MEV 依然是個(gè)具備可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Φ拇笫袌?，也?huì)迎來更多的弄潮兒和更有趣的新事物。

MEV 是什么：MEV 全稱為 Miner Extractable Value（也可稱為 Maximal Extractable Value，最大可提取價(jià)值），是指礦工通過操縱交易（添加、刪除、重排交易）所能夠獲取的額外收益。獲取 MEV 的方式可以分為 DEX 套利、清算、Front-Running、Back-Running、三明治攻擊等。MEV 帶來的影響：Front-Running 與三明治交易會(huì)導(dǎo)致糟糕的用戶體驗(yàn)與更嚴(yán)重的損失，但同時(shí) DEX 套利、借貸清算可以幫助 Defi 市場更快地到達(dá)均衡，維持市場的穩(wěn)定性。MEV 市場規(guī)模持續(xù)增長：在以太坊 The Merge 之后，僅以太坊使用 Flashbots 的 Block Proposer 接收到的 MEV 收益已超過 206,450ETH（截至 2023 年 7 月初）。Flashbots 作為 MEV 領(lǐng)域的絕對主導(dǎo)力量之一，MEV-Geth 讓 Miner 與 Searcher 分享了 MEV 收益；MEV-Boost 讓 MEV 在 Proposer、Builder、Searcher 之間分配，同時(shí)保護(hù)了用戶的交易不被 Front Running；MEV-share 致力于讓用戶、錢包、Dapps 能夠捕獲其交易所產(chǎn)生的 MEV；MEV- SGX 利用 SGX 可信硬件希望徹底取代受信任 MEV-Relay 角色，實(shí)現(xiàn)無許可；SUAVE 嘗試解決 MEV 帶來的中心化風(fēng)險(xiǎn)。作為專用鏈，向現(xiàn)存的所有鏈提供交易排序與區(qū)塊構(gòu)建服務(wù)。MEV 市場的新變量：Chainlink 作為市場上最大的預(yù)言機(jī)平臺(tái)，試圖在預(yù)言機(jī)網(wǎng)絡(luò)的層面通過交易排序來緩解 MEV 問題；UniswapX 的出現(xiàn)，有效地解決了「三明治攻擊」的問題，但同時(shí)也帶來了 MEV 審查的新問題等。

MEV 是什么

MEV 全稱為 Miner Extractable Value（也可稱為 Maximal Extractable Value，最大可提取價(jià)值），是指礦工通過操縱交易（添加、刪除、重排交易）所能夠獲取的額外收益。

在一般的公有鏈中，所有的交易首先要提交到 Mempool 內(nèi)存池，等待被包含進(jìn)區(qū)塊中。礦工 / 驗(yàn)證者作為區(qū)塊鏈生態(tài)中負(fù)責(zé)出塊的角色，能夠決定區(qū)塊中包含哪些交易，具備很高的權(quán)力。一開始，礦工僅按照交易手續(xù)費(fèi)從高到低進(jìn)行排序決定交易被納入?yún)^(qū)塊的順序。后來人們發(fā)現(xiàn)，通過在內(nèi)存池中對交易的監(jiān)控，礦工可以通過在區(qū)塊中添加交易、刪除交易或改變交易順序以獲取除出塊獎(jiǎng)勵(lì)以外的收益，也就出現(xiàn)了 MEV。

在現(xiàn)實(shí)實(shí)踐中，往往有專門的搜索者通過復(fù)雜算法尋找獲利機(jī)會(huì)，由于公開 Mempool 之間搜索者具備競爭，所以當(dāng)搜索者發(fā)現(xiàn) MEV 機(jī)會(huì)時(shí)，會(huì)提高交易的手續(xù)費(fèi)以確保自己提交的交易被納入，礦工與搜索者分擔(dān)了 MEV 收益。

CGVFOF 綜合業(yè)內(nèi)普遍看法，根據(jù)策略的不同，將獲取 MEV 的方式分為：DEX 套利、清算、Front-Running、Back-Running、三明治攻擊等。對于使用概率最終性共識(shí)算法的區(qū)塊鏈（如使用 PoW 共識(shí)算法的 Bitcoin、以太坊 1.0），還可能發(fā)生 Fee Sniping 攻擊。

DEX 套利。不同的 DEX 之間的價(jià)格可能具備差異，利用區(qū)塊鏈的原子交易特性，可以在低價(jià) DEX 上買入并在高價(jià) DEX 上賣出，實(shí)現(xiàn)無風(fēng)險(xiǎn)套利。借貸清算。借貸協(xié)議當(dāng)?shù)盅郝实陀谑孪仍O(shè)定的比例時(shí)，協(xié)議通常允許任何人對抵押品進(jìn)行清算，立即償還貸款人。清算時(shí)借款人通常需要支付巨額的清算費(fèi)，其中一部分歸清算者所有，也就帶來了 MEV 機(jī)會(huì)。Front Running?？梢岳斫鉃閾屌?，監(jiān)控到有利潤的交易時(shí)，以更高的交易費(fèi)提交相同交易，從而讓自己提交交易在原交易之前被納入?yún)^(qū)塊，獲取利潤。當(dāng)然，F(xiàn)ront Running 不單指重復(fù)提交相同交易，廣義上是在某交易前插入一個(gè)交易以獲取利潤。Back Running。對于使用 AMM 自動(dòng)做市機(jī)制的 DEX，大規(guī)模的交易會(huì)產(chǎn)生顯著的滑點(diǎn)。當(dāng)大規(guī)模交易發(fā)生后，市場處于不均衡狀態(tài)，Back Running 指在大規(guī)模交易后添加交易，以低于市場均衡價(jià)格買入資產(chǎn)。三明治交易。三明治交易是 Front Running 與 Back Running 的結(jié)合。三明治交易指在大規(guī)模交易前以低價(jià)買入，當(dāng)大規(guī)模交易拉高價(jià)格后，以高價(jià)賣出以獲取高利潤。Fee Sniping 攻擊。最近 BRC-20 火熱行情導(dǎo)致 Bitcoin 網(wǎng)絡(luò)堵塞，交易手續(xù)費(fèi)持續(xù)上升，人們開始重新關(guān)心起可能出現(xiàn)的 Fee Sniping 攻擊。在 PoW 共識(shí)的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)上，如果潛在的收益足夠大，礦工可以回滾或者重組最近的幾個(gè)區(qū)塊，通過重新排序或者包含某些特定的交易來獲取更多的收益。注：在 The Merge 之前的以太坊，同樣采取 PoW 共識(shí)，但是以太坊稱之為 Time Bandit。

