NBS:以太坊轉PoS后如何緩解MEV的影響

本期篇幅較長，為了方便大家閱讀可預覽目錄：

溫習：什么是最大可提取價值 MEV

Part 1 ：以太坊 POS 中 MEV

驗證者中心化

許可內存池

Part 2 ：MEV 兩種解決方案

Proposer -Builder Separation

PBS 如何減輕 MEV 的影響？

Builder API

Builder API 如何減輕 MEV 的影響？

Part 3 ：MEV 是以太坊獨有的嗎？

Part 4 ：MEV 遵循復雜性

Part 5 ：為什么說 MEV 很難修復

正文開始，首先我們舉例回顧一下什么是 MEV？

例如，在大量交易導致價格下滑后，Uniswap 上有 10, 000 美元的套利機會。套利機器人注意到機會并提交交易以捕獲它，向礦工提供 10 美元的交易費。可能會發生以下兩種情況之一：

礦工將復制并審查套利者的交易，以便自己抓住機會

其他機器人會注意到并出價更高的 txfee，開始一場爭奪套利權的競標戰。拍賣被稱為“優先 Gas 拍賣”（Priority Gas Auction：PGA）

10, 000 美元的潛在利潤是 MEV。如果礦工沒有捕獲它，并且開始了 PGA，拍賣成交的價格與可用的總 MEV 之間的差額就是獲勝交易者的利潤（例如，如果向礦工支付了 7, 000 美元的費用，則剩余的 3, 000 美元留給交易者）。

在 MEV 系列的第一篇文章里我們詳細介紹了 MEV 的形式及其影響，接下來我們繼續討論 MEV 對以太坊的影響。

以太坊L2網絡總鎖倉量為41億美元:金色財經消息，據L2BEAT數據顯示，截至目前，以太坊Layer2上總鎖倉量為41億美元，近7日上漲8.38%。其中鎖倉量最高的為擴容方案Arbitrum，約20.9億美元，占比51.05%。其次是Optimism，鎖倉量8.07億美元，占比19.68%。dYdX占據第三，鎖倉量6.85億美元，占比16.7%。[2022/6/25 1:31:20]

Part.1 以太坊 PoS 中的 MEV

在上一篇文章里，我們介紹了 MEV 對整體用戶體驗和共識層安全性有負面影響。但以太坊向權益證明共識的過渡（即合并）中可能會引入新的 MEV 相關風險：

然而，MEV 提取被認為能夠加速驗證者的中心化。這部分是因為，由于驗證者提出區塊的收入低于之前礦工的收入，MEV 提取可能會極大地影響合并后驗證者的收入。

更大的質押池可能會有更多資源投資于必要的優化以捕捉 MEV 機會。這些池提取的 MEV 越多，他們就有越多的資源來提高其 MEV 提取能力（并增加整體收入），從根本上創造規模經濟。由于可支配的資源較少，獨立質押者可能無法從 MEV 機會中獲利。這可能會對獨立驗證者施加壓力，加入強大的質押池以增加收入，從而降低以太坊的去中心化程度。

為了應對三明治攻擊和搶先交易攻擊，交易者可能會開始與驗證者進行鏈下交易以保護交易隱私。交易者代替將潛在的 MEV 交易發送到公共內存池（mempool），而是直接將其發送給驗證者，驗證者將其包含在一個區塊中并與交易者分享利潤。

“暗池”（Dark pools）是這種安排的放大版本，其功能是經過許可的、僅限訪問的內存池，向愿意支付一定費用的用戶開放。這種趨勢將減少以太坊的無許可和去信任，并有可能將區塊鏈轉變為有利于出價最高者的“pay-to-play”機制。許可內存池（Permissioned mempools）也會加速上一節中描述的中心化風險。運行多個驗證者的大型池可能會受益于為交易者和用戶提供交易隱私，從而增加他們的 MEV 收入。

