HBO:從修正 MEV 定義入手，解讀如何解決多區塊問題_FCBTC價格

原文標題：《DeFi之道丨MEV的定義究竟是什么？Flashbots進行了詳細解釋》

來源：Flashbots

感謝PhilDaian、AlexObadia和MahimnaKelkar就該主題進行了大量討論。

自從Daian等人在2019年的?Flashboys2.0?論文中引入礦工可提取價值以來，關于MEV的討論已經很多。特別是，FlashbotsAuction的推出推動了當今跨越各種區塊鏈和中心化交易所的十億美元經濟。從激動人心的Twitter話題到學術研究論文，MEV現象已成為加密貨幣討論的核心。然而，奇怪的是，對于MEV的正式定義并沒有達成一致。

雖然有些人可能會爭辯說，在大多數情況下，廣泛共享的、直觀的MEV概念就足夠了，但我們認為，適當的正式化對于建立可以進行復雜理論化的基礎至關重要。正如TimRoughgarden在最近一次關于構建DeFi理論的演講中所說的那樣，在“簡單”和后來的“困難”定理之前，第一步是要有定義和基本詞匯。此外，正如最近的公開討論所證明的那樣，有些人聲稱套利不是MEV，甚至可能是我們根本不共享MEV的直觀概念！一個統一正式的MEV定義肯定會有所幫助。

然而，事實證明，以穩健、通用的方式正式化MEV并非易事。在這篇文章中，我們探討了在嘗試提出這樣一個定義時遇到的一些困難。我們首先回顧一些現有的正式化，指出它們的一些問題，并繼續尋求對其中一些進行修正。雖然我們提出了改進其中一些問題的新定義，但我們的主要貢獻在于突出了所涉及的許多微妙之處，為未來圍繞MEV的工作采用更系統的方法鋪平了道路。

數據：兩巨鯨正將stETH與WBTC拋售換成USDC:6月19日消息，據Spot On Chain監測，兩個短線巨鯨正在拋售以獲取利潤。2小時前，巨鯨0x655地址用2535枚stETH換取436萬枚USDC，均價為1719美元。自4月21日以均價1937美元套現至今天的拋售，其總利潤達到約360萬美元，投資回報率為14.38%。過去22小時內，巨鯨0x109地址用138枚WBTC換取365萬枚USDC，均價為26,421美元。目前，0x109已從WBTC中獲利87.1萬美元，投資回報率為8.01%。該巨鯨仍持有72枚WBTC，170枚WBTC已經借給Aave V3。[2023/6/19 21:46:32]

當前MEV定義

最初的Flashboys論文將MEV定義為“在給定時間范圍內，以太坊礦工可以從交易操縱中提取的總量，其中可能包括多個區塊的交易價值”，但沒有嘗試正式定義。最近，廣泛采用的工作定義類似于：

MEV是區塊提議者可以通過重新排序、審查或插入交易而無需許可地提取的價值。

也許最接近正式化的定義是最近的ClockworkFinance論文中通過以下兩個表達式給出的定義：

和：

這里，EV是在給定一組有效區塊序列B的情況下，玩家p在狀態s中可提取的價值，(B1,...,Bn)就是這樣的一個序列，而b(p,Sk)是玩家p的余額在將區塊(B1,...,Bk)應用于s后的狀態。k-MEV是處于狀態s的玩家p作為區塊提議者的k-最大可提取值，其中validBlocksk是p可以創建的k個區塊的所有有效區塊序列的集合，而單區塊MEV僅為1-MEV。

美國銀行：不要用加密交易投機玷污區塊鏈技術:金色財經報道，美國銀行（Bank Of American）最新發布報告稱，將投機性加密貨幣交易和 Token 價格與底層區塊鏈技術分開非常重要。該機構分析師 Alkesh Shah 和 Andrew Moss 指出，盡管 FTX 和 Alameda Research 倒閉引發市場擔憂，但依然應該繼續推動“利用分布式賬本和區塊鏈技術的應用程序開發”。

據此前消息，紐約聯儲已經和美國銀行、花旗集團 (C)、匯豐銀行 (HSBC)、紐約梅隆銀行 (BK) 和富國銀行 (WFC) 以及支付巨頭萬事達卡 (MA) 開始測試“數字代幣”的使用。（雅虎財經）[2022/11/19 13:23:15]

