以太坊:Foresight Ventures：描繪 分類 支配 MEV_區塊鏈通俗易懂的說法

相對于Web1和Web2，Web3應對「MEV」負外部性已經做得很好了。撰文：msfew

MEV?

Maximalextractablevalue(MEV)referstothemaximumvaluethatcanbeextractedfromblockproductioninexcessofthestandardblockrewardandgasfeesbyincluding,excluding,andchangingtheorderoftransactionsinablock.

a)MEV一直都在

以太坊區塊的交易排序自始至終就沒有被確定的規則約束,而是可以根據礦工的偏好來自由修改。Geth客戶端的源碼中,提供了三種示例:

第一種:僅根據Nonce來排序

第二種:根據gasfee和Nonce來排序(默認選項)

第三種:根據owner排序后,根據gasfee和Nonce來排序

其實排序完全是個開放題,礦工可以自由進行調整,從而捕捉更大的利潤,也就是我們討論的主角,MEV。

在MEV被稱為MEV之前,它的Alpha就早已被礦工持續挖掘。flashfish0x講述了一個MEV的故事。

在2020年8月之前,Compound的喂價由特殊的預言機tx來更新,于是會有礦工監控Mempool,尋找可以被清算的賬戶,利用閃電貸等手段進行套利。因只有套利tx正好在價格更新tx之后執行才能套利成功,且普通礦工(當時)會隨機排序相同gasfee的套利tx,所以套利者會以與預言機價格更新tx相同的gasfee來發送交易,和其他套利者博取一個隨機概率。

2020年8月11日之后,Geth發布了新版本,預言機價格更新tx后到達網絡的第一個tx將成功套利,于是獲得tx信息的速度也被計入了競爭的考量中。

好景不長,2020年8月17日,Compound切換到了更去中心化的預言機。于是MEV捕捉者們的競賽變成了純粹的gaswar。他們盡量出到比其他人更高的價格gas,直到這個清算操作捕捉不到任何利潤,或者某個人勝出。

區塊鏈網絡從一開始就是這么個暗流涌動的黑暗森林,機器人在未知的環境里和看不見的對手爭奪榨取潛在利潤的機會。

b)MEV無處不在

在正式解讀MEV的定義之前,我們可以看看關于MEV的一些數據,這樣就能直觀地感受它的存在和影響。

數據：昨日LTC活躍地址數為23.48萬，新增地址數為10.79萬:4月27日消息，據Tokenview數據顯示，昨日LTC活躍地址數為23.48萬，較前日上升14.45%，較近7日LTC日均活躍地址數上升10.62%；昨日LTC新增地址數為10.79萬個，較前日上升10.74%，較近7日LTC日均新增地址數上升4.15%。[2023/4/27 14:30:57]

2022年5月,?Uniswap上超過一半的交易量是由MEV機器人貢獻的,而只有少于20%的交易量是來自于Uniswap的前端頁面。

dex.guru的數據也顯示,以太坊上AMM的交易量很大一部分都是MEV機器人所貢獻。

MEV機器人在區塊鏈的黑暗森林里無處不在,并且始終占據著主導地位。

c)MEV供應鏈

那么一個MEV活動是如何產生的呢?

一個tx在危機四伏的區塊鏈中的生命周期如下:

生:普通用戶根據意圖進行應用交互,錢包與應用將意圖解釋成tx,發送到公共tx池等系統等待處理。

老:MEV搜索者(可能會是礦工)挑出所有有利可圖的機會,嘗試通過發送交易或對交易刻意排序捕捉MEV。

病:L1的礦工(大多數情況下不會是MEV搜索者)或者L2的Sequencer聚合交易并出塊。

死:驗證者(目前還是礦工)驗證區塊,交易正式被確認。

MEV機器人根據它們owner的旨意進行著鏈上活動,將tx包裝好后送給不知情的礦工出塊。從好的角度來看,它們是保證市場穩定和DApp活躍度的重要角色;從不好的角度來看,它們以自己天生的優勢(可以監視整個Mempool),對「普通用戶」進行著不平等的剝削。

d)MEV的具體定義

MEV這個詞有兩個官方的解釋,它全稱可以是:

