深圳市龙华区振华时代广场10整层
18165737729

MEV:产生、类别和发展

导语

区块链的透明度和可追溯性超过了世界上的绝大多数系统,但是在这背后仍然存在着看不见的博弈,MEV(矿工可提取价值/最大可提取价值)就是隐藏的黑暗森林。在每一笔交易背后都可能有它的身影。

这篇文章旨在对 MEV 做一个系统化的介绍,包括 MEV 的原理和产生、MEV 的类型、MEV 的市场规模、应对 MEV 的多种方法、基于 MEV 的协议和应用,以及其他公链中的 MEV。我们希望不管你对 MEV 是否有了解,都可以有所收获。

01. MEV 的原理

MEV 全称为 Miner Extractable Value,矿工可提取价值。指矿工(也包含验证者等)在区块链上对于自己挖掘的区块,在打包区块的过程中,运用将交易重新排序、插入、忽略或审查等能力,获得除了交易费用和区块奖励之外的利润金额。

而在当今的以太坊生态上,许多专注于 DeFi 交易的策略机器人也进入到了提取 MEV 的行列。因此,MEV 也可以称为 Maximal Extractable Value,最大可提取价值;指在未经许可的情况下,从交易订单中提取的总价值。

02. MEV 的产生

MEV 的产生来源于,当用户在区块链上提交一笔交易,交易信息被传送到网络与实际区块被挖掘出来之间存在延迟。在以太坊交易被包含在一个区块中之前,该交易位于称为内存池(mempool)的待处理公开访问的交易池中,每个人都可以看到其中的内容。套利者和矿工可以监听此内存池,并找到机会最大化自己的利润,例如通过提前交易。矿工还可以重新排列交易顺序。而在这段时间内,用户基本上不能控制这笔交易何时并按照何种顺序执行。总的来说,矿工挖掘区块的过程是公平的,但矿工对可以包含在区块中的交易有很大的控制权。MEV 就是矿工和套利者向普通用户征收的无形税款。

03. MEV 的类型

MEV 在 DeFi 领域,分为良性 MEV、不良 MEV 和灾难性 MEV

3.1 良性 MEV

主要发生在套利交易和清算。

1. 套利交易

指通过在不同交易所之间的套利来保持市场的有效性,益于生态系统

例子<1>:用户在不同 DEX 之间进行套利。基本上是当代币价格发生变化时,第一位在资产价格变化后立即在交易所进行交易的用户,获得套利利润,使价格最终趋于一致。此类型的提取 MEV 不依赖内存池中其他的交易,只取决于第一位用户。

例子<2>:用户在交易平台进行了一笔大额交易导致价格下滑,产生了较大的套利空间。套利机器人进行套利交易,将市场价格套利至真实价格水平。此类型的提取 MEV 不会在过程中损害原始交易者的利益

实际案例:套利者先用139.095个ETH在SushiSwap买入5.7648个WBTC;然后在0x Protocol上用5.7648个WBTC 买入2,269,314.6698个USDT;最后在Uniswap上卖出2,269,314.6698个USDT,换取1,352.1242个ETH;获利1,213.029个ETH(= 1,352.1242 ETH – 139.095 ETH)。

(0xb72689042f313adbffbe4d192b0febc4c8a8346b75a549d5b4d4795b37180488)

2. 清算

有些协议的运转需要依赖于MEV,比如对 Aave Protocol、Maker、Compound 的清算。在 DeFi 抵押借贷协议中,当抵押物价值下降时,如果没有补足或者出售抵押资产,就会触发清算程序。清算人可以以低于市场价格3%-5%的折扣,获得如 ETH 这样的抵押资产,而这3%-5%的折扣价值,就是 MEV。

实际案例:用户A在Aave Protocol上存入1,100.8306个 LINK 作为抵押物,以借出11,558.3174个 DAI。假设某时 LINK 的价格下跌,导致抵押物的总价值降低,并已跌出清算线;但此时1,100.8306个LINK的总价值,仍旧高于11,558.3174个 DAI。此刻订单公开挂出,进行强行清算,任何用户都可以对这笔订单进行清算。于是,用户B在 Compound 上借出11,558.3174个 DAI,并在 Aave Protocol 上付出11,558.3174个 DAI,以换取1,100.8306个 LINK,从而赚取清算 MEV。

(0x963054a6001e4711a64b5dc35a37a0eb3aaf3bb7c204f021dd5e85e7a8a51a31)