MEV 帶來的影響

MEV 傷害用戶甚至傷害整個(gè)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，但同時(shí)也讓市場更加均衡和有效。

1. 積極方面

DEX 套利、借貸清算可以幫助 Defi 市場更快地到達(dá)均衡，維持市場的穩(wěn)定性。與傳統(tǒng)金融相同，MEV 搜索者實(shí)際上是有效的金融市場存在的前提條件。對于這類 MEV 而言，MEV 搜索者獲取的收益來自市場。

2. 消極方面

Front-Running 與三明治交易會(huì)導(dǎo)致糟糕的用戶體驗(yàn)與更嚴(yán)重的損失，相互競爭的 MEV 搜索者將通過 Gas 競拍造成網(wǎng)絡(luò)擁堵，拉高 Gas Fee。

對于概率最終性的 PoW 鏈，更嚴(yán)重的是可能帶來的 Fee Sniping 攻擊，Time-Bandit 攻擊違反了區(qū)塊鏈的「不可改變性」（Immutability）原則，會(huì)嚴(yán)重破壞區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的安全性和穩(wěn)定性，所以最近的 BTC 社區(qū)對 Oridinal 協(xié)議帶來的現(xiàn)狀感到擔(dān)憂。

對于 PoS 的鏈，尤其是針對當(dāng)前的 ETH2.0，MEV 可能導(dǎo)致驗(yàn)證者的中心化。更大的質(zhì)押池會(huì)獲取更高的 MEV 收益，進(jìn)而有更多資源提高 MEV 提取能力，導(dǎo)致馬太效應(yīng)，最終導(dǎo)致驗(yàn)證者的中心化，降低安全性。

MEV 的發(fā)展歷程

早期萌芽（2010-2017 年）：

2015 年，比特幣核心開發(fā)者 Peter Todd 在 Twitter 上提出「Replace By Fee(RBF)」概念，是前文所說 Front Running 概念的前身，指出用戶可以通過提高交易手續(xù)費(fèi)來提交至少一個(gè) Input 相同的交易以替換掉原有的交易。

在 RBF 基礎(chǔ)之上，比特幣社區(qū)逐漸演變出對 Fee Sniping 的研究。Fee Sniping 指礦工有意地重新挖掘一個(gè)或多個(gè)之前的區(qū)塊，以獲取最初創(chuàng)建這些區(qū)塊的礦工的費(fèi)用。

盡管重新挖掘之前的區(qū)塊成功的可能性較小，相比使用新區(qū)塊擴(kuò)展鏈條，但如果之前的區(qū)塊在交易費(fèi)用方面比礦工當(dāng)前的內(nèi)存池中的交易更有價(jià)值，那么這種方法可能更具盈利性。Fee Sniping 之后被拓展到 EVM 模型，在《Flash Boys 2.0》論文中被描述為「Time Bandit」攻擊。

正式誕生（2018-2019 年）：

MEV 僅在狀態(tài)存在爭議與提交但未確認(rèn)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移情況下會(huì)產(chǎn)生 MEV，而比特幣幾乎不具備共享狀態(tài)，且狀態(tài)轉(zhuǎn)移被嚴(yán)格規(guī)定，所以比特幣上的 MEV 僅限于 Fee Sniping 與雙花攻擊的嘗試。而在具備圖靈完備性智能合約的以太坊上，MEV 的機(jī)會(huì)顯著增加。

2016 年以太坊的第一個(gè) DEX——EtherDelta 上線，采用子匹配訂單簿設(shè)計(jì)，實(shí)際為市場提供了廣泛的 MEV 機(jī)會(huì)，但是當(dāng)時(shí)沒有人對其進(jìn)行充分利用。

2017 年以太坊上第一個(gè)算法穩(wěn)定幣——DAI 出現(xiàn)，為 Defi 提供了清算的功能，市場出現(xiàn)了大規(guī)模但不頻繁的 MEV 機(jī)會(huì)（Spike MEV）。2018 年，Hayden Adams 創(chuàng)立 Uniswap——以太坊上第一個(gè)使用 AMM 自動(dòng)做市機(jī)制的 DEX，AMM 機(jī)制實(shí)際上依賴于 MEV 提取者來維持市場效率，讓市場上的 MEV 機(jī)會(huì)大幅增加。

Flashbots 出現(xiàn)（2019-2021 年）：

2019 年 4 月《Flash Boys 2.0》出版，對于 MEV 的研究進(jìn)入主流視野。2019 年末，一群志同道合的數(shù)字游民組成了 Pirate Ship，后續(xù)改名為 Flashbots，以機(jī)器人表情作為 logo。

2021 年 1 月，F(xiàn)lashbots Auction（mev-geth 與 flashbots relay）正式發(fā)布，乘著 Defi Summer 的熱度，被提取的 MEV 大幅增長。

現(xiàn)狀：MEV 百花齊放，F(xiàn)lashbots 一枝獨(dú)秀

隨著 MEV 市場越來越大，許多項(xiàng)目也加入到了開放行列。Flashbots 當(dāng)前僅支持以太坊主網(wǎng)，所以當(dāng)前主流的 Alt Layer1 與 Layer2 都在學(xué)習(xí) Flashbots，嘗試實(shí)現(xiàn) MEV 拍賣功能。

也有一些項(xiàng)目選擇了不一樣的道路，嘗試通過對交易池的加密來徹底解決 MEV 問題。Flashbots 自身也在不斷創(chuàng)新，在 2021 年初的 Flashbots Alpha 之后，又先后實(shí)現(xiàn)了 Flashbots Protect, MEV-Boost, MEV-Share，下一階段的 SUAVE 也在開發(fā)中。

