萬字長文：帶你詳細探討MEV的未來

2022-08-02 16:08:00

作者: fbifemboy

來源: 0xfbifemboy’s thoughts

在過去的一年中，最大可提取價值(MEV，以前被稱為礦工可採價值)已經引起了公衆的注意，部分原因是提取MEV顯然需要很高的技術水平，另一部分原因是成功提取MEV可以獲得豐厚的利潤。然而，盡管MEV在區塊鏈生態系統中扮演着越來越重要的角色，但關於MEV的討論往往混亂和不精確。由於提取的總MEV可能有數十億美元(僅通過MEV- Explore在以太坊主網上跟蹤的MEV就有6億美元)，所以並不奇怪，大部分MEV對話都集中在MEV提取者的利潤上。然而，MEV的範圍、演變和管理是影響深遠的話題，從長遠來看可能會對區塊鏈安全產生潛在的影響。

在這篇文章中，我們將致力於澄清一些與MEV有關的重要主題。我們將首先給出並說明MEV的精確定義。隨後，我們將討論MEV在過去一年中是如何演變的，並進行推斷，以理解未來幾年MEV和更廣泛的加密經濟的持續增長所帶來的關鍵問題和擔憂。我們將特別關注可以激勵MEV生態系統中不同參與者的激勵機制(現有激勵機制和新的激勵機制)。最後，我們對未來的研究方向做了簡要的概述。

在MEV的創建和提取過程中，區塊生產者、搜索者、協議和用戶之間的相互關聯以各種動態的方式相互影響，經常使關於MEV的討論有些混亂。通過本文，我們將試圖從不同的系統或提出的解決方案如何使系統中不同的參與者受益和受損的角度來分析MEV。我們將看到，這是一個清晰有效的框架，通過它，我們可以开始推導不同加密經濟系統中MEV的長期最終狀態。

什么是 MEV？

根據Ethereum.org，MEV被精確地定義為“通過包括、排除和改變一個區塊的交易順序，從區塊生產中提取的超過標准區塊獎勵和gas費的最大價值”。乍一看，這似乎與常見的MEV概念截然不同，在流行詞匯中，MEV與“運行交易機器人”幾乎可以互換使用。然而，如果我們仔細研究MEV的幾個常見例子，我們將很容易理解它們如何與正式定義聯系起來。

回顧一下，MEV最初由Daian等人(2019年)在《Flash Boys 2.0: Frontrunning, Transaction Reordering, and Consensus Instability in Decentralized Exchanges》中定義，首先考察了“區塊鏈系統中廣泛增加的套利機器人部署”，然後推斷出通過區塊內和跨區塊的交易優先級排序來提取價值的更普遍現象。除了套利之外，許多用戶親身體驗過的另一個MEV的典型例子是三明治攻擊現象。

除了套利和三明治攻擊，還有許多其他形式的MEV，特別是所謂的“異類”或“長尾”MEV。例如，在非常受歡迎的文章《Ethereum is a Dark Forest,》中，來自Paradigm的Dan Robinson就生動地闡述了廣義搶先交易的現象，Qin 等人(2021)在《Quantifying Blockchain Extractable Value: How dark is the forest?》更全面研究了這一現象。在本文中，我們將不尋求全面分類每一種形式的MEV。好奇的讀者可以參考Flashbots Research Vault。

通過分析套利和三明治攻擊，我們可以看到，這兩種攻擊都可以從節點任意重新排序交易的能力中獲得價值，因此可以適當地認為MEV:

套利。套利機會的特徵是一系列的交易，交易員以大量的初始資產結束這一系列的交易。當以原子方式執行時(即整個交易序列包含在單個交易中，只有在整個套利成功時才執行其中的每個部分)，該利潤是無風險的(扣除交易費用)。

假設對於同一資產，兩個市場(包括，例如，同一AMM上的兩個獨立的流動性池)的價格相差很大，因此存在有利可圖的套利機會。這種“不平衡”的狀態必須是用戶與相關市場交易的最終結果。假設用戶創造了一個套利機會(例如，大量購买或銷售)；然後，礦工可以在創建套利交易之後立即插入他們的套利交易以捕獲套利。

在這種情況下，在原則上，許多區塊的套利機會可能無人認領。然而，區塊生產者享有特權，能夠“反向運行”創造套利的交易，這使得他們的利潤沒有風險。相比之下，試圖利用套利機會的非區塊生產者實體必須要么支付區塊生產者在創造套利交易後立即插入其套利交易的特權，要么承擔在其交易前套利機會消失的交易失敗的風險。因此，我們看到，在這種常見的情況下，即使外部(非區塊生產者)用戶捕獲了一些套利利潤，他們從根本上依賴於區塊生產者重新排序交易的能力，以確保無風險的利潤。

三明治攻擊。 “三明治攻擊”是指用戶的交易被兩個交易夾在中間的現象。通常，區塊生產者有能力監視待處理的交易(這些交易還沒有被排序並組裝到一個驗證過的區塊中，它們駐留在一個稱為“內存池”的位置)，因此，在某些目標交易之前插入它們自己的交易，這種做法被稱為“frontrunning”(搶先交易)。當注意到一個用戶將要購买一個給定的資產時，“三明治”(1)在目標交易之前插入對同一資產的大量买入(frontrun)，(2)在目標交易之後插入所有購买數量的賣出(所謂的“backrun”)。由於在兩者之間執行了目標交易，所以賣出的價格比买入的價格要高，從而給發起三明治攻擊的一方帶來利潤。

我們立即看到，三明治攻擊的理想執行依賴於交易排序特權。如果不能按要求訂購交易，那么三明治攻擊的兩部分之間可能會發生其他交易，這可能會給三明治攻擊者造成損失。與套利機會類似，許多三明治攻擊是由非區塊生產實體進行的。然而，這些實體仍然依賴於區塊生產者的特權，並通過向區塊生產者支付費用來爭奪這些特權的價值。