3.2 不良 MEV

主要发生在机器人抢跑、三明治套利交易等。不利于以太坊的正常运行

1. 三明治套利(Sandwich Trading)

用户在交易平台进行一笔交易时,套利机器人在用户的交易被执行前发现了这笔可套利的交易,并将这笔用户的交易夹在自己的买单和卖单之间。用户的订单被套利机器人以人为的操纵方式抬高价格执行,无形中用户的交易成本被增加,然后套利机器人将该笔订单出售以获取即时利润。

例子:假设此刻某流动性池的市场价XX/YY=1:50,某用户用200 XX买入4 YY。套利机器人先于该用户构造了一笔210 XX买入4 YY的交易;订单被排在后面的该用户想要成交,就要用多于的210个XX买入4 YY。此时,套利机器人卖出4 YY,从而赚取一笔差价,而该交易用户还要承受更大的滑点损失。

2. 抢先交易

用户在交易平台进行一笔交易时,套利机器人在内存池中看到了这笔可套利的交易并立即复制该交易,同时使用更高的 Gas 费用在该笔交易执行前向矿工提交已复制的交易。交易类型可能是较小滑点系数的 DEX 交易或者参与 IDO 等。

由于链上数据是公开的,出现机会时,会有很多个机器人监听到被提交的交易信息开始行动参与,并给出越来越高的 Gas 费用报价。开始一场争夺套利交易的费用竞争,这种竞拍行为被称为最优 Gas 费竞拍/PGA(Priority Gas Auction)。然而,由于只有一方可以赚取 MEV,其余参与竞争的机器人大都会取消其交易或是交易失败,这会提高原本不应该被提高的 Gas 费用。在这场 PGA 竞争中,如果没有矿工捕获 MEV,竞拍结算价格和总 MEV 之间的差额就是获胜机器人的利润。

例如:DeFi 套利机器人捕捉到某笔交易创造的一个10,000美元的 MEV 套利机会。他提交这笔交易给矿工,并且给出高价 Gas 费为了让提交的交易被矿工优先打包处理,如果其向矿工支付6000美元的 Gas 费,那么这部分就是矿工在这笔交易中获得的 MEV,剩余的4000美元就是套利机器人可以提取的 MEV 利润。

3.3 灾难性 MEV

指通过重组等方式,对区块链共识层造成威胁和伤害

当大多数矿工都通过重组交易顺序或者重组区块等方式获取MEV的时候,每个打包的区块内容都不相同,大量的叔块甚至2-5个区块的重组会更多的发生。

这导致的后果包括:交易确认时间变长,用户在平台的体验下降;增加了51%算力攻击的可能性;大量的交易失败,包含很多失败的 MEV 交易,以太坊链上网络可能会变得拥堵,链上交易的 Gas 费用成本变得更高,这可能会阻碍以太坊的网络效应。

通常情况下,区块生产者的“激励兼容”策略应该是延长最长链。但是在极端情况下,如果某个区块的后置状态有利可图(例如,有非常高 MEV,只有通过在该区块之后直接建立一个区块才能提取),甚至可能会让延长最长链的共识失效。

例如:假设矿工每找到一个区块的奖励为100美元。矿工A找到了3个区块,其中第一个区块包含了10,000美元的交易套利机会。矿工B可以在矿工A发现的3个区块上继续挖矿,或者可以重新挖掘第一个区块,以进行该交易10,000美元的套利。于是,矿工B决定重新挖掘第一个区块;同时,矿工B也需要重新挖掘第2个和第3个区块,以符合区块高度。对于矿工C,D,以及其他矿工来说,重新挖掘这三个区块也是他们的最优选择,这就是time-bandit攻击。在区块奖励远小于 MEV 的情况下,矿工都会选择在损害共识的情况获取利润。

04. MEV 很难被完全解决

如果试图阻止矿工获取MEV利润金额,就有可能激励共识协议外的市场的产生。例如,如果所有交易只允许支付相同的Gas费用,矿工将可能与交易商串通,并接受一定的贿赂以优先该交易商的交易。如果所有的交易费用被烧毁或支付给一个公共账号,矿工将可能单独收取 Gas 费用。

所以 MEV 很难被彻底解决,但可以从以太坊应用程序的架构,和用户与之互动的方式进行结构性改变。

05. 如何应对 MEV

如何减轻不良 MEV 和灾难性 MEV 的存在利用良性 MEV 是一个重要的话题。根据对应方式和解决思路来说,对待 MEV 有两种思路:

  • “进攻” – 承认 MVE 将继续存在,找到一种方法提取良性 MEV 并民主化地协调各方面的利益。

  • “防守” – 消除或者减轻 MEV。

5.1 “进攻”