以太坊聯合創始人：Solana必須“為網絡找出更可持續的商業模式”:金色財經報道，以太坊的聯合創始人Joseph Lubin質疑快速增長的Solana區塊鏈在內的競爭對手項目的可持續性。Lubin表示，與這些交易產生的收入相比，將自己定位為更快、更便宜的以太坊替代品的 Solana 正在向在網絡上驗證交易的用戶支付巨額獎勵。Solana 需要“為網絡找出更可持續的商業模式”。針對 Lubin 的批評，開發區塊鏈的公司 Solana Labs 表示，僅僅查看協議收入并不能說明區塊鏈經濟模型的長期表現的全部情況”。（英國金融時報）[2022/3/17 14:01:45]

Part.2 MEV 的兩種解決方案

在合并后的以太坊中解決這些與 MEV 相關的問題是一個核心研究領域。迄今為止，為了減少 MEV 在 合并后對以太坊的去中心化和安全性的負面影響，提出了兩種解決方案，分別是Proposer-Builder Separation (PBS)和 Builder API。

Proposer-Builder Separation (PBS) 旨在減輕 MEV 的影響，尤其是在共識層。PBS 的主要特點是區塊生產者和區塊提議者（Proposer）規則的分離。驗證者仍然負責區塊提議和投票；但區塊構建者——block builders，則負責排序交易和構建區塊。

在 PBS 下，一個區塊 builder 創建一個交易包（transaction bundle），并出價將其包含在信標鏈區塊中（作為“執行負載”（execution payload））。選擇提議下一個區塊的驗證者然后檢查不同的出價并選擇費用最高的交易包。PBS 實質上創建了一個拍賣市場， builders 與驗證者協商出售區塊空間。

當前的 PBS 設計使用提交-顯示方案（commit-reveal scheme ），其中 builders 僅發布對區塊內容（區塊頭）的加密承諾及其出價。在接受中標后，Proposer 創建一個包含區塊頭的已簽名區塊提案。區塊 builder 在看到已簽名的區塊提案后應發布完整的區塊主體，并且在最終確定之前還必須收到來自驗證者的足夠證明。

IoTeX主網v1.2版本將于4月30日正式發布，全面支持以太坊開發工具:據官方消息，物聯網區塊鏈平臺IoTeX即將于4月30日發布主網v1.2版本。主網v1.2版本將使IoTeX網絡與以太坊無縫銜接，開發者可以直接使用Metamask、Remix、Truffle、Gragh等以太坊工具開發基于IoTeX主網智能合約和dApp。同時，主網v1.2版本對網絡的節點運行和數據管理進行了升級：新的日志文件將支持ELK格式，掉線節點將可以即時重新鏈接同步網絡出塊，數據庫整合升級，創新的數據壓縮管理，鏈上檢索加速等。

作為硅谷開源項目，物聯網區塊鏈龍頭IoTeX致力于用自主構建的高速公鏈、智能合約和可信邊緣設備，來實現萬物可信互聯，將真實世界資產接入加密世界。[2021/4/24 20:54:50]

通過從驗證者的權限中移除 MEV 提取，協議內 PBS 減少了 MEV 對共識的影響。相反，運行專用硬件的區塊 builders 將抓住未來的 MEV 機會。

不過，這并不完全排除驗證者與 MEV 相關的收入，因為 builders 必須出高價才能讓驗證者接受他們的區塊。然而，隨著驗證者不再直接專注于優化 MEV 收入，時間強盜（time-bandit）攻擊的威脅減少了。

PBS 也降低了 MEV 中心化風險。例如，使用 commit-reveal 方案消除了 builders 信任驗證者不會竊取 MEV 機會或將其暴露給其他 builders 的需要。這降低了獨立質押者從 MEV 中受益的門檻，否則，builder 將傾向于青睞在鏈下享有聲譽的大型池并與他們進行鏈下交易。

同樣，驗證者不必相信 builders 不會因為支付是無條件的而扣留區塊主體或發布無效區塊。即使提議的區塊不可用或被其他驗證者宣布無效，驗證者的費用仍會處理。在后一種情況下，區塊被簡單地丟棄，迫使區塊 builder 損失所有交易費用和 MEV 收入。