MinerExtractableValue(礦工可提取價值)

MaximumExtractableValue(最大提取價值)

當我們把兩個解釋結合在一起,會得到一個最容易理解的概念:?MEV就是礦工可提取的最大價值,是對于在一個區塊特定位置插入tx的incentive。

個人認為,更全面的MEV定義指的是礦工/Validator/機器人/預言機/除了普通用戶之外的角色,利用礦工的不對稱信息,可提取的最大價值。非普通用戶的角色(懂代碼,懂網絡機制,懂使用MEV),通過自己的「特權」來額外提取價值,從而獲利,其實都可以算是廣義的MEV:

美國法官禁止SBF與FTX、Alameda的現任或前任員工聯系:2月1日消息，法庭記錄顯示，美國法官禁止 SBF 與 FTX、Alameda 的現任或前任員工聯系。[2023/2/2 11:42:01]

以出塊的礦工為例:它在看到Mempool中的交易后,當輪到出塊時(非常小的概率),完全可以對區塊內的交易重新按自己的意愿進行排序(而不是正常的nonce和gasfee排序),并發送新的交易,從而獲取除了獎勵以外更大的額外利潤。

以懂使用MEV概念的用戶為例:使用FlashbotsProtect作為tx池,避免被MEV機器人割且tx可以得到優先執行等優勢;通過flashside或者前文中的Compound清算例子,監視Mempool來對NFT和鏈上活動進行套利,以恰到好處的gasfee來讓不知情的礦工幫他們捕捉MEV;通過mint。fun監視Mempool來mint時下最新的NFT項目。

以最受剝削的普通用戶為例:早上起床抄底ETH,結果第一個tx因為gas不夠,超時失敗了;中午第二個tx好不容易成功但是被夾子割了;晚上熬夜,想mint個看中很久的freemintNFT,但交易剛發送出去就被其他人監視到了,最終沒mint到。

MEV提取者的額外利潤源自于區塊內的其他交易(幾乎就是普通用戶發出的),且擠占了每個區塊的一部分空間(盡管gasfee缺乏彈性需求,他們的交易通常是區塊內首個,不會直接影響用戶tx),因此大多數MEV通常被視為加在用戶身上的隱性稅收。

1.MEV交易的分類

以下是0xminion對MEV活動的清晰圖解:

以目的來分的話,MEV操作可以被分為:各種套利,單純搶先交易,夾子攻擊等。

這些操作的大部分都會是套利操作,基本都是機器人來發起,這些機器人都為gas的優化做了非常多的功夫,比如它們通常在錢包里會有無數個代幣,每個都只有一點點數量。這主要是利用了EIP-2200,當用戶接收ERC-20代幣時,如果錢包內有這個代幣,則比沒有省更多的gas。還有就是讓地址擁有更多的零。當然以上的套利優化操作與MEV本身關系不大。

MEV本身主要分為以下六種:

a)FrontRunning

FrontRunning是MEV機器人支付稍高的gasfee來搶先在Mempool的某交易前執行交易,比如以更低的價格Swap代幣。

距離在ETH合并還剩30000個區塊:金色財經報道，距離ETH合并到權益證明（POS）之前，還剩30000個區塊。[2022/9/10 13:21:24]

當這類MEV活動沒有造成后續的「傷亡」時,可以被算作中性(不算良性因為主要還是插了隊);但很多時候通常會讓后續的交易失敗或者執行出更差的效果,因此會被算作惡性。

目前有很多服務專注于提升這類MEV的捕捉,比如bioXroute(類似于黑手黨征收保護費后提供更快更隱私的Mempool,從而加快tx的確認效率以及對外部FrontRunning的防御)。