1. 抢先即服务 FRaaS (Front-running as a Service)

Flashbots 是 FRaaS 的主要呼吁者和代表性施行者。通过提取交易的 MEV 并进行利润再分配的方式保护交易者利益。本质上通过补偿交易者、给矿工赏金激励,使多方达成合作,造成多赢局面。目前包括 Ethermine、星火矿池、F2Pool、HiveonPool 等矿池都已支持 Flashbots。

我们将在后一部分详细介绍 Flashbots。

5.2 “防守”

在这个应对策略类别中分为,彻底消除 MEV 减轻或者最小化 MEV

1. 减轻或者最小化 MEV

a. 隐私交易:将交易提交到隐私的内存池(mempool)排队等待打包,而不是公开型的内存池。以躲开其他交易机器人的监听。

提供这类服务的协议包括:

  • 1inch 的 Stealth Transactions:目前仅在 1inch 钱包 ios 客户端提供。目前这种方式面临,交易可能被打包进叔块从而被公开的风险。

  • Taichi Network:由目前以太坊算力第二大矿池星火矿池创立,用户可以通过太极网络提供的接口直接发送交易到星火矿池的隐私池。由于星火矿池并不对这笔交易进行网络公开发布,这笔被发送出去的交易在未被正式确认前,在 Etherscan 上无法看到该笔交易的状态。

  • bloXroute:提供隐私通信功能,允许交易在不被暴露的情况下直接到达矿工手中。bloXroute 的 BDN(区块链分发网络)通过自己的网关软件将区块链节点与 BDN 链接,网关软件和区块链节点首先翻译从区块链进入BDN的信息。然后,在第二层,它会进行区块压缩。通过极大缩小区块大小,使其随后更高效地在区块链分发网络(BDN)中发送/传输。

b. 新型交易模式:设计更好的应用程序,尽可能的减少程序所产生的 MEV。

  • CowSwap:作为 DEX,当两个交易者各自持有对方想要的资产时,订单可以在他们之间直接结算,无需外部做市商或流动性提供者的操作。用户的订单由求解器(Solver)发送,并设置了严格的滑点区间,求解器相互竞争,为用户争取最优惠的价格。

  • Gnosis V2:通过批量拍卖,并集成各去中心化交易所作为流动性来源,为交易者提供最优价格,尽可能降低滑点,从而抵御 MEV。

2. 消除 MEV

a. 通过从底层机制,改变交易的排序方式。

  • MEV拍卖,MEVA(MEV Auction):由 Optimisim 的 CTO Karl Floersch 于2020年年初提出,将矿工打包交易权力和交易排序权力进行分拆,矿工只保留打包交易的权力,而交易排序权力则通过拍卖的方式由第三方进行。这个第三方通常是序列器(Sequencer)。由于大部分 Layer-2 在设计上都通过序列器进行交易排序,所以 MEVA 可以说是一种专门为 Layer-2 打造的方案。

    我们将在后面的部分介绍序列器的作用。

  • 公允排序服务 FSS(Fair Sequencing Services):公允排序服务由Chainlink 开发,使用 Chainlink 的预言机服务。它首先向预言机网络传递请求,然后将请求转发到指定的、且适用 FSS 的智能合约上。预言机网络通过一个名为 Aequitas 的设计,将这些加密的请求订单以到达的时间进行分发 (这意味着低延迟的请求将获胜) ,而且在最终顺序之前,它们不能被解密或查看内容。

b. 加密:对交易发送的信息进行加密,使得矿工无法得知交易内容。

  • 阈值解密 Threshold Decryption:由 Sikka 开发,作为 Tendermint Core BFT 共识引擎的插件,以创建内存池级别的隐私协议。使用此插件,用户可以将加密交易提交到区块链,只有在由2/3验证者提交同意到区块后才能解密和执行。

  • 基于阈值加密的分布式密钥生成 (DKG):Shutter Network 使用基于阈值加密的分布式密钥生成 (DKG) 协议来防止以太坊上的灾难性 MEV。在用户交易发出之前进行加密,通过矿工消息池,确认被打包进区块后,再对交易信息进行解密。

