NGC Ventures：MEV再分配的路徑探索

2023-09-02 16:09:09

原文來源： NGC Ventures

原文作者：Tudd Cai

提到 MEV(Maximal extractable value) ，大多數用戶會對它深惡痛絕。當我們在 Uniswap 上交易 Meme 幣時，會設置較高的滑點確保能夠在劇烈的波動中买入賣出，但這卻給了 MEV 機器人搶先交易的機會。例如我們在交易前段時間很火的 MeMe 幣 PePe 的時候，我們用 ETH 來購买 PePe，當搜索者(Searcher)注意到該筆交易時，他們會採用更高的 gas 來搶先購买 PePe，使得 PePe 價格上漲，讓我們买到比理論上數量更少的 PePe，隨後搜索者賣出獲利，這個過程便是三明治攻擊（Sandwich Attack）。作為一般用戶，應對三明治攻擊可以設置較低的滑點，比如 0.1% ，這會讓搶跑機器人缺少可盈利的空間。可是這樣滑點過低會導致大額交易容易失敗，且仍需要支付手續費。用戶還可以選擇提高 gas 費用，這會增加機器人的攻擊成本。缺點是這同樣也增加了自己的交易成本。

可以看出，面對 MEV 機器人，用戶很容易成為相對弱勢的一方。然而對於 MEV 機器人而言，並不意味着一本萬利，隨意收割用戶。由於默認情況下所有的交易都在以太坊公开的內存池中，每筆交易都會被監控，MEV 中的搜索者會檢查是否有可能利用這些交易。當多個搜索者競爭同一筆交易的時候，MEV 中的構建者(Builder)通過 priority fee 搶佔了下一個區塊的空間, 導致正常的交易被堵塞, 上鏈成本變高。所有交易都會上鏈，但是只有一個搜索者能成功，這就導致了其他沒有成功的搜索者蒙受不必要的損失。為了保護用戶，有致力於優化 MEV 問題的項目方為用戶提供私有 RPC，並承諾通過該 RPC 廣播的交易不會被搶跑，比如 Flashbot Protect RPC 和 OpenMEV RPC ( Sushiswap 的抗 MEV 服務商）。以前者為例， Flashbots Protect 是一種 RPC 工具，是用來抵抗試圖搶先用戶交易獲取利潤的機器人，對比其他節點提供商, 主要是將交易發送到私有化的內存池而來避免交易上鏈前被搜索者看到，有效地減少了三明治攻擊的情況。

當搜索者之間的競爭加劇且用戶也被保護的時候，搜索者便產生了向用戶合作的請求。那用戶為什么要同意和搜索者的合作呢？因為公共內存池中的 MEV 能避免被搜索者捕捉，但私人交易池中的 MEV 仍容易被捕捉，即使用戶採用了 Flashbots Protect RPC，也只能防止公共內存池中的搜索者捕捉其潛在的 MEV，Flashbots Auction 中的搜索者仍然有機會針對它的交易提取 MEV。Flashbots Auction 提供了一個私人交易池 + 一個密封的區塊空間拍賣機制，允許區塊驗證者將尋找最佳區塊構建的工作外包給搜索者。在這個私人交易池中，搜索者可以私下交流。通過 Flashbots Auction，搜索者不再需要通過 Gas War 的方式來確保自己的交易被優先打包，也無需支付失敗交易的費用。

用戶想既然無法完全規避被提取 MEV，不如自己也從搜索者那獲取一些返利。 於是，一個共贏的方案出現了，它的名字叫 MEV-Share。MEV-Share 是由 Flashbots 在 2023 年 2 月提出的一種協議，實現了用戶的可編程隱私（programmable privacy):用戶有選擇地與搜索者共享有關其交易的數據。這讓用戶可以決定他們的交易通過什么方式，在什么時候以及由誰執行。默認情況下，用戶只共享交易的哈希和支持的流動性池地址。搜索者通過搜索可編程的私有訂單流(私有訂單流是指提交給 Flashbots 拍賣系統的非公开可見的交易活動和訂單信息)並在訂單流拍賣中出價，以獲得執行用戶私有訂單的權利。用戶這種有選擇地披露交易數據的方式可以幫助搜索者更好地出價，優化了搜索者之間的競爭，用戶也會收到構建者返還的費用。那么，誰來調解用戶與搜索者之間的數據交換呢？MEV-Share 引入了一個名為 Matchmaker（媒介）的新參與者來調節這種交換。

