照亮黑暗森林:揭開MEV神祕面紗

隨着以太坊鏈上活動的劇增以及基礎設施的演進,MEV一直被視爲黑暗森林中最危險的一部分,直接影響用戶的鏈上交易利潤和體驗。本文旨在從Ethereum 2.0的區塊生成機制和提議者-構建者分離(PBS)技術出發,分析這套機制帶來的中心化和信任化問題與以太坊價值觀的矛盾。

MEV確實是把雙刃劍,正面作用包括減少DEX價差、幫助清算;負面影響主要是對用戶的夾層交易損害。因此MEV的解決方案更多是減輕負面影響,而非根除。目前主要有三類措施:改進拍賣機制、共識層和應用層。這些方案都會不同程度影響MEV格局,但部分無法徹底解決三明治攻擊問題。未來還需引入更多隱私池技術來保護用戶交易隱私。

此外,MEV作爲無法避免的機制副產品,未來還會更加復雜。Layer2、EIP-4337帳戶抽象等新交易類型的實施,都可能帶來更多MEV的技術挑戰和機會。

本文探討了減緩MEV負面影響的潛在方案,全面分析當前MEV方案的利弊,希望爲未來研究提供啓發,照亮這片黑暗森林。

Ethereum 2.0

The Merge後,以太坊採用POS機制確保網路安全,放棄了計算密集型競爭。合並後以太坊分爲執行層和共識層。區塊產出也發生變化,每個Epoch爲一個POS週期,包含32個12秒的Slot。

網路在每個Epoch隨機選出驗證者委員會,從中隨機選出區塊提議者負責打包排序交易並產出區塊,其他驗證者監督投票。委員會每個Epoch重新選擇。爲確保效率,還設有操作時間限制。這裏Payload指執行負載,即交易的狀態更改,是執行區塊的一部分。區塊提議者負責實施執行負載和提議區塊。

PBS架構

實際上,當驗證者被選爲區塊提議者時,往往不願執行Payload,因爲這需要大量計算能力。原本設想通過去中心化委員會選舉來實現交易排序去中心化,但驗證者傾向於將此交給第三方,自己專注提議區塊。由此產生了PBS構想,將區塊提議和構建分離,提議者只負責驗證區塊。

這促進了一個開放市場,提議者可從構建者獲取區塊。構建者相互競爭構造區塊,向提議人提供最高費用,即"區塊拍賣"。

PBS流程:用戶通過RPC代理提交交易到公開Mempool,多個Builder找到最適合交易排序生成利潤最大化區塊,通過MEV-Boost Relayer與Proposer交互。Relayer集合多個Builder報價,向Proposer提交區塊頭和報價,Proposer一般選最高報價。Relayer實現MEVBoost規範,規範Builder與Proposer交互競標。整個過程信息密閉,Relayer只提交區塊頭,保證Proposer抗審查性。

PBS下各參與者及博弈

主要參與者有Builder、Relayer、Proposer、MEVbot(Searcher)。

Builder

Builder負責構建區塊內容,MEV-Boost技術讓其在競標中更有優勢。Builder可直接審查交易,這一直被詬病,尤其是美國OFAC公布後。雖然審查區塊比例近期下降,但Builder在構建過程中仍有直接審查作用。

當前市場份額看,無需審查的beaverbuild.org正逐步擴大份額,一切以利潤爲導向。

Searcher

利潤最大化需Searcher與Builder共同努力,Searcher常與特定Builder合作形成Dark Pool或Private Pool。理論上如Builder作惡,Searcher可選其他Builder,導致其市場份額降低。因此Builder會考慮作惡的隱性成本。MEV收益在行情波動明顯時甚至可達當日Gas收益兩倍。

Searcher分爲CEX-DEX套利和純鏈上兩類。Wintermute佔據CEX-DEX套利第一。純鏈上MEV呈工作室化趨勢,jaredfromsubway.eth佔37.2%市場份額,擅長三明治攻擊。由於與Builder關係緊密,許多Searcher只向前三名Builder發送訂單流,以維持生態影響力。

Relayer

Relayer負責集合競價,向Proposer提交區塊頭和價格。Proposer籤名後,Relayer釋放全部交易內容。Relayer作爲無經濟激勵的第三方獲得極大信任,存在潛在風險。歷史上發生過漏洞導致Proposer提取超2000萬美元MEV。雖可修補,但Relayer仍可能惡意行事竊取MEV。

市場份額顯示,單純MAX Profit的Builder自Merge後逐步擴大,人爲控制MEV似乎不可能。Relayer面臨無經濟激勵問題,Blocknative已退出該方向。目前依賴Flashbots的MEVBoost規範,但長期依賴第三方提供PBS不是良策,以太坊社區正探索將PBS納入協議級別。

