1. 以太坊的下一个挑战：构建者中心化

以太坊通常被认为是与比特币一样最去中心化的网络之一。由于运行以太坊节点的硬件要求相对较低，几乎任何人都可以运行节点。尽管存在一些冗余，但网络拥有超过100 万验证者。

（构建者市场份额 | 来源：Relayscan）

然而，一个经常被忽视的重要问题是构建者中心化。构建者是收集交易和捆绑以在以太坊网络上创建区块的实体。在过去 7 天里，95% 的区块仅由三个构建者生成。

尽管如此， 正如 Vitalik Buterin 指出的那样，构建者中心化不会对以太坊网络的整体安全构成严重威胁。这是因为，即使区块构建在某种程度上是中心化的，验证这些区块的验证者（提议者）仍然是去中心化的。尽管如此，构建者中心化也会导致各种问题，例如审查、寻租和活跃性等问题。

本文将探讨 Flashbots 在解决以太坊 MEV 负外部性方面的历程，并研究 SUAVE 如何最终解决与 MEV 相关的问题，包括构建者中心化。

2. 迄今为止的进展

2.1 工作量证明（PoW）

在合并升级之前，以太坊网络基于 PoW 共识运行，类似于比特币网络，矿工使用硬件来挖掘区块。在此期间，当搜索者在内存池中发现 MEV 机会时，通过优先 Gas 拍卖（PGA）是他们将其交易或捆绑包包含在区块中的唯一方法，其中他们比其他搜索者出价更高的 Gas 费。

这种方法存在根本性问题。首先，MEV 盗窃是一个问题。矿工可以看到搜索者提交的交易或捆绑包的内容，他们可以复制这些交易并自己窃取 MEV，而不是将它们包含在区块中以支付优先费用。因此，搜索者必须相信矿工才能赚取 MEV 利润。

第二个问题是网络拥塞。每当 MEV 机会出现时，搜索者就会通过出价更高的优先级费用来竞争，这导致以太坊网络的拥堵加剧，使得平均交易费用高昂且不可预测，对普通用户产生了负面影响。

（Flashbots 拍卖 | 来源：Flashbots）

为了解决 MEV 在 PoW 以太坊网络上的负外部性，Flashbots 引入了Flashbots Auction，由 mev-geth 和 mev-relay 组成。它的关键组成部分是：1）将矿工列入白名单，2）建立私人内存池，3）实施密封投标拍卖系统。

用户和搜索者可以向 Flashbots Auction 的私人内存池提交交易或捆绑包，然后通过中心化的 mev-relay 使用 mev-geth 客户端将其发送给列入白名单的矿工。搜索者表达了对他们的捆绑包的出价，矿工使用 mev-geth 将出价最高的捆绑包包含在区块中。

与以前的系统不同，搜索者使用私人内存池，因此他们的行为不会影响以太坊Gas市场，并且他们看不到其他搜索者的出价，从而减少了竞争。因此，Flashbots Auction 有效减少了以太坊网络的拥堵。然而，将矿工列入白名单仍然是必要的，因为他们仍然可以看到搜索者提交的捆绑包的内容。

（来源：Flashbots）

Flashbots Auction 得到广泛采用，mev-geth 的采用率超过 90%。这大大减少了失败的 MEV 交易，并降低了以太坊网络上的平均 Gas 费用，有效减轻了与 MEV 相关的许多负面外部性。

2.2 权益证明（PoS）

2022 年 9 月，随着 The Merge 升级的激活，以太坊网络从 PoW 过渡到 PoS。将用户提交的交易包含在区块中的过程与 PoW 基本没有变化。然而，直接采用 Flashbots Auction 存在一个关键问题：白名单。

在 PoW 以太坊中，矿工实际拥有他们的硬件，使得白名单过程相对简单。然而，随着转向 PoS，广泛的实体可以参与匿名验证，使得白名单过程变得极其困难。

为了解决 PoS 以太坊上 MEV 的负外部性，Flashbots 引入了一种名为 MEV-Boost 的新协议。以太坊网络路线图包括 PBS（Proposer-Builder Separation）升级以去中心化 MEV，MEV-Boost 实现了 PBS 的一部分。

