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Towards Decentralized Searcher Competition in MEV Markets

Este artigo aborda a centralização do mercado de MEV ao propor um mecanismo de leilão com limite de Shapley e restrições de segurança bayesianas para garantir uma distribuição de recompensas mais justa e prevenir ataques Sybil e colusão de validadores entre buscadores heterogêneos.

Autores originais: Roozbeh Sarenche, Yunwen Liu

Publicado 2026-08-12

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CC BY 4.0

Autores originais: Roozbeh Sarenche, Yunwen Liu

Artigo original sob licença CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). ✨ Esta é uma explicação gerada por IA do artigo abaixo. Não foi escrita nem endossada pelos autores. Para precisão técnica, consulte o artigo original. Ler aviso legal completo

Imagine um mercado digital movimentado onde corredores invisíveis, conhecidos como "searchers" (buscadores), estão constantemente caçando oportunidades minúsculas e fugazes para ganhar dinheiro. Este não é um mercado normal; é o motor oculto de uma blockchain, um sistema projetado para ser operado por todos, não apenas por alguns grandes chefes. Neste mundo, o "Valor Máximo Extraível" (Maximal Extractable Value - MEV) é o prêmio: é o lucro extra que você pode extrair de uma transação ao rearranjar a ordem dos eventos, como um comprador astuto que compra um item logo antes de um aumento de preço e o vende imediatamente depois. Para obter esses prêmios, os buscadores correm para ser os primeiros a enviar seu código aos "block builders" (construtores de blocos) da blockchain, que atuam como os oficiais de corrida decidindo quem fará a próxima volta. A regra atual do jogo é simples, mas brutal: quem oferecer o maior lance de dinheiro ao construtor ganha todo o prêmio, e todos os outros não ganham nada. Esse sistema de "vencedor leva tudo" tem um efeito colateral desagradável: incentiva alguns corredores supervelozes e superricos a dominar tudo, expulsando os jogadores menores e transformando uma corrida justa e aberta em um clube fechado.

Este artigo mergulha profundamente nessa corrida para ver se podemos mudar as regras para torná-la mais justa sem deixar que trapaceiros assumam o controle. Os autores, Roozbeh Sarenche e Yunwen Liu, argumentam que a abordagem atual de "maior lance vence" é ótima para impedir um tipo específico de trapaça (onde um corredor copia seu próprio código para fingir ser muitas pessoas), mas é terrível para manter a competição aberta. Eles mostram que, quando os corredores têm velocidades e habilidades diferentes, o sistema atual permite que os mais rápidos dominem todas as recompensas, deixando todos os outros com migalhas. Para consertar isso, eles propõem uma nova maneira de dividir o dinheiro do prêmio chamada "leilão com limite de Shapley" (Shapley-capped auction). Em vez de dar tudo ao vencedor único, este novo sistema observa quanto cada corredor realmente contribuiu para o sucesso do grupo e compartilha o saque de acordo, mas com travas de segurança rigorosas para evitar que trapaceiros manipulem o sistema. Através de simulações de computador e observando dados reais da blockchain Ethereum, eles sugerem que este novo método poderia transformar uma corrida dominada por um punhado de gigantes em uma competição animada onde dezenas de corredores podem realmente vencer.

O Problema: A Corrida do "Rei da Montanha"

Para entender o problema, imagine um torneio de videogame onde o prêmio é um saco gigante de moedas de ouro. Na versão atual deste jogo, existem muitos jogadores, mas apenas aquele que paga a maior "taxa de inscrição" ao árbitro recebe o saco. Todos os outros pagam nada e recebem nada.

O artigo aponta que essa configuração cria um problema chamado "centralização". No mundo real, alguns jogadores têm melhores computadores, internet mais rápida e mais dinheiro do que outros. Em uma corrida de "vencedor leva tudo", essas vantagens se acumulam. Se você é ligeiramente mais rápido ou tem informações ligeiramente melhores, você vence quase sempre. Se você vence quase sempre, você fica rico. Se fica rico, pode comprar computadores ainda melhores. Logo, você tem uma situação em que um ou dois jogadores ganham 90% do ouro, e os outros jogadores estão apenas assistindo das margens. Isso é ruim para a blockchain porque o objetivo desses sistemas é ser descentralizado — operado por muitas pessoas, não por alguns reis.

