A&T View: 以太坊 MEV 提取機制的現狀、問題與改進

作者： Liam，A\&T Capital

01概要

TL; DR

MEV是指透過按照某特定順序執行N筆交易，為設計這套順序的主體帶來的經濟利益。凡涉及交易排序，MEV的產生幾乎不可避免，如何規範MEV提取對區塊鏈網絡的去中心化性和抗審查性是至關重要的。

以太坊合併後，MEV的提取與分配由Flashbots提出的MEV-Boost體系所主導。MEV利潤流向了四類主體，MEV搜尋者（Searcher）、區塊建設者（Block Builder）、區塊提議者（Block Proposer\Validator）和以太坊網絡本身。

從MEV為整個系統帶來的後果看，可以分為有益的、中性的和有害的三類。如何避免有害的MEV提取與如何分配有利的和中性的MEV利潤是MEV賽道下項目要解決的核心問題。

現存的私有RPC解決方案是基於信任假設的，用戶的交易仍可能被洩露、被搶跑，甚至還可能被審查，並且部分區塊建設者對私有訂單流的壟斷地位會使得MEV提取變得更不透明、更中心化。

MEV-Boost體系的MEV利潤分配方案中，並沒有考慮用戶的利益。用戶作為創造MEV提取機會的角色，保障他們的合理利益不被侵犯只是最基本的，不應該只保障他們的交易不被搶跑，也應該將一部分MEV利潤返還。

要解決"搶跑"問題，應該借助加密技術。基於"加密-排序-解密-執行"，將用戶的交易在本地加密，在不被任何人讀取交易內容的情況下完成排序共識，再解密內容，最後按已共識的排序執行交易。

除了將MEV利潤分配給"發現MEV機會的搜尋者"、"建設最高價值區塊的建設者"、"擁有產出新區塊權利的提議者"外，也應該分配給"創造MEV機會的普通用戶"。

02正文

一、MEV有哪些利益相關者？

* 什麼是MEV？MEV在不同語境下所指的內涵並不完全相同，為避免混淆，本文選擇一個相對狹義但最精確的定義：
MEV（Maximal Extractable Value，最大可提取價值）是指透過按照某特定順序執行N筆交易，為設計這套順序的主體帶來的經濟利益。
MEV有哪些利益相關者？以太坊合併後，MEV的提取與分配由Flashbots提出的MEV-Boost體系所主導。根據mevboost.pics的統計，自2022年11月以來，約90%的區塊都產自MEV-Boost體系。

（圖一：mevboost.pics統計的Slot Share）

在現行體系下，以太坊主網上MEV的利益相關者包括用戶、錢包及RPC、MEV搜尋者（Searcher）、區塊建設者（Block Builder）和區塊提議者（Block Proposer\Validator）。在MEV價值鏈中，可以拆解為起源和上中下游四個部分：

（圖二：MEV的價值鏈）

起源：創造MEV機會，為MEV提取提供可編輯空間

用戶：區塊鏈的一般用戶，出於非提取MEV目的而發起交易的一方。可以是終端用戶、項目方、預言機和交易所等等。這些交易可以視為MEV提取的"原材料"。

上游：完成簽名，然後將交易從本地廣播至網絡中

RPC提供商：能夠率先讀取到用戶交易的內容，並決定用戶的交易被發送至何處
錢包：決定用戶的默認RPC

中游：在公開或隱私環境中拍賣MEV機會、確定MEV利潤分配方式

內存池Mempool：以太坊網絡內公開透明的交易池，對任何人可見，存儲著待打包上鏈的交易。

私有訂單流：受信任的隱私交易池，只對特定的MEV搜尋者或區塊建設者開放，同樣存儲著待打包上鏈的交易。創建隱私交易池的可以是RPC提供商、區塊建設者或第三方項目。

MEV搜尋者：持續監聽用戶已廣播但尚未被打包的交易，從中搜尋MEV機會，將用戶的交易和能夠提取MEV的交易按一定順序打包成一組交易包（Bundle），並發送給區塊建設者。

區塊建設者：從其能夠接收到的交易中選取一系列交易打包成一個新的區塊，並發送給中繼，交易來源包括Mempool、MEV搜尋者提交的Bundles和私有訂單流。

中繼：從其能夠接收到的區塊中選取支付最高費用的，並發送給區塊提議者。

下游：提議新區塊，使用戶的交易和提取MEV交易被網絡共識，獲得最終性，實現MEV利潤分配

區塊提議者：從其能夠接收到的區塊中選取對自己最有利的，並將其提議上鏈。最有利一般體現為能夠收取最高的費用，實踐中也有出於其他目的而提議了費用相對低的區塊。區塊提議者（Block Propose）本身也是驗證者（Validator），是根據區塊鏈共識機制選出的。

二、MEV如何被分配？

MEV-Boost體系下，MEV流向了四類主體，MEV搜尋者、區塊建設者、區塊提議者和以太坊網絡本身。

MEV直接被MEV搜尋者捕獲，並以Gas Fee形式流向了區塊建設者、區塊提議者和以太坊網絡本身。

提取MEV的交易被執行為創建這些交易的MEV搜尋者帶來了收入，這些收入的成本是MEV搜尋者支付的Gas Fee；Gas Fee的一部分根據EIP-1559協議而被燃燒，另外一部分以Tip形式流向了區塊建設者；區塊建設者將大部分的Tip以MEV Rewards的形式直接轉賬給了區塊提議者（多數情況下區塊建設者會保留一部分Tip，但也有額外補貼區塊提議者的情況）。