在这种新设置中，区块构建者从用户和搜索者那里接收交易和捆绑包，以创建最有价值的完整区块，而提议者则从区块构建者中选择出价最高的完整区块并将其传播到网络。与 mev-geth 不同，MEV-Boost 充当共识客户端的附接盒，使其与任何客户端类型兼容。

MEV-Boost 的运作方式如下：

（MEV Boost | 来源：EigenLayer）

1. 区块构建者接收来自搜索者和私人订单流的交易，使用其 MEV 提取算法对交易进行重新排序，以获得最大的盈利能力。然后他们创建一个完整的区块并向中继提交出价。
2. 中继验证从构建者收到的块的有效性并存储它们。
3. 中继将块头和出价一起发送给提议者。
4. 提议者从中继发送的块头中选择出价最高的块头并对其进行签名。
5. 中继向提议者揭示与签名标头相对应的完整块内容。
6. 提议者将完整的区块提交到网络并收集区块构建者附加的出价。

（来源：mevboost.pics）

从以太坊验证者的角度来看，MEV-Boost 提供了一个明显的优势：不需要白名单过程。验证者只需运行 Flashbots 的 MEV-Boost，区块构建者只需提取最高价值的 MEV 并将其作为出价提交。这意味着验证者无需自己的 MEV 提取算法即可获得 MEV 收入。因此，MEV 的利润是去中心化的，而不是集中在少数实体中。

（来源：mevboost.pics）

尽管 MEV-Boost 是一个外部中间件而不是内置协议，但它已被超过 90% 的以太坊验证者长期成功采用。虽然它有一个缺点，即构建者和提议者必须信任中继，但中继的数量已增加到 8 个，从而降低了 Flashbots 中继的主导地位并减轻了审查制度等相关问题。

3. 构建者中心化

3.1 为什么枸酱者倾向于中心化

虽然 MEV-Boost 减轻了与 MEV 相关的许多负面外部性，但前面提到的构建者中心化问题仍未解决。目前，大约 90% 的以太坊网络区块是由三到四个区块构建者创建的。但为什么区块构建者倾向于中心化呢？主要原因有两个：

独家订单流 (EOF)

首先，区块链建设市场本质上是一个赢家通吃的市场。想象一下，您是一位搜索者，已经确定了 MEV 提取机会并将其捆绑在一起。您会将捆绑包发送给哪些构建者？虽然您可以将其发送给所有构建者，但参与的构建者越多，MEV 被盗的风险就越高，因为构建者可以看到捆绑包的内容。因此，您的最佳策略是仅将捆绑包发送给块包含概率最高的前几个构建者。

（来源：Frontier Research，2023 年 6 月）

上图显示，从搜索者处收到更多捆绑包的构建者具有更高的块包含概率。这种现象加速了中心化飞轮的发展：如果构建者从搜索者处收到更多的捆绑包，它就更有可能构建更加可盈利的区块。因此，这些区块更有可能被以太坊网络上的提议者采用，从而激励更多的搜索者将他们的捆绑包发送给该构建者。将捆绑包发送给不太占主导地位的构建者可能会导致区块纳入的延迟，让预测Gas费变得困难，并可能失去 MEV 提取机会。

除了这种中心化的自然趋势之外，构建者还可以通过 EOF 获取额外的交易或捆绑包。例如，特定的构建者可能会向专门向他们发送交易或捆绑包的用户和搜索者提供隐私保证或提取的 MEV 的份额。这种额外的订单流是其他构建者无法访问的，这进一步加速了构建者的中心化。

事实上，如图所示，与同行相比，BloXroute 的区块包含率明显更高。这是因为 BloXroute 不仅作为区块构建者运行，还作为中继服务运行，使其在处理交易时具有延迟优势。此外，BloXroute 通过BackRunMe服务获取 EOF。

