让我们从 MEV 缩写的定义开始:
最大可提取价值:在区块生产过程中,代理可以通过包含、排除或更改交易顺序来提取的最大价值
更明确地说,矿工可提取价值(MEV)的概念是指代理检查用户最近的交易,制定策略以从中产生利润,并随后实施该策略以获取任何潜在收益的场景。
感谢您阅读Cryptocurrency and Friend上的文章!免费订阅以接收新文章,感谢您对我们工作的支持。
通常,成功捕获 MEV 的代理会以牺牲另一方的利益为代价。它可能是发出交易的用户,也可能是 DeFi 协议中的被动代理。
通过干扰待处理交易的执行来获利的这一非常简单的行为会对用户、DeFi 协议和底层区块链网络产生巨大的影响。
在开始讨论主要内容之前,我们将介绍一些与 MEV 相关的背景信息——MEV 的道德规范是什么?无论是从利用 MEV 的代理的角度,还是从试图防御它的参与者的角度,我们都将对其予以介绍。
除了寻求参与智能合约的用户之外,还有两个与 MEV 概念密切相关的重要角色:
搜索者可以是拥有丰富专业知识的贸易公司,也可以是在卧室里编码的业余爱好者。
搜索者是一个非许可的角色。
唯一的障碍是搜索者要有能力寻找透明度、构建有竞争力的 MEV 机器人并利用机会。获得资本会有所帮助,但这还不是一个大的障碍。
另一方面,提议者有权决定交易的顺序,从而决定交易的执行结果。这一关键角色可以由各种实体来填补,包括(在工作量证明系统中的)矿工、(在权益证明系统中的)质押者或(在汇总中的)排序器。
虽然提议者资金池通常受到限制,但它的权限是可开放的。
谁可以担任提议者的角色?对这一点施加限制是有令人信服的理由的:
简单来说,必须有一种机制允许用户以独立的方式验证提议者是否拥有决定最近交易排序的权限。如果没有这种保证,恶意行为者可能会向系统投放大量虚假的交易订单,使用户无法辨别真相。
为了更简单地解释代理,我们将构建者的角色纳入提议者中,并假设提议者既会构建一个区块,又有权发布它。
搜索者和提议者之间有什么相互作用?
MEV 研究的一个重点是理解搜索者和提议者之间的相互作用。此外,必须确定这些角色是否能由同一实体来履行,或者是否需要不同的代理:
换句话说,确定搜索者是否可以完全且无可争议地控制交易排序策略非常重要。如果搜索者也是提议者,那么它可能会授予搜索者额外的权力,以观察其他搜索者所采用的策略,使他们能够从更具竞争力的搜索者处窃取机会。
另一方面,如果搜索者不能成为提议者或与提议者合谋,那么它允许我们假设一个搜索者必须相互竞争的环境。他们的目标是影响提议者并说服他们根据获胜搜索者的偏好对交易列表进行排序。
MEV 利润最大化中的外包与垄断:存在一个有趣的争论,对于提议者而言,是将识别和利用 MEV 的任务分包给开放的搜索者市场会更有利可图,还是他们应该通过垄断方式来获得更大获利机会呢?
我们假设提议者将作为诚实的一方并遵守其承诺的交易排序政策。此外,搜索者和提议者始终是独立的代理。
我们的重点是了解搜索者用来影响提议者的排序策略的策略,并希望击败所有其他竞争对手获得同样的机会。
MEV 的追求和防御侧重于搜索者影响区块链系统单个组件的能力:
区块链系统可实现多种排序策略,其目标是为所有可能想要进行交易的用户可获得公平机会。
这就引发了疑问:什么是公平?
这两种情况都遵循用户只要有支付能力就能进行交易的一般原则。它并不规定用户的交易将在总排序中占据承诺的位置,只是它最终会被及时排序执行。
这种公平的概念很有趣,它是区块链网络抗审查的基础。
它概述了用户的交易能力应仅取决于他们的支付能力,并且他们不会因地理位置、身份、性别或信仰体系而受到歧视。它起源于比特币领域,由于网络仅支持支付,因此它能很容易地得到应用。
然而,当我们试图理解智能合约支持系统中的公平性时,就缺乏保证交易包含在内的能力了。对于像以太坊这样的网络,我们必须扩大公平的范围,超越将将交易纳入全球排序的范围。它还应该考虑签署交易的用户的意图以及交易执行后是否达到了用户期望的结果。
认识用户意图在公平性中的重要作用。用户衡量公平性的标准不仅在于及时纳入交易的能力,还在于评估交易的实际结果以及是否符合他们签署交易时的最初期望。
这可以为我们所说的抗审查制度带来一个新的、有趣的定义:
请记住这一点,因为当我们了解如何利用 MEV 来干扰用户的交易并迫使其使执行失败时,这一点将变得很重要。因此,即使可以强制将用户的交易纳入总排序中,也无法实现用户期望的结果(意图)。
据我们所知,如果我们想构建一个具有强大抗审查力的系统,排序策略必须防止搜索者有选择性地干扰用户交易的能力。这仍然是一个开放的研究问题。
通过中继实施 OFAC 制裁正在积极测试区块链网络是否可以继续根据用户支付交易包含的能力来公平对待用户。
为了更深入地研究矿工可提取价值(MEV)的技术方面,我们必须调查以下内容:
一旦我们牢牢掌握了这些基本组成部分,我们就可以继续评估 MEV 的伦理影响和道德考虑。
搜索者需要访问最近的用户交易来确定新的 MEV 和赚钱机会。
查找交易有两种方法:
大多数用户在Gossip协议上发送交易,希望提议者能够发现他们的交易并将其包含在他们的区块中。与此同时,包括搜索者在内的任何人都能加入Gossip协议并侦听待处理的交易。
它导致了“黑暗森林(Dark Forest)”的别称,因为它几乎可以保证搜索者会找到用户的交易,并在存在赚钱机会时干扰交易的执行。例如,在《黑暗森林》的文章帖子中,作者未能收回风险资金,因为搜索者发现了他们的交易,对其进行了评估,并为自己收集了资金。
迄今为止,击败“黑暗森林”的唯一方法是避免向点对点网络发送交易。在随后的帖文中,作者通过将交易直接发送给以太坊矿工来逃离“黑暗森林”。这与其他实例一起,最终导致 Flashbot 提供直接交易功能,允许用户将交易直接发送给可信矿工(作为服务)。
如果区块链经历重组并且用户的交易暂时未经确认并放置在内存池中,仍然存在MEV 机器人利用直接交易的风险。然而,与 PoW 以太坊中所有区块的7%的概率相比,重组事件在以太坊权益证明中相对较少。
Rollups(如今天实施的)不会有这样的风险。几乎所有交易都是直接交易,因为用户与提议者(排序器)有直接通信连接。搜索者几乎没有机会窃听通道,这大大增加了把 MEV 机会用在待处理交易上的难度。
