MEV 的未来:探讨 MEV 在不同加密经济系统中的最终状态

在过去的一年中,最大可提取价值(MEV;以前称为矿工可提取价值)的现象引起了公众的注意,部分原因是提取MEV所需的明显高水平技术技能,部分原因是成功提取MEV的有利可图的性质。然而,尽管MEV在区块链生态系统中发挥着越来越重要的作用,但对MEV的讨论往往是混乱和不精确的。

在过去的一年中,最大可提取价值(MEV;以前称为矿工可提取价值)的现象引起了公众的注意,部分原因是提取MEV所需的明显高水平技术技能,部分原因是成功提取MEV的有利可图的性质。然而,尽管MEV在区块链生态系统中发挥着越来越重要的作用,但对MEV的讨论往往是混乱和不精确的。由于提取的MEV总量可能达到数十亿美元(仅通过MEV-Explore在以太坊主网上跟踪的MEV就有6亿美元),因此MEV对话的大部分集中在MEV提取的利润上也就不足为奇了;然而,MEV的范围、演变和管理是影响深远的话题,从长远来看可能对区块链安全产生影响。

在本文中,我们将旨在澄清一些围绕MEV的重要主题。我们将首先介绍并说明MEV的精确定义。随后,我们将讨论MEV在过去一年中的发展情况并进行推断,以了解未来几年MEV和更广泛的加密经济的持续增长所带来的关键问题和担忧。我们将特别关注激励MEV生态系统中不同参与者的激励结构(现有的和新的)。最后,我们以对未来研究方向的简要调查结束。

区块生产者、搜索者、协议和用户在MEV的创建和提取中的角色以各种动态的方式相互影响,常常使MEV的讨论有些混乱。通过本文,我们将从不同系统或提议的解决方案如何使系统中的不同参与者受益和损害的角度来分析MEV。我们将看到这是一个清晰有效的框架,通过它我们可以开始推导出MEV在不同加密经济系统中的长期最终状态。

什么是MEV?

Ethereum.org将MEV精确定义为「通过包含、排除和更改区块中的交易顺序,可以从区块生产中提取超过标准区块奖励和gas费的最大值。」乍一看,这似乎与MEV的常见概念截然不同,MEV在流行的词典中几乎可以与「运行交易机器人」互换使用。但是,如果我们仔细检查几个常见的MEV示例,我们将很容易理解它们与正式定义的关系。

回想一下,MEV最初是由Daian等人定义的。首先着眼于「区块链系统中套利机器人的广泛且不断增加的部署」,然后通过优先排序推断出更普遍的价值提取现象区块内和跨区块的交易。除了套利之外,另一个许多用户亲身体验过的MEV的典型例子是三明治攻击现象。

除了套利和三明治攻击之外,还存在许多其他形式的MEV,特别是所谓的「外来的」或「长尾」MEV。例如,泛化抢先现象在Paradigm的DanRobinson的一篇非常流行的文章《以太坊是一片黑暗森林》中生动地说明了这一点,而Qin等人在往期文章中对其进行了更全面的研究。在本文中,我们不会寻求对所有形式的MEV进行全面分类;建议好奇的读者参考FlashbotsResearchVault。

通过分析套利和三明治攻击,我们可以看到两者都从区块生产者任意重新排序交易的能力中获得价值,因此被恰当地视为MEV:

套利。套利机会的特征在于一系列交易,使得交易者以较大数量的初始资产结束交易序列。当以原子方式执行时(即整个交易序列包含在单个交易中,每个部分仅在整个套利成功时执行),该利润是无风险的(扣除交易费用)。

假设两个市场上的价格(例如,包括同一AMM上的两个独立流动资金池)对于同一资产有足够的差异,从而存在有利可图的套利机会。这种「不平衡」状态必须是用户与相关市场进行交易的最终结果。假设用户创造了套利机会(例如,进行了非常大的购买或销售);然后矿工可以在创建套利交易之后立即插入他们的套利交易以捕获套利。

在这种情况下,原则上,套利机会可能会在许多区块中无人认领。然而,区块生产者因能够「支持」套利交易而享有特权,这使得他们的利润本质上没有风险。相反,试图利用套利机会的非区块生产者实体必须向区块生产者支付在创建套利交易后立即插入套利交易的特权,或者如果套利机会在此之前消失,则冒着交易失败的风险。因此我们看到,在这种常见的情况下,即使外部(非区块生产者)用户获得了部分套利利润,他们也从根本上依赖区块生产者对交易进行重新排序以确保无风险利润的能力。

三明治攻击。「三明治攻击」是用户的交易被两次交易「夹在中间」的现象。一般来说,区块生产者有能力监控待处理的交易(这些交易还没有被排序和组装成一个经过验证的区块,它们位于一个称为「mempool」(内存池)的位置,是「memorypool」的缩写),因此,在某些目标交易之前插入自己的交易,这种做法称为「抢先交易」。在注意到用户将要购买给定资产时,夹心者(1)在目标交易之前立即插入对同一资产的大量购买(抢先交易),并且(2)在目标交易(所谓的「回溯」)。由于在两者之间执行目标交易,因此销售以比购买更好的价格执行,从而为夹心者(sandwicher)带来利润。