（MEV 分布 | 来源：BloXroute）

BackRunMe允许用户提交私密交易，保护他们免受抢先交易和三明治攻击等恶意攻击。此外，如果 MEV 利润是通过后台运行提交给 BackRunMe 的私人交易而产生的，则利润将根据图表中所示的比例进行分配。用户和搜索者可通过使用 BackRunMe 的交换 UI 或简单地更改 RPC 来提交交易，从而享受各种好处。

那么，新的区块构建者可以做什么呢？不幸的是，除了亏本增加市场份额或提供服务来吸引用户和搜索者的 EOF 之外，他们的选择有限。前一种方法称为区块补贴策略，需要设置高于构建区块产生的 MEV 利润的出价，以提高区块包含率。例如， f1b 构建者成功地使用此策略来快速增加搜索者数量。

跨域 MEV

区块构建者获得的订单流越多，生成利润更高的区块的可能性就越高。如果一些区块构建者也为其他网络创建区块，他们不仅可以访问来自以太坊网络的订单流，还可以访问外部订单流。这种能力可能会导致这些构建者进一步中心化。

3.2 我们应该做什么？

我们探讨了构建者市场趋于中心化的原因。尽管由于验证和传播区块的提议者（验证者）的去中心化性质，构建者的中心化不会构成严重的安全威胁，但它仍然可能导致诸如 1) 审查、2) 寻租和 3) 活跃性等问题。

未来的以太坊协议功能可能会解决诸如crList的审查制度，这本身就会迫使构建者包含提议者要求的所有交易。然而，解决垄断市场中的寻租问题以及解决停机造成的活跃度问题更具挑战性。

因此，最好的解决方案是首先通过减轻其主要问题（EOF 和跨域 MEV）来防止构建者中心化。为了解决这些问题，Flashbots 推出了单一统一价值表达（SUAVE） 协议。（值得注意的是，SUAVE 并不是解决构建者中心化的唯一潜在解决方案；还有各种其他潜在解决方案，可参阅 Jon Charbonneau 的“去中心化构建者角色”一文进行了解）。

4. SUAVE解决方案

4.1 摘要

SUAVE 专注于解决构建者中心化的两个主要因素：EOF 和跨域 MEV。首先，SUAVE可以接受来自所有网络的交易，使去中心化的构建者能够本质上提取跨域MEV。其次，SUAVE通过私下处理偏好、提供MEV利润分成等方式，为用户优化使用条件。

4.2 概述

（SUAVE 概述 | 来源：Flashbots）

SUAVE 是一个独立于以太坊网络的区块链，提供即插即用的内存池和可供多个网络使用的去中心化构建者服务。这使得其他网络可以将内存池管理和去中心化区块构建的复杂流程外包给 SUAVE。 SUAVE 由三个主要组件组成：

普遍偏好环境

用户和搜索者将交易、捆绑、意图和其他偏好表达连同他们的出价一起提交到 SUAVE 的内存池（而不是原始网络的内存池）。在 SUAVE 中，这些首选项被视为本机事务类型。将来自不同领域的偏好聚合到单个内存池中，可能增加最佳执行的可能性。这种设置降低进入壁垒并增加潜在利润，从而使构建者受益。

最优执行市场

执行者（搜索者、构建者等）监视 SUAVE 内存池并竞相创建具有最佳执行条件的捆绑包。这里引入的一个关键概念是订单流拍卖（OFA）。

在传统的 MEV-Boost 模型中，MEV 利润单向流动，从用户到搜索者，再到构建者，再到提议者。然而，通过 OFA，执行者会争夺用户的偏好，从而使用户也能分享 MEV 的利润。这一策略类似于 BackRunMe 等服务，旨在通过将部分 MEV 利润重新分配给用户和搜索者来吸引更多 EOF。此外，SUAVE 确保其内存池中偏好的隐私，保护它们免受恶意 MEV 攻击。

不同之处在于，虽然此类策略可能导致当前构建者市场中特定构建者的中心化，但 SUAVE 将 OFA 嵌入到协议本身中，使所有去中心化的构建者都可以访问这些偏好。Flashbots 提出的 OFA 概念已通过MEV-Share在以太坊网络中实现，并会在后期并入 SUAVE。