这导致人们认为rollups已击败了搜索者。迄今为止,任何成功都取决于提议者的可信度,而不是利用 MEV 谋取私利。当然,这并不是全部内容,搜索者仍能找到 MEV 机会。
在rollups中,由于直接交易,搜索者将注意力转移到最近确认的交易上,希望找到类似套利的机会。
例如,在 Arbitrum 中,提议者维护一个发布最近下单的交易的馈送。它每250毫秒发布一次,主要是为了帮助 Infura 和 Etherscan 等基础设施提供商获取最新数据。这允许用户将交易发送到排序器,然后在 Etherscan 上检查其状态。此外,它允许任何人运行具有排序器确认状态的 Arbitrum 节点。
遗憾的是,MEV 机器人发现了此馈送。搜索者将连接到馈送并利用最近下单的交易中的套利机会。
任何与交易相关的信息都能开启 MEV。大多数与 MEV 相关的讨论都集中在搜索者确定和干扰待处理交易执行的能力。然而,即使提议者完全受委托以阻止搜索者找到待处理的交易,搜索者仍有可能利用提议者提供的任何信息。
交易的最终执行可能与签署交易时的预期执行不同。
Every blockchain system operates as a finite state machine and in this context there’s a state transition function (STF) that takes:
每个区块链系统都作为有限状态机运行,在这种情况下,有一个状态转换函数(STF)需要:
执行后,STF 将输出数据库的新状态。我们可总结如下:
当用户发起交易时,他们的目标是特定的状态转换函数及其输入。需要注意的是,交易不会提交到当前数据库状态;只有在执行时才知道最新的数据库状态。
在区块链系统中,状态转换函数包括许多可能影响数据库更新的组件。
为了使其变得简单,它主要由 EVM、WASM、MIPS 或 Cairo 等虚拟机定义。再深入一点解释,当开发人员将智能合约部署到虚拟机上时,他们会锁定数据库的条目以供智能合约独占使用。数据库条目只有在智能合约执行时才能更新。
智能合约定义对特定数据库条目的写访问权限。
因此,当用户发起交易并以智能合约为目标时,他们打算更新数据库中的特定条目或智能合约也具有写访问权限的任何数据库条目。由于智能合约定义了写入访问权限,因此它可以定义允许谁执行该操作。
在大多数情况下,智能合约遵循包容性规则,允许任何人只要满足某些预定义标准即可执行它。除非智能合约功能用于管理目的,否则标准将依据交易发起者的身份,而是依据用于维护管理智能合约的规则。例如,在执行代币 X → 代币 Y 的交换之前,检查用户是否有足够的代币 X 余额。
总而言之,我们必须考虑交易的两个关键方面:
对于方便用户同时发出交易和处理竞争条件而言,这两个组件都是必要的。否则,正如我们几年前在Cardano上推出掉期所看到的那样,它可能会导致可怕的可用性问题。
同时,它导致 MEV 在任何智能合约平台上启用,因为它允许机器人干扰用户交易的执行,并可能通过这中行为产生利润。
由于以下的公共性质:
搜索者能模拟待处理的交易并全面了解未来的数据库状态。他们的任务是模拟交易并确定未来是否存在对他们有利的数据库状态。如果是这样,那么他们应该努力使未来的数据库状态发生并捕捉盈利机会。
一旦他们找到可盈利的待处理交易,搜索者就可以执行以下两种策略之一:
不干涉方法很简单。搜索者本质上已预先计算了用户交易执行后数据库的状态,他们可发出一个在事后执行的交易并获取由此产生的利润。例如,搜索者可以通过反向运行用户的交易来争取套利机会。
搜索者可能会发出两笔交易,将用户的交易夹在中间并干扰其执行以获取利润。
进行干扰的方法要求搜索者发出交易,并力争在用户交易之前对他们的交易进行排序。这将影响用户交易的执行,并有望产生对搜索者有利的所需数据库状态。
如下有两个干扰示例:
为了让干扰的方法发挥作用,需要对交易执行模型做出假设
如前所述,我们假设用户的交易在签名时没有固定的结果,其最终执行取决于共享数据库状态。
由于执行模型,以及用户可定义一组在交易成功执行之前必须满足的前置/后置条件这一事实,可以说用户定义了一系列可接受的结果,即使这些结果可能被寻找机会获取利润的搜索者用来阻止执行。
在评估 MEV 的准则时,用户有权批准一系列可接受的结果的这一想法很重要。
这带着我们来到实施 MEV 的最后一步——了解搜索者如何说服提议者将他们的交易捆绑优先排序在总排序中的特定位置。
采取的方法取决于提议者实施的排序策略,但通常分为两类:
换句话说,我们需要考虑搜索者之间的竞争,他们如何能够在竞争中胜出,以及哪种方法能够使搜索者的开放市场能够在公平的竞争环境中参与。
优先Gas拍卖的示例,搜索者不断广播费用更高的新交易。12秒的区块窗口内至少有100笔交易。
由于Gossip协议的公共性质和以太坊上的费用市场拍卖机制,随着社区意识到 MEV,出现了一种新现象,并导致了严重的网络拥塞。
在”黑暗森林”中,如果一个搜索者发现了 MEV 机会,那么其他搜索者很可能也会找到它。只有一个搜索者可赢得 MEV 机会,从而导致一场竞争非常激烈的竞价战,称为优先Gas拍卖。
在优先Gas拍卖中,搜索者希望支付高于所有竞争对手的最低必要出价,同时最大化利润。他们必须监控当前的出价集(在内存池中)并以更高的出价发出新交易。所有新交易都应取代之前的交易。
竞争对手重复上述过程,导致大量垃圾邮件袭击点对点网络。例如,在上图中,我们可以在12秒窗口内统计到至少100笔交易。此外,只有一项交易可以成功并抓住 MEV 机会。所有竞争交易仍然包含在一个区块中,并且可能无法执行。这浪费了带宽和区块空间。
Flashbots 通过将拍卖移至链下解决了与优先 Gas 拍卖相关的拥塞问题。
Flashbots 的出现带来了一种解决方案,可以缓解与优先 Gas 拍卖相关的问题。
Flashbot 的解决方案:采用优先拍卖协议来挑选获胜者,并将其移至链下。
我们鼓励所有搜索者向 Flashbots 运行的中继提交捆绑包。由中继来选择中标并将其转发给提议者。所有失败的出价均被中继丢弃。