當前以太坊未確認交易約為222830筆:金色財經報道，據btc.com數據顯示，當前以太坊未確認交易約為222830筆。當前全網難度2,415.65T，平均出塊時間為13.7S，每秒交易數約為13.87。截至目前以太坊全球均價為295.01美元，24h漲幅為4.29%。[2020/7/26]

雖然提 PBS 有望減少 MEV 提取的影響，但實現它需要更改共識協議。具體來說，信標鏈上的分叉選擇規則需要更新。Builder API 是一種臨時解決方案，旨在提供 PBS 的有效實施，盡管具有更高的信任假設。

Builder API 是 Engine API 的修改版本，共識層客戶端使用它來從執行層客戶端請求執行負載。正如誠實驗證者規范中所概述的那樣，被選為區塊提議職責的驗證者從連接的執行客戶端請求一個交易包，它們將交易包含在提議的信標鏈區塊中。

Builder API 還充當驗證者和執行層客戶端之間的中間件；但它是不同的，因為它允許信標鏈上的驗證者從外部實體獲取塊（而不是使用執行客戶端在本地構建塊）。

Builder API 的工作原理如下：

Builder API 將驗證者連接到運行執行層客戶端的區塊 builder 網絡。就像在 PBS 中一樣，builder 是專門的團體，它們投身于資源密集型區塊建設，并使用不同的策略來最大化從 MEV + priority tips 中獲得的收入。

驗證者（運行共識層客戶端）請求執行有效載荷以及來自 builder 網絡的出價。來自 builder 的投標將包含執行有效負載塊頭——對有效負載內容的加密承諾——以及支付給驗證者的費用。

驗證者審查傳入的出價并選擇費用最高的執行負載。使用 Builder API，驗證者創建一個“blinded”的 信標塊提案，其中僅包含它們的簽名和執行有效負載塊頭，并將其發送給 builder。

動態 | 以太坊昨日交易總額約228萬 日活躍用戶量約23.8萬:以太坊主網昨日數據：以太幣交易總額約228萬ETH，日活躍用戶量約23.8萬，新增合約20200，代幣交易數量42.5萬，最活躍合約：USDT[2019/8/7]

運行 Builder API 的 builder 預計會在看到 blinded 塊提議后，會響應完整的執行負載。這允許驗證者創建一個“簽名的”信標塊，它們在整個網絡中傳播。

使用 Builder API 的驗證者仍然需要在本地構建區塊，以防區塊 builder 未能及時響應，這樣他們就不會錯過區塊提案獎勵。但是，驗證者不能使用現在公開的交易或另一組交易創建另一個區塊，因為這相當于模棱兩可（在同一個插槽內簽署兩個區塊），這是一種嚴重的錯誤。

MEV-Boost 是 BuilderAPI 的一個示例實現（有關 MEV-Boost 下期內容我們會單獨介紹），它是對 Flashbots 拍賣機制的改進，旨在抑制以太坊上 MEV 的負面外部性。Flashbots 拍賣允許礦工在工作量證明中將構建有利可圖的區塊的工作外包給稱為搜索者：Searchers的專業團體。

Searchers 尋找有利可圖的 MEV 機會，并向礦工發送交易包以及包含在區塊中的密封價格投標。運行 mev-geth（go-ethereum (Geth) 客戶端的分叉版本）的礦工只需選擇利潤最高的交易包并將其作為新區塊的一部分進行開采。為了保護礦工免受垃圾郵件和無效交易的影響，交易包在到達礦工之前通過中繼器 Relayers 進行驗證。

MEVBoost 保留了與原始 Flashbots 拍賣相同的運作方式，盡管具有專為以太坊轉向權益證明而設計的新功能。Searcher 仍然會發現有利可圖的 MEV 交易，并將其包含在區塊中，但是稱為 builder 的新的專業團體，負責將交易聚合并捆綁到區塊中。builder 接受來自 Searcher 的密封價格出價并運行優化以找到最有利可圖的訂單。

Relayers 仍然負責在將交易包傳遞給提議者之前驗證交易包。然而，MEV Boost 引入了托管，負責通過存儲 builder 發送的區塊主體和驗證者發送的區塊頭來提供數據可用性。在這里，連接到中繼器的驗證者請求可用的執行有效載荷，并使用 MEV Boost 的排序算法來選擇具有“最高出價 + MEV 費用”的有效載荷標頭（payload header）。