MEV 的市場有多大？

從理論上而言，用戶提交的交易中可能蘊(yùn)含的 MEV 收益是無限大的。然而，無法通過有限的計(jì)算來確定 MEV 的收益大小，人們所發(fā)掘的 MEV 收益構(gòu)成了可能 MEV 的下界。通常，人們通過實(shí)現(xiàn)的 MEV（Realized MEV, REV）來估計(jì)可能的 MEV 市場情況。

以太坊 The Merge 之后的 MEV 市場統(tǒng)計(jì)

Source: https://explore.flashbots.net/

根據(jù) Flashbots 提供數(shù)據(jù)顯示，截至 2023 年 7 月初，在以太坊 The Merge 之后，已實(shí)現(xiàn) 206,450ETH 的 REV 提取。但這僅僅是 Block Proposer 接收到的 MEV 收益，Searchers 的收益尚未計(jì)算在內(nèi)。

沒有市場競爭會(huì)變得更好嗎？

從人類社會(huì)積累至今的歷史經(jīng)驗(yàn)來說，「看不見的手」在大多數(shù)情況下是更好的選擇。但是幾乎沒有人否認(rèn)，在某些特定的領(lǐng)域市場經(jīng)濟(jì)是不適用的，濫用市場會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。

由 Front Running 導(dǎo)致的 Gas Price 增高的問題，其根基在于以太坊的價(jià)格機(jī)制。能否讓 Gas Price 維持在一個(gè)固定的水平，以避免 Searcher 的 Priority Gas Auction？

然而，這樣做的一個(gè)明顯結(jié)果將是鏈下的勾結(jié)，擁有 MEV 機(jī)會(huì)的 Searcher 會(huì)賄賂礦工以讓自己的交易被更早納入?yún)^(qū)塊，反而會(huì)滋生鏈下的小規(guī)模市場，與以太坊公開無許可的理念背道而馳。

當(dāng)然，我們可以讓網(wǎng)絡(luò)中的礦工 / 驗(yàn)證者通過某種權(quán)威認(rèn)證，保證其不會(huì)作惡，但這樣就引入了極強(qiáng)的信任假設(shè)，完全變?yōu)樵S可鏈。

簡而言之，CGV 認(rèn)為，在維持以太坊現(xiàn)有特征的前提下，恐怕很難徹底根治 MEV 問題。

如何緩解 MEV 帶來的不利影響

協(xié)議級(jí) PBS——以太坊社區(qū)的解決方案

在 PoS 中，validators 輪流值班作為區(qū)塊的提議者 proposer，validators 間會(huì)進(jìn)行共識(shí)以決定該區(qū)塊是否被寫入鏈上。在 PoW 中，提塊并進(jìn)行共識(shí)的工作由 Miner 完成，實(shí)質(zhì)相同。

PBS 主要是為了解決當(dāng)前 MEV 所帶來的驗(yàn)證者中心化問題。在默認(rèn)的 MEV 流程中，區(qū)塊生成者具備兩個(gè)任務(wù)，1）從所有可用的交易中構(gòu)建最佳區(qū)塊（block building），以及（2）將該區(qū)塊與工作證明或權(quán)益一起提議給網(wǎng)絡(luò)（block proposing）。

在 MEV 并未受到充分挖掘的時(shí)候，步驟 1）實(shí)際是根據(jù)交易手續(xù)費(fèi)從大到小進(jìn)行排序，簡單地從前之后將交易納入?yún)^(qū)塊。在 MEV 利潤逐漸增大的當(dāng)前，更大的礦池 / 驗(yàn)證者池實(shí)際上獲得了其市場份額更多的 MEV 利潤，導(dǎo)致馬太效應(yīng)，共識(shí)網(wǎng)絡(luò)將愈發(fā)中心化。

此外，去中心化礦池的實(shí)際提塊實(shí)體將獲得 MEV 的機(jī)會(huì)，然而其他成員無法分享利潤。機(jī)制的不公平將降低去中心化礦池的采用比例。共識(shí)網(wǎng)絡(luò)中心化程度進(jìn)一步上升。

MEV 中可能涉及到的角色可以分為以下幾個(gè)：

1.Producer：出塊人（Miners, Validators）

2.Proposer：選塊人（選擇最高 MEV 的 Builder 構(gòu)造的塊）

3.Builder：構(gòu)塊人（負(fù)責(zé)決定塊的內(nèi)容）

4.Searcher：搜索交易中蘊(yùn)含的 MEV

5.User：提交可能包含 MEV 的交易

當(dāng)然，在現(xiàn)階段，很多角色實(shí)際上是由同一主體兼任的，例如在普通的以太坊共識(shí)流程中，Producer、Proposer 與 Builder 是同一個(gè)角色。

vitalik 的早期方案

Vitalik 早在 2021 年初就提出了兩個(gè)解決方案，各自的側(cè)重不同。值得注意，本節(jié)討論的方案是以太坊協(xié)議層面的，由協(xié)議強(qiáng)制執(zhí)行 PBS，而不是如 Flashbots 等方案的私下協(xié)商。

PBS 試圖達(dá)到以下五個(gè)目標(biāo)：

1.無需信任 proposer 友好性：builders 無需信任 proposers

2.無需信任 builder 友好性：proposers 無需信任 builders

3.弱 proposer 友好性：proposers 不需要高計(jì)算資源與高技術(shù)難度

4.bundle 不可竊取性：proposers 不能私自竊取 builders 提交區(qū)塊中的利潤

5.共識(shí)簡單與安全性：共識(shí)保持安全性，最好不修改當(dāng)前區(qū)塊提議機(jī)制

方案 1

>builders 創(chuàng)建 bundles，將 bundle headers 發(fā)給 proposer，其中包含 bundle body 的哈希、對 proposer 的支付、以及 builder 的簽名proposer 選取最高收益的 bundle header，簽名并發(fā)布包含該 bundle header 的 proposal見到簽名的 proposal 后，builder 發(fā)布完整的 bundle