这为提议者-构建者分离(PBS)框架的发展创造了有利条件,该概念将为区块下单交易的区块构建者和有权决定区块最终内容的区块提议者加以区分。
角色的分离为构建者和搜索者创造了一个开放的市场,他们可以协作创建可盈利的区块,同时通过优先拍卖与提议者分享部分利润。主要目标是确保没有任何一方能够获得 MEV 机会产生的所有利润。
对于像以太坊这样的第1层区块链来说,说服提议者的过程与像 Arbitrum 这样的rollup区块链非常不同。
以太坊拥有约80万验证者、一个公共内存池,并且选择验证者成为下一个提议者的过程取决于随机信标。而Arbitrum只有一个排序器(提议者),它有一个私有内存池,易于识别,用户可与其直接连接。
Rollup环境会影响搜索者尝试影响提议者的方式,因为他们不再有权访问待决指示,并且只有一方(或几方)需要说服。
如前所述,搜索者可以:
如果搜索者是第一个了解 MEV 机会的机器人并且与提议者有最快的连接,那么他们可以增加在竞争中赢得利润的机会。换句话说,如果没有优先级拍卖,搜索者获胜的唯一方法就是参加延迟游戏。
搜索者在研究排序器馈送策略后发现,馈送将随机优先考虑不同的 Web 套接字连接以首先接收交易。
最好的策略是简单地打开尽可能多的连接,并通过赢得连接抽奖来首先接收交易。这导致与 Arbitrum 排序起的连接超过150k。
过多的连接是一种资源浪费,是对 Arbitrum排序器的潜在拒绝服务攻击,并且只对能够在延迟游戏中成功竞争的搜索者有利。
Timeboost提案。将先到先得与优先拍卖相结合。大多数交易可根据 FCFS 进行排序,但搜索者有机会参与优先拍卖以获得尾随机会。因此,它消除了任何延迟优势,同时仍允许用户享受 FCFS 下单策略。
所有生态系统都需要解决以下问题:
我们应培育 MEV 环境还是尝试完全阻止这种环境?
令人惊讶的是,没有直接的答案,但技术社区中的许多人对此主题持两方观点。
MEV 这个词让很多人产生了一种情绪,认为我们只是把用户扔进了狼群,这总是不好的。
关于 MEV 的开发和预防有两大阵营的观点:
有一些容易识别的因素导致了社区内的两方观点。通常,这种观点植根于金融领域的轶事证据和个人经验。
一些人认为,传统金融体系中高频交易的盛行往往会使小型交易者处于不利地位,而对那些拥有资源(和权限)而能更快执行交易的大型交易公司有利。另外,它会导致用户进行交易以获得更坏的交易体验,同时让大公司从中获利。
相比之下,其他人则认为由于区块链系统的开放和非许可的性质,MEV 的利用是不可避免的。这是系统运行方式的一个继承方面,可以说,区块链系统的稳定性取决于我们最大化提取同时将利润分享给所有参与者的能力。
窃取自 mev.day — flashbot 事件的一大焦点是了解 MEV 如何影响区块链系统的共识协议(如权益证明)。
为了理解 MEV 在道德上是否合理,我们应该评估它如何影响第一层区块链系统的公平奖励假设,以及它是否对用户交易的意图产生负面影响。
像比特币和以太坊这样的第1层区块链的核心属性是,所有提议者代表网络生成区块时获得的奖励大致相同。
为所有提议者提供公平奖励的动机有两个关键方面,这支撑着区块链系统的安全性和可靠性。
在以太坊社区中,上述见解带来了提议者与构建者分离(PBS),这作为 MEV 利润民主化的一种方法。换句话说,接受MEV的重点是让所有提案者公平分享奖励,最终保护网络的去中心化和可靠性。
Rollup 的重点并不是为数十万参与者提供公平的奖励,而是奖励任何愿意挺身而出并保持系统活力的一方。
相反,在rollup生态系统中,向所有提议者提供公平奖励的要求是不同的,主要是因为潜在的信任假设不同。
在以太坊等第1层区块链中,信任假设依赖于大多数提议者诚实行事以维护系统的完整性。它应该针对不同参与者的庞大网络进行优化,并奖励他们的正常运行时间。
在rollup中,信任要求要温和得多:
当然,强制包含机制应该是用户可使用的最后手段选项(我不喜欢基于rollups的选项)。
几乎所有用户都依赖指定的提议者来决定交易的顺序,并提供有关其交易最终如何执行的软确认。软确认可由单个提议者或多个提议者共同支持。您可以阅读本文以了解有关rollup中不同级别的交易终局性的更多信息。
去中心化排序。如果一些rollup想要保证提议者委员会(或一组)之间的软确认的正常运行时间,他们可能会寻求更强的信任假设,例如诚实的多数。这并不是 Rollup 的严格要求,社区仍在探索多种选择。
重要的一点是,rollup不一定需要保证数十万参与者的正常运行时间或最大化参与者的去中心化。首要任务是确保系统可公开访问,并且一个诚实的团体可在正确的时间介入以为其提供保护。
因此,接受 MEV 并为 rollup 的所有提议者提供公平奖励的需求较弱,尤其是在只有一名提议者的情况下。采用 MEV 的问题不是为了系统的安全,而是为了判断是将资金留在桌面上还是从额外的收入流中获取一些利润更符合提议者的最佳利益。
这仍是一个悬而未决的研究问题,但经验证据表明,当今大多数rollup都已成功使用单个排序器运行,而不采用 MEV,这表明了这一结论。
评估 MEV 道德性时要考虑的另一个方面是了解搜索者的交易捆绑对用户交易的执行可能产生的潜在影响,无论这一影响是积极还是消极都需要予以考虑。
我们认为,仅关注它如何影响用户交易的意图过于有限。
评估应涵盖更广泛的视角,考虑对 DeFi 协议内代理的影响,以及其对 DeFi 协议同步操作做出贡献的能力。
让我们借此机会看看交易捆绑的具体例子,以及它是否可以被证明是一种有道德的活动。
抢先交易攻击可能会迫使用户的交易失败,从而导致审查。
该策略通常与搜索者评估用户的交易、复制其内容以及窃取用户的机会相关。
负面影响 — 保证 Tx 交付
该策略通常与搜索者在用户交易前后更改汇率有关。
正面影响 — 最佳汇率(正)。
不利的是,最近人们意外发现两种三明治策略可以结合起来,结果是两败俱伤。用户将获得最差的汇率,并允许搜索者获得大部分促进交换的费用。因此,用户和被动 LP 都会蒙受损失。
该策略通常与搜索者追逐类似套利的机会有关。
类似套利的机会(正面影响)。
我想不起任何对用户或 DeFi 协议产生负面影响的尾随策略。如果您能想到什么,请在评论中留言!