Builder API 的核心優勢在于它有可能使對 MEV 機會的訪問民主化。使用 commit-reveal 方案消除了信任假設，并降低了驗證者尋求從 MEV 中獲益的進入門檻。這應該會減輕獨立質押者與大型質押池整合以提高 MEV 利潤的壓力。

Builder API 的廣泛實施將鼓勵區塊 builder 之間更激烈的競爭，從而增加審查阻力。當驗證者審查來自多個 builder 的出價時，意圖審查一項或多項用戶交易的 builder 必須出價高于所有其他非審查 builder 才能成功。這大大增加了審查用戶的成本并阻礙了這種做法。

一些項目，如 MEV Boost，使用 Builder API 作為整體結構的一部分，旨在為某些方提供交易隱私，例如試圖搶先交易/三明治攻擊的交易者。這是通過在用戶和區塊 builder 之間提供私人通信渠道來實現的。與前面描述的許可內存池不同，這種方法是有益的，原因如下：

市場上多個 builder 的存在使得審查變得不切實際，這對用戶有利。相反，中心化和基于信任的暗池的存在會將權力集中在少數區塊 builder 手中，并增加審查的可能性。

Builder API 軟件是開源的，任何人都可以提供區塊 builder 服務。這意味著用戶不會被迫使用任何特定的區塊 builder，并提高了以太坊的中立性和無許可性。此外，尋求 MEV 的交易者不會通過使用私人交易渠道無意中為中心化做出貢獻。

Part.3 MEV 是以太坊獨有的嗎？

我們不禁要問：MEV 是以太坊獨有的嗎？

不，假設 MEV 也可以在比特幣上看到。審查閃電通道或雙花代幣的動機在技術上是 MEV。然而，我們的假設是，與以太坊等區塊鏈相比，比特幣本質上更不容易受到 MEV 的影響。

其原因在于各自區塊鏈的復雜性和“狀態性”：

MEV 在給定區塊鏈上的累積速度通常與其應用層行為的復雜性成正比。

任意靈活的協議，如以太坊，不能限制這種復雜性，并且隨著時間的推移，它固有地傾向于更大的復雜性。

如果不改變 Ethereum 的用戶體驗，MEV 激勵措施就無法輕易減輕。

這就是為什么我們說以太坊的復雜性可能是一個詛咒。

Part.4 MEV 遵循復雜性

在某種純粹的理論意義上，即使是比特幣也無法限制其潛在的 MEV 敞口。然而，比特幣的設計很好地阻止了意外的高 MEV 用例，在實踐中很少見。這似乎不太可能在未來發生變化，因此我們預計 MEV 不會成為比特幣的更大問題。

相比之下，我們可以觀察到以太坊上的 MEV 表面呈指數級增長，這主要是由于通過 DeFi 應用程序的大量價值流動。這些看起來很有前途的金融基礎也可以被看作是以太坊的寄生蟲：編織了一個無邊無際的 MEV 網絡，并一天天變得越來越大、越來越復雜。

最后，很自然地會問以太坊是否可以建立一種機制來抵消 MEV 進入協議。簡而言之，不會，至少不會改變以太坊的開發者和/或用戶體驗。

任何阻止礦工/驗證者獲得收入流的嘗試都可能會刺激協議外市場的創建。例如，如果所有的交易都只允許支付一個統一的利率，我們預計礦工/驗證者會與交易者串通，接受支付獲得交易優先權。同樣，如果所有交易費用都被銷毀或支付給一個“公共罐子”，礦工們/驗證者只需單獨收取費用。

這就是為什么我們說 MEV 不容易被抵消。雖然存在潛在的緩解措施，但它們需要對以太坊應用程序的架構方式以及用戶與之交互的方式進行結構性更改。

參考文章

https://research.paradigm.xyz/MEV

https://ethereum.org/en/developers/docs/mev/#mev-in-ethereum-proof-of-stake

來源：星球日報

Odaily星球日報

媒體專欄

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