根據(jù)五個(gè)目標(biāo)進(jìn)行分析：

proposer 可以收取 builder 支付的費(fèi)用卻讓 builder 無法接收到 MEV 利潤，例如通過在 slot 末期才發(fā)布 proposal，導(dǎo)致 builder 沒有時(shí)間發(fā)布完整的 bundle 嗎，不滿足目標(biāo) 1提交 bundle header 就能確保接收到來自 builder 的付款，proposer 無需信任 builder，滿足目標(biāo) 2只涉及簡單的網(wǎng)絡(luò)通信和基本的簽名操作，滿足目標(biāo) 3proposer 無法獨(dú)家獲取 bundle 內(nèi)容，只能看到 header，滿足目標(biāo) 4由于引入了新的角色 builder，所以分叉規(guī)則需要進(jìn)行修改，而且將可能的情況從 2 提升到了 3，提高了分叉選擇的復(fù)雜度，可能帶來新的不確定性，不滿足目標(biāo) 5

方案 2

builders 創(chuàng)建 bundles，將 bundle headers 發(fā)給 proposer，其中包含 bundle body 的哈希、對 proposer 的支付、以及 builder 的簽名proposer 在看到的 bundle headers 中進(jìn)行挑選組成一個(gè)列表，對列表簽署一個(gè)聲明builders 在看到聲明后，發(fā)布對應(yīng)的 bundle bodyproposer 在自己簽名的列表中挑選一個(gè) bundle header，發(fā)布一個(gè)包含其的 proposal

根據(jù)五個(gè)目標(biāo)進(jìn)行分析：

只有 bundle 被完全包括在 proposal 中才會(huì)完成 builder 對 proposer 的付款，滿足目標(biāo) 1，builder 可以發(fā)布多個(gè)高費(fèi)用的 bundle header，但是不發(fā)布實(shí)際的 bundle body，導(dǎo)致 proposer 無法發(fā)布有效的 bundle，不滿足目標(biāo) 2如果不限制可接收的 bundle 數(shù)量，可能導(dǎo)致 proposer 收到過多 bundle body，導(dǎo)致高網(wǎng)絡(luò)帶寬，不滿足目標(biāo) 3proposer 事先簽署聲明導(dǎo)致其只能在該 slot 中 propose 列表中的有限 bundle，無法偷取利潤，滿足目標(biāo) 4builder 不直接參與到共識(shí)過程中，proposer 的行為與以前相同，沒有發(fā)生分叉情況的增加，滿足目標(biāo) 5

演進(jìn)中的兩條路線——Two Slot PBS vs Single Slot PBS

兩條路線分別是 Vitalik 早期方案的改進(jìn)與細(xì)化，Two Slot PBS 和 Single Slot PBS 分別對應(yīng)方案 1 與方案 2。

在 Two Slot PBS 中，將會(huì)添加一個(gè)新的區(qū)塊類型，名為「中間塊」（Intermediate Block），用于存放獲勝的構(gòu)建者的區(qū)塊內(nèi)容。在 Slot n，Proposer 會(huì) Propose 一個(gè)普通的 Beacon Block，其中包含對獲勝構(gòu)建者區(qū)塊內(nèi)容的 commitment。

然后，在 Slot n+1，中標(biāo)的 Builder 會(huì) Propose Intermediate Block，其中包含中標(biāo)的區(qū)塊內(nèi)容。這兩者可以被看作是一個(gè)大區(qū)塊的兩個(gè)部分，只是分成兩個(gè)階段（slot）來完成。第一階段相當(dāng)于區(qū)塊頭（Block Header），而第二階段才是真正的區(qū)塊主體（Block Body）。如果沒有 Beacon Block，則意味著沒有 Builder 贏得競標(biāo)，那么就不會(huì)有后續(xù)的 Intermediate Block。

這兩個(gè)區(qū)塊都需要經(jīng)過 Committee 的 Attestation 投票。Beacon Block 只有一個(gè) commitee 負(fù)責(zé)投票，而 Intermediate Block 會(huì)由 slot 中剩余的所有 commitee 進(jìn)行投票。對每個(gè) Block（無論是 Beacon Block 還是 Intermediate Block）的投票都會(huì)出現(xiàn)在下一個(gè) Slot 的 Block 中。

如果 builder 一直沒有看到 Beacon Block，這可能意味著 Beacon Block 沒有被及時(shí)發(fā)布，因此 builder 不會(huì)發(fā)布 Intermediate Block。此外，為了避免 Beacon Block 在一段時(shí)間后出現(xiàn)而導(dǎo)致的 builder 損失，方案通過定義良好的 Fork Choice Rule 來讓該 Beacon Block 被拒絕。

Two Slot PBS 方案設(shè)計(jì)

source: https://ethresear.ch/t/two-slot-proposer-builder-separation/10980

Single Slot PBS 由去中心化的 committee 作為中介保管區(qū)塊的內(nèi)容，builder 將 bundle header 發(fā)送給 Auction 子網(wǎng)，同時(shí)將分塊加密后的 bundle body 發(fā)送給 commitee，待 commitee 投票超過閾值后，由 proposer 發(fā)送 proposal，commitee 收到后，將 bundle body 進(jìn)行解密并廣播，能夠在單個(gè) slot 完成 PBS 的出塊。

Single Slot PBS 設(shè)計(jì)方案

source:https://ethresear.ch/t/single-slot-pbs-using-attesters-as-distributed-availability-oracle/11877

以太坊需要協(xié)議層的 PBS，不僅是因?yàn)?MEV

在以太坊協(xié)議層去實(shí)現(xiàn) PBS，可能動(dòng)搖共識(shí)的基礎(chǔ)，產(chǎn)生各種新的問題。為何一定要修改協(xié)議層，而不是通過協(xié)議之上的其他方案解決？可以認(rèn)為，以太坊社區(qū)是醉翁之意不在酒，PBS 除了緩解 MEV 問題，還對以太坊的長遠(yuǎn)發(fā)展由重要意義。

在 PBS 中，proposer 無需處理交易排序，從而實(shí)現(xiàn)了無狀態(tài)，不需要保存以太坊完整的狀態(tài)，只需要根據(jù) Merkel Proof 驗(yàn)證 Builder 所打包的區(qū)塊中交易的有效性。在 Danksharding 逐漸提上日程的情況下，未來存儲(chǔ)的負(fù)擔(dān)會(huì)越來越大。無狀態(tài)的特性非常關(guān)鍵，這使得對 Proposer 的存儲(chǔ)要求降低，更多人能夠成為 proposer，去中心化程度提升。