我们立即看到,三明治攻击的理想执行依赖于事务排序特权。如果无法根据需要对交易进行排序,其他交易可能会发生在三明治攻击的两半之间,这可能会导致三明治攻击者的损失。与套利机会类似,许多三明治攻击是由非区块生产实体进行的;然而,这些实体仍然依赖区块生产者的特权,并通过向区块生产者支付费用来竞争获取这些特权的价值。

在这两个例子中,很明显MEV是如何依赖于重新排序交易的能力,这是给予区块生产者的特权。

偶尔有人声称MEV的这个定义「过于宽泛」,这种批评更适用于套利的例子,而不是三明治攻击;然而,即使在套利的情况下,对交易进行排序的能力也显然具有非零价值,因此套利交易直接放置在创造套利机会的交易之后。因此,我们或许可以区分「MEV机会」的两种替代定义:

  • 严格定义。MEV机会的特点是通过交易排序特权捕获的大部分或全部价值。
  • 许可定义。MEV机会的特点是至少有一小部分价值被交易排序特权所捕获。

然而,在这两种情况下,至少有一些价值(即使相对较小)是通过交易排序特权获得的。未能区分MEV、严格定义的MEV机会和许可定义的MEV机会可能是造成对「是」或「不是」MEV的一些混淆的原因。

有时会假设MEV的一个更具限制性的标准,其中提取的价值必须接近无风险,在实现利润之前将风险存储在最低限度。这个定义不包括所谓的「概率MEV」,其中MEV机会的价值不是完全可计算的,而是从某个分布中随机抽样的。尽管读者可以自由地定义他们喜欢的MEV,但我们不认为对MEV过分严格的定义实际上是有用的。最终,关于MEV的风险和收益的考虑不仅适用于从复杂的交易重新排序计划中获得的无风险利润,其中大部分价值在没有重新排序特权的情况下是无法获得的,相应地,MEV的更广泛、更具包容性的定义被证明是具有最大的实用性。每当用户对其交易在给定区块甚至一系列连续区块中的确切位置并非完全不敏感时,他们愿意支付以减少其交易相对位置的不确定性就代表了加密经济意义重大的MEV的存在。

MEV提取的受益者

如上所述,尽管MEV本质上与区块生产特权相关,并且相应地,与任意重新排序交易的能力相关,但围绕MEV提取已经发展成为一个复杂的经济体,因此区块生产者不是MEV提取的唯一受益者。由于识别和处理MEV提取机会的复杂性,目前绝大多数MEV是由外部「搜索者」提取的,他们将交易提交给区块生产者以包含在未来的区块中。在某些(也许很多)情况下,区块生产者本身可能是搜索者。如果不是,搜索者通常会向区块生产者支付费用,以将其交易放置在区块内的所需位置(通常在顶部),付款最常见的方式是通过优先gas拍卖(PGA)或密封拍卖确定(例如,通过Flashbots)。

除了区块生产者和搜索者之外,更广泛的生态系统可能会因MEV提取而获得普遍利益或遭受各种成本。例如,特别是在EIP-1559实施之前,PGA经常将以太坊主网上的gas价格抬高到极高的水平,由于昂贵且不可预测的交易成本,大大降低了普通用户的网络可用性。然而,与此同时,AMM池之间的有效套利确保了跨市场资产价格的一致性和价格发现的传播。此外,一些协议依赖套利者「正确」运行,例如Balancer,其中外部套利是重新平衡用户固定权重资产组合的机制,或Primitive,其中外部套利将用户的期权头寸演变为正确的回报。因此,设计适当的MEV提取来激励正和行为并为正确的参与者累积奖励对于任何给定区块链的长期健康都具有深远的意义。

区块生产者和搜索者

由于MEV生态系统中有大量参与者,最简单的方法是从分析区块生产者获得的收益开始,因为它们在区块链功能中发挥着重要作用。比特币和以太坊等早期区块链依赖工作量证明(PoW)作为共识机制,其中矿工是区块生产者。然而,随着区块链架构的发展,我们已经看到了权益证明(PoS)区块链的发展,在这种区块链中,验证者通过其质押代币激励良好行为,充当区块生产者的角色。(以太坊主网本身计划在2022年过渡到权益证明,这一事件被称为「合并」。)权益证明区块链的日益普及是促使从「矿工可提取价值」转变为「最大可提取价值;」同样,一般考虑区块生产者而不是单独考虑矿工将扩大我们分析的适用性。正如我们将看到的,检查区块生产者的观点也将让我们了解推动搜索者的动态,因为将这两个角色整合在一起具有巨大的优势。

区块生产者通过两种主要方式受益。首先,区块生产者可以通过运行软件来自行提取MEV,以在他们提出区块时搜索提取机会。其次,他们可能会向搜索者出售交易重新排序权。在第一种情况下,它们捕获所有提取的值;值得注意的是,在第二种情况下,当竞争搜索者提交更高的出价时,它们目前获取的提取价值的比例越来越高(即,竞争搜索者愿意接受越来越低的提取价值份额,以获得提取任何价值的权利)。

这里有许多引人入胜的动态:

增加网络主导地位。实施不同MEV搜索策略的独立区块生产者被强烈激励合并并形成越来越大的实体。通过结合他们的MEV战略和更大的投资于搜索者研发的能力,合并允许双方提取比他们自己能够获得的更多的价值(即,MEV提取受规模经济的影响)。特别是,没有足够资本来开发具有竞争力的MEV策略的小型区块生产者可能会被更大的集成搜索者区块生产者集团收购,从而威胁到整个区块链的去中心化。尽管诸如Flashbots拍卖之类的拍卖机制通过允许即使是小型验证者获得MEV收入的大部分份额来减轻这种风险,但增加MEV复杂性可能会导致集成搜索者-区块生产者(下文讨论)的不同表现,这将及时加剧通过区块生产者并购带来的中心化风险。