我们可以把一盏灯照亮黑暗的森林,客观地衡量它的影响,然后做出是否应该接纳它(以及接纳的程度)的判断。
人们越来越需要一种增强的方法来,用于衡量 MEV 的影响。
该方法应包括:
有了上述客观指标,社区就可以对其道德性做出价值判断。例如,如果我们考虑即时流动性,它为用户提供了更好的尾端资产兑换率,如果它占所有交易的比例<1%,那么它可能是一个合理的 MEV 策略,因为收益大于风险。
据我所知,MEV 的论述中完全没有上述类型的分析。链上数据是可用的,但数据集尚无法轻松访问以进行上述分析。
社区正在讨论如何在支持 MEV 活动和维护生态系统公平之间取得平衡,其中公平应得到明确定义。
与接受道德上合理的 MEV 形式的讨论引发了一个基本的质疑:
在区块链系统中,谁有责任坚持持有对应接受或限制什么类型的 MEV 的主观判断?
在像以太坊这样的第1层区块链的背景下,没有中央机构有权强加主观判断。确定是否应排除某些类型的 MEV 的责任由个别提异者或构建者承担。然而,如果没有协调一致的集体行动,这种排除往往是不切实际的。
此外,鉴于社区致力于保持可信的中立性并坚持去中心化原则以保障交易权,因此在像以太坊这样的网络上强制执行任何形式的主观判断是极不可能的。即使 OFAC 制裁执行最终也未能获得100%的支持。
现在,当我们将注意力转移到第2层汇总解决方案时,我们遇到了不同的情形。
此处的单个实体,即提议者,拥有对他们可能选择为交易提供的软确认执行主观判断的权力。例如,在大多数rollup实现中,信任提议者不会通过操纵 MEV 机会来利用其特权地位来获取额外奖励。然而,可以想象的是,在未来,提议者可能会选择限制特定形式的 MEV——至少会尽其所能这样做。
这就提出了加强主观性的实用性问题,并引发了一个有趣的研究问题:
促进选择性 MEV 的软确认。评估排序器实时检查交易的有效性,确定部署的 MEV 策略并决定是否应拒绝交易,而不会影响整体用户体验或增加系统的软终局性的延迟。
换句话说,如果有一个客观的方法来评估 MEV 的影响,并有一个主观框架来决定应该接纳哪种 MEV,那么 Rollup 的排序器执行它就非常具有实用性。
通过实施一个允许提议者自由排除某些交易的系统,我们可能会进一步侵蚀了用户的交易权利。
当我们深入研究 MEV 的伦理因素以及限制某些形式的潜在理由时,出现了更广泛的道德困境——这与判断可能无意中促进审查制度有关。
久而久之,用户的交易自由可能会受到侵蚀,用户的这一担心是合理的,因为系统运营者认为某些交易在道德上不公正。它可能一开始直接损害用户的交易,但最终会导致对其他形式交易的审查,因为现在存在可以实现这一点的技术。
我坚信像以太坊这样的第1层区块链必须不惜一切代价保持可信的中立性。不仅要保护交易权,还要保护建立在其之上的所有rollup。这是先觉条件,确保保证以太坊能够成为信任之根,并保护锁定在链下系统中的用户资金的平台。
另一方面,在类似rollup的系统中,提议者有可能实现实时交易过滤并放弃可信的中立性。
无论我们对可信中立性的重要性有何看法,这种研究途径都可能会进行。我们的社区必须积极参与并了解其实际实施的程度。
确实,接受交易过滤的实用性可能会无意中导致一个侵蚀用户交易自由的系统。
这就是为什么我们的社区必须并行开展另一个研究流,该研究流的重点是束缚提议者的排序协议,阻止他们过滤特定交易的能力,并最终保护用户的交易权。
默认情况下不可能是邪恶的的。在我看来,最终的游戏是建立一个提议者不能作恶的rollup,而不是简单地承诺他们不会作恶。
假设社区决定实施束缚提议者的协议,那么就有理由担心 MEV 必须默认被接受。我认为,事实并非一定如此。
例如,Time-boost 提案就是一个结合了以下内容的示例:
它允许rollup采用后台运行策略,这通常被视为在道德上是公正的,同时使得在不直接访问用户的情况下很对用户的交易发起三明治攻击。
如果没有交易过滤,则权衡是排序协议可能会阻止整个 MEV 策略类别,但这可能是帮助保护用户交易自由所必需的。
当然,在另一方面,也许rollup不应试图阻止 MEV 的机会,而应该完全接纳 MEV。通过让搜索者参与开放市场,让市场围绕 MEV 产生的利润达到某种平衡。任何事情都可能发生!