Matchmaker 可以對 MEV-Share 供應鏈過程中的三個環節進行調節。它可以接收用戶的交易並有選擇地與搜索者共享這些交易的數據。它還可以將用戶的私人交易插入搜索者未構建完成的捆綁包(Bundle)中，從而創建完整的捆綁包。捆綁包是在 Flashbots Auction 中引入的角色，捆綁包由多筆要執行的交易組成。它們可以由搜索者發給構建者，構建者將收到的捆綁包中挑選出最有利可圖的打包成完整區塊再發給中繼器(Relay)，最後由中繼器發送給驗證者（Validator）。在 MEV-Share 中，Matchmaker 可以將完整的捆綁包連同構建者需要遵守的有效性條款（例如，將費用返還給用戶）一起發送給構建者，構建者必須遵守有效性條款才能參與到 MEV-Share 供應鏈當中來。我們知道，MEV-Share 是用戶與搜索者之間的合作，為什么構建者也會參與進來呢？這裏便需要介紹在 MEV 過程中的各種角色分工。

在以太坊轉為權益證明的當下，驗證者可以自行為內存池中的交易排序並將其打包，或者也可以選擇打包 MEV- Boost 推送過來的經過構建者排序過的，擁有更高 MEV 收入的區塊。通過 MEV-Boost，驗證者的收入會大幅增加，所以絕大部分驗證者會選擇接入 MEV-Boost，而不是自己排序。實際上，根據 mevboost.pics 的顯示，目前接入 MEV-Boost 的驗證者比例已經高達 90.7% 。

在 MEV-Boost 供應鏈中，有着五種不同分工的角色：用戶、搜索者、構建者、中繼器、驗證者；他們之間的關系可以參考下圖。用戶是訂單流的發起者，當用戶在區塊鏈上提交一筆交易時，該筆交易一般會先進入內存池的交易池中。搜索者（套利和清算機器人、DeFi 交易員、以太坊 Dapps）开始檢索內存池，尋找可提取的價值，然後將交易捆綁在一起提供給構建者。構建者（一般是專業的機構），負責將來自搜索者的交易，以及來自公共內存池(public mempool )和私有交易訂單流(private transaction order flow)的交易打包成區塊。中繼器負責連接構建者和驗證器，驗證構建者提交區塊的有效性和出價，並將有效的最高出價提交給驗證者。驗證者便是以太坊轉為權益證明後的礦工，驗證者也稱提議者，負責向網絡提議區塊，並將區塊添加到鏈中。目前驗證者的競爭格局穩定， Lido 佔據市場份額的第一。驗證者既可以獲得共識獎勵（區塊獎勵），也可以獲得執行的獎勵（MEV+Tips）。

可以看出，構建者是 MEV 供應鏈中的重要組成。雖然 MEV-Share 調節的是用戶與搜索者之間的關系，可假如構建者行為不當，對訂單流產生負面影響，用戶幾乎沒有追索的可能。因此，構建一套與可信賴的構建者共享訂單流的方法是很有必要的。Flashbots 正在構建這樣的方法，為了從 Matchmaker 接收訂單流，構建者必須遵守公平市場原則。在這個原則中，構建者需要確保以市場中立的方式行事，並且不會利用他們的特權地位來操縱拍賣，從而損害用戶的利益。因此，MEV-Share 還有着削減訂單流中心化程度的作用。