此外,能够更有效地提取MEV的区块生产者将在其他条件相同的情况下获得越来越多的网络主导份额。在一个没有MEV和一组具有恒定哈希率或权益的固定区块生产者的世界中,奖励大致按比例分配,并且不同区块生产者的相对权力随着时间的推移保持不变。因此,如果某些区块生产者通过优越的MEV提取以比其他区块生产者更高的比率得到有效补偿,他们将渐近地主导网络。

MEV提取的奖励本身可用于获取更大一部分网络;此外,在权益证明区块链中,他们可以通过向用户提供流动性权益衍生品来诱使用户将代币委托给他们的权益,这些衍生品可以捕获委托权益产生的MEV利润的一部分,例如最近发布的EdenNetworkyyAVAX.请注意,MEV提取本身与网络优势呈超线性扩展,其中一个直接的线性组件来自重新排序交易的能力,直接随哈希率或权益份额扩展,另一个组件来自于跨多个连续区块重新排序交易产生的新MEV机会。话虽如此,这些赢家通吃的动态可能需要一些时间才能发挥出来,这证明了尽管Ethermine禁止包含DEX交易抢先交易的捆绑包,但仍维持着以太坊总哈希率的很大一部分(目前为30%)

综上所述,这些构成了MEV普遍讨论的中心化风险。随着中心化程度的提高,区块链会面临51%攻击或恶意重组等不利行为。然而,值得注意的是,随着任何给定区块生产者的网络主导地位的增加,他们越来越受到激励来保护整个网络的价值,这可能会降低对链的真正破坏性攻击的风险。

搜索者与区块生产者的集成。如果区块生产者在MEV提取方面没有接近最大的能力,那么他们会受到很大的激励来向搜索者出售重新排序交易的权利,因此MEV-Geth越来越受欢迎,它支持已知交易捆绑的封闭投标拍卖系统作为Flashbots拍卖。

可以想象,MEV提取的竞争性市场将导致绝大多数区块生产者的最大利润将来自出售其在该市场的再订购权,而不是自己提取MEV。因此,一些人假设Flashbots或类似Flashbots的机制将在未来几年占据主导地位,因为搜索者之间的竞争将搜索者的利润率逐渐降低到非常低的水平,并相应地允许区块生产者以接近于零的方式获取绝大多数MEV边际投资。

然而,正如DougColkitt所指出的,这仅适用于所有参与者都同意给定交易重新排序的价值时。目前绝大多数MEV机会都是这种情况;例如,原子套利的价值很容易计算。然而,随着区块链交易复杂性的增加,很自然地期望搜索者在评估任何给定交易集中总可提取MEV的能力方面将变得越来越不同。在这种情况下,成为一个综合的搜索者-验证者而不是一个单独的搜索者变得非常有利,因为如果其他搜索者对重新排序机会的估值比你更高,他们会相应地出价,你将能够提取零值。相反,如果你是一个集成的搜索者-验证者(或者你与区块生产者建立了排他性的私人关系等),你将能够对你的私人信息采取行动并捕获相关的价值。

从本质上讲,上述情况类似于经典拍卖理论中的「赢家诅咒」,参与者收到有关被投标物品价值的私人信息。如上所述,私人信息,即任何给定交易重新排序机会的不同估值,可能会随着区块链交易的复杂性增加而出现,其中复杂的搜索者将比天真的搜索者具有显着优势。然而,除了任何给定区块链中交易的复杂性之外,不同的估值也可能是统计MEV的结果,其中搜索者可能跨时间和/或空间分散风险(例如在多个区块链上执行交易),而不是仅仅关注原子,保证盈利机会。最后,Cosmos生态系统中Solana或appchains等低费用区块链的日益普及有效地使高复杂性、低利润的MEV机会变得越来越可行,而以太坊主网等高交易费用的区块链则为盈利能力设定了更高的底线MEV机会的数量,因此其复杂性的上限较低(在MEV机会空间中复杂性与利润权衡的合理假设下)。这一假设的经验证据来自于JumpCapital在Solana验证者中的主导地位。他们约占Solana总质押的20%,他们很可能正在利用其高水平的人力资本来提取绝大多数可用的MEV。

普遍的安全利益。尽管区块生产者捕获MEV的能力可能会导致长期中心化风险,其中占主导地位的生产者如上所述对网络发起攻击的能力越来越强,但MEV的存在激励了新的网络进入者,这直接抵消了高能力的中心化风险搜索验证者。此外,区块生产者自身获得的财务价值增加了??整个网络对外部攻击者的安全性,外部攻击者必须部署大量资金来控制网络的大部分算力或质押量。

因此,MEV对给定链的安全性既有正面影响,也有负面影响。MEV对块生产者的一般应计增加了网络安全性,而MEV对特定区块生产者的特定应计降低了网络安全性。

从根本上说,随着交易复杂性和搜索能力随着时间的推移而增加,区块生产者提取MEV的能力差异会加剧是非常合理的。因此,可以想象这样一个世界,其中最有能力的搜索者与区块生产者集成,最终构成网络算力或质押的很大一部分,以及几乎所有其他搜索者(与顶级搜索者相比,私人信息相对较少)通过类似Flashbots的拍卖机制捕获越来越少的MEV。尽管这对于提高整体网络安全性可能是一个可接受的折衷方案,但已经提出了一些进一步降低中心化风险的策略,我们将在下一节中讨论这些策略。