為了記數簡單性，這些表達式與論文中的表達式略有調整，但在其他方面是等效的。特別是，我們考慮玩家的余額而不是賬戶，并刪除對鏈的原生資產的顯式引用；稍后我們將回到這一點。

我們將使用MEV的這個定義作為起點，并注意到大多數其他論文提供了面臨相同限制的類似定義，或者根本不提供正式定義。

現存的限制

我們首先注意到上述表達式中的一個致命缺陷：最大可提取值取決于玩家p！這意味著如果p有一些待處理的空投領取，他們的MEV將大于沒有的玩家。雖然這對于可提取值可能有意義，但它肯定與“無許可提取”價值的想法不一致。

zkSync呼吁開發者就其技術文檔提供改善反饋:9月25日消息，Layer2擴容項目zkSync官方發推稱，由于距離zkSync 2.0主網啟動的時間已越來越近，為了提供更好的開發支持，希望開發者們就其技術文檔的檢索便捷性、完整性、可讀性等多個方面提供全面的建議與反饋。[2022/9/25 7:19:45]

仔細檢查后，并不完全清楚“玩家”的概念實際上指的是什么。我們可以確定至少三個相互交織的含義：i)作為交易簽名者的玩家，擁有余額和控制賬戶，ii)作為協議游戲中的參與者，擁有區塊提議權，以及iii)網絡意義上的玩家，受延遲影響并擁有獨特內存池視圖的節點運營商。

雖然后一種含義可能不適用于這個公式，但含義i)和ii)有點混淆：p在談論(1)中的余額時肯定指的是i)，但在從到，我們還賦予了p區塊提議權，符合含義ii)。我們認為MEV的正確定義應該獨立于i)意義上的玩家，也就是說，它不應該依賴于特定的簽約權。關于ii)，我們將定義給定區塊提議權限的MEV。這有效地將問題一方面解耦為價值提取，另一方面獲得排序權，這在考慮提取成本、網絡安全等時可能會很有用。

上述定義的其他注意事項是對多區塊MEV的處理、因撤回交易而產生的費用的遺漏，以及試圖將MEV推廣到跨域設置時區塊概念的不足。在接下來的內容中，我們嘗試修補定義以在可能的情況下解決其中的一些問題，并討論我們在此過程中發現的一些其他困難。

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修補MEV

如上所述，首要任務是提出一個真正無需許可的MEV定義。我們將在可提取值的定義中保留玩家依賴性，但在移動到MEV時擺脫它。我們在這里注意到，我們在上面i)的意義上使用player，賦予它對EV和MEV的完整區塊排序權限。我們提出以下建議：

這里的第一個表達式與(1)非常相似，但我們刪除了對有效區塊序列集的依賴，這是隱式的，我們只考慮單個塊。這里的validBlocks(p)是p可以提出的有效區塊的集合。B(s)反過來表示通過在狀態s之上應用區塊B獲得的狀態。

在表達式(4)中，我們獲得了MEV的定義，根據需要，該定義獨立于玩家。雖然在最大可提取值的定義中找到最小值可能有悖常理，但這個最小值只是編碼了提取應該是無許可的想法。EV已經負責最大化，無需許可即可提取的價值是特權最低的參與者可以從網絡中獲取的價值。

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然而，這個定義引出了一個問題，當挖礦需要前期資本時會發生什么？定義(2)沒有這個問題，因為它對玩家有明確的依賴，但是現在刪除了它，我們需要考慮到某些MEV可能只能在某些初始資本水平下才能提取。然而，我們注意到gas費用不是這里要求的一部分，因為提議者可以隨意排序“免費”交易，因此即使沒有初始資本，通常MEV也可能大于零。

