照亮黑暗森林:揭開MEV神祕面紗

隨着以太坊鏈上活動的劇增以及基礎設施的演進,MEV一直被視爲黑暗森林中最危險的部分,直接影響用戶的鏈上金融活動和體驗。本文旨在從Ethereum 2.0的區塊生成機制和提議者-構建者分離(PBS)的角度,分析當前機制帶來的中心化和信任問題,以及與以太坊去中心化價值觀的矛盾。

MEV的加劇是一把雙刃劍,正面效應包括減少DEX價格差異、幫助清算;負面影響主要是對用戶的夾層交易損害。因此MEV的解決方案更多是減輕負面影響,而非根除。目前主要有三類措施:拍賣機制改進、共識層改進和應用層改進。這些方案都將不同程度影響MEV格局,但部分方案並不能實質解決用戶遇到的三明治攻擊問題。需要引入更多隱私池技術來保護用戶交易的可選隱私性,值得結合嘗試。

MEV作爲機制設計的副產品無法完全避免,未來還會更加復雜。Layer2架構、EIP-4337帳戶抽象等新交易類型的實施,將帶來更多MEV的技術挑戰和機會。

本文探討了減緩MEV負面影響的潛在方案,並對當前MEV方案的利弊進行了全面認知,希望爲用戶和研究者照亮"黑暗森林"。

Ethereum 2.0

The Merge後,以太坊採用POS機制確保網路安全,區塊產出採用權益證明。合並後以太坊分爲執行層和共識層。每個Epoch爲一個POS週期,包含32個12秒的Slot。

驗證者委員會在每個Epoch隨機選出,提議區塊的驗證者在委員會中隨機選擇,負責打包排序交易並產出區塊,其他委員會成員監督投票。委員會每個Epoch後重新選擇。區塊提議者實施執行負載(交易狀態更改)和區塊提議。

PBS架構

驗證者作爲區塊提議者往往缺乏動力執行Payload(排序執行交易),因爲需要大量計算。爲解決這一問題,提出了PBS構想,將區塊提議和構建分離。提議者僅負責驗證區塊,不參與構建。這促進了一個開放市場,區塊提議者可從構建者那裏獲取區塊。構建者相互競爭構造區塊,向提議人提供最高費用,形成"區塊拍賣"。

PBS密封第一拍賣模型流程:用戶通過RPC提交交易到公開Mempool,多個Builder找到最佳交易排序生成利潤最大化區塊,通過MEV-Boost Relayer與Proposer交互。Builder向Relayer提交報價,Relayer向Proposer提交多個區塊頭及報價,Proposer通常採納最高報價。Relayer實現MEVBoost規範,規範Builder與Proposer的競標交互。整個過程信息密閉,Relayer僅提交區塊頭給Proposer,保證抗審查性。

PBS下各類參與者及博弈

主要參與者有Builder、Relayer、Proposer、MEVbot(Searcher)。

Builder

Builder負責構建區塊內容,MEV-Boost技術讓其在競標中更有優勢。Builder可直接審查交易,這一直受到詬病,特別是OFAC發布後大量Builder參與OFAC Compliant。雖然近期審查區塊比例有所下降,但Builder在交易審查方面仍有直接作用。

目前Builder市場份額中,無需審查的beaverbuild.org正逐步擴大,一切以利潤爲導向。

Searcher

Searcher與Builder合作形成Dark Pool或Private Pool,Searcher交易僅對特定Builder可見,獲得最大化利潤的MEV交易。理論上Builder作惡會導致Searcher選擇其他Builder,降低市場份額,因此Builder會考慮作惡的隱性成本。

Searcher分爲CEX-DEX(鏈下)套利和DEX、夾層、清算(純鏈上)兩大類。Wintermute佔據CEX-DEX套利第一。純鏈上MEV呈工作室化趨勢,jaredfromsubway.eth佔37.2%市場份額,擅長三明治攻擊。許多Searcher將訂單流發送給前三名Builder,以維持生態影響力。

Relayer

Relayer集合競價,向Proposer提交區塊頭和價格。Proposer籤名後,Relayer釋放全部交易內容。Relayer作爲無經濟激勵的第三方獲得極大信任,存在潛在風險。歷史上出現過Ultrasound Relayer漏洞導致Proposer提取超2000萬美元MEV的事件。

Relayer市場份額中,純MAX Profit的Builder佔比自Merge後逐步擴大,人爲控制MEV難以實現。Relayer面臨無經濟激勵問題,Blocknative退出該方向研發。目前依賴Flashbots的MEVBoost規範構建,以太坊社區探索將PBS納入協議級別。