普通区块链用户

除了区块生产者和搜索者之外,普通用户还可以从高效的MEV提取中获得好处(除了前面讨论的普遍的安全好处):

  • 跨市场价格稳定。流动性池之间的套利确保资产价格不会在不同的DEX和区块链之间出现巨大差异,允许用户自由交易,而无需事先检查数十个市场的价格。
  • 有条件的交易。某些系统依赖于在满足特定条件时及时执行某些事务。例如,借贷平台依靠用户清算低于其最低抵押率的头寸。协议也可能希望某些实用功能在固定的时间间隔后运行。在这两种情况下,搜索者之间都存在竞争,以贿赂区块生产者,以便以某种方式重组区块,使搜索者成为第一个获得与所需交易相关的奖励的用户。因此,这些机会虽然被一些人认为只是「链上机器人」,但最终在某种程度上确实符合MEV的要求。

当然,用户也可能因MEV的扩散而遭受负面后果:

  • 交易成本高。如前所述,根据给定区块链交易费用的结构,优先gas拍卖(本质上是公开拍卖,搜索者根据他们对竞争出价的观察反复提交连续更高的同一交易出价)可以推高普通用户的交易费用。这导致普通交易的费用出现不可预测的飙升,大大降低了生活质量,并使资本不足的参与者根本无法发送任何交易。
  • 网络垃圾邮件。相比之下,如果交易费用异常低,扩展可能过于缓慢或根本没有计算复杂性,那么搜索者就会被激励向网络发送大量低价值交易的垃圾邮件,以便在它们出现时立即抓住MEV机会。即使对于任何给定的搜索者而言,这些机会中只有一小部分实现了,但交易定价过低也会导致净盈利。我们在实践中通过Polygon和Solana等多个区块链观察到这一点。与优先gas拍卖类似,这也降低了普通用户的生活质量,除了面临高昂的交易费用外,非搜索者根本无法以任何合理的概率确认他们的交易,因为他们只是被海量的网络垃圾邮件的数量。
  • 提取抢先。最后,某些形式的MEV纯粹是从用户那里榨取价值,并为更广泛的加密经济提供零收益。一个简单的例子是三明治攻击的存在,这是从用户到捕获MEV的各方的纯价值转移;应该清楚的是,除了直接MEV受益人之外,没有任何实体可以从三明治攻击的存在中受益。更一般地说,几乎所有形式的抢先交易都是纯粹的榨取行为,并通过增加成本和不可预测性降低最终用户的生活质量。

因此,MEV对普通用户的净效应是大量不同因素的总和,正还是负往往不清楚。正如我们将很快看到的那样,已经提出了不同的系统,试图将这种计算转向用户净收益的方向。

MEV管理的创新

随着时间的推移,区块链开发人员开始意识到MEV的复杂性及其在现代加密经济系统中不可或缺的一部分。相应地,他们试图重组区块链架构和激励系统,以减轻MEV的负面影响,同时保留或放大积极影响。这些尝试主要分为两类:

  • 在区块生产者之间平均分配MEV,以避免中心化风险,同时获得MEV提取的网络安全优势
  • 通过减少纯提取的MEV和/或将MEV利润分配给区块链生态系统,减轻MEV对普通用户的负面影响

这些策略已经在基础架构层以及协议或应用层进行了尝试。举例来说,EIP-1559的实施是一种架构变更,旨在减轻优先gas拍卖对普通用户的负面影响,但几乎没有改变MEV利润在区块提议者之间的分配。相比之下,Flashbots式的交易排序特权拍卖允许区块生产者利用竞争激烈的搜索市场,为其MEV提取效率提供有效的下限,从而缩小MEV提取方面最差和最佳区块生产者之间的差距,但不采取任何措施来防止提取MEV。在下文中,我们将涉及一些较新的系统或提议的更改以及它们的相对优势和劣势。

公平排序

天真地,消除交易抢先运行的最简单方法是对交易处理实施先进先出规则。如果单个中心化方拥有订购所有交易的权利,这很容易实现;在这种情况下,有一个明确的到达顺序,只要中心化方可以信任,抢先交易实际上是不可能的。例如,ArbitrumOne目前就是这种情况,它是以太坊主网之上的一个乐观汇总,它有一个由OffchainLabs运行的单一许可全节点,具有总交易排序权限。(请注意,排序器的使用是ArbitrumRollup技术的可选部分,它允许对交易进行近乎即时的确认。)但是,将交易排序集中到单个排序器自然会使所有用户面临来自该排序器的恶意活动的风险,因此,最终转向分散模式是可取的。

然而,在成千上万个节点可能在不同时间接收交易的去中心化环境中,实现公平到达顺序的精确概念并非易事。Kelkar等人撰写的《拜占庭共识的秩序公平》(2020年)在这个方向上取得了一些进展。它提出了「公平排序」的正式定义以及一系列协议,称为Aequitas,它提供了公平排序的各种保证。在非常高的层次上,这些协议试图确保如果许多节点在收到交易B之前收到交易A,那么由此产生的排序应该将交易A放在交易B之前。ArbitrumOne计划最终在协助下实现这样一个公平的排序协议Chainlink预言机的去中心化网络。