問題的核心主要還是這類MEV很直接地體現出了MEV捕捉者和普通用戶的信息不對等。然而,大家不可能徹底完全公開,透明,和統一地對交易排序的方式和算法達成共識。

b)BackRunning

BackRunning是機器人在一筆交易造成價格大幅錯位之后嘗試不同的套利,清算,或交易。

最典型的例子就是我們之前提到的清算套利操作,這類MEV活動整體可以被認為是良性的,能保證市場的穩定和持續運轉。

在Cosmos這種多鏈架構的網絡上,這類MEV活動尤其做好,因為網絡非常多,需要這樣的活動來讓DeFi應用保證時刻運轉和高效。

c)SandwichAttack

SandwichAttack是前兩種攻擊的結合,對交易進行前后夾擊。通常被稱為夾子。例如MEV機器人在交易前放一個買單,在交易后放一個賣單,讓用戶的交易在更差的價格執行。

這種攻擊有時候可以非常復雜同時傷害可能會非常大,下圖是有機器人通過1億枚DAI來夾Curve的用戶:

它可以普遍被認為是惡性的,但某種程度上像高速公路的測速儀一樣鞭策著用戶使用更合理的滑點,從而提升網絡整體利益。

d)Time-BanditAttack

時間盜賊攻擊是在區塊生成之后,礦工重新挖取區塊導致區塊鏈reorg,同時在自己挖出的區塊中提取價值。這是最惡性的MEV,會導致用戶交易無效。同時這雖然微乎其微,但也有發生的可能性。

幣安：以太坊過渡到PoS層將減少99.95%的區塊鏈能源消耗:8月27日消息，據幣安官方推特，以太坊PoW協議需要更高水平的能源消耗來保持系統的安全和運行，而通過切換到PoS共識層，可減少以太坊網絡99.95%的區塊鏈能源消耗。[2022/8/28 12:53:09]

中本聰共識下的區塊鏈網絡由于最長鏈原則,區塊reorg發生非常頻繁(延遲也大),因此這類MEV很可能被捕獲。而在Tendermint或者PoS的以太坊中,這類MEV的發生會極大程度上被減少。

關于時間盜賊MEV很酷的點是:未來的事件可以影響過去(將「未來」的交易包含到「過去」的區塊中)。

但在簡單的量化下,此類攻擊的預期回報率是不高的,同時會因為蓄意破壞區塊鏈網絡的穩定性受到譴責(如Reorg-as-a-Service),所以很少會發生。

e)Clogging

任何NFT,資產,和Rollup交易的有效性其實都是通過購買區塊鏈網絡上某個區塊的某個空間所保證的。以下是區塊鏈區塊空間市場的供需:

Clogging就是通過連續壟斷區塊全部的空間來贏得例如Fomo3D游戲的勝利。

還記得最開頭的Geth源碼嗎?由于大約70%的以太坊礦工都是根據默認的gasfee排序對交易進行排序,因此才產生了Clogging。

但是目前來說,因為基礎設施的完備,如預言機和Rollup等都會風雨無阻地進行交易的提交,MEV機器人在網絡活躍時期進行這樣的活動,成本會比較高。

f)Non-BroadcastTransactions

前面幾種活動的發起者基本都是MEV機器人,而不是出塊礦工本人。

Non-BroadcastTransactions則是出塊礦工偷偷提交的tx,也就是在礦工知道自己能出塊的時候,瞬間去給區塊塞入一些交易,從而捕捉MEV。

Solana：Slope用戶或曾在Slope導入助記詞的設備或存在被盜風險:據官方消息，Solana發布8月2日Slope錢包事件更新：從UTC時間2022年8月2日22:37開始并持續約4小時，一個或多個惡意攻擊者盜取了9231個錢包中共計價值約410萬美元的資產。鏈上交易顯示，受影響錢包的私鑰已被泄露，并被用于簽署惡意交易。

在開發人員、分析公司和安全審計員的調查中，受影響的地址似乎曾在iOS和Android上的Slope錢包應用程序（由Slope Finance創建和發布）中創建、導入或使用。這些Slope用戶的私鑰資料被Slope無意中傳輸到應用程序監控服務，但黑客獲取或截獲這些信息的途徑仍在調查中。