那么，用戶，搜索者和構建者怎么使用 MEV-Share 呢？MEV-Share 協議包含在 Flashbots Protect 中。用戶可以通過 Flashbots Protect 連接到 Flashbots Matchmaker。用戶還可以配置他們的 RPC 請求來選擇是否與注冊過的區塊構建者共享他們的訂單流。搜索者可以訂閱 Flashbots Matchmaker 來搜索可編程的私有訂單流，而構建者可以通過 MEV-Share 接收訂單流。

如果用一句話來形容 MEV-Share 的作用，那該怎么形容呢？我的理解是通過可編程的交易數據共享來實現 MEV 供應鏈的協作和優化。我們知道，MEV-Boost 致力於優化構建者和驗證者之間的合作，而 MEV-Share 是為了用戶和搜索者做同樣的事情。在不遠的未來，也許還會實現搜索者和構建者之間的合作方案。

不妨進一步思考，為什么我們需要 MEV 供應鏈的成員們共享與協作？為什么 Flashbots 致力於提出這些切入點小卻意義非凡的解決方案？我認為追根究底這是一種去中心化的價值主張。衆所周知，MEV 市場是專業性強、競爭激烈的黑暗森林，而 Flashbots 更愿意鼓勵社區合作，他們的理想是打造一個無需許可、透明和公平的 MEV 生態系統。

1）對於區塊鏈，他們希望實現最大程度的去中心化排序。對於驗證者，他們希望實現區塊空間的最大收入。

2）對於搜索者和構建者，他們希望實現對用戶和搜索者交易的开放性訪問，復雜個性偏好的表達和跨鏈協調。

3）對於用戶，他們希望實現最好的訂單流執行路徑和最低的費用。“偏好、隱私、協調”等關鍵詞本就是去中心化的具體表達。

如果說 MEV-Share 致力於在 MEV 供應鏈中起始端的研究，另一個叫做 MEV- Burn 的提案則致力於 MEV 供應鏈末端的研究。在現行的 MEV-Boost 體系下，MEV 被搜索者捕獲，並以 gas fee 的形式流向了區塊構建者，驗證者和以太坊網絡本身。搜索者支付的 gas fee 一部分根據 EIP-1559 協議被燃燒，另外一部分以 tip 的形式流向了區塊構建者，構建者支付費用給驗證者來向網絡提議區塊。對於構建者而言，MEV 的利潤反映為“交易費用（Gas）+ 搜索者支付手續費 - 銷毀的 Gas 費用 - 構建者給驗證者的費用”。對於驗證者而言，MEV 利潤反映為來自構建者支付的費用，對於以太坊網絡，MEV 的利潤反映為根據 EIP-1559 被燃燒掉的 ETH。

EIP-1559 是為了解決以太坊交易擁堵導致效率低下的問題，它能夠動態地調整 Gas 費的上限以應對短時的交易高峯，避免交易量過多導致的網絡擁堵，改變了付費結構和付費流向，從而保證區塊的使用率。而在 MEV 的流程中，區塊網絡同樣存在着類似的擁堵問題，稱之為競爭費用。套利者愿意為更快的執行交易支付大量的 gas 費，由此產生的競爭費用，正是 MEV-Burn 燃燒的目標。

在現行的體系下，驗證者可以通過 MEV 賄選來壟斷 slot（在以太坊 PoS 中，每 12 秒為一個 slot）實現盈利目的,驗證者完全可以控制什么交易在哪個 slot 上發生。即使 MEV 供應鏈的其它成員做了很多事情，驗證者總是享受相比較之下更多的收益。當控制越多的驗證者就能獲得越多的收益時，這就會帶來中心化的問題了，即單一驗證者具有對提議區塊的壟斷權利。為了讓驗證者們競爭起來，都在為提出區塊的獎勵而奮鬥，MEV-Burn 的提案出現了。該提案的核心思想是在協議內拍賣共識層的“出塊權”。一旦選出驗證者中的獲勝者，他們提出的執行區塊將被燃燒至少與他們的出價一樣多的競爭費用。這個想法會促使驗證者的最高出價接近區塊中的最大可提取價值，因而能夠銷毀部分 MEV。