06. MEV 的市场规模

由于 MEV 可以在用户与区块链交互的任何时候发生,MEV 在以太坊上的精确值很难被估计,目前主要通过已提取的 MEV 相加(下限值)来建立这个市场。

以下数据来源于 Flashbots MEV-Explore。自2020年1月1日,截止2021年9月8日,累计实现的 MEV 约7.2亿美元,其中过去30天已实现 MEV 高达3,140万美元,过去24小时已实现的 MEV 就达到10万美元。这足以成为矿工非常重要的收益来源。当然,现实数据受 DeFi 交易量影响很大。但随着 DeFi 整体规模的增大,MEV 规模也会相应增大。

目前市场上的 MEV 主要来自于交易套利,占据90%以上;清算产生的 MEV,不到5%。

(Flashbots, MEV Explore)

以协议分类,MEV 最常发生在的协议包含 Uniswap(44%)、SushiSwap(21%)、Balancer(10%)、Curve(9.7%)、dYdX(8.6%)、0x Protocol(3.1%)、AAVE(1.9%)、Compound(1.4%)。

(Flashbots, MEV Explore)

自2020年1月,截止2021年9月,从提取的 MEV 的 Gas 值用量到整个网络 Gas 使用量。绿色代表成功的 MEV 交易,红色代表失败的 MEV 交易。根据 Flashbots 研究统计,失败的 MEV 交易的 Gas 费至少可以填满6,235个区块,代表 MEV 产生的低效率。

(Flashbots, MEV Explore)

07. 基于 MEV的协议和应用

7.1 Flashbots

Flashbots 成立于2020年11月,是一个针对 MEV 的去中心化研究和开发组织,致力于构建良性的 MEV 生态,同时减轻 MEV 带来的负面影响和风险,提升 MEV 提取的民主化和透明化水平,让所有用户都可以详细了解 MEV 的细节。

Flashbots 正在进行的项目如图所示,主要分为研究和工程两部分。我们将详细介绍工程中的MEV-Geth,MEV-Relay,和 MEV-Explore。

1. MEV – Geth

MEV-Geth 是一种经过修改的 go-ethereum 客户端,为了解决提取 MEV 过程中所产生的高额 Gas 费。不仅可以像其他节点一样监听内存池(mempool)的信息,还可以连接到 Flashbots 运营的中继服务器。MEV-Geth 把 MEV 交易隔离到链下,为矿工和交易搜索者提供一个专属渠道进行竞拍,允许他们之间交流交易顺序偏好,防止交易不被网络中其他节点发现,以缓解链上 Gas 费过高和网络拥堵。 

MEV-Geth 引入了“交易搜索者”的概念,其工作为监听以太坊状态和交易池中提取 MEV的机会,找到最有价值的排序,并使用交易捆绑的标准化模版竞标将其提交给矿工。交易搜索者可以配置他们想要把交易提交给的矿工名单列表。想要参与 Flashbots 核心项目的矿工,必须经过筛选才能进入 MEV-Geth 的白名单。

MEV-Geth 在所有捆绑交易中挑选出最有价值的捆绑交易。将包含此捆绑交易的区块与不包含任何捆绑交易的普通区块进行比较。MEV-Geth 将执行,如果包含此捆绑交易更有价值,否则此捆绑交易将自动回到一个普通 Geth 区块中。

MEV-Geth 的优势在于其无许可性,即没有可信的中间人审查交易;MEV-Geth 是高效性,可以防止不必要的 Gas 费过高,网络拥堵;同时 MEV-Geth 对预先交易和失败交易有隐私保护。当预先交易被包含在区块里会变得透明。失败的交易隐私防止失败交易被包含在区块,意味着没有人可以找到它们。

2. MEV – Relay

MEV-Relay 是一个交易捆绑(Bundle)中继服务器,可以将矿工与希望被包含交易的套利机器人直接连接。MEV-Relay 可以模拟每一个捆绑交易,并过滤无效的或在支付中低于市场 Gas 费的捆绑交易。交易搜索者把想要打包上链的已排序好的交易,以捆绑的形式通过 MEV-Relay 并提交给在 MEV-Geth 白名单上的矿工。矿工以封闭拍卖评估捆绑的交易,生成带有交易序列信息的区块模板进行上链,将其交易包含在区块中。

一个捆绑交易包含的信息有:

  • 待执行的捆绑交易(由一组已排序好的未完成的以太坊交易、区块高度、最小超时时间、最大超时时间组成);

  • 以 ETH 形式转账给矿工的小费,这些交易不需要支付 Gas 费,失败的交易也不需要支付成本。只有当交易搜索者的捆绑交易被包含在一个区块中,捆绑交易中的小费才会支付给矿工,没有则不然。