在這兩個例子中，可以明顯看出最大價值提取如何依賴於重新排序交易的能力，這是一種給予區塊生產者的特權。

偶爾有人聲稱，MEV的這個定義“太寬泛”，這種批評更適用於套利的例子，而不是三明治攻擊。然而，即使是在套利的情況下，安排交易的能力也有明顯的非零價值，以便將套利交易直接放在創造套利機會的交易之後。因此，我們或許可以區分“MEV機會”的兩種不同定義:

嚴格的定義。MEV機會的特點是通過交易排序特權獲取的大部分或全部價值。
允許的定義。MEV機會的特點是，至少有一小部分價值是由交易排序特權捕獲的。

然而，在這兩種情況下，都至少有一些價值(即使相對較小)通過交易排序特權被捕獲。很可能是由於未能區分MEV、嚴格定義的MEV機會和允許定義的MEV機會，導致了“是”或“不是”MEV的混淆。

對於MEV，有時還會假定一個更嚴格的標准，即提取的價值必須接近於無風險，在實現利潤之前，風險倉儲量必須最小。這一定義排除了所謂的“概率性MEV”，即MEV機會的值不能精確計算，而是從某些分布中隨機抽樣。雖然讀者可以自由地定義MEV，但我們不認為對MEV的過分嚴格的定義實際上是有用的。最終，對MEV的風險和收益的考慮不僅適用於從復雜的交易重新排序方案中獲得的無風險利潤，在沒有重新排序特權的情況下，大部分價值是不可訪問的，相應地，MEV的更廣泛、更包容的定義被證明是最大的實用價值。每當用戶對其交易在給定區塊甚至一系列連續區塊中的確切位置不是完全不敏感時，他們愿意付費以減少其交易相對位置的不確定性，這代表了對加密經濟具有重要意義的MEV的存在。

MEV提取的受益者

如上所述，雖然MEV在本質上與區塊生產特權相關聯，並相應地與任意重新排序交易的能力相關聯，但圍繞MEV提取已經發展出了復雜的經濟，這樣一來，區塊生產者就不是MEV提取的唯一受益者。由於識別MEV提取機會並對其採取行動的復雜性，目前絕大多數MEV是由外部“搜索者”提取的，這些“搜索者”將交易提交給區塊生產者，以便將其包含在未來的區塊中。在某些(也許很多)情況下，區塊生產者本身可能就是搜索者。如果沒有，搜索者通常會付錢給區塊生產者，讓他們把他們的交易放在區塊內想要的位置(通常在頂部)，最常見的支付方式是通過優先gas拍賣(PGA)或密封式拍賣(例如，通過Flashbots)確定。

除了區塊生產者和搜索者，更廣泛的生態系統可能會因為MEV提取而獲得普遍利益或承受各種成本。例如，特別是在EIP-1559實施之前，PGA會頻繁地將以太坊主網上的gas價格推高到非常高的水平，由於昂貴且不可預測的交易成本，這大大降低了網絡對普通用戶的可用性。然而，與此同時，AMM池之間的有效套利確保了整個市場資產價格的一致性和價格發現的傳播。此外，一些協議依賴套利者“正確”運作，如Balancer，外部套利是重新平衡用戶固定權重資產組合的機制，或Primitive，外部套利將用戶的期權頭寸演變為正確的回報。因此，設計合適的MEV提取方法，激勵正和行為，並為正確的參與者積累獎勵，對任何給定的區塊鏈的長期健康都具有深遠的意義。

區塊生產者和搜索者

由於MEV生態系統中有大量的參與者，最簡單的方法是首先分析區塊生產者所獲得的好處，因為他們在區塊鏈功能中扮演着重要的角色。比特幣和以太坊等早期的區塊鏈依賴工作量證明作為一種共識機制，在這種機制中，礦工是區塊生產者。然而，隨着區塊鏈架構的發展，我們已經看到了權益證明區塊鏈的發展，其中驗證節點通過他們的權益代幣激勵良好行為，成為區塊生產者的角色。(以太坊主網本身計劃在2022年過渡到權益證明，這一事件被稱為“合並”。)權益證明區塊鏈的日益普及是促使“礦工可提取價值”轉變為“最大可提取價值”的原因。同樣，普遍考慮區塊生產者而不是單獨考慮礦工將拓寬我們分析的適用性。正如我們將看到的，由於將這兩種角色整合在一起的巨大優勢，研究區塊生產者的視角也將讓我們了解驅動搜索者的動態。

區塊生產者主要從兩個方面受益。首先，當區塊生產者提出區塊時，他們可以通過運行軟件來搜索提取MEV的機會。其次，他們可能會向搜索者出售交易重排權。在第一種情況下，它們捕獲提取的所有值。值得注意的是，在第二種情況下，隨着相互競爭的搜索者提交更高的報價，它們目前獲得的提取價值的比例越來越大(也就是說，相互競爭的搜索者為了獲得任何價值的權利，愿意接受提取價值中越來越低的份額)。

這裏有許多有趣的動力在發揮作用：

不斷增加的網絡主導地位。執行不同MEV搜索策略的獨立區塊生產者被強烈激勵合並並形成越來越大的實體。通過合並他們的MEV战略和更大的能力投資搜索研發，合並允許雙方提取比他們自己能夠提取的更多價值 (即，MEV提取受規模經濟的影響)。特別是，那些沒有足夠資金來制定具有競爭力的MEV战略的小區塊生產者很可能會被更大的綜合搜索區塊生產者收購，從而威脅到整個區塊鏈的去中心化。雖然像Flashbots這樣的拍賣機制可以通過允許小型驗證節點獲取MEV收益的很大一部分來降低這種風險，但增加MEV的復雜性可能會導致綜合搜索區塊生產者的差異化表現(下文將討論)，這將在時間上通過區塊生產者合並和收購加劇中心化風險。