此次攻擊沒有涉及與Solana Labs、Solana基金會或任何與Solana協議本身相關的核心代碼，這不是協議級別的漏洞。

這一漏洞似乎孤立于支持Solana和以太坊地址的一個錢包提供商，但其他軟件錢包（如Phantom和Solflare）上受影響的用戶可能是用戶重復使用在Slope中生成或存儲的助記詞的結果。

目前官方認為這不是與Slope以外的任何特定錢包實現直接相關的問題。由于以太坊和Solana都使用BIP39助記符，因此對使用以太坊錢包用戶的任何影響也可能是由于重復使用了助記詞。

無論是否使用Slope的硬件錢包沒有受到影響，任何從助記詞生成的從未被導入（或被Slope錢包使用）的錢包都沒有受到影響。然而，用戶只要將他們的助記詞導入Slope應用程序，就有受攻擊的風險。

Solana官方強調，Slope錢包用戶或者之前曾將助記詞導入Slope的設備，即使沒有資產被轉移，錢包也可能會被盜用。因此建議：

- 在另一個錢包應用程序中生成一個新的助記詞；

- 將所有資產（代幣和NFT）轉移到這個新錢包；

- 放棄舊地址，因為它可能會受到攻擊。

用戶不應該重復使用以前在Slope移動應用中使用過的助記詞衍生的錢包。[2022/8/9 12:11:42]

以太坊上大約2%的交易都是這樣的形式產生的。

2.MEV是好是壞?

前面的分析中我們探討了不同種類的MEV,穿插著我們對每種的評價和好壞與否的評判。那么整體來說,到底MEV是好還是壞?我們該怎么應對它?不同的網絡會怎么以不同的方式應對它?

MEV的好壞:

好的MEV:用于套利清算(BackRunning),公開透明市場(Flashbot,MEVAuction),并沒有影響網絡或者其他用戶。

壞的MEV:用于在其他用戶身上榨取價值(SandwichAttack),私下發送且不廣播(Time-BanditAttack,Non-BroadcastTransactions),影響網絡的正常運行(Clogging)。

從分類數量來看MEV貌似是一個不好不壞的中立角色,但是當考量了MEV的本質(incentivetoinserttxintoblock),這個incentive過于巨大,會導致追逐壞的MEV造成的傷害遠大于好的MEV的好處。除此之外,MEV的產生也是源于信息和知識的不對等,區塊鏈網絡里只有equality而沒有equity。

綜上所述,?MEV的黑市原理+巨大利益驅使+復雜情況和分類=區塊鏈網絡的負外部性。

MEV是壞的,需要削減。

3.MEV的深入思考與處理

在分類探討針對MEV的策略之前,我們需要明確一個點,就是任何情境下的信息不對稱和外部性都是無法被完全消除的,我們只能去更好的處理它們。

a)解決MEV黑市與其巨大incentive

MEV是不透明的信息和知識而造成的黑市(或者說黑暗森林),這個黑市創造了巨大的利益。我們將通過這個角度來思考針對MEV的策略。

整個世界的黑市估值大約為1。8億美元,且是一種無法消除的必然邪惡。MEV的市場也遠比我們所能觀測到的大。

既然這個黑市是必然存在的,那么何不讓它暴露在陽光之下,讓大家都可以自由捕捉和保護自身的MEV,這樣普通用戶就可以形成合力,且可以削弱MEV捕捉者針對用戶的對抗。

Flashbots提出了以下五種市場方案來限制MEV的提取,從而減小MEV的總體負外部性:

這些MEV削減方案其實類似,但相同的缺點就是可能會導致區塊空間被浪費以及出塊的中心化。

b)MEV的復雜情況:場景區別

單鏈場景:本文的大部分筆墨都是在討論單個區塊鏈網絡中的MEV情況,而現實中這是過于理想化的分析。

跨鏈場景:一個區塊鏈網絡=一個trustzone。實際中會有無數個擁有不同機制和不同MEV種類的區塊鏈網絡,這些無數個trustzone就讓網絡間的套利四處存在。比如就算以太坊完全沒有MEV,但如果Cosmos上有套利機會,那么橋的驗證者或者跨鏈應用機器人就可以在Cosmos上捕捉MEV,最終以太坊也成了這個MEV的受害者。