Os autores também analisaram um tipo específico de trapaça chamada "ataque Sybil". Imagine um jogador tentando manipular o jogo criando 100 contas falsas, todas usando a mesma estratégia, apenas para aumentar suas chances de vencer. No atual sistema de "maior lance", isso não funciona muito bem porque o jogador ainda tem que pagar a taxa de inscrição total para cada conta falsa, e ele só recebe o prêmio uma vez. Portanto, o sistema atual é, na verdade, muito bom em deter esse tipo específico de trapaça. No entanto, os autores argumentam que ser bom em deter trapaceiros não é suficiente se o jogo ainda estiver sendo manipulado contra os pequenos.

A Solução: O Pote de "Parte Justa"

Os autores propõem uma nova maneira de conduzir a corrida, que eles chamam de Leilão com Filtro de Entrada e Limite de Shapley (Entry-Filtered Shapley-Capped Auction). Vamos decompor esse nome pomposo em uma história sobre um grupo de caçadores de tesouros.

1. O Filtro de Entrada (O Porteiro):
Primeiro, nem todos podem jogar. O sistema estabelece um nível mínimo de qualidade. Se o mapa de um caçador de tesouros não for bom o suficiente (seu código não for eficiente o suficiente), ele é educadamente convidado a sair. Isso evita que o jogo fique entupido com envios de baixa qualidade e ajuda a impedir que trapaceiros inundem o sistema com cópias de baixa qualidade.

2. O Valor de Shapley (O Divisor Justo):
Este é o coração da nova ideia. Em vez de dar todo o tesouro para a pessoa que encontrou o melhor mapa, o sistema observa quanto cada pessoa contribuiu para o sucesso do grupo. Imagine um grupo de amigos tentando resolver um quebra-cabeça. Se uma pessoa traz a tampa da caixa, outra traz as peças do canto e uma terceira traz as peças das bordas, todos ajudaram. O "valor de Shapley" é uma forma matemática de calcular exatamente quanto crédito cada pessoa merece com base em sua contribação única. Neste novo leilão, se vários buscadores encontrarem boas oportunidades, o lucro é dividido entre eles com base no quanto eles adicionaram à mistura, em vez de ir apenas para o "vencedor" único.

3. O Limite e a Queima (A Válvula de Segurança):
Aqui está a parte complicada. Se o sistema apenas dividir o dinheiro entre todos, um trapaceiro pode tentar criar 1.000 contas falsas para conseguir 1.000 pequenas fatias do bolo. Para impedir isso, o novo sistema tem um "limite". Ele diz: "Ok, dividiremos o dinheiro de forma justa, mas apenas entre as melhores submissões de topo". Se muitas pessoas tentarem entrar, o sistema muda para um modo de "fallback" (recuo) onde ele paga apenas o melhor e "queima" (destrói) o restante do dinheiro. Isso torna uma estratégia de perder dinheiro ao criar muitas contas falsas.

A "queima" é como uma taxa de penalidade. Se um trapaceiro tentar dividir sua estratégia em muitas cópias para manipular o sistema, a matemática é desenhada para que a penalidade (o dinheiro queimado) seja sempre maior do que o lucro extra que ele poderia obter. Isso mantém o jogo seguro contra trapaceiros, mantendo-o ao mesmo tempo justo para os jogadores honestos.

O Que os Números Dizem

Os autores não apenas sonharam com isso; eles testaram. Eles construíram um modelo de computador de como esses buscadores competem e realizaram milhares de simulações. Eles também analisaram dados reais da blockchain Ethereum, analisando mais de meio milhão de transações para ver como os buscadores reais se comportam.

Suas descobertas foram claras:

O Jeito Antigo (Leilão de Primeiro Preço): Em suas simulações, quando a corrida se tornava competitiva, o sistema de "vencedor leva tudo" tornava-se muito injusto. Nos cenários mais concentrados, eles descobriram que efetivamente apenas um buscador estava ganhando todas as recompensas, embora houvesse muitos jogadores. A "pontuação de justiça" caiu para quase zero.
O Novo Jeito (Com Limite de Shapley): Quando aplicaram seu novo sistema, os resultados mudaram drasticamente. Nos mesmos cenários concentrados, o novo sistema permitiu que 3 a 4 (e às vezes mais) buscadores compartilhassem as recompensas de forma justa. A pontuação de justiça saltou significativamente.