对于是否预防或接受 MEV 还没有正确答案。
值得庆幸的是,作为一个技术堆栈,rollups 让我们可以自由地尝试上述所有内容,并找到最能保护所有相关方(包括交易用户、DeFi 协议中的代理以及底层协议的参与者)利益的解决方案。
让我们从 MEV 缩写的定义开始:
最大可提取价值:在区块生产过程中,代理可以通过包含、排除或更改交易顺序来提取的最大价值
更明确地说,矿工可提取价值(MEV)的概念是指代理检查用户最近的交易,制定策略以从中产生利润,并随后实施该策略以获取任何潜在收益的场景。
感谢您阅读Cryptocurrency and Friend上的文章!免费订阅以接收新文章,感谢您对我们工作的支持。
通常,成功捕获 MEV 的代理会以牺牲另一方的利益为代价。它可能是发出交易的用户,也可能是 DeFi 协议中的被动代理。
通过干扰待处理交易的执行来获利的这一非常简单的行为会对用户、DeFi 协议和底层区块链网络产生巨大的影响。
在开始讨论主要内容之前,我们将介绍一些与 MEV 相关的背景信息——MEV 的道德规范是什么?无论是从利用 MEV 的代理的角度,还是从试图防御它的参与者的角度,我们都将对其予以介绍。
除了寻求参与智能合约的用户之外,还有两个与 MEV 概念密切相关的重要角色:
搜索者可以是拥有丰富专业知识的贸易公司,也可以是在卧室里编码的业余爱好者。
搜索者是一个非许可的角色。
唯一的障碍是搜索者要有能力寻找透明度、构建有竞争力的 MEV 机器人并利用机会。获得资本会有所帮助,但这还不是一个大的障碍。
另一方面,提议者有权决定交易的顺序,从而决定交易的执行结果。这一关键角色可以由各种实体来填补,包括(在工作量证明系统中的)矿工、(在权益证明系统中的)质押者或(在汇总中的)排序器。
虽然提议者资金池通常受到限制,但它的权限是可开放的。
谁可以担任提议者的角色?对这一点施加限制是有令人信服的理由的:
简单来说,必须有一种机制允许用户以独立的方式验证提议者是否拥有决定最近交易排序的权限。如果没有这种保证,恶意行为者可能会向系统投放大量虚假的交易订单,使用户无法辨别真相。
为了更简单地解释代理,我们将构建者的角色纳入提议者中,并假设提议者既会构建一个区块,又有权发布它。
搜索者和提议者之间有什么相互作用?
MEV 研究的一个重点是理解搜索者和提议者之间的相互作用。此外,必须确定这些角色是否能由同一实体来履行,或者是否需要不同的代理:
换句话说,确定搜索者是否可以完全且无可争议地控制交易排序策略非常重要。如果搜索者也是提议者,那么它可能会授予搜索者额外的权力,以观察其他搜索者所采用的策略,使他们能够从更具竞争力的搜索者处窃取机会。
另一方面,如果搜索者不能成为提议者或与提议者合谋,那么它允许我们假设一个搜索者必须相互竞争的环境。他们的目标是影响提议者并说服他们根据获胜搜索者的偏好对交易列表进行排序。
MEV 利润最大化中的外包与垄断:存在一个有趣的争论,对于提议者而言,是将识别和利用 MEV 的任务分包给开放的搜索者市场会更有利可图,还是他们应该通过垄断方式来获得更大获利机会呢?
我们假设提议者将作为诚实的一方并遵守其承诺的交易排序政策。此外,搜索者和提议者始终是独立的代理。
我们的重点是了解搜索者用来影响提议者的排序策略的策略,并希望击败所有其他竞争对手获得同样的机会。
MEV 的追求和防御侧重于搜索者影响区块链系统单个组件的能力:
区块链系统可实现多种排序策略,其目标是为所有可能想要进行交易的用户可获得公平机会。
这就引发了疑问:什么是公平?
这两种情况都遵循用户只要有支付能力就能进行交易的一般原则。它并不规定用户的交易将在总排序中占据承诺的位置,只是它最终会被及时排序执行。
这种公平的概念很有趣,它是区块链网络抗审查的基础。
它概述了用户的交易能力应仅取决于他们的支付能力,并且他们不会因地理位置、身份、性别或信仰体系而受到歧视。它起源于比特币领域,由于网络仅支持支付,因此它能很容易地得到应用。
然而,当我们试图理解智能合约支持系统中的公平性时,就缺乏保证交易包含在内的能力了。对于像以太坊这样的网络,我们必须扩大公平的范围,超越将将交易纳入全球排序的范围。它还应该考虑签署交易的用户的意图以及交易执行后是否达到了用户期望的结果。
认识用户意图在公平性中的重要作用。用户衡量公平性的标准不仅在于及时纳入交易的能力,还在于评估交易的实际结果以及是否符合他们签署交易时的最初期望。
这可以为我们所说的抗审查制度带来一个新的、有趣的定义:
请记住这一点,因为当我们了解如何利用 MEV 来干扰用户的交易并迫使其使执行失败时,这一点将变得很重要。因此,即使可以强制将用户的交易纳入总排序中,也无法实现用户期望的结果(意图)。
据我们所知,如果我们想构建一个具有强大抗审查力的系统,排序策略必须防止搜索者有选择性地干扰用户交易的能力。这仍然是一个开放的研究问题。
通过中继实施 OFAC 制裁正在积极测试区块链网络是否可以继续根据用户支付交易包含的能力来公平对待用户。
为了更深入地研究矿工可提取价值(MEV)的技术方面,我们必须调查以下内容:
一旦我们牢牢掌握了这些基本组成部分,我们就可以继续评估 MEV 的伦理影响和道德考虑。
搜索者需要访问最近的用户交易来确定新的 MEV 和赚钱机会。
查找交易有两种方法:
大多数用户在Gossip协议上发送交易,希望提议者能够发现他们的交易并将其包含在他们的区块中。与此同时,包括搜索者在内的任何人都能加入Gossip协议并侦听待处理的交易。
它导致了“黑暗森林(Dark Forest)”的别称,因为它几乎可以保证搜索者会找到用户的交易,并在存在赚钱机会时干扰交易的执行。例如,在《黑暗森林》的文章帖子中,作者未能收回风险资金,因为搜索者发现了他们的交易,对其进行了评估,并为自己收集了资金。
迄今为止,击败“黑暗森林”的唯一方法是避免向点对点网络发送交易。在随后的帖文中,作者通过将交易直接发送给以太坊矿工来逃离“黑暗森林”。这与其他实例一起,最终导致 Flashbot 提供直接交易功能,允许用户将交易直接发送给可信矿工(作为服务)。
如果区块链经历重组并且用户的交易暂时未经确认并放置在内存池中,仍然存在MEV 机器人利用直接交易的风险。然而,与 PoW 以太坊中所有区块的7%的概率相比,重组事件在以太坊权益证明中相对较少。