那么為什么要燃燒 MEV 呢，這樣做有什么好處呢？首先是 MEV 的燃燒可以減少 MEV 的尖峯效應。如下圖所示，平均 MEV 支付（圖片僅描述了 Flashbots 通過 MEV Boost 創建的區塊）約為每個區塊 0.05 ETH。但有時候，它可能會猛烈地飆升至平均每個區塊 1 ETH。在這些市場動蕩時期，曾有以太坊區塊被幸運的驗證者從單個區塊中榨取了超過 100 個 ETH！

而 MEV 的燃燒可以使尖峯變得平滑，這樣可以增強共識的穩定性。尖峯平滑減少了個體提議者(individual proposers)通過短鏈重組，P2P攻擊等方式來竊取 MEV 的動機。極端的 MEV 峯值可能會給以太坊帶來系統性風險，MEV-Burn 能夠增強網絡的安全性。

另一方面，MEV-Burn 能夠產生與 EIP-1559 相同的經濟效益。在以太坊權益證明的機制下，驗證者的獎勵主要體現在基礎獎勵（base reward）上，基礎獎勵代表了在每個時段的最佳條件下每個驗證者的平均獎勵。這是根據驗證者的有效余額（最大為 32）以及活躍驗證者的總數計算的。

而對於 ETH 的發行量而言，發行量與驗證者數量的平方根成正比。MEV 的燃燒減少了驗證者的收入，從而減少了 ETH 質押的總獎勵，這也會導致 ETH 質押量的下降。隨着 ETH 質押量的減少，ETH 的總發行量也會減少。由於信標鏈被設計為僅通過發行來確保安全，因此 EIP-1559 和 MEV 燃燒可以減少對經濟安全的過度投入並提高經濟效率，驗證者數量變少可以減輕信標節點的壓力。MEV 的燃燒也可以達到為 ETH 增加稀缺性的效果。 假如 MEV-Burn 能夠成功實施，ETH 供應量的減少速度將加快約 2.5 倍。

另一個有趣的點是納稅——在傳統商業中，一家公司想把利潤分給股東，往往有兩個選擇，第一個選擇是向股東支付股息，第二種是像蘋果公司一樣回購股票。而回購往往作為資本利得繳納資本利得稅( Capital Gains Tax)，而股息繳納所得稅( Income Tax)，MEV 燃燒的模式便很類似於回購。對於大多數司法轄區而言，所得稅明顯高於資本利得稅。在英國，所得稅是 50% ，資本利得稅是 20% 。EIP-1559 和 MEV 燃燒可以將用戶應當繳納的所得稅轉換為資本利得稅，顯著提高某些司法管轄區對於加密貨幣的稅收效率。EIP-1559 已經阻止了約 100 萬 ETH 的稅收拋售壓力，MEV 燃燒同樣可以阻止數百萬 ETH 的拋售壓力。

一系列關於 MEV 的解決方案，都是為了致力於建立一個公平、透明、安全的交易環境。在 MEV 再分配的路徑探索中，我們看到了用戶與搜索者的合作，驗證者之間更為激烈的競爭，可 MEV 還是面臨着一些中心化，分配不夠公平的挑战。在研究的過程中，Flashbots 等團體表達了對保持去中心化的承諾，對 MEV 涉及的每個用戶和每個領域偏好的尊重，並期待更多的人加入進來研究和討論。展望未來，我們期待着更加深入的研究和創新，不妨向着更多的權力下放前進！

參考資料：
https://collective.flashbots.net/t/announcing-mev-share-beta/1650
https://writings.flashbots.net/searching-on-mev-share
https://docs.flashbots.net/flashbots-protect/rpc/mev-share
https://ethresear.ch/t/mev-burn-a-simple-design/15590
https://ethresear.ch/t/burning-mev-through-block-proposer-auctions/14029
https://www.youtube.com/watch?v=jlGc0npwkeU&pp=ygUIbWV2 IGJ 1 cm 4% 3D
https://ethereum.org/en/developers/docs/consensus-mechanisms/pos/rewards-and-penalties