由于这些交易是通过并行的中继服务器发送,其帮助减少了 Gas 竞争和使区块链膨胀的失败交易。

MEV-Geth 和 MEV-Relay 的运作流程:

  1. 使用者可使用 MEV-Geth 中的交易捆绑,其中包含:交易搜索者和/或其他用户的内存池中待处理的一个或多个事务。交易搜索者通过智能合约调用向矿工支付的小费函数。并且,Flashbots 捆绑包将始终位于该区块的顶部。

  2. MEV-Relay 接收捆绑交易,并将其发送给所有列入白名单的 MEV-Geth矿工。

  3. 矿工从 MEV-Relay 接收 Flashbots 捆绑包,并在 MEV-Geth 中对其进行处理。

  4. MEV-Geth 从发送的所有捆绑交易中选择利润最高的捆绑交易上链,将捆绑交易放到一个新的区块的顶部。

  5. 然后,MEV-Geth 将包含此捆绑包的区块与不包含任何捆绑包的区块进行比较。

  6. 仅当交易搜寻者的捆绑包包含在一个区块中时,与他们的捆绑包相关的小费才会被支付。

  7. 如果区块没有包含捆绑交易,该交易没有上链,则交易搜索者和/或其他用户不会花任何钱,即交易失败或者取消交易都无需支付 Gas 费。

目前存在的隐患:

  • 交易搜索者发送任何性质包括失效的捆绑交易,给中继服务器都是零成本。因此交易搜索者可以用无效的捆绑交易向网络发送垃圾信息,从而对其他网络参与者形成拒绝服务攻击。

  • 目前矿工可以在一个区块里打包多个捆绑交易,为了使自己利益最大化,矿工会选择交易搜索者支付小费最高的捆绑交易优先打包。并且矿工在接触到捆绑交易的内容后,可以通过解析,重新排序或增加交易进行 MEV 提取。

3. MEV – Explore

MEV-Explore 是通过 MEV-Inspect 收集到的数据构成的一个公共面板,显示实时的量化MEV价值、交易、分类、Gas 费用消耗等相关资讯。

MEV-Inspect 是一个区块链信息搜集工具,可以扫描以太坊交易并识别 MEV 提取活动,使 MEV 指标随时间推移而可视化。

MEV-Explore 数据范围自2020年1月1日的第一个区块9193266起。把已提取的 MEV 按类型分为:套利、清算和套利+清算。目前覆盖8种 DeFi 协议:AAVE,Balancer,Compound,Curve,dYdX,SushiSwap,Uniswap V2 和 0x Protocol,后续会扩大协议范围。目前仅涵盖单笔交易 MEV 机会,不包括三明治交易(Sandwich Trade)或多笔套利交易;也不涵盖 CEX-DEX 套利,因为 CEX 没有可供抓取的公开数据。

MEV-Explore 在 Leaderboard 中列出了所有 MEV 交易,包含最新 MEV 交易、最近90天最高 Gas 费 MEV 交易和未确定的异常 MEV 交易。

7.2 mistX by Alchemist

Alchemist 是由 @thegostep 在2021年2月发的一条 Twitter 开始的,@thegostep 是以太坊、Ampleforth 的核心开发者之一,同时也参与了 Flashbots。Alchemist 是一个完全由社区推动的去中心化组织。目前已有5个核心项目正在进行:Crucible、Copper、mistX、sandwitched 查询和 Crucible NFT Design。

$MIST 是 Alchemist 的治理代币,主要功能为 Alchemist 筹集前期研发资金,并进行社区治理,代币总量无上限,并有增发机制。代币其中50%给 Alude 奖励池,25%给 MIST 社区多签,25%给 MIST 国库。

1. mistX

mistX 是一个无 Gas 费的去中心化交易所,通过 Flashbots 绑定交易,实现交易确认。mistX 在链上作为交易搜索者,Flashbots 将 mistX 直接与矿工连接,保护用户发起的交易信息不会发布到公开的内存池(mempool),而是以捆绑交易的形式进入 Flashbots 系统。其他交易搜索者无法抢跑、夹击该用户的交易,因为捆绑交易总是位于区块的顶部。用户有效地隐藏了交易信息,使其不被抢跑者发现,从而防止交易被操纵,为矿工的争夺利益提供了公平的竞争环境,是第一个可以让普通用户使用 Flashbots 的应用。

通过 mistX 处理的以太坊交易不需要用户提供任何 Gas 费(Transaction Fee, Gas Price 都为0 Ether)。当一笔交易发生时,小费将被确定并作为交易中的一部分价值通过智能合约调用被提交支付给矿工,用户不需要确保钱包中持有足够的 ETH 支付 Gas 费用。如果交易失败或者用户因任何原因取消交易,都不需要支付任何 Gas 费,给矿工的小费也将被退回。