Rollups(如今天实施的)不会有这样的风险。几乎所有交易都是直接交易,因为用户与提议者(排序器)有直接通信连接。搜索者几乎没有机会窃听通道,这大大增加了把 MEV 机会用在待处理交易上的难度。
这导致人们认为rollups已击败了搜索者。迄今为止,任何成功都取决于提议者的可信度,而不是利用 MEV 谋取私利。当然,这并不是全部内容,搜索者仍能找到 MEV 机会。
在rollups中,由于直接交易,搜索者将注意力转移到最近确认的交易上,希望找到类似套利的机会。
例如,在 Arbitrum 中,提议者维护一个发布最近下单的交易的馈送。它每250毫秒发布一次,主要是为了帮助 Infura 和 Etherscan 等基础设施提供商获取最新数据。这允许用户将交易发送到排序器,然后在 Etherscan 上检查其状态。此外,它允许任何人运行具有排序器确认状态的 Arbitrum 节点。
遗憾的是,MEV 机器人发现了此馈送。搜索者将连接到馈送并利用最近下单的交易中的套利机会。
任何与交易相关的信息都能开启 MEV。大多数与 MEV 相关的讨论都集中在搜索者确定和干扰待处理交易执行的能力。然而,即使提议者完全受委托以阻止搜索者找到待处理的交易,搜索者仍有可能利用提议者提供的任何信息。
交易的最终执行可能与签署交易时的预期执行不同。
Every blockchain system operates as a finite state machine and in this context there’s a state transition function (STF) that takes:
每个区块链系统都作为有限状态机运行,在这种情况下,有一个状态转换函数(STF)需要:
执行后,STF 将输出数据库的新状态。我们可总结如下:
当用户发起交易时,他们的目标是特定的状态转换函数及其输入。需要注意的是,交易不会提交到当前数据库状态;只有在执行时才知道最新的数据库状态。
在区块链系统中,状态转换函数包括许多可能影响数据库更新的组件。
为了使其变得简单,它主要由 EVM、WASM、MIPS 或 Cairo 等虚拟机定义。再深入一点解释,当开发人员将智能合约部署到虚拟机上时,他们会锁定数据库的条目以供智能合约独占使用。数据库条目只有在智能合约执行时才能更新。
智能合约定义对特定数据库条目的写访问权限。
因此,当用户发起交易并以智能合约为目标时,他们打算更新数据库中的特定条目或智能合约也具有写访问权限的任何数据库条目。由于智能合约定义了写入访问权限,因此它可以定义允许谁执行该操作。
在大多数情况下,智能合约遵循包容性规则,允许任何人只要满足某些预定义标准即可执行它。除非智能合约功能用于管理目的,否则标准将依据交易发起者的身份,而是依据用于维护管理智能合约的规则。例如,在执行代币 X → 代币 Y 的交换之前,检查用户是否有足够的代币 X 余额。
总而言之,我们必须考虑交易的两个关键方面:
对于方便用户同时发出交易和处理竞争条件而言,这两个组件都是必要的。否则,正如我们几年前在Cardano上推出掉期所看到的那样,它可能会导致可怕的可用性问题。
同时,它导致 MEV 在任何智能合约平台上启用,因为它允许机器人干扰用户交易的执行,并可能通过这中行为产生利润。
由于以下的公共性质:
搜索者能模拟待处理的交易并全面了解未来的数据库状态。他们的任务是模拟交易并确定未来是否存在对他们有利的数据库状态。如果是这样,那么他们应该努力使未来的数据库状态发生并捕捉盈利机会。
一旦他们找到可盈利的待处理交易,搜索者就可以执行以下两种策略之一:
不干涉方法很简单。搜索者本质上已预先计算了用户交易执行后数据库的状态,他们可发出一个在事后执行的交易并获取由此产生的利润。例如,搜索者可以通过反向运行用户的交易来争取套利机会。
搜索者可能会发出两笔交易,将用户的交易夹在中间并干扰其执行以获取利润。
进行干扰的方法要求搜索者发出交易,并力争在用户交易之前对他们的交易进行排序。这将影响用户交易的执行,并有望产生对搜索者有利的所需数据库状态。
如下有两个干扰示例:
为了让干扰的方法发挥作用,需要对交易执行模型做出假设
如前所述,我们假设用户的交易在签名时没有固定的结果,其最终执行取决于共享数据库状态。
由于执行模型,以及用户可定义一组在交易成功执行之前必须满足的前置/后置条件这一事实,可以说用户定义了一系列可接受的结果,即使这些结果可能被寻找机会获取利润的搜索者用来阻止执行。
在评估 MEV 的准则时,用户有权批准一系列可接受的结果的这一想法很重要。
这带着我们来到实施 MEV 的最后一步——了解搜索者如何说服提议者将他们的交易捆绑优先排序在总排序中的特定位置。
采取的方法取决于提议者实施的排序策略,但通常分为两类:
换句话说,我们需要考虑搜索者之间的竞争,他们如何能够在竞争中胜出,以及哪种方法能够使搜索者的开放市场能够在公平的竞争环境中参与。
优先Gas拍卖的示例,搜索者不断广播费用更高的新交易。12秒的区块窗口内至少有100笔交易。
由于Gossip协议的公共性质和以太坊上的费用市场拍卖机制,随着社区意识到 MEV,出现了一种新现象,并导致了严重的网络拥塞。
在”黑暗森林”中,如果一个搜索者发现了 MEV 机会,那么其他搜索者很可能也会找到它。只有一个搜索者可赢得 MEV 机会,从而导致一场竞争非常激烈的竞价战,称为优先Gas拍卖。
在优先Gas拍卖中,搜索者希望支付高于所有竞争对手的最低必要出价,同时最大化利润。他们必须监控当前的出价集(在内存池中)并以更高的出价发出新交易。所有新交易都应取代之前的交易。
竞争对手重复上述过程,导致大量垃圾邮件袭击点对点网络。例如,在上图中,我们可以在12秒窗口内统计到至少100笔交易。此外,只有一项交易可以成功并抓住 MEV 机会。所有竞争交易仍然包含在一个区块中,并且可能无法执行。这浪费了带宽和区块空间。
Flashbots 通过将拍卖移至链下解决了与优先 Gas 拍卖相关的拥塞问题。
Flashbots 的出现带来了一种解决方案,可以缓解与优先 Gas 拍卖相关的问题。
Flashbot 的解决方案:采用优先拍卖协议来挑选获胜者,并将其移至链下。
我们鼓励所有搜索者向 Flashbots 运行的中继提交捆绑包。由中继来选择中标并将其转发给提议者。所有失败的出价均被中继丢弃。