Proposer

Proposer從驗證者中隨機選擇,具備執行負載能力,但傾向外包。這容易造成與Builder垂直合作,MEV-boost的Relayer希望作爲中間點減少直接溝通。礦池和LSD驗證者池具有強規模效應,驗證者池呈集中化趨勢。

Lido佔28.7%市場份額,Coinbase、Ether.fi次之。過去未實施MEV-BOOST PBS時,Proposer需負責Builder任務,但大多放棄了交易排序執行能力,轉而外包執行負載。

User

用戶處於最弱勢地位,交易被放入Mempool,易被MEVbot賺取利潤。但MEV也有正面作用,如減輕DEX滑點和價差。爲避免被監測,有RPC節點供應商幫助用戶將交易放在非公開Mempool。OFA(訂單流拍賣)是一種新穎方式,通過與Searcher合作爲用戶補償MEV利潤。

目前使用私人訂單流的用戶比例約10%,主要受教育成本和操作復雜性限制。

總結

PBS架構下,MEV-BOOST引入後,Builder與Searcher趨向合作,各環節呈現集中化趨勢,引入多方信任問題,與以太坊去中心化願景相違背。以太坊社區正討論三個提案:

1. SUAVE技術:增加交易透明度,降低Searcher對Builder信任門檻。

2. Enshrined PBS:將PBS納入協議級別,消除對Relayer依賴。

3. 去中心化AVS:如SSV等,Lido已與其合作。

MEV現狀

目前鏈上主要MEV爲套利、三明治攻擊、清算等。套利利潤最大,近30天MEV bots獲得260萬美元利潤。單筆三明治攻擊平均利潤0.8美元,近30天總利潤約88萬美元。

MEV正面效應包括減小DEX價差、協助清算;負面影響主要是用戶夾層交易損失。短期內MEV活動增多會導致Gas費漲,影響用戶體驗。

Layer2架構轉移過程中也衍生出跨鏈MEV問題。EIP-4337引入的帳戶抽象和新交易類型將對MEV格局產生顯著影響。

Layer2架構設計的潛在MEV復雜性

未來大規模鏈上套利活動將轉向更復雜的多鏈跨鏈MEV。Layer2主要針對排序器改進,跨鏈橋是必備產品。Searcher可幫助減緩Layer2間碎片流動性,但跨鏈橋體驗和安全性仍需改進。

EIP-4337的潛在MEV

EIP-4337引入帳戶抽象和新交易類型User Operation。Bundler類似Builder,可與Searcher合作重排User Operation獲取MEV。不同鏈上User Operation規格可能不同,增加跨鏈MEV技術門檻。

MEV減緩探索方向

以太坊考慮使用e-PBS協議級改進,避免依賴第三方mevboost的Relayer。當前MEV難以根本解決,更多是減輕負面影響,增強正面效應。主要探索方向:協議級別、應用級別、拍賣機制。

SUAVE

SUAVE旨在改善MEV負面影響,引導MEV去中心化、透明。通過構建新區塊鏈SUAVE,內置MEVM虛擬機運行EVM智能合約。降低創建MEV應用門檻,提高機制間競爭,帶來去中心化和透明性。

OFA

OFA(訂單流拍賣)改進拍賣機制。訂單發起人將訂單發送給OFA,OFA選擇性披露信息。競標者出價獲得訂單流信息並提供支付價格。私人訂單流僅競標者可見,引入市場化競爭使MEV更透明,減少用戶損失。

私人交易池加密

私人交易池加密方案包括MPC、TSS、VDF、ZKP等,各有優缺點。值得關注的項目有使用TSS的Shutter Network和使用MPC、ZKP的Automate Network。

Execution Tickets

Justin提出的共識層改進方案,引入Tickets市場。獲得Ticket可在未來時段提議執行區塊。區塊分爲執行和提議兩種,執行區塊需Ticket。該機制增加ETH通縮壓力,但可能衍生多塊MEV問題,仍未解決用戶MEV攻擊問題。

e-PBS

e-PBS(enshrined PBS)將PBS納入共識級別,不再依賴第三方解決方案。目標是實現信任最小化的PBS,通過協議內機制捕獲和分配MEV。消除Relayer角色,Builder向Proposer競價寫入共識層代碼。

引入PTC(Payload-Timeliness Committee)監督Builder及時發布payload。完整區塊由空CL Block和Payload組裝而成。e-PBS解決了無需信任第三方的透明拍賣方案,分離共識層和執行層,提高效率。但仍存在一些待討論問題。

PEPC

EigenLayer提出的AVS組件PEPC(protocol-enforced proposer commitments),旨在解決Relayer信任問題。要求Proposer提交CL塊時附帶PEPC籤名,Builder驗證後再執行負載,在協議內引入信任機制。

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