以太坊社區(qū)提出 PBS 的方案，實(shí)際與當(dāng)年 EIP-1559 如出一轍。礦工 / 驗(yàn)證者作為決定區(qū)塊中交易內(nèi)容的角色，具備極高的特權(quán)，一旦礦工 / 驗(yàn)證者獲利過多，就會(huì)導(dǎo)致其愈發(fā)中心化，權(quán)力過大以致于影響整個(gè)共識(shí)網(wǎng)絡(luò)的安全性。PBS 要做的，就是削弱礦工 / 驗(yàn)證者的地位，降低其收入，讓權(quán)力分散到人民中去。

此外，由 Flashbots MEV-Boost 實(shí)現(xiàn)的 PBS 方案中，由于 Relay 的信任假設(shè)，所以會(huì)產(chǎn)生交易審查的問題，這是對以太坊抗審查、無許可的愿景的嚴(yán)重破壞。

交易審查最多能占 80%

source: https://www.mevwatch.info/

以太坊協(xié)議級(jí)的 PBS，不需要信任的 Relay，可以通過 Proposer 對 Builder 的制約來強(qiáng)迫 Builder 收錄或者直接自己收錄被審查的交易，提高以太坊的抗審查特性。

總結(jié)：以太坊協(xié)議級(jí) PBS 實(shí)現(xiàn)了 builder 和 proposer 之間利益的分配，降低了 proposer 的門檻，能夠提高以太坊的去中心化水平，也提升了抗審查的特性，但是并未提升普通用戶體驗(yàn)。

Flashbots——MEV 領(lǐng)域的絕對主導(dǎo)

Flashbots 通過市場拍賣試圖緩解 MEV 問題，為 MEV 參與者帶來收益。

在 Flashbots 的官方文檔中，按照 1) Flashbots Auction 2) Flashbots Data 3) Flashbots Protect 4) Flashbots MEV-Boost 5) Flashbots MEV-Share 進(jìn)行分類，但實(shí)際上，MEV-Boost 是 Flashbots Auction 中一個(gè)階段的方案，我將根據(jù)時(shí)間順序，來敘述 Flashbots 的發(fā)展。

Flashbots Auction 實(shí)際由兩個(gè)階段組成，分別是 ETH1.0（Before The Merge）的 MEV-Geth 和 ETH2.0（After The Merge）的 MEV-Boost。

MEV-Geth

2021 年初，F(xiàn)lashbots 發(fā)布了 MEV-Geth 與 MEV-Relay。MEV-Geth 是 Go-Ethereum 客戶端上的一個(gè)補(bǔ)丁，僅百余行代碼；MEV-Relay 是 bundle 的轉(zhuǎn)發(fā)器，負(fù)責(zé)在 Searchers 與 Miners 之間轉(zhuǎn)發(fā)交易的 bundle。

MEV-Geth 與 MEV-Relay 提供了一個(gè)私有的交易池和密封競價(jià)的區(qū)塊空間拍賣，讓 MEV 從黑暗森林轉(zhuǎn)變?yōu)槭袌鼋?jīng)濟(jì)。bundle 作為一種新的交易類型，用于表示對交易順序的偏好。

Flashbots Auction 引入了一個(gè)名為「eth_sendBundle」的新的 RPC，用于標(biāo)準(zhǔn)化 bundle 的通信。bundle 包括了一系列已簽名的交易以及這些交易被收納的條件。

同時(shí)，F(xiàn)lashbots 還提供了 Flashbots Protect RPC 節(jié)點(diǎn)，用戶可以通過簡單地修改錢包中的 RPC 節(jié)點(diǎn)，避免自己的交易在公有交易池遭受 Front Running 攻擊。此外，由于 Flashbots Protect 通過另一條出塊流程提交用戶交易，所以不會(huì)發(fā)生 reverts，用戶不必為失敗的交易付費(fèi)。（但是帶來了獨(dú)家訂單流 EOF）

MEV-Geth 很快地獲得了以太坊礦工超過 90% 采用，并使礦工的收益大大提升。然而，簡單的拍賣設(shè)計(jì)存在一些顯著的不足之處，包括 1) 需要信任礦工 2) 只兼容 Geth，缺乏多樣性 3) 拍賣服務(wù)運(yùn)行在中心化服務(wù)器上，存在單點(diǎn)故障風(fēng)險(xiǎn)。此外，由于搜索者之間的普遍競爭關(guān)系，絕大部分的收益歸入了礦工的囊下，這會(huì)為以太坊帶來中心化風(fēng)險(xiǎn)。

source: https://twitter.com/lvanseters/status/1481988717367767042/photo/4

MEV-Boost

在 The Merge 發(fā)生之后，以太坊改為 PoS 共識(shí)，MEV 帶來的中心化問題更加明顯，F(xiàn)lashbots 設(shè)計(jì)了 MEV-Boost 來應(yīng)對該問題。

MEV-Boost 可以認(rèn)為是 Single Slot PBS 的一種變形，與以太坊協(xié)議級(jí)的 PBS 不同，該方案作為可選的中間件提供服務(wù)，而不是通過協(xié)議強(qiáng)制行為，并不修改共識(shí)過程。

Relay 不再作為 User/Searcher 與 Miner 之間的中介，而是作為 Builder 與 Validator 之間的中間節(jié)點(diǎn)，根據(jù) User/Searcher 提交的交易流，Builder、Relay、Validator 每個(gè)角色都會(huì)根據(jù)最大收益來選擇向下游提交的區(qū)塊。

source: https://docs.flashbots.net/flashbots-auction/overview#

MEV-Boost 采用了 Single Slot PBS 中提出的 commit-reveal 方案，只有當(dāng) Validator 對一個(gè) block header 進(jìn)行 commit 之后，Builder 才會(huì) reveal 該 block 的全部內(nèi)容。具體的流程如下圖所示:

Proposal 之前 Validator 需要先向 MEV-Boost 和 relays 進(jìn)行注冊，確保 block builders 能夠?yàn)橐粋€(gè)指定 validator 的 proposal 構(gòu)造區(qū)塊。