盡管如此，我們希望明確對資本的依賴，因為許多MEV機會都依賴于它。我們寫中的EV）：

這個定義告訴我們，狀態s中初始資本K的最大可提取價值是任何至少擁有該數量初始資本的玩家可以提取的價值。

我們考慮的下一步是內存池中的交易會發生什么。在上面我們考慮了“有效區塊”，但至關重要的是，這些可以包含已撤回的交易，即支付費用，但不修改狀態。這是一個棘手的問題，因為它涉及上面的含義iii)對玩家來說，因為內存池的不同視圖會產生不同的有效區塊集。雖然在實踐中提取MEV的搜索者不斷在內存池中尋找機會，但交易最終需要包含在一個區塊中以修改狀態并產生機會，因此如果我們在有效交易方面不失一般性只考慮狀態變化，而不是更一般的有效塊概念。在這種情況下，我們確實丟失了作為MEV來源的撤回交易，因此我們可以嘗試修改我們的公式以包含依賴于玩家的內存池的視圖，但這會混淆i)和iii)的含義，并且我們會遇到最小化過度玩家時的麻煩。考慮到內存池架構僅針對某些領域，這也會限制表達式的泛化性。因此，我們明確排除了作為MEV來源的撤回交易，但請注意，它們是排序器帶回的收入的一部分，并有助于MEV提取的負外部性，如可提取價值成本?所量化。

省略撤回交易使我們能夠走得更遠，超越區塊的概念，這將使我們能夠在更一般的領域中考慮MEV。我們將可提取價值的定義重寫為：

這里，S是所有狀態的集合，符號SapS'表示狀態S'可以通過玩家p的某個動作或動作序列ap從狀態s到達。與上面的等式(5)一起，我們獲得了可以輕松推廣到跨域情況的定義，并解決了我們在定義(1)和(2)中遇到的大多數問題。

懸而未決的問題和擴展

在修補MEV定義時，我們轉向了單區塊，徹底解決了多區塊MEV的問題。事實上，我們最新的表達式(5)和(6)會自動考慮到這一點，因為通過根據狀態而不是區塊來表達EV，這些公式適用于提議者擁有排序權的任何時期。現在的問題成為如何獲得這些訂購權的方法之一。為了干凈利落地做到這一點，我們需要歸因于不同事件的概率，這樣我們就可以得出總MEV的預期值。然而，這超出了MEV形式化的范圍，因為一旦定義了足夠的集成，就可以簡單地插入表達式(5)。

我們順便提到的另一個話題是跨域MEV。在一個不同鏈有自己的狀態更新機制，但通過其狀態中的依賴關系有效鏈接的世界中，我們希望找到MEV，它只能是通過對多個域中的狀態變化進行排序來提取。我們在狀態方面的表述適用于這種擴展，但需要注意的是，不同的域具有不同的本地資產，我們需要考慮到這一點。我們不會在這里詳細介紹，但是可以通過引入定價功能來解決這個問題，以便從一個域轉換到另一個域。首先近似，我們可以取一個定價函數pi→j從域i的本地資產到域j的資產，并要求pj→i=1/pi→j。更現實的是，我們預計價格是許多因素的玩家依賴函數，如不同域的不同資產數量、域的信任假設等。

我們注意到，自始至終，我們都將EV和MEV視為玩家的收入，從未考慮過成本。這與我們對具有給定訂購權的玩家的定義相吻合，因為獲得這些權利可以說是MEV提取中成本最高的組成部分。無論如何，將MEV僅視為收入組成部分并單獨考慮提取成本似乎更清晰。就像在多區塊設置中一樣，我們可以定義一個概率集成來獲得排序權，并考慮與每個概率分布相關的成本。然而，更棘手的是，排序權限通常以每個域的特征為單位授予，而成本通常表示為費率。因此，雖然MEV通常以區塊形式出現，但生產這些區塊的成本將以時間單位表示，并且它們之間的關系的細節將因每個域而異。每個域如何實現最終確定對于建立這種關系也至關重要，所以我們不期望有一種MEV的通用公式來適應它。

最后，我們只考慮了“確定的”MEV，用狀態改變后增加的余額來表達它。這不足以描述更一般的“概率MEV”概念，在這種概念中，玩家愿意承擔風險以期獲得以后的回報。這方面的例子是在預期價格上漲時買斷新的代幣清單，或者搶跑NFT出價。很可能這些機會中的大部分都可以通過合并定價函數來描述，我們期待看到朝這個方向發展的工作。

結論

MEV興起需要一種一致的正式方法來解鎖正確的理論。然而，正式化MEV涉及大量的技術細節，這些技術細節通常會為了完整性而權衡通用性。在這里，我們為參與者的概念提供了明確的含義，這使我們將獲得排序權的問題與價值提取的問題分開，使我們能夠在定義MEV時具有很大的普遍性。我們的公式(5)和(6)提供了一個一致的、易于推廣的定義，可以用于多領域世界。我們還強調了在實現MEV的正式定義時面臨的許多問題，我們希望這些問題能夠更系統地處理該主題。

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