去中心化区块建设

在前面的组件中，大多数偏好都找到了最佳执行路线。然后，去中心化区块构建者使用这些信息构建部分或完整区块，以最大化 MEV 利润，然后将其传递给各个网络的验证者。

并非所有其他网络的验证者都可以使用 SUAVE，类似于并非所有以太坊验证者都使用 MEV-Boost。监听 SUAVE 的验证者可以接受 SUAVE 区块并向其网络添加可盈利的区块。如果他们不知道 SUAVE，SUAVE 的区块构建者必须参加优先 Gas 拍卖（PGA）才能将他们的区块纳入其中。目标链中的偏好得到满足后，预言机就会通知 SUAVE 网络，并将出价发送给执行者进行结算。

4.3 内存虚拟机

SUAVE 是一个区块链，使用MEVM作为其执行环境。MEVM 基于 EVM 框架构建，并添加了针对 MEV 用例的预编译。开发人员可以使用 Solidity 创建 MEV 应用程序作为智能合约，从而实现以前中心化 MEV 相关基础设施的去中心化构建。例如，不同的区块构建或订单流拍卖方法可以作为智能合约来实现。

考虑到对敏感数据和计算的需求，MEVM 还提供隐私功能。敏感计算由执行节点在链外执行。最初，Flashbots 或第三方将以中心化方式提供此功能，但最终将在英特尔 SGX 等可信执行环境 (TEE) 中执行。

5. 总结和未来的挑战

总之，SUAVE 的目标是收集来自所有区块链网络的交易，并为这些网络提供最有效执行的区块。如果 SUAVE 的愿景完全实现，它将实现 MEV 的真正去中心化，为区块链生态系统中的各个参与者提供以下好处：

1. 用户：通过隐私保护免受恶意 MEV 攻击，并提供最佳执行。
2. 构建者：由于 SUAVE 固有的隐私交易和订单流拍卖（OFA），可以与其他构建者公平竞争，并且可以访问跨域偏好，使他们能够构建比在单个域内操作时更有加可盈利的块。
3. 网络：可以轻松地将块构建过程外包给 SUAVE。

尽管有着如此远大的愿景，SUAVE 仍处于早期阶段，在完全实现之前还面临着一些挑战。

1. 安全模型：SUAVE 的安全模型尚未定义。鉴于 SUAVE 区块很可能用于以太坊和基于以太坊的 L2 网络，其安全级别理想情况下应与以太坊的安全级别相匹配，但实现这一点很复杂。目前正在讨论 SUAVE 是否应该构建为以太坊 L2，或者使用 EigenLayer 的加密经济安全性。
2. 原子跨域事务： 这些都是不保证的。跨具有不同区块时间的网络以原子方式处理交易具有挑战性。一笔交易可能在快速出块时间的网络上成功，但在较慢的网络上失败。此外，由于并非所有网络上的所有验证者都支持 SUAVE，因此通过优先 Gas 拍卖 (PGA) 包含的区块可能会失败。
3. 预言机设计：需要复杂的预言机设计，才能准确、快速地将外部域的结果导入到 SUAVE 中进行结算。预言机必须至少与 SUAVE 一样安全，因为它们可能成为攻击媒介。
4. 用户体验：必须为 SUAVE 设计一个用户友好的 UX。用户需要根据自己的喜好设置出价，并在 SUAVE 网络中持有 ETH。一个允许用户轻松表达各种类型偏好的界面也是必要的。

最令人担忧的是 SUAVE 能否实现类似于 mev-geth 或 MEV-Boost 的高采用率。SUAVE 要实现其愿景，就必须实现规模经济。来自众多网络的多个用户需要将他们的偏好发送到 SUAVE，并且众多构建者必须参与创建一个高效的系统。mev-geth 是客户端，MEV-Boost 是现有验证者可以轻松采用的中间件 sidecar，而 SUAVE 是基于 MEVM 的区块链网络。因此，这个大型系统是否能够在许多网络中实现有意义的采用还有待观察。

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