Por exemplo, em um cenário onde o sistema antigo dava uma pontuação de justiça de 0,075 (significando quase nenhuma justiça), o novo sistema elevou-a para 0,726 (significando muito mais justiça), mantendo o sistema seguro contra trapaceiros.

Eles também analisaram dados do mundo real da Ethereum. Encontraram dois tipos de caçadas ao tesouro:

Caçadas de Alta Margem: Estas são prêmios raros e grandes. Aqui, o sistema antigo era muito concentrado, com alguns grandes jogadores dominando. O novo sistema teria tornado isso muito mais justo, espalhando as recompensas para mais jogadores.
Caçadas de Alto Volume: Estas são prêmios pequenos e frequentes. Aqui, o sistema antigo já era um pouco justo porque havia muitos jogadores. O novo sistema não mudou muito a justiça aqui, mas garantiu que o sistema permanecesse seguro contra trapaceiros.

A Conclusão

O artigo sugere que a maneira atual de conduzir esses leilões de blockchain é como uma corrida onde o corredor mais rápido leva todo o troféu, e todos os outros vão para casa de mãos vazias. Isso incentiva alguns supertimes a assumirem o controle. Os autores propõem um novo livro de regras onde o troféu é compartilhado com base no quanto cada um ajudou, mas com um limite estrito para impedir que trapaceiros entrem de forma falsa.

O trabalho deles sugere que podemos ter o melhor dos dois mundos: um sistema que é ao mesmo tempo justo (recompensando muitos jogadores diferentes) e seguro (impedindo trapaceiros). Não é uma varinha mágica que resolve tudo instantaneamente, mas oferece um novo caminho promissor para manter a corrida da blockchain aberta, competitiva e divertida para todos, não apenas para os mais ricos. Os autores enfatizam que esta é uma solução teórica e simulada que precisa ser testada no mundo real, mas a matemática e os dados até agora apontam para uma direção muito esperançosa.

Resumo Técnico: Rumo à Competição de Searchers Descentralizada em Mercados de MEV

1. Declaração do Problema

Os mercados de Valor Extraível Máximo (MEV) em blockchains sem permissão enfrentam riscos significativos de centralização. Enquanto a literatura existente analisou extensivamente a centralização entre construtores de blocos (builders) e validadores, este artigo identifica a competição de searchers como um locus de centralização distinto e crítico.

A extração de MEV atual depende de um mecanismo de leilão de primeiro preço, vencedor leva tudo (first-price, winner-take-all), onde os searchers disputam a inclusão no bloco. O artigo argumenta que esse design, combinado com a inerente heterogeneidade dos searchers (diferenças em cobertura de oportunidades, eficiência de execução, capital e informação), leva a uma severa concentração de recompensas. Neste ambiente, as recompensas acumulam-se para o searcher de maior ranking (maior lance ou melhor execução) em vez de serem distribuídas proporcionalmente às contribuições marginais. Esse "domínio de ranking" cria altas barreiras de entrada, reforça o domínio de infraestruturas especializadas e compromete os objetivos de descentralização de protocolos sem permissão.

O desafio central é projetar um mecanismo que distribua as recompensas de forma mais ampla e justa entre os searchers, mantendo estritamente as garantias de segurança em um ambiente sem permissão. Especificamente, qualquer mecanismo que recompense múltiplas submissões deve prevenir:

Ataques Sybil: Searchers dividindo uma única estratégia de execução em múltiplas identidades (código copiado ou degradado) para capturar uma parcela maior das recompensas.
Colusão Validador-Searcher: Coalizões onde validadores e searchers coordenam para aumentar os ganhos conjuntos através da divisão de identidade.

2. Metodologia

Modelo de Sistema

Os autores desenvolvem um modelo heterogêneo de competição de searchers envolvendo:

Entidades: Um conjunto finito de searchers $S$ e um validador.
Classes de Oportunidade: Oportunidades de MEV são agrupadas em classes (ex: arbitragem, liquidação).
Heterogeneidade: Os searchers diferem em:
- Cobertura de Oportunidade: A probabilidade $\alpha_{i,\tau}$ de descobrir uma oportunidade na classe $\tau$ .
- Qualidade de Execução: O valor líquido normalizado certificado $z_{i,o}$ de seu código de execução, derivado do valor bruto menos os custos de execução.
Estrutura de Informação: Uma estrutura Bayesiana onde os searchers conhecem seu próprio código e valor, mas conhecem apenas as primitivas distributivas da participação e dos valores de seus competidores antes do prazo de submissão.