1.users/searchers 通過 public/private mempool 提交交易給 block builders

2.block builders 根據(jù)接收到的交易構(gòu)造 execution payload，在利益分配上，builder 將自己的地址設(shè)為 payload’s coinbase address，區(qū)塊最后一個(gè)設(shè)置為向 proposer 的地址轉(zhuǎn)賬。block 發(fā)送給 relay

3.relay 驗(yàn)證區(qū)塊的 validity，發(fā)送 ExecutionPayloadHeader 給 MEV-Boost。MEV-Boost 從不同 relay 提交的 ExecutionPayloadHeader 中選取最高利潤的轉(zhuǎn)發(fā)給 Validator

4.Validator 對 header 簽名，通過 submitBlindedBlock 調(diào)用并發(fā)回給 MEV-Boost，轉(zhuǎn)發(fā)至 relay。relay 驗(yàn)證簽名后將完整的 payload body 發(fā)給 MEV-Boost 并轉(zhuǎn)發(fā)給 consensus，讓 Validator 在向網(wǎng)絡(luò) propose SignedBeaconBlock 時(shí)使用。

source: https://twitter.com/keccak254/status/1656984680003153924

與 MEV-Geth 相比，MEV-Boost 具備更強(qiáng)的通用性，作為 Consensus Client 的插件使用，支持多種客戶端，同時(shí)消除了原先 Miner 的中心化問題。

然而，PBS 之后 Builder 獲得了更高的權(quán)力，在市場上占主導(dǎo)地位的 Builder 可以獲得審查和獨(dú)占交易順序流的能力，當(dāng)前只能通過鼓勵(lì) Builder 之間的競爭來防范中心化風(fēng)險(xiǎn)。Relay 的信任程度也進(jìn)一步減弱，但仍然可能通過提交虛擬競價(jià)對 Builder 與 Proposer 構(gòu)成風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)前通過監(jiān)控 Relay 的誠實(shí)程度，讓 Validator 與 Builder 自由選擇 Relay 來緩解該問題。

MEV-Share

MEV-Geth 讓 Miner 與 Searcher 分享了 MEV 收益；MEV-Boost 讓 MEV 在 Proposer、Builder、Searcher 之間分配，同時(shí)保護(hù)了用戶的交易不被 Front Running。

然而，兩者都沒有考慮到用戶的收益。在 Web3 的理念中，用戶創(chuàng)造數(shù)據(jù)產(chǎn)生的價(jià)值，應(yīng)該回饋給用戶本身，MEV-Share 就是該理念的實(shí)踐者。MEV-share 致力于讓用戶、錢包、Dapps 能夠捕獲其交易所產(chǎn)生的 MEV。

MEV-Share 中引入了 Matchmaker 的角色，作為 User、Searcher、Builder 之間的中介，通過限制對 Searcher 暴露的用戶交易信息，來維護(hù)用戶隱私。

同時(shí)，限制 Searcher 只能在用戶交易后插入自己的交易，即 Back Running 來避免用戶利益損失。Back Running 不會(huì)造成用戶損失，通過 Back Running 獲得的收益實(shí)際上是由市場失衡產(chǎn)生的。

用戶可以簡單地將錢包連接至 Flashbots Protect RPC 來發(fā)送交易給 Matchmaker，也可以通過 Matchmaker API 發(fā)送私有交易，用戶可以在交易中指定想要提交的 Builders。

對于 Searcher 而言，需要通過 SSE Event Stream 監(jiān)聽 Matchmaker 發(fā)送的選擇性部分交易信息。SSE 是一種使服務(wù)器能夠主動(dòng)向客戶端推送信息的技術(shù)，而無需客戶端發(fā)起請求，允許客戶端實(shí)時(shí)獲取到區(qū)塊鏈狀態(tài)的更新。Searcher 會(huì)從中選取交易，并在其后插入一個(gè)自己簽名的 tx 來創(chuàng)建 bundle。

searcher 可以分享 bundle 中交易的部分信息給其他 searchers，以此獲得 MEV 回饋，并提升自己的 bundle 被納入?yún)^(qū)塊的幾率。Searchers 也可以在 bundle 中的 privacy 字段中指定 Builders，最終 bundle 會(huì)被發(fā)送給 Users 與 Searchers 共同認(rèn)可的 builders。

SGX 加密——可信硬件消除信任假設(shè)

市場上對于使用 SGX 緩解 MEV 問題的探索與討論，最初由 Flashbots 發(fā)起。

MEV-SGX 的方案在 2021 年 6 月在以太坊論壇上被系統(tǒng)闡述，主要是針對 2021 年初發(fā)布的 Flashbots Alpha（初始版本的 Flashbots MEV-Auction）方案中 MEV-Relay 的信任問題，希望通過 MEV-SGX 構(gòu)建一個(gè)完全私密且無需許可的 MEV 拍賣方式。

文中討論了 1. 僅發(fā)送區(qū)塊頭，隱藏交易 trie 2. 保證金區(qū)塊頭 3. 時(shí)間鎖加密 4. 安全隔離區(qū)等方案，最后決定使用安全隔離區(qū)（應(yīng)用最廣泛的是 Intel 的 SGX）來提供完全的隱私和無許可性。

在 MEV-SGX 方案中，SGX 作為可信執(zhí)行環(huán)境（Trusted Execution Environment, TEE），取代了 MEV-Relay 中單一信任中介，由搜索者與礦工各使用一個(gè) SGX，SGX 的防篡改特性能夠保證對方在一個(gè)無法被篡改或侵入的環(huán)境中運(yùn)行特定的代碼。

搜索者的 SGX 負(fù)責(zé)確保區(qū)塊的有效性和對礦工的盈利性（proposers 無需信任 builders）；礦工的 SGX 負(fù)責(zé)區(qū)塊內(nèi)容的解密和廣播（builders 無需信任 proposers，proposers 不能私自竊取 builders 提交區(qū)塊中的利潤）。

需要注意的是，在該方案提出的時(shí)候，以太坊還處于 PoW 共識(shí)，所以使用的是「礦工」術(shù)語而不是「驗(yàn)證者」，但實(shí)際上兩者在共識(shí)中的功能是相同的，都是打包交易并提議區(qū)塊。