每一笔通过 mistX 支付的矿工小费,都会保留其中一部分给mistX平台,用于支持 Alchemist 生态系统。

核心的 Crucible NFT 和 crucible.alchemist.wft 上相连的 Aludal 奖励池。通过 crucible.wft 订阅 MIST-ETH LP 意味着 Alchemists 在 mistX.io 交易时可以获得奖励。因此,在 mistX 上进行的代币交易会对 $MIST 的价格有直接影响。这种好处不仅奖励mistX 用户,而且奖励了 Alchemist 社区和所有 $MIST 持有者。

mistX.io 对以太坊区块链产生了积极的影响,减少了网络拥堵,促进了效率;通过不将失败的交易纳入区块,不对失败的交易收取 Gas 费,以释放区块空间。

例子<1>:某用户的交易中包含 ETH 的兑换(ETH->Token, or, Token->ETH)。矿工直接从用户的交易中扣除部分,以任何被交易的代币作为小费。这个功能不仅对于矿工更民主化 MEV,也使交易者在以太坊区块链上民主化交易。

例子<2>:对于以太坊区块链的12737023区块。顶部有两个标签:“Flashbots”和“Unconventional Ordering”。第一个标签代表 Flahsbots 技术被用来将几个交易捆绑在一起。第二个标签代表这个区块的顶部位置同时包含常规交易和捆绑交易。这些捆绑交易绕过了以太坊公共内存池,直接发送给矿工,因此这些交易没有按照 Gas 费的价格排序。用户不需要支付市场 Gas 费或者交易费用。

这个区块中总共有185个交易,前8个交易都是 被Flashbots 保护的交易。Flashbots 将这些交易捆绑在一起,并将它们放在区块顶部,这样就不会发生机器人抢跑、三明治套利等攻击。

在交易细节页面,交易标签为“Private Transaction”,代表该交易在确认前不会在以太坊公共内存池发布,而是直接发送给矿工。这允许该交易被保护不被夹在中间,失败的交易会被退回,不被记录在区块上。mistX.io 将捆绑交易发送到 MEV-Relay,MEV-Relay将已批准的捆绑交易发送给进入 MEV-Geth 白名单的矿工。这些捆绑交易必须全部打包确认执行,或者完全不执行。这代表捆绑交易中的每一笔交易都必须通过,否则没有交易会被包含在区块中。

用户打算使用 mistX.io 将1 ETH 换成1650 VAL,已经成功执行。mistX.io 并非完全不收费,mistX 从用户的交易,和已将交易纳入区块给矿工的小费中获取利润。成功执行这项交易的总金额约为0.00654 ETH,其中0.0062 ETH 以小费支付发送给矿工,0.0003 ETH 以小费支付发送给 mistX 钱包。mistX 将所有矿工小费的5%用于丰富 Crucible 和Aludal 奖励计划。这有利于 mistX 的用户,和 $MIST 代币持有人和社区成员。

2. sandwiched.wtf

Alchemist开发的sandwiched.wtf 查询工具界面,用于查询、分析某一个账户是否存在被进行三明治攻击的历史,还有被提取的利润金额,这有助于强调 MEV 对个人的影响。目前 sandwiched.wtf 仅可搜索 Uniswap v2 的交易,后续会扩大协议范围。

7.3 ArcherSwap

ArcherDAO 于2020年8月推出,帮助矿工在不伤害交易者利益的前提下,获得无害的MEV。第三方供应商(Supplier)在链上发现存在套利、清算机会的 MEV 交易,并发给ArcherDAO;ArcherDAO 会将该笔交易路由给矿工,让其优先打包;如果最后套利成功,供应商和矿工以 $ARCH 治理代币的形式分享 MEV 利润。ArcherDAO 让供应商和矿工直接合作,优化 MEV 中各方的利益,避免了套利者之间的竞争而产生的收益浪费。

2020年10月6日,ArcherDAO 完成了由 Ascensive Assets 领投的种子轮投资。

ArcherDAO于2021年8月更名为 Eden Network,其治理代币 $ARCH 迁移为 $EDEN,$EDEN 供应总量为2.5亿个代币。

ArcherDAO 利用 Flashbots 的技术完成抗 MEV 的生态,并拥有两款具有抗 MEV 特征的产品:Archer Relay 和 Archer Swap