此外，在其他條件相同的情況下，能夠更有效地提取MEV的區塊生產者將獲得越來越多的網絡主導份額。在一個沒有MEV的世界裏，一組固定的節點擁有恆定的哈希率或權益，獎勵大致按比例分配，不同節點的相對權力隨着時間的推移保持不變。因此，如果某些區塊生產者通過更好的MEV提取得到比其他區塊生產者更高的有效補償，它們將逐漸佔據網絡的主導地位。

從MEV提取中獲得的獎勵本身可以用來獲取網絡的更大一部分。此外，在權益證明區塊鏈中，他們可以通過向用戶提供流動性的權益衍生品，誘導用戶將代幣委托給他們的權益，這些衍生品可以捕獲由委托權益產生的MEV利潤的一部分，例如Eden Network最近發布的yyAVAX。請注意，MEV提取本身會隨着網絡主導優勢而超线性擴展，其中直接的线性組件來重新排序交易能力，直接根據哈希率或權益的份額進行擴展，另一個組件來自跨多個連續區塊重新排序交易的新MEV機會。話雖如此，這些贏家通喫的動態可能需要一些時間才能發揮作用，正如盡管Ethermine禁止DEX捆綁搶先交易，仍保持了以太坊總哈希率的較高比例(目前為30%)。

綜上所述，這些構成了常被討論的MEV中心化風險。隨着中心化程度的提高，區塊鏈面臨着51%攻擊或惡意重組等不利行為。然而，值得注意的是，隨着任何給定的區塊生產者的網絡主導地位的提高，他們越來越有動機保護整個網絡的價值，這可能會減輕對鏈的真正破壞性攻擊的風險。

整合搜索者和區塊生產者。如果區塊生產者不能最大限度地提取MEV，那么他們就會被強烈激勵向搜索者出售重新排序交易的權利，因此MEV-Geth越來越受歡迎——它支持一個被稱為Flashbots拍賣的交易捆綁的封閉競價拍賣系統。

可以想象，MEV提取的競爭市場將導致這樣一種情況：絕大多數區塊生產者的最大利潤將來自於在這個市場上出售他們的重新排序權，而不是自己提取MEV。因此，一些人假設，由於搜索者之間的競爭逐漸將搜索者的利潤率降低到很低的水平，並相應地允許區塊生產者以接近零的邊際投資捕獲絕大多數MEV, Flashbots或類似Flashbots的機制將在未來幾年佔據主導地位。

然而，正如Doug Colkitt所指出的，這只適用於所有參與者都同意給定交易重新排序的價值的情況。這是目前絕大多數MEV機會的情況。例如，原子套利的價值很容易計算。然而，隨着區塊鏈交易復雜性的增加，可以很自然地預期，搜索者在評估任何給定交易集中總可提取MEV的能力方面將變得越來越不同。在這種情況下，做一個整合的搜索驗證者比單獨做一個搜索者更有優勢，因為如果其他搜索者獲得比你更高的重排序機會，他們將相應地出價，而你將能夠提取零值。相反，如果你是一個集成的搜索-驗證者(或你與區塊生產者建立獨家的私人關系，等等)，你將能夠對你的私人信息採取行動，並捕獲相關的價值。

從本質上講，上述情況類似於經典拍賣理論中的“贏家詛咒”，即參與者獲得有關被競價物品價值的私人信息。正如上面所討論的，私人信息，即任何給定的交易重新排序機會的估值分歧，可能會隨着區塊鏈交易的復雜性的增加而出現，在區塊鏈交易中，復雜的搜索者將比樸素的搜索者有很大的優勢。除了任何給定區塊鏈內交易的復雜性，統計MEV也可能導致分化的估值，其中搜索者在時間和/或空間上分散風險(例如，在多個區塊鏈上執行交易)，而不是純粹關注原子和有保證的利潤機會。最後，低費用的區塊鏈(如Solana或Cosmos生態系統中的應用鏈)越來越受歡迎，有效地使高復雜性、低利潤的MEV機會變得越來越可行，而具有高交易費用的區塊鏈(如以太坊主網)為MEV機會的盈利能力設置了更高的下限，從而為其復雜性設置了更低的上限(在MEV機會空間的復雜性與利潤權衡的合理假設下)。Jump Capital在Solana驗證者中佔主導地位，為這一假設提供了經驗證據。他們約佔Solana總份額的20%，他們很可能正在利用其高水平的人力資本來提取絕大多數可用的MEV。

廣泛的安全效益。盡管區塊生產者捕獲MEV的能力可能會導致長期的中心化風險，其中佔主導地位的生產者有越來越多的能力對網絡發起如上所述的攻擊，但MEV的存在激勵了新的網絡進入者，這直接抵消了來自高能力搜索-驗證者的中心化風險。此外，區塊生產者本身增長的財務價值增加了整個網絡的安全性，以抵御外部攻擊者。這些攻擊者必須部署更多的資金來控制網絡的大部分哈希率或權益。

因此，MEV對給定鏈的安全性既有正影響，也有負影響。MEV對區塊生產者的總體收益增加了網絡安全性，而對特定區塊生產者的特定收益則降低了網絡安全性。

從根本上說，隨着交易復雜性和搜索能力的增加，區塊生產者提取MEV能力的差異很可能會加劇。因此，我們可以想象這樣一個世界：最有能力的搜索者與區塊生產者進行整合，並最終在網絡的哈希率或權益中佔據非常大的比例，而幾乎所有其他搜索者(與頂級搜索者相比，私人信息相對較少)通過類似Flashbots的拍賣機制捕獲越來越少的MEV。盡管這可能是提高總體網絡安全性的一個可接受的折衷方案，但已經提出了一些進一步的策略來降低中心化風險，我們將在下一節討論這些策略。