在未来几年中,我们将看到公平排序算法的进一步发展是合理的,并且ArbitrumOne等区块链对这些共识协议的实际使用将显着降低某些场所中提取交易的严重性。然而,值得注意的是,依赖先进先出范式并非没有缺点:

  • 延迟优势。节点延迟最低的参与者将能够比没有节点的参与者提取更多的MEV。这有利于资本充足的实体,它们能够将资源投入到节点附近并建立快速网络连接。一般来说,网络延迟的差异会系统性地使世界上连接性较低的地区处于不利地位,而这些地区也正是最有可能极度缺乏经济资源的地区。
  • 网络垃圾邮件。为了增加他们的交易尽快通过网络广播的可能性,用户,特别是MEV搜索者被强烈激励向网络发送相同交易的垃圾邮件,反复将它们发送到许多不同的端点,并显着增加普通用户的单一交易的可能性。交易将被丢弃或延迟。
  • 用户和排序器之间的中介。根据用户通常如何将交易发送到排序器(或用于公平排序的去中心化预言机网络等),中介本身可能是风险的来源。例如,如果用户通过RPC将交易发送到基于Arbitrum的区块链,这些RPC原则上可以对交易进行重新排序并提取MEV,然后再将它们传递给定序器。

归根结底,「公平排序」只是相对于一组特定的优先级而言是公平的;最终,当前提议的实施可以简单地被认为是相对于其他MEV经济体的一组替代权衡。

N区块排序权拍卖

替代依赖一组预先确定的实体来对交易进行排序(例如,实现公平排序的去中心化Chainlink网络),另一种选择是,在N个区块的连续窗口内任意重新排序交易的能力可以由区块生产者拍卖。这种机制为MEV提取权创造了一个竞争性市场,同时确保用户有保证他们的交易最多只会延迟~N个区块。该策略最著名的实施是Optimism(以太坊主网之上的OptimismRollup),它将这些拍卖称为「MEVA」(MEV拍卖),旨在利用MEVA收入来资助公共产品的开发。

从个人受益人的角度分析MEVA的影响是有益的:

  • 原则上,区块生产者应该能够通过交易排序权的竞标过程来获取大部分价值。然而,他们的短期利润可能会减少,因为区块链需要将拍卖收益的一小部分转用于公共产品资金。这种减少可能会部分或全部通过搜索者捕获更多总MEV的能力得到缓解。
  • MEVA的引入将极大地影响搜索者;由于提取多区块MEV的难度增加,搜索者的总利润可能会增加,但这些收入的分配可能会变得非常不平衡,绝大多数收入都归于最熟练的搜索者。

例如,假设一个搜索者赢得拍卖,成为N个区块的排序者。搜索者将根据他们的专业知识提取他们可以提取的MEV;然而,有可能在他们尚未提取的区块中剩余MEV。因此,他们可以将提取剩余MEV的权利出售给其他搜索者,或者扩展其能力以更充分地提取每种类型的MEV。然而,当搜索者自己不知道区块中还有什么MEV时,拍卖提取MEV的权利在逻辑上是极其复杂的(因为如果他们知道,他们会自己提取它)。因此,MEVA的引入将加速少数单体MEV群体的形成,这些群体擅长提取每一种形式的MEV,并始终赢得N区块拍卖。

这可能与Flashbots密封信封拍卖形成对比,后者仅允许搜索者竞标重新排序选择性交易包的权利。尽管捆绑包原则上可能包含未提取的MEV,但捆绑包提交的相对目标性意味着与具有多区块MEVA的设置相比,不同类型MEV的搜索者组合成单一实体的动机相对较少。

普通用户从有利于所有区块链用户的公共产品的资金中获得轻微的长期收益。然而,明确引入竞争市场来提取多区块MEV以及MEV提取的整体中心化可能会导致更高水平的短期损失。

有趣的是,由于拍卖的「赢家诅咒」,如前一节所述,参与者拥有不同的私人信号,如果所有的交易排序权限都必须通过MEVA获得,那么复杂的MEV提取程度可能会被限制在一个相对较低的水平。

与公平排序一样,MEVA似乎是另一种权衡取舍。区块链用户从部分MEV收入转移到公共产品资金中受益;然而,这是以MEV提取中心化为代价的,从而导致更高水平的整体MEV提取。此外,网络安全可能存在与公共产品资金提取的收入程度相称的小幅权衡,尽管可能会被更高的MEV总收入抵消。MEV管理的MEVA模式是否被证明比其他模式更具吸引力,还有待实践中观察。

提议者/区块构建者分离

可选使用拍卖以使跨区块生产者的MEV捕获民主化的一个自然扩展是在区块提议者(组装完整区块的实体)和区块构建者(即证明组装区块的有效性。目前,在大多数区块链中,区块提议者也是区块构建者,这从根本上赋予了他们从区块中提取MEV的能力,即使许多人可能自愿选择通过MEV-Geth等基于拍卖的机制获得MEV收入。在这个被称为提议者/区块建造者分离(PBS)的提议方案中,区块生产者(或者,区块建造者或证明者)必须接受区块构建者的最高出价。构建者可能会尝试自己提取MEV;或者,他们可能会接受来自搜索者的较小的交易包,然后将其组装成一个完整的区块。