Proposer

Proposer從驗證者中隨機選出,具備執行負載能力但傾向外包,易造成與Builder垂直合作。MEV-boost的Relayer希望作爲中間點減少直接溝通。當前礦池作爲驗證者池,具有強規模效應,特別是LSD釋放質押代幣潛力,增強資本效率,驗證者池呈集中化趨勢。

Lido佔28.7%市場份額,Coinbase、Ether.fi緊隨其後。過去未實施MEV-BOOST PBS時,Proposer需負責Builder任務,但大多放棄了交易排序執行能力,將執行負載外包。

User

用戶在整個架構中最弱勢,交易被放入Mempool供MEVbot獲利。但這並非全是壞處,如在DEX中,MEVbot可通過套利減輕滑點和價差。因此MEV存在正負外部性,需分開討論。

爲避免被MEVbot監測損害,許多RPC節點供應商幫助用戶將交易放在非公開Mempool。新穎方式如OFA通過訂單流拍賣補償用戶MEV利潤。目前使用私人訂單流用戶比例僅10%,主要因教育成本高,操作復雜。

總結

當前PBS架構下,MEV-BOOST引入後,利潤最大化的密封競標拍賣機制導致Builder與Searcher逐步合作,集中化趨勢明顯。POS也導致Validator集中化,整個MEV產業鏈各環節都趨於集中化,引入多方信任問題。這與以太坊去中心化、去信任化願景相違背。社區正討論三個提案減輕集中化:

1. Flashbot的SUAVE技術,增加交易透明度,降低Searcher對Builder信任門檻。

2. 使用Enshrined PBS代替當前PBS,消除對Relayer依賴。

3. 採用去中心化AVS如SSV,Lido已與其合作。

MEV現狀

目前鏈上主要MEV爲套利、三明治攻擊、清算等。套利利潤最大,近30天可統計獲利260萬美元。單筆交易平均利潤0.8美元,近30天以太坊鏈上三明治攻擊利潤約88萬美元。

MEV有正負外部效應。正面包括減小DEX價差、幫助清算;負面主要是對用戶的夾層交易損害。當前鏈上費用機制下,MEV套利機會增多時會導致Gas費短期飆升,影響用戶體驗。

不僅PBS和POS架構帶來MEV和中心化問題,Layer2遷移也衍生出跨鏈MEV問題。

Layer2架構設計的潛在MEV復雜性

未來大規模鏈上套利活動將轉向更復雜的多鏈跨鏈MEV。Layer2主要針對排序器改進,因其負責排序和運行交易。跨鏈橋是Layer2間跨鏈必備,Searcher可幫助減緩Layer2間碎片流動性,但目前效果不顯著,主要受限於跨鏈橋體驗和安全性,以及不同Finality導致策略定制復雜。

EIP-4337的潛在MEV

EIP-4337引入帳戶抽象和新交易類型,將顯著改變MEV格局。新增User Operation交易類型進入Mempool,Bundler負責打包成正常交易。一旦進入public pool就會被Searcher監視。Bundler類似Builder,可與Searcher合作重排User Operation獲取MEV。不同鏈上User Operation規格可能不同,進一步提高跨鏈MEV技術門檻。

MEV減緩探索方向

過去Ethereum生態將PBS外包給Flashbots實現,其最新估值10億美元。但Relayer無經濟效益且門檻高,Blocknative已放棄該方向。爲解決去信任化和激勵問題,以太坊考慮使用e-PBS協議級改進,避免依賴第三方mevboost的Relayer。

MEV似乎難以徹底解決,是生態復雜度提升和信息不對稱的必然產物。以太坊無法在協議層面一次性切斷MEV,更多是減輕其負面影響,增強正面作用。許多項目、社區成員、開發者、VC都在探索潛在解決方案,主要從協議、應用、拍賣機制三個方向入手。

SUVAE

SUAVE是Flashbots提出的改善MEV負面影響方案,旨在引導MEV變得去中心化、透明。它構建新區塊鏈SUAVE,內置MEVM虛擬機支持EVM智能合約。配套開發工具支持基於EVM的MEV智能合約開發,將集中式MEV基礎設施轉爲去中心化區塊鏈上的智能合約,降低創建MEV應用門檻,增加機制間競爭,帶來去中心化和透明性。

SUAVE可作爲去中心化排序器和意圖識別機器,提交給鏈上Proposer,最後使用以太坊結算。執行節點在鏈下執行,採用可信執行環境或零知識證明。用戶可使用意圖交易,交給SUAVE解析並最大化透明MEV,通過智能合約間MEV競拍減輕負面影響。根據Paradigm的應用稅文章,對MEV bot徵收應用稅也適合在SUAVE實施。

OFA

OFA(Order Flow Auction)改進拍賣機制:

1. 訂單發起人將訂單發送給OFA,OFA選擇性披露部分信息。

2. 競標者Bidders出價,獲得信息並提出支付價格,之後對訂單流進行MEV。

3. 私人訂單流僅Bidders可見,引入市場化競爭增加MEV透明度,減少用戶損失。

目前多個基於O