普通區塊鏈用戶

除了區塊生產者和搜索者，普通用戶也可以從高效的MEV提取中獲得好處(超出先前討論的廣泛的安全效益)：

跨市場價格穩定性。流動性池之間的套利確保了資產價格不會在不同的DEX和區塊鏈之間出現嚴重分歧，允許用戶自由交易，而無需事先查看幾十個市場的價格。
有條件的交易。一些系統依賴於在滿足特定條件時及時執行某些交易。例如，貸款平臺依賴用戶在倉位低於其最低擔保比率時平倉。協議也可能希望在固定的時間間隔後運行某些實用程序函數。在這兩種情況下，搜索者之間都存在賄賂區塊生產者的競爭，以便以某種方式重組區塊，讓搜索者成為第一個獲得與期望交易相關的獎勵的用戶。因此，盡管這些機會被一些人簡單地認為是“鏈上機器人，但最終在某種程度上確實符合MEV。

當然，用戶也可能因MEV的激增而遭受負面影響:

高昂的交易成本。正如前面提到的，根據給定的區塊鏈的交易費用結構，優先gas拍賣(本質上是一種公开拍賣，搜索者根據他們對競爭報價的觀察，反復提交連續更高的報價)可以提高普通用戶的交易費用。這導致了普通交易費用不可預測的飆升，大大降低了生活質量，並使資金不那么充足的參與者根本無法發送任何交易。
網絡垃圾郵件。相反，如果交易費用異常低，擴展速度可能過慢，或者根本不需要復雜的計算，那么搜索者就會被激勵向網絡發送大量低價值交易，以便在MEV機會出現時立即捕獲它們。即使對任何給定的搜索者來說，這些機會只有一小部分實現，交易定價過低也會帶來淨盈利。我們在Polygon和Solana等多個區塊鏈的實踐中觀察到這一點。與優先gas拍賣類似，這也降低了普通用戶的生活質量，除了面臨高額的交易費用之外，非搜索者根本無法以任何合理的概率確認他們的交易，因為他們只是被大量的網絡垃圾郵件擠出。
榨取價值的搶先交易。最後，一些形式的MEV純粹是從用戶那裏獲取價值，對更廣泛的加密經濟沒有任何好處。一個簡單的例子是三明治攻擊的存在，這是純粹的價值轉移，從用戶到獲取MEV的一方。很明顯，除了MEV的直接受益者之外，沒有任何實體會從三明治攻擊的存在中受益。更普遍地說，幾乎所有形式的搶先交易都是純粹的榨取，並通過增加成本和不可預測性降低終端用戶的生活質量。

因此，MEV對普通用戶的淨效應是大量不同因素的總和，其正負符號往往不清楚。我們很快就會看到，不同的系統已經被提出，試圖將這種計算轉向為用戶帶來淨收益的方向。

MEV管理的創新

隨着時間的推移，區塊鏈开發人員已經开始認識到MEV的復雜性及其在現代加密經濟系統中的組成部分。相應地，他們試圖重構區塊鏈架構和激勵機制，以減輕MEV的負面影響，同時保留或放大積極影響。這些嘗試主要分為兩類:

MEV在區塊生產者之間平均分布，以避免中心化風險，同時收獲MEV提取的網絡安全收益
通過減少純採用MEV和/或將MEV利潤分配給區塊鏈生態系統，緩解MEV對普通用戶的負面影響

這些策略已經在基礎架構層以及協議或應用層進行了嘗試。為了說明這一點，EIP-1559的實施是一種架構上的改變，旨在減輕優先gas拍賣對普通用戶的負面影響，但對區塊提議者之間MEV利潤的分配幾乎沒有改變。相比之下，Flashbots式的交易排序特權拍賣允許區塊生產者利用競爭激烈的搜索市場為其MEV提取效率提供一個有效的下限，從而縮小最差和最好的區塊生產者在MEV提取方面的差距，但不會阻止提取MEV。在下面的文章中，我們將涉及一些更新的系統或擬議的變化，以及它們的相對優勢和劣勢。

公平排序

天真地說，消除搶先交易最簡單的方法是對交易處理施加先進先出規則。如果一個中心化的一方擁有命令所有交易的權利，這是很容易實現的。在這種情況下，有一個明確的到達順序，只要中心化的一方是可信的，搶先交易實際上不可能發生。例如Arbitrum One，目前在以太坊主網上的一個optimistic rollup，

擁有一個由Offchain Labs運行的具有總交易排序權限的完整節點。(請注意，排序器的使用是Arbitrrum rollup技術的一個可選部分，它允許近乎即時地確認交易。)然而，將交易排序集中到單個排序器自然會使所有用戶面臨來自該排序器的惡意活動的風險，因此希望最終轉向去中心化的模型。

然而，在一個去中心化的環境中，成千上萬的節點可能在不同的時間接收到交易，實現一個精確的公平到達順序的概念並非微不足道。Kelkar等人(2020年)在《Order-Fairness for Byzantine Consensus》中在這方面取得了一些進展，提出了“公平排序”的正式定義，以及一系列名為Aequitas的協議，為公平排序提供了各種保證。在非常高的層次上，這些協議試圖確保如果有許多節點在接收交易B之前接收到交易A，那么由此產生的排序應該將交易A放在交易B之前。Arbitrum One計劃借助Chainlink預言機的去中心化網絡最終實現這樣一個公平的排序協議。