在非常高的层次上,人们可能会认为PBS大致类似于要求所有区块生产者运行(某些版本的)Flashbots拍卖,他们必须接受最高出价,并且捆绑包含整个区块的交易价值。从本质上讲,它是Flashbots拍卖的加强版。从这个意义上说,PBS可能会进一步民主化MEV提取,允许小型验证者保持一定的竞争力。然而,在存在大量规模经济和复杂的概率性MEV扩散的情况下,倾向于区块生产者中心化的动态只会受到抑制而不是消除。

在PBS的范围内,已经提出了几种不同的实施方案,如Flashbots最近的一篇文章《为什么构建最有利可图的区块很重要》中所述。从广义上讲,这些实现对区块构建者隐私问题采取了不同的方法,这是成功实现PBS的关键障碍。本质上,如果为给定区块选择的区块生产者能够观察区块构建者提交的内容并根据该信息提交自己的区块,他们可以简单地复制最高出价者区块的内容,但可以任意出价。高费用,在此过程中捕获所有MEV,并最终抑制盈利区块的建设。解决方案主要分为三类:

交易混淆。可以应用加密技术来混淆来自区块生产者的提议区块的内容。例如,交易和捆绑包可以由区块构建者在英特尔SGX等安全区域内编译。理论上,由于安全飞地的使用也可以通过密码验证,这将阻止区块生产者观察交易。(但是,众所周知,英特尔SGX特别容易受到多种攻击。)

或者,可以使用更直接的加密方案来保护用户交易的隐私,例如时间锁加密(解密需要时间的流逝)或阈值加密(解密需要一定比例的区块生产者的私钥)。遗憾的是,前者导致可组合性和用户体验较差,而后者则容易受到多个区块生产者的串通。

对提议区块的预先承诺。在区块构建者愿意发布完整的区块内容之前,可以让区块生产者预先提交一组特定的区块头(每个区块头对应于区块构建者的提议),而不是加密障碍。如果区块生产者证明一个区块头不在他们之前承诺的区块中,则他们将受到削减规则的约束。因此,区块生产者无法观察已构建的区块,然后使用该信息重新提交投标。Vitalik在提议者/区块构建者分离友好的费用市场设计中更详细地描述了该提议。

尽管其无需许可的性质很优雅,但该解决方案需要仔细考虑其设计属性,以便有效地防范攻击向量。例如,恶意区块构建者可能会向区块生产者提交高额费用的捆绑包,但他们在承诺后拒绝发布,如果区块生产者对他们将提交的区块数量有任何限制,则可能会挤出合法的区块提议。削减机制还需要仔细计算潜在的故障模式;如果设计不当,可以想象,攻击向量可能对区块生产者保持开放,无论是单独的还是串通的。

许可式中继。如果人们愿意接受将受信任方引入系统——这可能是向完全去中心化PBS过渡的中间步骤——那么实施就会变得更加简单。正如Flashbots拍卖目前要求将捆绑包提交给可信中继(假定不会窃取用户的捆绑包)一样,在区块构建者和区块生产者之间引入可信中继可确保区块构建者的提案不会泄露给区块生产者。在这方面PBS的一个具体实现是来自Flashbots研究组的MEV-Boost。

除了特定PBS系统的技术细节之外,还有一个意想不到的好处值得特别提及。在基础层执行PBS意味着区块生产者可能能够可信地声称在包含用户交易方面完全中立,特别是如果他们不参与MEV提取的公开市场。某些形式的MEV有可能被监管机构归类为非法,这与经纪商在传统金融中抢占客户订单被视为潜在违反信托义务的方式非常相似。尽管这种担忧在很大程度上仍然是理论上的,但值得注意的是,最大的以太坊矿池之一Ethermine在半年前因为「合规」而停止接受DEX抢先包。如果这种担忧继续存在,PBS可能会允许中心化交易所继续以具有竞争力的价格提供质押服务,因为它们仍然可以从所有形式的MEV中获得收入,而不会受到潜在的执法行动的影响。

MEV机会的协议级别减少

某些MEV机会可能被理解为用户行为或协议设计中的缺陷,这些缺陷允许纯提取MEV作为正常用户-协议交互的结果。随着新协议的出现,这些MEV机会可能会随着时间的推移而消失,这些协议会阻止它们的产生。

例如,流动性池的不平衡通常是由用户在单个池中执行大型原子交换引起的。原则上,用户可以将交易分散到多个DEX上,以降低整体价格影响并以更低的成本执行交易;但是,手动执行此操作既慢又麻烦。因此,DEX聚合器,如1inch、ParaSwap和Rango,它们确定了交易路由的最佳路径,以便为用户提供跨许多不同DEX的卓越交易执行(在Rango的情况下,也跨多个链),变得越来越流行。最终,随着更多交易量转移到这些聚合器,可用套利机会的空间将相应减少。(话虽如此,值得注意的是,通过聚合器进行的较大订单的单个路由交易仍然可以被夹在中间,并且聚合和非聚合DEX之间的套利仍然可能。)

同样,在UniswapV3上引入集中流动性导致了「即时(JIT)流动性」现象,即搜索者在用户交易前立即插入非常窄范围的深度流动性,然后立即撤回流动性,因此获得了很大一部分相关的交易费用。尽管这会导致执行订单的价格滑点较低,但它极大地抑制了私人流动性的提供,并且在最病态的情况下,可能会达到一种平衡,即所有流动性都是JIT,并且没有任何被动流动性迫使交易者向JIT索取报价流动性提供者。这可以通过引入使JIT流动性基本上不可能的协议级机制来防止,例如CrocSwap提出的「生存时间」要求,该要求对用户铸造和随后赎回流动性头寸的速度实施了一个下限。

