplus) wordt gepresenteerd als een noodzakelijke trade-off om prikkels in lijn te brengen. Door een deel van het surplus te verbranden, heft het mechanisme de winstprikkel voor identiteitssplitsing op, wat een eerlijkere verdeling mogelijk maakt zonder de beveiliging in gevaar te brengen.

De auteurs concluderen dat de Entry-Filtered Shapley-Capped Auction een levensvatbaar pad biedt naar meer gedecentraliseerde MEV-markten, met name in de kansklassen waar huidige mechanismen leiden tot monopolistische concentratie van beloningen. Ze benadrukken dat de parameters van het mechanisme (drempels, caps, burn-rates) zorgvuldig moeten worden gekalibreerd om de balans te vinden tussen brede participatie en beveiliging tegen strategische afwijkingen.