在未來幾年，我們將看到公平排序算法的進一步發展，而像Arbitrum One這樣的區塊鏈對這些共識協議的實際使用，將顯著降低某些地方榨取性搶先交易的嚴重性。然而，值得注意的是，依賴先進先出模式並非沒有缺點:

延遲優勢。節點延遲最低的參與者將能夠比那些高延遲的參與者提取更多的MEV。這有利於高度資本化的實體，它們能夠投資資源來共同定位附近的節點，並建立快速的網絡連接。一般來說，網絡延遲的差異會對世界上連通性較低的地區造成系統性的不利影響，而這些地區也恰恰是最可能嚴重缺乏經濟資源的地區。
網絡垃圾郵件。為了增加他們的交易盡快通過網絡廣播的概率，用戶，特別是MEV搜索者被強烈激勵用相同的交易向網絡發送垃圾郵件，反復地將它們發送到許多不同的端點，並顯著地增加了一個普通用戶的單筆交易被放棄或延遲的概率。
用戶和排序器之間的中介。根據用戶通常如何將交易發送給排序器(或為了公平排序的去中心化的預言機網絡，等等)，中介本身可能是風險的來源。例如，如果用戶通過RPC將交易發送到基於Arbitrum的區塊鏈，那么，在將交易傳遞給排序器之前，這些RPC原則上可以重新排序交易並提取MEV。

說到底，“公平排序”只是相對於一組特定的優先事項才公平。最終，當前提議的實現可以被簡單地認為是相對於其他MEV經濟體的一套替代折衷方案。

N個區塊排序權的拍賣

與其依賴一組預先確定的實體來對交易進行排序(例如，實現公平排序的去中心化鏈鏈網絡)，還有一種替代方案是，區塊生產者可以拍賣在連續的N個區塊窗口內任意重新排序交易的能力。這種機制為MEV提取權創造了一個有競爭力的市場，同時保證用戶的交易最多只會被~N個區塊延遲。這一策略最著名的實施者是Optimism (以太坊主網上的optimistic rollup)，它將這些拍賣稱為“MEVA”(MEV Auctions)，旨在利用MEVA收入資助公共產品的开發。

從個人受益人的角度分析MEVA的影響，可以發現諸多有用信息：

原則上，區塊生產者應該能夠通過對交易排序權的競爭性投標過程獲得大部分價值。然而，它們的短期利潤可能會減少，因為區塊鏈要求將拍賣收益的一小部分轉用於公共產品融資。由於搜索者能夠捕獲更多的總MEV，這一減少可能部分或全部得到緩解。
引入MEVA將極大地影響搜索者。由於多區塊MEV的提取變得更加容易，搜索者的總利潤可能會增加，但這些收入的分配可能會變得非常不平衡，絕大多數收益都歸於最熟練的搜索者。

例如，假設一個搜索者贏得了一場拍賣，成為N個區塊中的一個排序器。搜索者將利用他們的專業知識盡可能地提取MEV。然而，似乎在區塊中還有MEV沒有被提取出來。因此，他們既可以將提取剩余MEV的權利出售給其他搜索者，也可以擴大他們的能力，更全面地提取每一種MEV。但是，當搜索者自己不知道什么MEV留在區塊上時(因為如果他們知道，他們會自己提取)，拍賣提取MEV的權利在邏輯上極其復雜。因此，MEVA的引入將加速形成少量的單片MEV組，這些單片MEV組擅長提取每一種形式的MEV，並始終贏得N個區塊拍賣。

這可能與Flashbots的密封式拍賣形成對比，後者允許搜索者僅對選擇性交易組合的重新排序權進行競價。盡管捆綁包含未提取的MEV在原則上是可能的，但是捆綁提交的相對目標性質意味着，與多區塊MEVA的設置相比，不同類型MEV的搜索者合並成單個實體的動機相對較少。
普通用戶從所有區塊鏈用戶受益的公共產品資金中獲得輕微的長期收益。然而，明確引入競爭市場提取多區塊MEV和整體中心化提取MEV可能會導致更高水平的短期損失。

有趣的是，由於拍賣的“贏家的詛咒”，參與者有不同的私人信號，如前所述，如果所有的交易排序特權必須通過MEVA獲得，復雜MEV提取的程度可能被限制在一個相對較低的水平。

與公平排序一樣，MEVA似乎是另一種折衷方案。區塊鏈用戶受益於將部分MEV收入轉用於公共產品融資。但這是以MEV提取中心化為代價的，導致整體MEV提取水平更高。此外，雖然可能會被更高的總體MEV收入所抵消，但在網絡安全方面可能會有一個與公共產品資金提取的收入程度相稱的小權衡。MEV管理的MEVA模式是否比其他模式更具吸引力，還有待實踐檢驗。

提議者/區塊構建者分離

可選的拍賣用法在區塊生產者之間普及MEV捕獲的一個自然擴展是強制在區塊提議者(組裝完整區塊的實體)和區塊構建者(驗證組裝區塊有效性的實體)之間的角色之間進行必要的分離。目前，在大多數區塊鏈中，區塊提議者同時也是區塊構建者，這從根本上賦予了他們從區塊中提取MEV的能力，即使許多人可能自愿選擇通過基於拍賣的機制(如MEV-Geth)獲得MEV收入。在這個被稱為提議者/區塊構建者分離(PBS)的方案中，區塊生產者(或者，區塊構建者或驗證者)必須接受來自區塊構建者的最高出價。構建者可能試圖自己提取MEV。或者，他們也可以從搜索者那裏接受較小的交易包，並將其組裝成一個完整的區塊。