其他协议通过采用以前「开放」过程并提高「隐私」级别的一般概念,成功地降低了用户对MEV的敏感性,这样外部参与者就不能再干扰提取MEV。例如,CowSwap在用户提交的订单之间执行定期批次的链下限价订单匹配。由于订单是直接匹配的,这些交易不可能受到夹心攻击,因为执行价格与流动资金池余额等外部因素没有相互作用。通过将交换互动的范围限制为买卖双方之间的直接互动,可以保护交易免受典型形式的抢先交易。

可以说,范围限制的另一个有趣应用由KeeperDAO系统证实,该系统旨在在特定搜索者(称为Keepers)和产生MEV机会的平台之间建立许可通道,例如用户的不平衡交换产生套利的DEX机会。例如,Keepers的地址可能被列入白名单,以允许他们以较低的费用进行交换;反过来,我们可以为其他类型的协议模拟系统。然后,Keepers将能够在非Keeper搜索者之前利用MEV机会获利,并且由于他们不参与与更大类别的非Keeper搜索者的拍卖,他们也将能够捕获更多的MEV而不是必然被压低至极低的利润率。作为进入这个MEV提取的「围墙花园」的回报,Keepers然后放弃部分利润,与KeeperDAO和MEV生成协议共享。

除了KeeperDAO,其他协议也提出了类似的MEV共享方案,例如bloXroute的BackRunMe,它可以保护用户不被抢先,同时为特定的搜索者提供更早的反向机会。总的来说,这些安排与传统金融中的订单流支付(PFOF)的做法有些相似,特权搜索者受益于更广泛的搜索者-区块生产者生态系统的「有毒流」的保护,将他们的利润降至接近于零就像做市商如何避免高度知情的高频交易交易的有毒流动,并且在这两种情况下用户都体验到较低的交易执行成本。这些协议创建的MEV生态系统将利润从区块生产者(否则他们将能够渐近地捕捉这些机会的99%以上的价值)转移到加密经济生态系统的其他部分。以这种方式减少非特权搜索者和区块生产者的MEV收入可能会减轻基于MEV的中心化,同时适度降低网络安全的整体程度。

正如我们所看到的,用户和开发人员都对在协议级别构建抗MEV的区块链生态系统产生了浓厚的兴趣。一般来说,如果MEV机会是由「把钱留在桌面上」的交易创造的,我们应该期望用户非常喜欢那些通过允许他们轻松收回至少一部分的协议来提供更大价值的协议效率低下(否则将被视为MEV)。随着加密经济系统的成熟,MEV搜索者和区块生产者应该预期可纠正的低效率带来的「轻松收入」会随着时间的推移而减少。这可能会推动对特定领域的专业知识和硬件进行大量投资的搜索者转向日益复杂的MEV形式。

概率MEV提取

目前,大部分MEV是以非常「低风险」的方式捕获的。例如,通过Flashbots拍卖提交的原子套利交易或三明治包是完全没有风险的;要么他们被接受,在这种情况下他们是有利可图的,要么他们不被接受,在这种情况下,提交者的情况并不比以前更糟。然而,随着MEV的竞争变得越来越激烈,无论是由于越来越多的搜索者不断涌入MEV机会的固定空间,还是由于用户和协议不断尝试消除简单的MEV机会并自己获取价值,搜索者可能会越来越多地转向复杂的MEV策略。

与现代传统金融中的量化策略类似,如果MEV搜索者增加存储和管理风险的意愿,他们将能够获得更广泛的MEV机会。也就是说,如果相关风险得到适当的管理和分散,搜索者将能够通过交易重新排序来提取价值,这不一定是有利可图的,但可以预期是有利可图的。

尽管看似抽象,但风险仓储的一种简单形式是流动性狙击,搜索者在创建流动性池后立即竞相购买资产。通常,流动性狙击手购买的代币不会立即在同一个区块中卸载,而是在几分钟到几小时内出售。我们提出以下意见:

  • 尽管表面上类似于「简单的机器人」,但我们认为流动性狙击仍然属于MEV的范畴。简单的证据是,搜索者通常愿意向区块生产者支付更多费用,以便在增加流动性后尽快包含他们的购买订单。对区块内交易排序的偏好表达清楚地表明了MEV的存在。
  • 流动性狙击手的利润无法保证。根据预先存在的代币分配,价格可能会低于其入场价格。然而,在有利的市场条件下,大多数新项目在增加流动性后可能会出现大幅涨价。因此,搜索者正在承担库存风险,即使他们的交易具有正的预期价值。

回想一下,做市商的角色的特点是接受库存风险以换取买卖差价的利润。在支持中央限价订单簿上的传统做市策略的低延迟、高TPS区块链中,我们可能会看到做市商和区块生产者的角色合并,因为交易排序权限将允许他们应用复杂的管理策略其做市策略的库存风险。(这可能是JumpCapital对Solana生态系统进行大量投资的多重动机之一,他们提供了大约20%的质押SOL。)