1. Archer Relay

一个私有交易节点,作为交易者和矿工之间的桥梁。交易者的交易会通过 Archer Relay路由给矿工;在大额交易后使用回跑机器人产生自动再平衡交易,以同步市场价格。可以接受、协调、路由所有的交易,将签名的交易协调至各个项目、用户和矿工。

2. ArcherSwap

ArcherDAO 在现有 DEX 基础上拓展的一个新的 DEX,目前没有构建自己的流动性池,允许交易者使用 Uniswap 和 SushiSwap AMMs 的流动性,并使用熟悉的用户界面启动代币交换,以提供更好的用户体验。ArcherSwap 与 MEV-Geth 客户端兼容,用户可以直接作为 Flashbots 生态系统中的交易搜索者提交交易。可以防止机器人抢跑,避免三明治攻击,并对于交易取消和交易失败的用户是零滑点和零 Gas 费成本,使得用户可以将滑点系数设置为0%,避免价格波动导致交易失败产生本不需要产生的 Gas 费;同时,矿工只有满足交易者设置的条件,交易成功执行后才会得到小费。

08. EIP-1559 对于 MEV 的影响

2021年8月5日,区块高度12965000,以太坊网络完成了代号为“伦敦”的硬分叉升级。“伦敦”升级涉及五项提案,其中涉及到以太坊交易 Gas 费用的 EIP-1559 最为重要。EIP-1559 是由以太坊联合创始人 Vitalik Buterin 和 ethhub_io 创始人 Eric Conner共同提出的以太坊 Gas 费用改进提案,其核心思路为,将交易手续费分为两部分:基础费用(base fee)和小费(tip)。基础费用随着网络需求,即 Block Gas Limit 变动,当一个区块的 Block Gas Limit 的利用率高的时候,基础手续费升高;相反,如果利用率低,基础手续费降低。并且所有基础手续费都将会被燃烧。小费则是用来激励矿工的费用,这与最优 Gas 费竞拍类似,小费高的交易将会被矿工先执行,只有小费才被矿工捕获。

简单来说,MEV 和 EIP-1559 相互作用的方式尚不明确,但是有几点是我们可以关注的。

1. MEV 的部分转移

EIP-1559 本质上来说把矿工所能提取价值的一部分(基础费用)转移到了以太坊上,由以太坊本来提取这个价值。这对以太坊本身的发展起到了积极的作用,尤其是以太坊的代币 Ether 的价值。

2. 矿工对 MEV 提取的增加

EIP-1559 带来的第一个显著的效果是矿工的收入锐减,由于基础费率无法被矿工所获取。矿工将会进一步的为 MEV 提取付出额外的努力来缓解收入的减少。一方面这有利于 MEV 基础设施的拓展,另外一方面灾难性 MEV 的防控仍旧艰巨。

3. 新的问题

EIP-1559可能会带来的新的不稳定因素和问题,比如矿工们协调使得区块的目标大小降到基础费用为0的情况,这样矿工可以捕获全部的价值,即小费。当然,这需要许多矿工的私下串通,否则对于单一矿工而言这显然会带来短期的经济损失。现在对于串通和这种攻击何时有利可图的分析和计算尚早,但是这仍表明我们应关注 EIP-1559 可能会带来的新问题。

09. 其他公有链和 Layer-2 中的 MEV

9.1 ETH 2.0

ETH 2.0,也被称为 Serenity,“宁静”,是如今以太坊系统(ETH 1.0)的升级版本,也是以太坊将要过渡到的下一阶段。ETH 2.0 和 ETH 1.0 最大的差异就是共识系统的转变,简单来说,将由 ETH 1.0 中的工作量证明(POW)过渡到 ETH 2.0 中的权益证明(POS)。在 ETH 2.0 中,区块的生产者是至少抵押 32 ETH 的验证者(节点),而不再是矿工。ETH 2.0也分为多个阶段,第一阶段 Beacon Chain “信标链”已在2020年12月上线,并有超过500万 ETH 质押在信标链中,信标链即为 ETH 2.0 的底层 PoS 共识机制。下一阶段的目标是“合并”,即将信标链与当前的 ETH 1.0 链合并。

合并后的 ETH 2.0 将包含两条链,用于底层共识的信标链和作为执行引擎的旧 ETH 1.0链。一个 ETH 2.0 客户端的可能结构如下:

就像今天在 PoW 以太坊中所做的一样,ETH 2.0 中的 ETH 1.0 客户端维护着从其 p2p网络接收到的内存池(mempool)。信标客户端与其交互以形成 ETH 1.0 中的区块。由于 ETH 2.0 中的交易排序流程将与 PoW 以太坊的交易排序流程相同,因此我们有理由认为 MEV 仍然存在于 ETH 2.0 中。不同之处在于谁对排序有最终控制权,在 ETH 2.0中是验证者,而不是ETH1.0中的矿工。同时,由于产块者的大幅度增加和产块概率的不确定性,ETH 1.0 中拥有高算力的矿工提取大部分 MEV 的情况在 ETH 2.0 中再也不可能发生,杜绝了许多负面和灾难性的 MEV 情况。

同时,MEV 的经济收益依然存在,假设所有验证者平均机会参与产块,并获得协议规定的最大产块奖励的情况,并且所有奖励平均分配。根据 Flashbots 的测算,在当前的验证者(160k个)水平下,我们发现 MEV 可以将验证者奖励提高75.3%,或者提供12.86%的 APR,而不是7.35%的非 MEV APR。从中得出的一个结论是,更高的验证者奖励意味着更多的 ETH 持有者将成为验证者,这反过来意味着 ETH 2.0 将通过拥有更多的验证者而更加安全。

对于 ETH 2.0 中的 MEV 探索仍在起步阶段,并且 ETH 2.0 本身就存在高度不确定性。不过可以肯定的是,在如今 ETH 2.0 的结构中 MEV 仍然存在,并且对 ETH 2.0 本身起到积极作用,同时在 ETH 2.0 中也可能会迸发出新的问题。

9.2 BSC(Binance Smart Chain)

币安智能链(BSC)是一个完全兼容以太坊智能合约的区块链,与以太坊的不同之处在于它使用了权益证明(POS)的共识机制,并且只有抵押资产最多的前21个验证者才有资格产生新区块。BSC 是一个共识高度集中的区块链,验证者需要超过1000万美元的资产才可以参与产块的过程,并且现在大多数验证者都由币安实际控制。

BSC 上的 MEV 相比于 ETH 来说少了很多,尤其是来自于新区块产生者,即 ETH 中矿工的 MEV。币安实际控制的节点并不提取 MEV,因为他们要保证相对的公平性,极少数非币安实际控制的验证者也不敢冒失去中立性而惹怒币安的风险提取 MEV。在 BSC中,套利机器人,三明治交易等良性和不良 MEV 仍在存在,这是由于其内存池机制等和ETH完全相同。但 BSC 中的 MEV 规模现在无法估计,BSC 也没有计划推出其 MEV解决方案。

9.3 Optimism

Optimism Rollup 是以太坊最主要的 Layer-2 扩容方案之一。Layer-2 也被称为“链下”解决方案,其主要目的是扩展区块链的性能,将运行和处理交易的过程放到非主链中,并最后在主链中结算。Optimism Rollup 就是一个兼容 EVM 的链下执行系统。

由于需要执行交易,在 Optimism 中仍在存在交易顺序的问题,在 Layer-2 中,存在着一个独有的叫做序列器(Sequencer)的模块,用来生成保证交易执行和排序的已签名收据。序列器将由一组检验者进行检查,如果定序程序发现恶意行为,他们可以提交欺诈证明,取消任何不正确的交易,并强制没收其存款,从而取消无效交易。

为了决定谁来使用序列器,Optimism Rollup 使用 MEVA(MEV Auction)方案,通过拍卖过程选取唯一的序列器。

由于使用MEVA,Optimism 消除了来自于原 ETH 中来自于矿工的 MEV。

9.4 Arbitrum

Arbitrum 由 Off Chain Labs 开发,是一个兼容 EVM 的链下执行系统,也是以太坊最主要的 Layer-2 扩容方案之一。在决定交易顺序的结构上 Arbitrum 也使用序列器结构,但是跟 Optimism 的 MEVA 不同的是,Arbitrum 使用 Chainlink 开发的 FSS(Fair Sequencing Services)方案决定顺序,以消除来自于矿工的 MEV。

结语

本文介绍的 MEV 内容是一个阶段性全景式的介绍,不过仍有许多部分没有涉及,例如对于 MEV 收益的详细测算等等,对这一话题感兴趣的读者可以参考 Flashbots 的研究文章。虽然 MEV 依旧是一个非常早期的领域,但我们希望通过本文让读者们领略到链上链下的博弈和无数研究者建设者对此的攻防演练,这份“于无声处听惊雷”的惊心动魄和魅力。

出品:DODO Research

作者:Rita Chen

编辑:Mark Wang