當(dāng)以太坊經(jīng)過 The Merge 進(jìn)入 2.0 階段，轉(zhuǎn)變?yōu)?PoS 共識(shí)后，MEV-SGX 作為整套解決方案的聲量逐漸降低，取而代之的是 MEV-Boost 和 MEV-Share。但是 SGX 并未被徹底拋棄，只不過 MEV-SGX 的實(shí)現(xiàn)難度較大，所以社區(qū)選擇了更現(xiàn)實(shí)的 MEV-Boost 和 MEV-Share，而后續(xù)將以打補(bǔ)丁的方式使用 SGX 來改進(jìn)當(dāng)前方案的缺陷。

2022 年 12 月 20 日，flashbots 社區(qū)宣布首次在 SGX 中運(yùn)行了 Geth（以太坊客戶端的 Go 實(shí)現(xiàn)），驗(yàn)證了 SGX 應(yīng)用于 MEV 的技術(shù)可行性。2023 年 3 月 3 日，flashbots 社區(qū)宣布在 SGX 中實(shí)現(xiàn)了 block builder 的運(yùn)行，朝著交易的私密性與 builder 的去中心化又邁進(jìn)了一步。

在安全隔離區(qū)中執(zhí)行區(qū)塊構(gòu)建算法，可以確保除了用戶以外的參與者無法窺見用戶交易的內(nèi)容，維護(hù)了隱私性。同時(shí)，通過運(yùn)行可驗(yàn)證的區(qū)塊執(zhí)行算法，能夠在不損害隱私的前提下，證明區(qū)塊的經(jīng)濟(jì)高效性。長遠(yuǎn)來看，在 SGX 中運(yùn)行 builder 可以為 proposer 提供可驗(yàn)證有效的區(qū)塊，并且提供真實(shí)投標(biāo)，有可能徹底取代受信任 MEV-Relay 角色，實(shí)現(xiàn)無許可。

SUAVE——MEV 的未來

MEV-Share 解決了 MEV 帶來的利益分配，但仍然無法消除區(qū)塊構(gòu)建權(quán)力帶來的中心化風(fēng)險(xiǎn)。在 Flashbots 的當(dāng)前階段，由于 1) 獨(dú)家訂單流（Exclusive orderflow） 2) 跨域 MEV，Builder 市場具備正向飛輪效應(yīng)，容易引發(fā)中心化風(fēng)險(xiǎn)。

SUAVE（Single Unified Auction for Value Expression）嘗試解決 MEV 帶來的中心化風(fēng)險(xiǎn)。SUAVE 是模塊化區(qū)塊鏈的又一嘗試，試圖為所有區(qū)塊鏈提供一個(gè)即插即用的內(nèi)存池與去中心化 Block Builder，作為一條專用的區(qū)塊鏈，向現(xiàn)存的所有鏈提供交易排序與區(qū)塊構(gòu)建服務(wù)。

source: https://writings.flashbots.net/the-future-of-mev-is-suave/

支持多鏈的特性，有效地提升了對跨域 MEV 的提取效率；作為一條區(qū)塊鏈，其去中心化屬性將解決過往方案中 Block Builder 的中心化風(fēng)險(xiǎn)。

SUAVE 由以下三個(gè)主要組件構(gòu)成：

1.通用偏好環(huán)境（Univeral Preference Environment） 偏好可以理解為在 bundle 上進(jìn)行改進(jìn)的一種交易類型，反映用戶 / 搜索者對交易執(zhí)行的需求（例如，交易參數(shù)、時(shí)間、順序），維持了 bundle 的確認(rèn)前隱私與無撤銷屬性。通用則體現(xiàn) SUAVE 的多鏈特性，將所有鏈上的用戶 / 搜索者提交的交易匯總到 SUAVE 上，提供通用的排序?qū)樱軌騾R集用戶偏好以提高 MEV 提取效率，并且允許不同域間的 Block Builder 合作以提高效率。

2.最佳執(zhí)行市場（Optimal Execution Market） 執(zhí)行者根據(jù)用戶提交的偏好參與競標(biāo)，向用戶提供最優(yōu)的執(zhí)行，并且能夠完成跨域的偏好表達(dá)，將盡可能多的 MEV 收益歸還給用戶。

3.去中心化區(qū)塊構(gòu)建（Decentralized Block Building） 在去中心化的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，Block Builder 根據(jù)用戶偏好和最優(yōu)的執(zhí)行路徑構(gòu)建各域的區(qū)塊，在維持去中心化的前提下，為各鏈的 Validator 提供最大化 MEV 的區(qū)塊。該組件實(shí)現(xiàn)的前提是 Block Builder 間在不泄露內(nèi)容前提下共享訂單流與 bundle。

source: https://writings.flashbots.net/the-future-of-mev-is-suave/

當(dāng)然，必須指出，SUAVE 還是一個(gè)很早期的方案，技術(shù)路線仍不明確，方案設(shè)計(jì)也模棱兩可，細(xì)節(jié)仍在推進(jìn)中。這可能是一件很困難的事，F(xiàn)lashbots 把 MEV 稱為 Crypto 界的 Millennium Prize Problem，呼吁大家共同合作，創(chuàng)建去中心化的未來。

MEV 市場的新變量

Chainlink：公平排序服務(wù) (FSS)——Arbitrum 選擇的 MEV 緩解方案

Chainlink 作為市場上最大的預(yù)言機(jī)平臺(tái)，試圖在預(yù)言機(jī)網(wǎng)絡(luò)的層面通過交易排序來緩解 MEV 問題。個(gè)人認(rèn)為，其啟發(fā)應(yīng)該是防止對于預(yù)言機(jī)報(bào)告的 Front Running，由于預(yù)言機(jī)報(bào)告對價(jià)格產(chǎn)生很大影響，所以操縱預(yù)言機(jī)報(bào)告在區(qū)塊中的順序會(huì)帶來很高的 MEV。

公平排序服務(wù)（Fair Sequencing Services,FSS）可以簡單描述如下：去中心化預(yù)言機(jī)節(jié)點(diǎn)（Decentralized Oracle Network, DON）提供工具來分散交易排序，并根據(jù)依賴合約創(chuàng)建者指定的策略進(jìn)行實(shí)施，理想情況下是一個(gè)公平的策略（通常是 FCFS 根據(jù)到達(dá)時(shí)間時(shí)間順序排序），不會(huì)給希望操縱交易排序的參與者帶來優(yōu)勢。這些工具共同構(gòu)成了 FSS。