以类似的方式,我们可能期望MEV搜索者也开始在时间维度上分散风险,这与现代高频交易公司每天执行数十万笔交易的方式非常相似。这些交易并非全都有利可图,但由于进行了如此多的交易,大数定律确保它们在数小时或数天的时间尺度上始终保持盈利。没有特别的理由说明交易重新排序特权应该只导致MEV提取机会,这些机会在多个交易的时间范围内或在单个区块内是有利可图的,因此对搜索者来说实际上是无风险的;因此,搜索者策略结合现代金融复杂的量化技术也就不足为奇了,这些技术允许提取低确定性形式的MEV,尤其是在交易费用低且确认时间快的新型区块链上。

事实上,人们已经可以想象现有的MEV提取如何扩展到概率设置。目前,三明治攻击既可以前运行也可以后运行其目标交易;通过排除三明治两半之间的任何其他干预交易,三明治攻击者将风险最小化(例如,在他们可以出售库存之前价格下跌)。但是,这需要精确放置两笔单独的交易,每笔交易都有相关的swap费用(在Uniswap的情况下为0.3%)。回想一下,在具有两个配对资产A和B的流动性池中,交易是「对称的」,因为买入A大致相当于卖出B,反之亦然。考虑以下具有两个独立的三明治目标交易的交易序列:

  • 三明治攻击者购买A
  • 目标交易#1购买A
  • 三明治攻击者用A换B
  • 目标交易#2购买B
  • 三明治攻击者卖B

在上面的例子中,三明治攻击者只支付了3次swap费,但如果三明治攻击者将两个目标交易分别夹在中间,他们将不得不支付4次swap费。由于swap费用是整个交易规模的0.3%,因此能够在目标交易#1和#2之间承担一些库存风险可以带来显着更高的利润(以更高的预期价值交易回报分布的额外差异)。然而,三明治攻击者必须注意适当地管理他们的库存风险;例如,如果目标交易#1实际上是利用A低于市场价格的套利,那么三明治攻击者不太可能能够以相反的方向获利退出夹心(即三明治交易本身可能携带有关未来价格走势的信息)。根据他们的特定设置,概率MEV搜索器还可能对所有未平仓交易的头寸规模施加限制,以防止过度暴露于任何单一资产的特殊风险。

正如Obadia等人在《团结就是力量:跨领域最大可提取价值的正式化?》(2021)中所讨论的,在考虑跨不同领域的MEV时出现了概率MEV的最后一种形式。对于本身不是所有相关域的区块生产者的搜索者,跨域MEV的提取(例如,跨两个不同区块链的套利)必然涉及其交易的相对顺序或确认状态的某种程度的不确定性。例如,人们可以想象一个区块链上的购买确认,而另一个区块链上的抵消销售无法处理,使搜索者持有库存,可能处于亏损状态。尽管如此,那些能够胜任管理这些风险的搜索者将能够在日益跨链的世界中充分利用MEV提取。(然而,值得注意的是,跨链MEV的盈利能力可能是整体加密经济中心化的重要驱动力,因为多个区块链或桥梁的验证者、节点和矿工聚集在一个搜索者的保护伞下将允许极其高效、低风险地提取链间和链内MEV。)

对可能的MEV搜索者提出警告:由于金融市场是对立的,在概率MEV上执行可能会使搜索者面临非常大的潜在攻击面,具体取决于从链上数据推导底层策略的难度。可以想象能够将算法「引诱」到某些不利的交易中,就像经常部署「有毒」流动性池以希望过于天真的流动性狙击手购买他们的(不可出售的)代币一样。

结论

从上面的讨论中可以看出MEV的巨大复杂性,出于必要性,本文只是粗略地触及了情况的要点。但是,对于MEV进行更详细的研究还有很大的空间,例如:

  • 更全面、跨链、定量分析MEV提取
  • 概率MEV的理论和实证研究及其与传统金融中HFT的异同
  • 应用更复杂的拍卖机制来捕获MEV并将其分配给不同的生态系统参与者

未来在这些方向上的工作令人热切期待。

我将以我个人对MEV的看法的简短离题来结束这篇文章。尽管这可能接近于毫无意义的抽象或投机,但我已经开始相信,围绕MEV的「斗争」——围绕它的提取、受益者和缓解措施——是加密经济网络如何在本质上受到竞争力量塑造的一个完美的微观例证,不断推动卓越技术的发展。例如,考虑一下交易运行的复杂性如何直接推动了不同区块链架构和协议的开发,这些架构和协议旨在通过内化本应成为领先者的利润来为用户获取更多价值。同样,加密经济系统的一般对抗性质,其无需许可和开放的性质允许任何有能力的运营商从缺陷中提取价值,迫使这些系统从一开始就优先考虑安全性和稳健性。

这是基础设施非常理想的品质,有朝一日可能成为新金融体系发展的基础。例如,比较传统银行庞大而笨拙的技术,其特点是网站损坏、短信验证做法过时、容易受到社会工程的影响,以及普遍存在的无数攻击向量。这是一个本质上不适应全球化世界残酷对抗性质的系统的最终结果。尽管加密经济系统可能需要一段时间才能成熟,但它们会更加持久,部分原因是唯一的幸存者是那些从创世之初就成功适应对抗环境的人。

由于这些原因以及更多原因,我发现MEV具有不可抗拒的魅力。这是一场技术成熟和智慧的精彩游戏,随着参与者一次又一次地加倍努力,整个加密经济生态系统最终变得更加强大。能够在未来几年观看这部戏剧的展开是一种莫大的荣幸。

(声明:请读者严格遵守所在地法律法规,本文不代表任何投资建议)

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