在一個非常高的水平上，人們可能會認為PBS大致類似於要求所有區塊生產者運行(某種版本)Flashbots拍賣，他們一定會接受最高的出價，其中捆綁包包含整個區塊的交易價值。從本質上講，這是Flashbots拍賣的強化版。從這個意義上說，PBS很可能進一步民主化MEV提取，使小型驗證者保持一定的競爭力。然而，在大規模經濟的存在以及復雜的、概率性的MEV擴散的情況下，區塊生產者趨向中心化的動態只會受到抑制，而不是消除。

在PBS的範圍內，已經提出了幾種不同的部署，正如在最近的Flashbots的一篇文章《Why Building the Most Profitable Block is Important》所描述的。總的來說，這些部署採用了不同的方法來解決區塊構建者隱私問題，這是成功實現PBS的一個關鍵障礙。本質上，如果被選為給定區塊的區塊生產者能夠觀察區塊構建者提交的內容，並根據這些信息提交自己的區塊，他們可以簡單地復制出價最高的投標人提交的區塊的內容，但出任意的高價，在這個過程中捕獲所有MEV，並最終抑制盈利區塊的構建。解決方案主要分為三類:

交易混淆。加密技術可以用來模糊區塊生產者對提議區塊的內容的理解。例如，交易和捆綁包可以由區塊構建者在一個安全的飛地(如Intel SGX)中編譯。理論上，由於安全飛地的使用也可以通過加密方式進行驗證，這將阻止區塊生產者觀察交易。(然而，Intel SGX尤其容易受到多種攻擊。)

或者，可以使用更直接的加密方案來保護用戶交易的隱私，如時間鎖加密(解密需要時間推移)或閾值加密(解密需要一些閾值比例的區塊生產者的私鑰)。遺憾的是，前者的可組合性和用戶體驗較差，而後者容易受到多個區塊生產者勾結的破壞。
對提議區塊的預承諾。在區塊構建者愿意發布完整的區塊內容之前，可以讓區塊生產者預先提交一組區塊頭(每個區塊頭對應於區塊構建者的提議)，而不是使用加密壁壘。然後，如果區塊生產者證明某個區塊頭不在他們之前承諾的區塊中，他們就會受到一個大幅削減規則的約束。因此，區塊生產者不能觀察構建的區塊，然後使用該信息重新提交投標。Vitalik在《Proposer/block builder separation-friendly fee market designs》一文中對該提案進行了進一步的詳細描述。

盡管該解決方案的無許可性質很優雅，但為了有效地防範攻擊向量，需要仔細考慮其設計屬性。例如，惡意的區塊構建者可能會向區塊生產者提交高額費用的捆綁包，但他們在承諾後拒絕發布這些捆綁包，如果區塊生產者對他們承諾的區塊數量有上限，就可能擠出合法的區塊提案。削價機制還需要仔細計算潛在的失效模式。如果設計不當，可以想象的是，攻擊向量可能會對區塊生產者开放，無論是單獨的還是合謀的。
許可的中繼。如果有人愿意接受將可信方引入系統——這可能是向完全去中心化PBS過渡的中間步驟——那么部署就會變得簡單得多。就像Flashbots目前要求將捆綁包提交給可信的中繼，這被認為不會竊取用戶的捆綁包一樣，在區塊構建者和區塊生產者之間引入可信中繼可以確保區塊構建者的提議不會泄露給區塊生產者。PBS在這方面的一個具體部署是Flashbots研究小組的MEV-Boost。

除了特定PBS系統的技術細節之外，還有一個意想不到的好處值得特別提及。在基礎層強制執行PBS意味着區塊生產者可能能夠可信地聲稱在包含用戶交易方面完全中立，特別是如果他們也不參與MEV提取的开放市場。某些形式的MEV可能會被監管機構歸類為非法，就像券商在傳統金融中在客戶訂單之前搶先交易被認為是潛在的違反信托義務一樣。盡管這種擔憂在很大程度上仍然是理論上的，但值得注意的是，以太坊最大的礦池之一Ethermine在半年前就為了“合規”而停止接受DEX搶先交易捆綁包。如果這樣的擔憂繼續存在，PBS可能會允許中心化的交易所繼續以有競爭力的價格提供質押服務，因為他們仍然會從所有形式的MEV中獲得收入，而不會暴露在潛在的執法行動中。

在協議層面減少MEV機會

某些MEV機會可以被理解為用戶行為或協議設計中的缺陷，這種缺陷允許純粹榨取性的MEV作為正常的用戶協議交互的結果。這些MEV機會可能會隨着時間的推移而消失，因為新協議的出現阻止了它們的產生。

例如，流動性池的不平衡通常是由用戶在單個池中執行大型原子交換造成的。原則上，用戶可以將交易分散到多個DEX，以減少總體價格影響，並以更低的成本執行交易。但是，手動執行此操作是緩慢且繁瑣的。因此，DEX聚合器，如1inch、ParaSwap和Rango，它們為交易路由確定最佳路徑，為用戶提供跨許多不同DEX(以及在Rango的情況下，跨多個鏈)的卓越交易執行，已經變得越來越受歡迎。最終，隨着更多的交易量轉移到這些聚合器，可用的套利機會空間將相應減少。(也就是說，值得注意的是，通過聚合器的較大訂單的單個路由交易仍然可以遭遇三明治攻擊，並且聚合和非聚合DEX之間的套利仍然是可能的。)

同樣，Uniswap V3上集中流動性的引入導致了“即時流動性(JIT)”的現象，即搜索者在用戶交易之前插入非常窄的深度流動性範圍，然後立即撤出流動性，因此獲得了很大一部分相關的交易費用。盡管這導致了執行指令的價格滑點，但它強烈地抑制了私人流動性的提供，在最病態的情況下，可能會陷入一種均衡狀態，即所有流動性都是JIT，而沒有任何被動流動性迫使交易員向JIT流動性提供者請求報價。引入協議層面的機制可能會阻止這一點，這些機制使得JIT的流動性基本上不可能實現，比如CrocSwap提出的“生存時間”(time-to-live)要求，它強制規定了用戶創造和隨後贖回流動性頭寸的速度下限。