多鏈場景:跨鏈場景的例子可以無縫套用到Cosmos或者Polkadot的多鏈架構中,MEV的存在具有傳染性。

b)MEV的復雜情況:網絡架構區別

在我們探索Rollup網絡的文章中,我們了解到了單體的Layer1和在其之上建立的Layer2Rollup的區別。

1.Rollup

Rollup作為一個「加強版的智能合約」以及「中心化的可信區塊鏈網絡」目前均有著中心化的出塊和排序機制,因此有不同的MEV表現。目前中心化的Sequencer(也就是只有一個節點)導致所有的MEV都可以被Rollup捕捉。隨著越來越多的流動性和鏈上活動轉移到L2,L1礦工所可以獲得的收入(包括MEV)其實就被轉移到了L2的Sequencer。

當然Rollup網絡自己也意識到且解決了這個問題,它們對tx的公平排序體現了MEV的處理。不同Rollup對于MEV的策略并不相同,對網絡參與者來說意義也就完全不同:

當L2步入去中心化且模塊化區塊鏈的實現更加盛行后,MEV的問題需要更多的研究和思考。例如以太坊與Celestia的模塊化版圖就會有所不同。目前來說,以太坊上的Rollup均為SecuredRollup,只需構建n個雙向可信的跨鏈橋(它們本職就是造這樣的橋),共同結算在以太坊上,而Celestia所鼓勵的SovereignRollup各自為政,DA很可能各不相同,可能需要n^2個橋梁或者類似IBC或XCM的協議才可以完全打通。這樣就建立了完全不同的MEV市場和捕捉機會。

由L2MEV的問題,我們也可以引申出對L1和L2價值關系的思考,本文中不做額外展開。

2.較中心化的區塊鏈

為了更快,Solana是沒有公開的Mempool的,而是通過一個類似只有預計將出塊的礦工看得到的GulfStream來作為Mempool(這也是它宕機的原因…)。這就意味著MEVBot是沒辦法捕捉MEV的,只有運行一個Validator,且即將出塊的礦工才在理論上有機會對交易進行排序或者發送新的交易從而捕捉MEV。但結合Solana的礦工利潤低的情況,這樣的設計其實就導致了礦工的收入更低。于是現在就有JitoLabs做類似Flashbot的mev-geth的客戶端,來讓礦工對自己的區塊空間進行拍賣,讓MEV形成公開的自由市場。同時Solana也有QUIC和peraccountfeemarket的解決方案。

3.結語

對于MEV這個話題,本文僅僅是表層的分析,有非常多有趣的東西由于篇幅的問題沒有被提及(SGX,PBS等),推薦你深入閱讀文末的50余個相關鏈接。

在一個理想的網絡里:

任何人都可以發送交易(nocensorship)

沒有垃圾信息(nospam)

費率非常低(lowfees)

而MEV的存在讓魚和熊掌不可兼得:

nospam+lowfees:Web2一樣的Censorship必須存在。

nocensorship+lowfees:MEVSearcher就會發送垃圾信息讓正常交易受影響。

nocensorship+nospam:你就需要一個費率市場來對交易進行排序,也就需要高昂的gas來優先執行交易。

不過不用太擔心,?Web1或者Web2或者現實世界一樣沒有徹底解決「MEV」的負外部性,Web3的各種方案已經做得非常好。MEV一直是個開放問題,沒有完全正確的解。

那么Web3的我們該咋辦?

L1/L2:設計時優先考慮MEV。

礦工:放心大膽地在不影響生態的情況下捕獲價值,因為這是網絡博弈論的一個部分。

DApp開發者:設計應用時考慮MEV,以及機制是否會傷害普通用戶。

用戶:理解MEV,且盡量不要使用MEV機制設計不足的網絡或應用。

其他人:鼓勵MEV的研究,參與到MEV的討論中,?Frontrunthecrisis。

來源：金色財經

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