Métricas de Avaliação

O artigo introduz duas métricas primárias para avaliar mecanismos de leilão:

Índice de Justiça de Jain ponderado por Shapley ( $J_{Sh}$ ): Mede se as recompensas são proporcionais às contribuições marginais (valores de Shapley) dos searchers para o excedente esperado. Um valor de 1 indica justiça perfeita ajustada pela contribuição; valores menores indicam concentração.
Índice de Herfindahl–Hirschman de Recompensa Esperada (ER-HHI): Mede a concentração de recompensas esperadas de longo prazo entre os searchers. O recíproco ( $N_{eff}$ ) representa o "número efetivo de searchers recompensados".

Definições de Segurança

O artigo define a segurança contra desvios em um contexto Bayesiano (avaliando pagamentos esperados condicionais à própria participação e valor do searcher):

Resistência Sybil de Código Copiado Bayesiana: Impede que um searcher aumente seu pagamento esperado ao submeter múltiplas cópias ou versões degradadas de seu próprio código.
Resistência de Coalizão Validador-Searcher Bayesiana: Impede que um searcher e um validador aumentem seu ganho conjunto através de desvios de código copiado.

3. Contribuições Principais

A. Análise do Leilão de Primeiro Preço (FPA)

O artigo estabelece o FPA padrão como um benchmark.

Segurança: O FPA é comprovadamente robusto contra desvios Sybil de código copiado e coalizões validador-searcher em um sentido ex-post (e, portanto, Bayesiano). Como apenas o maior licitante vence, dividir uma estratégia em múltiplos lances não aumenta a probabilidade de vitória ou o pagamento.
Falha Econômica: Sob heterogeneidade, o FPA recompensa o domínio de ranking em vez da contribuição marginal.
- Se existe um pequeno conjunto de "searchers dominantes" (alta cobertura ou alta qualidade de execução), eles quase sempre vencem.
- O artigo prova que, conforme a probabilidade de participação de searchers dominantes se aproxima de 1, o número efetivo de searchers recompensados ( $N_{eff}$ ) converge para o tamanho da classe dominante (potencialmente 1), e o índice de justiça ( $J_{Sh}$ ) colapsa.
- Isso leva a um resultado de "vencedor leva tudo", onde searchers de menor qualidade são efetivamente excluídos das recompensas, reforçando a centralização.

B. Mecanismo Proposto: Leilão com Cap de Shapley e Filtro de Entrada (SCA)

Para abordar as limitações do FPA, os autores propõem o Leilão com Cap de Shapley e Filtro de Entrada (SCA).

Design do Mecanismo:
1. Filtro de Entrada: Submissões com valores líquidos certificados abaixo de um limiar $\theta$ são rejeitadas.
2. Compartilhamento de Shapley: Se o número de submissões admitidas ( $t_\theta$ ) estiver abaixo de um limite $H$ , as recompensas são distribuídas de acordo com o valor de Shapley do jogo dependente do validador, escalonadas pelos parâmetros de retenção ( $\eta_S, \eta_V$ ).
3. Fallback de Cap: Se $t_\theta > H$ , o mecanismo muda para um ramo conservador onde apenas a submissão superior recebe uma recompensa (escalonada para baixo), e o restante do excedente é queimado (burn).
Segurança via Queima (Burning): O mecanismo utiliza funções de queima (queimar uma parte do excedente) para eliminar o incentivo econômico para ataques Sybil. Ao calibrar cuidadosamente os parâmetros de queima ( $\kappa_S, \kappa_V$ ), o mecanismo garante que o pagamento esperado de um searcher (ou coalizão) não aumente ao dividir sua submissão em múltiplas identidades.
Garantias Teóricas: O artigo fornece uma caracterização de segurança Bayesiana, provando que, com escolhas de parâmetros adequadas, o SCA é resistente a desvios Sybil de código copiado e coalizões validador-searcher. Ele também prova a viabilidade orçamentária (pagamentos totais + queima $\leq$ valor total).