这为提议者-构建者分离(PBS)框架的发展创造了有利条件,该概念将为区块下单交易的区块构建者和有权决定区块最终内容的区块提议者加以区分。
角色的分离为构建者和搜索者创造了一个开放的市场,他们可以协作创建可盈利的区块,同时通过优先拍卖与提议者分享部分利润。主要目标是确保没有任何一方能够获得 MEV 机会产生的所有利润。
对于像以太坊这样的第1层区块链来说,说服提议者的过程与像 Arbitrum 这样的rollup区块链非常不同。
以太坊拥有约80万验证者、一个公共内存池,并且选择验证者成为下一个提议者的过程取决于随机信标。而Arbitrum只有一个排序器(提议者),它有一个私有内存池,易于识别,用户可与其直接连接。
Rollup环境会影响搜索者尝试影响提议者的方式,因为他们不再有权访问待决指示,并且只有一方(或几方)需要说服。
如前所述,搜索者可以:
如果搜索者是第一个了解 MEV 机会的机器人并且与提议者有最快的连接,那么他们可以增加在竞争中赢得利润的机会。换句话说,如果没有优先级拍卖,搜索者获胜的唯一方法就是参加延迟游戏。
搜索者在研究排序器馈送策略后发现,馈送将随机优先考虑不同的 Web 套接字连接以首先接收交易。
最好的策略是简单地打开尽可能多的连接,并通过赢得连接抽奖来首先接收交易。这导致与 Arbitrum 排序起的连接超过150k。
过多的连接是一种资源浪费,是对 Arbitrum排序器的潜在拒绝服务攻击,并且只对能够在延迟游戏中成功竞争的搜索者有利。
Timeboost提案。将先到先得与优先拍卖相结合。大多数交易可根据 FCFS 进行排序,但搜索者有机会参与优先拍卖以获得尾随机会。因此,它消除了任何延迟优势,同时仍允许用户享受 FCFS 下单策略。
所有生态系统都需要解决以下问题:
我们应培育 MEV 环境还是尝试完全阻止这种环境?
令人惊讶的是,没有直接的答案,但技术社区中的许多人对此主题持两方观点。
MEV 这个词让很多人产生了一种情绪,认为我们只是把用户扔进了狼群,这总是不好的。
关于 MEV 的开发和预防有两大阵营的观点:
有一些容易识别的因素导致了社区内的两方观点。通常,这种观点植根于金融领域的轶事证据和个人经验。
一些人认为,传统金融体系中高频交易的盛行往往会使小型交易者处于不利地位,而对那些拥有资源(和权限)而能更快执行交易的大型交易公司有利。另外,它会导致用户进行交易以获得更坏的交易体验,同时让大公司从中获利。
相比之下,其他人则认为由于区块链系统的开放和非许可的性质,MEV 的利用是不可避免的。这是系统运行方式的一个继承方面,可以说,区块链系统的稳定性取决于我们最大化提取同时将利润分享给所有参与者的能力。
窃取自 mev.day — flashbot 事件的一大焦点是了解 MEV 如何影响区块链系统的共识协议(如权益证明)。
为了理解 MEV 在道德上是否合理,我们应该评估它如何影响第一层区块链系统的公平奖励假设,以及它是否对用户交易的意图产生负面影响。
像比特币和以太坊这样的第1层区块链的核心属性是,所有提议者代表网络生成区块时获得的奖励大致相同。
为所有提议者提供公平奖励的动机有两个关键方面,这支撑着区块链系统的安全性和可靠性。
在以太坊社区中,上述见解带来了提议者与构建者分离(PBS),这作为 MEV 利润民主化的一种方法。换句话说,接受MEV的重点是让所有提案者公平分享奖励,最终保护网络的去中心化和可靠性。
Rollup 的重点并不是为数十万参与者提供公平的奖励,而是奖励任何愿意挺身而出并保持系统活力的一方。
相反,在rollup生态系统中,向所有提议者提供公平奖励的要求是不同的,主要是因为潜在的信任假设不同。
在以太坊等第1层区块链中,信任假设依赖于大多数提议者诚实行事以维护系统的完整性。它应该针对不同参与者的庞大网络进行优化,并奖励他们的正常运行时间。
在rollup中,信任要求要温和得多:
当然,强制包含机制应该是用户可使用的最后手段选项(我不喜欢基于rollups的选项)。
几乎所有用户都依赖指定的提议者来决定交易的顺序,并提供有关其交易最终如何执行的软确认。软确认可由单个提议者或多个提议者共同支持。您可以阅读本文以了解有关rollup中不同级别的交易终局性的更多信息。
去中心化排序。如果一些rollup想要保证提议者委员会(或一组)之间的软确认的正常运行时间,他们可能会寻求更强的信任假设,例如诚实的多数。这并不是 Rollup 的严格要求,社区仍在探索多种选择。
重要的一点是,rollup不一定需要保证数十万参与者的正常运行时间或最大化参与者的去中心化。首要任务是确保系统可公开访问,并且一个诚实的团体可在正确的时间介入以为其提供保护。
因此,接受 MEV 并为 rollup 的所有提议者提供公平奖励的需求较弱,尤其是在只有一名提议者的情况下。采用 MEV 的问题不是为了系统的安全,而是为了判断是将资金留在桌面上还是从额外的收入流中获取一些利润更符合提议者的最佳利益。
这仍是一个悬而未决的研究问题,但经验证据表明,当今大多数rollup都已成功使用单个排序器运行,而不采用 MEV,这表明了这一结论。
评估 MEV 道德性时要考虑的另一个方面是了解搜索者的交易捆绑对用户交易的执行可能产生的潜在影响,无论这一影响是积极还是消极都需要予以考虑。
我们认为,仅关注它如何影响用户交易的意图过于有限。
评估应涵盖更广泛的视角,考虑对 DeFi 协议内代理的影响,以及其对 DeFi 协议同步操作做出贡献的能力。
让我们借此机会看看交易捆绑的具体例子,以及它是否可以被证明是一种有道德的活动。
抢先交易攻击可能会迫使用户的交易失败,从而导致审查。
该策略通常与搜索者评估用户的交易、复制其内容以及窃取用户的机会相关。
负面影响 — 保证 Tx 交付
该策略通常与搜索者在用户交易前后更改汇率有关。
正面影响 — 最佳汇率(正)。
不利的是,最近人们意外发现两种三明治策略可以结合起来,结果是两败俱伤。用户将获得最差的汇率,并允许搜索者获得大部分促进交换的费用。因此,用户和被动 LP 都会蒙受损失。
该策略通常与搜索者追逐类似套利的机会有关。
类似套利的机会(正面影响)。
我想不起任何对用户或 DeFi 协议产生负面影响的尾随策略。如果您能想到什么,请在评论中留言!