其他協議已經成功地降低了用戶對MEV的敏感性，通過採取以前的“开放”過程的一般概念，並增加“隱私”級別，這樣外部行為者不再能夠幹擾提取MEV。例如，CowSwap對用戶提交的訂單進行周期性批量的鏈下限購訂單匹配。由於訂單是直接匹配的，這些交易不可能受到三明治攻擊，因為執行價格與流動性池余額等外部因素沒有交互作用。通過將交換的互動範圍限制為买賣雙方的直接互動，該交易避免了典型的搶先交易形式。

範圍限制的另一個有趣應用由KeeperDAO系統證實。這個系統尋求在特定搜索者(稱為Keeper)和產生MEV機會的平臺(如用戶不平衡的交換創造套利機會的DEX)之間建立許可通道。例如，Keeper的地址可以被列入白名單，以允許他們以較低的費用交換。我們可以反過來將類似的系統用於其他類型的協議。Keeper將能夠在非Keeper搜索者之前，從MEV機會中獲利，而且因為他們不參與與更大類別的非Keeper搜索者的拍賣，他們也將能夠捕獲更多的MEV，而不是必然被壓低到極低的利潤率。作為進入MEV提取的“圍牆花園”(walled garden)的回報，Keeper會放棄一部分利潤，與KeeperDAO和MEV生成協議共享。

除了KeeperDAO，其他協議也提出了類似的MEV共享方案，如bloXroute的BackRunMe，它保護用戶免遭搶先交易，同時給特定的搜索者更早的backrun機會。總的來說，這些安排與傳統金融中訂單流支付(PFOF)的做法有一些相似之處，特權搜索者受益於更廣泛的搜索區塊生產者生態系統的“毒流”(Toxic Flow)保護，將他們的利潤降至接近零，這很像做市商如何避免高度知情的高頻交易的毒流，而且兩種情況下的用戶都體驗到更低的交易執行成本。由這些協議創建的MEV生態系統將利潤從區塊生產者(他們將能夠漸進地捕獲這些機會99%的價值)轉移到加密經濟生態系統的其余部分。通過這種方式減少非特權搜索者和區塊生產者的MEV收益可以緩解基於MEV的中心化，同時適度降低網絡的整體安全程度。

正如我們所看到的，用戶和开發人員都對在協議層面構建抵抗MEV的區塊鏈生態系統有很大的興趣。總的來說，MEV的機會是由“把錢留在桌上”的交易創造的，可以說，我們應該期望用戶非常喜歡那些通過允許他們輕松地收回至少部分低效(否則將被捕獲為MEV)來提供更大價值的協議。隨着加密經濟系統的成熟，MEV搜索者和區塊生產者應該期待可糾正的低效率帶來的“輕松收入”會隨着時間的推移而減少。這可能會促使搜索者(他們在特定領域的專業知識和硬件上有大量投資)轉向日益復雜的MEV形式。

概率性的MEV提取

目前，大多數MEV都是以一種非常“低風險”的方式捕獲的。例如，原子套利交易或通過Flashbots拍賣提交的三明治捆綁包是完全沒有風險的。要么他們被接受，在這種情況下他們是有利可圖的；要么他們不被接受，在這種情況下，提交者並不比以前更糟。然而，隨着對MEV的競爭日益激烈，無論是來自於越來越多的搜索者不斷湧入一個固定的MEV機會空間，還是來自於用戶和協議不斷嘗試消除簡單的MEV機會和獲取價值本身，搜索者可能會轉向越來越復雜的MEV策略。

與現代傳統金融中的量化策略類似，如果MEV搜索者增加他們儲存和管理風險的意愿，他們將能夠獲得更廣泛的MEV機會。也就是說，如果能夠通過交易的重新排序來提取價值，那么搜索者將會受益。交易的重新排序不一定是有利可圖的，但如果對相關的風險進行適當的管理和多元化，在預期中是有利可圖的。

雖然看似抽象，但風險倉儲的一種簡單形式是狙擊流動性，即在流動性池創建後，搜索者競相購买資產。通常，流動性狙擊手購买的代幣不會立即在同一個區塊出售，而是在幾分鐘到幾小時內出售。我們提出以下幾點意見:

盡管表面上類似於“簡單的botting”，我們相信流動性狙擊仍然位於MEV的保護傘下。一個簡單的證據是，搜索者通常愿意向區塊生產者支付更多的錢，以便在增加流動性後盡快納入他們的購买訂單。區塊內交易排序偏好的表達清楚地表明了MEV的存在。
流動性狙擊手的利潤不能得到保證。根據預先存在的代幣分配，價格可能會低於其進入價格。然而，在有利的市場條件下，在增加流動性後，大多數新項目的價格可能會大幅上漲。因此，搜索者承擔了庫存風險，即使他們的交易具有正的預期價值。

回想一下，做市商的角色的特點是接受庫存風險，以換取买賣價差帶來的利潤。在低延遲、高TPS的區塊鏈中，支持傳統的中央限價訂單做市策略，我們可能會看到做市商和區塊生產者的角色合並，因為交易訂單特權將允許他們對其做市策略的庫存風險應用復雜的管理策略。(這可能是Jump Capital大舉投資Solana生態系統的多重動機之一，他們佔總質押的SOL約20%。)