C. Calibração Empírica

Os autores calibraram seu modelo usando dados de arbitragem on-chain da Ethereum (577.264 transações).

Eles classificam os searchers em três perfis de estratégia: Orientados a Margem (alto lucro por tx), Orientados a Volume (alto número de tx) e Misto.
Eles extraíram distribuições log-normais truncadas para custos de execução e probabilidades de participação para os níveis "Elite", "Médio" e "Cauda" dentro de cada estratégia.
Essas distribuições empíricas são usadas para simular e comparar o FPA e o SCA sob condições realistas.

4. Resultados

Benchmarks Teóricos

Centralização do FPA: Em cenários com populações de searchers assimétricas (ex: uma pequena classe de elite com alta cobertura/qualidade), o FPA leva à extrema concentração. No cenário de "Único Searcher de Elite", o $N_{eff}$ cai para $\approx 1,04$ e o $J_{Sh}$ para $0,075$, indicando quase total monopólio das recompensas.
Descentralização do SCA: O SCA com Filtro de Entrada melhora significamente a descentralização. No mesmo cenário de "Único Elite", o SCA mantém um $N_{eff}$ de $\approx 3,78$ e um $J_{Sh}$ de $0,726$. Ele distribui com sucesso as recompensas para um conjunto mais amplo de searchers com base em suas contribuições marginais.
Trade-off: Existe um trade-off entre segurança e cobertura. Limiares de entrada mais baixos ( $\theta$ ) admitem mais searchers (melhorando a descentralização), mas exigem taxas de queima mais altas ( $\kappa_S$ ) para manter a resistência Sybil.

Descobertas Empíricas

Oportunidades Concentradas (C1 - Orientados a Margem): Em classes de oportunidade onde a competição é naturalmente concentrada (poucos contratos de elite dominam), o FPA performa mal ( $J_{Sh} = 0,175$ ). O SCA melhora dramaticamente a justiça ( $J_{Sh} = 0,983$ ) e aumenta o número efetivo de searchers recompensados.
Oportunidades Difusas (C2 - Orientados a Volume): Em mercados altamente competitivos e movidos por volume, o FPA já é relativamente descentralizado ( $J_{Sh} = 0,997$ ). O SCA oferece melhorias marginais na justiça, mas garante que a distribuição de recompensas permaneça ampla mesmo sob restrições estritas de resistência Sybil.
Validação de Segurança: Em todos os cenários calibrados, o desvio vinculativo para segurança é um ataque de cópia exata de duas cópias no limite de admissão. Os parâmetros propostos detêm com sucesso esse desvio.

5. Significância e Alegações

O artigo alega que a descentralização nos mercados de MEV é fundamentalmente um problema de design de mecanismos, não apenas uma questão de infraestrutura ou acesso ao fluxo de ordens.

Limitação do Design Atual: Os autores demonstram que o padrão de leilão de primeiro preço, vencedor leva tudo, embora seja seguro contra ataques Sybil, é economicamente centralizador sob heterogeneidade realista. Ele recompensa o "ranking" em vez da "contribuição", permitindo que atores dominantes capturem a vasta maioria do MEV.
Viabilidade de Alternativas: O artigo argumenta que é possível projetar um mecanismo que alcance simultaneamente:
1. Justiça Ajustada pela Contribuição: Recompensas proporcionais aos valores de Shapley.
2. Descentralização de Recompensa: Uma distribuição mais ampla de recompensas entre os searchers.
3. Segurança Sem Permissão: Robustez contra ataques Sybil e coalizão de validadores sem a necessidade de terceiros de confiança.
O Papel da Queima (Burning): A introdução da queima (descarte de excedente) é apresentada como um trade-off necessário para alinhar incentivos. Ao queimar uma parte do excedente, o mecanismo remove o motivo do lucro para a divisão de identidade, permitindo uma distribuição mais justa sem comprometer a segurança.

Os autores concluem que o Leilão com Cap de Shapley e Filtro de Entrada oferece um caminho viável para mercados de MEV mais descentralizados, particularmente em classes de oportunidade onde os mecanismos atuais levam à concentração monopolística de recompensas. Eles enfatizam que os parâmetros do mecanismo (limiares, caps, taxas de queima) devem ser cuidadosamente calibrados para equilibrar o trade-off entre ampla participação e segurança contra desvios estratégicos.