我们可以把一盏灯照亮黑暗的森林,客观地衡量它的影响,然后做出是否应该接纳它(以及接纳的程度)的判断。
人们越来越需要一种增强的方法来,用于衡量 MEV 的影响。
该方法应包括:
有了上述客观指标,社区就可以对其道德性做出价值判断。例如,如果我们考虑即时流动性,它为用户提供了更好的尾端资产兑换率,如果它占所有交易的比例<1%,那么它可能是一个合理的 MEV 策略,因为收益大于风险。
据我所知,MEV 的论述中完全没有上述类型的分析。链上数据是可用的,但数据集尚无法轻松访问以进行上述分析。
社区正在讨论如何在支持 MEV 活动和维护生态系统公平之间取得平衡,其中公平应得到明确定义。
与接受道德上合理的 MEV 形式的讨论引发了一个基本的质疑:
在区块链系统中,谁有责任坚持持有对应接受或限制什么类型的 MEV 的主观判断?
在像以太坊这样的第1层区块链的背景下,没有中央机构有权强加主观判断。确定是否应排除某些类型的 MEV 的责任由个别提异者或构建者承担。然而,如果没有协调一致的集体行动,这种排除往往是不切实际的。
此外,鉴于社区致力于保持可信的中立性并坚持去中心化原则以保障交易权,因此在像以太坊这样的网络上强制执行任何形式的主观判断是极不可能的。即使 OFAC 制裁执行最终也未能获得100%的支持。
现在,当我们将注意力转移到第2层汇总解决方案时,我们遇到了不同的情形。
此处的单个实体,即提议者,拥有对他们可能选择为交易提供的软确认执行主观判断的权力。例如,在大多数rollup实现中,信任提议者不会通过操纵 MEV 机会来利用其特权地位来获取额外奖励。然而,可以想象的是,在未来,提议者可能会选择限制特定形式的 MEV——至少会尽其所能这样做。
这就提出了加强主观性的实用性问题,并引发了一个有趣的研究问题:
促进选择性 MEV 的软确认。评估排序器实时检查交易的有效性,确定部署的 MEV 策略并决定是否应拒绝交易,而不会影响整体用户体验或增加系统的软终局性的延迟。
换句话说,如果有一个客观的方法来评估 MEV 的影响,并有一个主观框架来决定应该接纳哪种 MEV,那么 Rollup 的排序器执行它就非常具有实用性。
通过实施一个允许提议者自由排除某些交易的系统,我们可能会进一步侵蚀了用户的交易权利。
当我们深入研究 MEV 的伦理因素以及限制某些形式的潜在理由时,出现了更广泛的道德困境——这与判断可能无意中促进审查制度有关。
久而久之,用户的交易自由可能会受到侵蚀,用户的这一担心是合理的,因为系统运营者认为某些交易在道德上不公正。它可能一开始直接损害用户的交易,但最终会导致对其他形式交易的审查,因为现在存在可以实现这一点的技术。
我坚信像以太坊这样的第1层区块链必须不惜一切代价保持可信的中立性。不仅要保护交易权,还要保护建立在其之上的所有rollup。这是先觉条件,确保保证以太坊能够成为信任之根,并保护锁定在链下系统中的用户资金的平台。
另一方面,在类似rollup的系统中,提议者有可能实现实时交易过滤并放弃可信的中立性。
无论我们对可信中立性的重要性有何看法,这种研究途径都可能会进行。我们的社区必须积极参与并了解其实际实施的程度。
确实,接受交易过滤的实用性可能会无意中导致一个侵蚀用户交易自由的系统。
这就是为什么我们的社区必须并行开展另一个研究流,该研究流的重点是束缚提议者的排序协议,阻止他们过滤特定交易的能力,并最终保护用户的交易权。
默认情况下不可能是邪恶的的。在我看来,最终的游戏是建立一个提议者不能作恶的rollup,而不是简单地承诺他们不会作恶。
假设社区决定实施束缚提议者的协议,那么就有理由担心 MEV 必须默认被接受。我认为,事实并非一定如此。
例如,Time-boost 提案就是一个结合了以下内容的示例:
它允许rollup采用后台运行策略,这通常被视为在道德上是公正的,同时使得在不直接访问用户的情况下很对用户的交易发起三明治攻击。
如果没有交易过滤,则权衡是排序协议可能会阻止整个 MEV 策略类别,但这可能是帮助保护用户交易自由所必需的。
当然,在另一方面,也许rollup不应试图阻止 MEV 的机会,而应该完全接纳 MEV。通过让搜索者参与开放市场,让市场围绕 MEV 产生的利润达到某种平衡。任何事情都可能发生!
对于是否预防或接受 MEV 还没有正确答案。
值得庆幸的是,作为一个技术堆栈,rollups 让我们可以自由地尝试上述所有内容,并找到最能保护所有相关方(包括交易用户、DeFi 协议中的代理以及底层协议的参与者)利益的解决方案。