FSS 包括三個(gè)組成部分。第一個(gè)是交易的監(jiān)控。

1.交易監(jiān)控 在 FSS 中，預(yù)言機(jī)節(jié)點(diǎn)在 O 中監(jiān)控 MAINCHAIN 的內(nèi)存池，并且允許通過專用通道來完成鏈下的交易提交。

2.交易排序 O 中的節(jié)點(diǎn)根據(jù)為該合約定義的策略為依賴合約 SCON 排序交易。

3.交易發(fā)布 在交易被排序之后，O 中的節(jié)點(diǎn)共同將交易發(fā)送到主鏈上。

4.FSS 示意圖 source: Chainlinkv2 Whitepaper

FSS 的潛在好處包括：

公平排序：FSS 包括工具，幫助開發(fā)人員確保輸入到特定合約的交易按照一種公平的方式進(jìn)行排序，有豐富資源或技術(shù)的用戶無法獲取優(yōu)勢。通常公平排序的策略是 FCFS。

特定合約的交易排序

source: https://blog.chain.link/chainlink-fair-sequencing-services-enabling-a-provably-fair-defi-ecosystem/

減少或消除信息泄漏：通過確保網(wǎng)絡(luò)參與者無法利用關(guān)于即將發(fā)生的交易的知識(shí)，F(xiàn)SS 可以減輕或消除基于在交易提交之前網(wǎng)絡(luò)中可用信息的前置交易等攻擊。防止利用這種泄漏進(jìn)行的攻擊可以確保在原始交易提交之前，依賴于原始掛起交易的對抗性交易無法進(jìn)入賬本。降低交易成本：通過消除參與者在向智能合約提交交易時(shí)追求速度的需求，F(xiàn)SS 可以極大地降低交易處理的成本。優(yōu)先排序：FSS 可以自動(dòng)為關(guān)鍵交易提供特殊的優(yōu)先排序。例如，為了防止對預(yù)言機(jī)報(bào)告的前置交易攻擊，F(xiàn)SS 可以將預(yù)言機(jī)報(bào)告追溯地插入到一系列交易中。

對比在智能合約中緩解 MEV 的方案，使用 DON 實(shí)現(xiàn)的 FSS 由于其 MEV 防御方案在鏈下執(zhí)行，所以可以獲得更低的延遲，延遲將是毫秒級(jí)的網(wǎng)絡(luò)延遲，而不是 12s 倍數(shù)的區(qū)塊延遲。

UniswapX: 或解決 MEV 三明治攻擊，但創(chuàng)造了 MEV 審查

7 月 17 日，去中心化交易所（DEX）龍頭 Uniswap 發(fā)推文宣布，將推出一款名為 UniswapX 的新開源協(xié)議，該協(xié)議將聚合去中心化交易池的流動(dòng)性，并推出「防范 MEV 攻擊」等新功能。

UniswapX 在進(jìn)行鏈下訂單匹配的過程中，添加了一些新的特性。這些特性包括不完全遵循價(jià)格順序進(jìn)行排序，執(zhí)行限價(jià)訂單，以及使用本地賬本來處理價(jià)格差異。

由于這些改變，存儲(chǔ)在 Mempool 中的交易變得越來越難以預(yù)測，進(jìn)一步壓縮了 MEV 的套利空間。MEV 的存在主要?dú)w因于礦工按照 gas 的多少進(jìn)行優(yōu)先打包的機(jī)械式機(jī)制。然而，通過鏈下賬本的調(diào)整，我們確實(shí)能在很大程度上改善 MEV。

Uniswap 的交易員每天因?yàn)椤溉髦喂簟苟a(chǎn)生大量的有害 MEV，損失可能高達(dá) 300 萬美元。UniswapX 的設(shè)計(jì)目標(biāo)是解決這一問題，方法是將原始交易轉(zhuǎn)化為提交給 Uniswap 中央服務(wù)器的意圖（intents）。這樣做有效地解決了「三明治攻擊」的問題，但同時(shí)也帶來了 MEV 審查的新問題。

在報(bào)價(jià)與交易的過程中，公允價(jià)格可能會(huì)偏向報(bào)價(jià)者。在這種情況下，唯一的報(bào)價(jià)者往往愿意在獨(dú)家窗口期內(nèi)通過將交易上鏈來提交報(bào)價(jià)。但這也給驗(yàn)證者提供了機(jī)會(huì)，他們可能會(huì)聯(lián)手審查交易。盡管這種類型的攻擊在現(xiàn)階段看起來并不常見，但如果有些驗(yàn)證者變得足夠強(qiáng)大，或者連續(xù)贏得多個(gè)區(qū)塊，或者用于驗(yàn)證者串謀的基礎(chǔ)設(shè)施被廣泛應(yīng)用，那么我們可能會(huì)看到 MEV 審查問題的惡性增長。

CGVFOF 綜合認(rèn)為，雖然以太坊基金會(huì)對于 MEV 實(shí)際或持偏負(fù)面的態(tài)度，但當(dāng)前的區(qū)塊鏈生態(tài)格局下，中心化的礦工 / 驗(yàn)證者巨頭權(quán)力較大，很難通過交易加密等手段，一步到位地解決問題，否則會(huì)引發(fā)劇烈的市場振蕩，不利于區(qū)塊鏈生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展。

所以，F(xiàn)lashbots 等團(tuán)隊(duì)的漸進(jìn)改良式方案通過引入多方參與 MEV，彼此制衡，逐漸削弱中心化的話語權(quán)，將 MEV 對用戶的影響降到最小，并最終以較小的摩擦遷移至隱私交易方案（正如 Vitailik 在 The Three Transitions 中所強(qiáng)調(diào)的隱私問題）。

由此看來，MEV 已經(jīng)從最初的黑暗森林零和博弈逐漸，過渡到三權(quán)分立的制衡階段，也許正在朝著全面隱私慢慢前進(jìn)。但無論如何，MEV 依然是個(gè)具備可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Φ拇笫袌?，也?huì)迎來更多的弄潮兒和更有趣的新事物。

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