以類似的方式，我們可能會期望MEV搜索者也开始在時間維度上分散風險，這與現代高頻交易公司每天執行數十萬筆交易的方式大致相同。這些交易並不都是有利可圖的，但因為有很多這樣的交易，大數法則確保他們在數小時或數天內持續盈利。沒有特別的原因說明為什么交易重排序特權只會導致MEV提取機會，這些機會在幾個交易的時間尺度上或在單個區塊內是有利可圖的，因此對搜索者來說有效地無風險。因此，搜索策略將納入復雜的現代金融定量技術，允許提取低確定性形式的MEV，特別是在交易費用低和快速確認時間較新的區塊鏈上。

事實上，人們已經可以想象如何將現有的MEV提取擴展到概率設置。目前，一種三明治攻擊在其目標交易中既搶先又後退。通過排除三明治兩半之間的任何其他中間交易，三明治將風險降到最低(例如，在出售庫存前價格下降)。然而，這需要對兩筆獨立的交易進行精確的定位，每筆交易都有相應的交換費(Uniswap為0.3%)。回想一下，在一個有A和B兩種成對資產的流動性池中，交易是“對稱的”，即买入A大致相當於賣出B，反之亦然。考慮以下事件序列，其中有兩個獨立的可夾在中間的目標交易：

三明治攻擊者購买A
目標交易#1購买A
三明治攻擊者拿A兌換B
目標交易#2購买B
三明治攻擊者賣出B

在上面的例子中，三明治攻擊者只支付了三次交換費用，但如果三明治攻擊者要分別夾在兩個目標交易中，他們將不得不支付四次交換費用。因為交換費是整個交易規模的0.3%，能夠在目標交易1和2之間承擔一些庫存風險可能獲得更高的利潤(交易回報分布的額外方差以獲得更高的預期值)。然而，三明治攻擊者必須小心妥善管理庫存風險。例如，如果目標交易1實際上是利用A低於市場的價格進行套利，那么這個三明治攻擊者在相反方向的“三明治”上獲利退出的可能性就較小(也就是說，三明治交易本身可能攜帶有關未來價格走勢的信息)。根據他們的特定設置，概率性的MEV搜索者可能還會對所有未平倉交易的倉位規模施加限制，以防止過度暴露於任何單一資產的特殊風險。

考慮到不同域的MEV，概率性的MEV的最後一種形式出現了，如Obadia等人(2021)在《Unity is Strength: A Formalization of Cross-Domain Maximal Extractable Value》所討論的。對於不屬於所有相關域的區塊生產者的搜索者來說，跨域MEV的提取(例如，跨兩個不同的區塊鏈進行套利)必然涉及對其交易的相對順序或確認狀態的一定程度的不確定性。例如，可以想象一個區塊鏈確認購买，而另一個區塊鏈沒有處理抵消的出售，讓搜索者持有庫存，可能會虧損。盡管如此，那些能夠勝任管理這些風險的搜索者將能夠在日益跨鏈的世界中充分利用MEV提取。(然而，值得注意的是，跨鏈MEV的盈利能力可能是整體加密經濟中心化的一個重要驅動力，因為多個區塊鏈或橋的驗證者、節點和礦工在一個搜索器的傘下聚集，將允許超級高效、低風險的提取鏈間和鏈內MEV。)

對潛在的概率性MEV搜索者，這裏提醒一句：因為金融市場是對立的，在概率性MEV上執行可能會使搜索者暴露在一個非常大的潛在攻擊面，這取決於從鏈上數據派生底層策略的難度。人們可以想象，能夠“引誘”算法進行某些不利交易，就像“有毒”的流動性池通常是如何部署的，希望一個過於天真的流動性狙擊手會購买他們的(無法出售的)代幣。

結論

從上面的討論可以明顯看出MEV的巨大復雜性，但出於必要，上面的討論只是粗略地觸及了情況的要點。然而，對於MEV的更詳細的研究還有很大的空間，例如:

更全面、跨鏈、定量分析MEV提取
概率性MEV及其與傳統金融高頻交易的異同的理論和實證研究
應用更復雜的拍賣機制來捕獲和分發MEV給不同的生態系統參與者

我們熱切期待今後在這些方面的工作。

最後，我將發表一下自己對MEV的簡短看法。雖然這可能接近於毫無意義的抽象或投機，但我已經开始相信，圍繞MEV的“鬥爭”——圍繞它的提取、受益者和緩解——是一個完美的微觀說明，說明了加密經濟網絡如何內在地受到不斷推動先進技術進化的競爭力量的塑造。例如，考慮一下交易運行的復雜性是如何直接推動不同區塊鏈架構和協議的开發的，這些架構和協議試圖通過內部化本應是搶先交易者的利潤來為用戶捕獲更多的價值。同樣地，加密經濟系統的一般對抗性性質，其無許可和开放性質允許任何有能力的操作員從缺陷中提取價值，迫使這些系統從一开始就優先考慮安全性和魯棒性。

對於基礎設施來說，這是一個非常可取的品質，或許有一天會成為新金融體系發展的基礎。例如，比較一下傳統銀行笨重的技術，其特點是網站被破壞，過時的短信認證，易受社會工程的影響，而且通常有無數的攻擊載體，這些攻擊載體在遭遇大量資金損失後才被草草修補。這是一種制度的最終結果，這種制度本質上不適應全球化世界的殘酷對抗性質。盡管加密經濟系統的成熟可能需要一段時間，但它們將更加持久，部分原因是唯一的幸存者是那些從創世區塊誕生之初就成功適應了敵對環境的人。

由於這些原因，以及更多的原因，我覺得MEV有着令人難以抗拒的魅力。這是一場技術復雜性和智力的美麗遊戲，隨着參與者一次又一次地加倍努力，整個加密經濟生態系統最終會因此變得更強大。能夠在未來幾年觀看這場大戲的展开，是我們莫大的榮幸。