（圖三：MEV的分配圖示）

MEV=特定順序的交易被執行而產生的收益
MEV=MEV搜尋者利潤+區塊建設者利潤+區塊提議者利潤+以太坊網絡所捕獲的價值
MEV=（Bundles收入-Gas成本）+（Tip-付給區塊提議者的費用）+（付給區塊提議者的費用）+（EIP-1559燃燒掉的ETH）

對於MEV搜尋者，MEV利潤反映為"MEV搜尋者提交的交易包（Bundles）被執行而產生的收入減去交易包的Gas成本"。
對於區塊建設者，MEV利潤反映為"區塊建設者提交的區塊中的執行層收入減去支付給區塊提議者的費用"。
對於區塊提議者，MEV利潤反映為"來自區塊建設者支付的費用"。
對於以太坊網絡，MEV利潤反映為"依據EIP-1559被燃燒掉的ETH"。

三、MEV的類型

從MEV的策略類型來看，可以分為"跟跑"策略（Back-running）和"搶跑"策略（Front-running）；

從MEV為整個系統帶來的後果看，可以分為有益的、中性的和有害的三類：

實操中，提取MEV利潤的策略層出不窮，針對不同性質的MEV，我們只舉一種最常見的例子。

借貸協議中的清算交易：

這是一種基於"跟跑"策略提取MEV的交易。"跟跑"策略需要緊跟著某筆交易才能夠實現。例如，在超額抵押借貸協議中，當預言機喂價的變動使得某借款人的帳戶達到可被清算的狀態時，緊跟著預言機喂價變動後發起清算是有利可圖的。

及時的清算能夠降低壞賬發生的概率，有利於維持整個借貸協議的穩定性，所以這類提取MEV的交易被認為是有益的。儘管本質上的利潤來源是借款人的損失，但也是對借款人未能及時清償債務的懲罰，且借款人在借出資金時也明確了這一潛在風險。

跨DEX的套利交易：

也是基於"跟跑"策略提取MEV的交易。當用戶在DEX中完成一筆交易後，由於滑點的存在，可能使得不同DEX中相同Token出現價差。MEV搜尋者可以透過一筆套利交易，在價格低的DEX買入，價格高的DEX賣出從而獲利。

三明治攻擊：

這是一種基於"搶跑"策略提取MEV的交易。當MEV搜尋者監聽到用戶在DEX的交易還未被打包確認時，搶在用戶交易前插入一筆交易，使得用戶的滑點變高、執行價格變差，擠在用戶交易後插入另外一筆方向相反的交易，從用戶的額外滑點損失中獲利。

儘管三明治攻擊本身也是套利交易，但它的利潤來源是普通用戶的損失，是在損害其他用戶的前提下獲得利潤，被認為是有害的。

大多數基於"跟跑"策略所產生的MEV被認為是有益的或中性的，因為這些交易不會對在其之前的任何交易產生影響，不會損害其他用戶的合理利益，並且有部分策略對DeFi系統的穩定性也是有益的；而大多數基於"搶跑"策略所產生的MEV被認為是有害的，因為這些交易的收益往往建立在將其他用戶置於不利境地的基礎上。

四、MEV賽道的項目解決了什麼問題？遺留了哪些問題？

涉及到交易排序就會有提取MEV的機會，MEV幾乎是無法避免的。這樣的背景下，MEV賽道下的項目致力於解決兩個問題：

1. 如何預防有害的MEV？
2. 如何公平地分配有益的和中性的MEV？

現行解決方案的做法是：

關於"預防"問題：

項目方為用戶提供私有RPC，並承諾透過該RPC廣播的交易不會被搶跑。比如Flashbots Protect和為Sushi Guard提供服務的OpenMEV。

實踐中，私有RPC會將用戶的交易聚合為"私有訂單流"廣播給特定的MEV搜尋者和區塊建設者，而享有"私有訂單流"的條件是遵守放棄基於"搶跑"策略的MEV提取方式，否則會被踢出白名單。

（圖四：MEV的現行解決方案）

關於"分配"問題：

MEV-Boost創造了一個鏈下MEV機會拍賣市場，MEV搜尋者、區塊建設者和區塊提議者各司其職，共同瓜分MEV利潤。
MEV搜尋者比拼硬體和算法，在有限的時間內找到能夠提取MEV的機會，並且需要讓出足夠多的利潤（支付最高的Gas Fee）；
區塊建設者比拼訂單流資源，使得其構建的區塊能夠包含更高的執行層獎勵，才越有可能被區塊提議者接受；
區塊提議者擁有提議新區塊的權利，能夠決定哪些交易被打包上鏈，但它不一定有強如MEV搜尋者的提取MEV能力，也不一定有如區塊建設者豐富的訂單流資源。與其只透過內存池自身構建區塊，不如接入MEV-Boost，"聽從"區塊建設者的規劃，獲得更高的執行層獎勵。

遺留的問題是：

私有RPC的方案是基於信任假設的，用戶的交易仍可能被洩露、被搶跑，甚至還可能被審查。
私有RPC帶來了私有訂單流，而部分區塊建設者對私有訂單流的壟斷地位會使得MEV提取變得更不透明、更中心化。
在MEV-Boost的分配方案中，用戶的利益沒有得到完全照顧，用戶沒有從MEV提取中獲得任何好處。

五、改進的方向何在？

要解決"搶跑"問題，應該借助加密技術。基於"加密-排序-解密-執行"，將用戶的交易在本地加密，在不被任何人讀取交易內容的情況下完成排序共識，再解密內容，最後按已共識的排序執行交易。這種方案既破除了信任假設，也不再需要私有訂單流。

實現更公平的分配，應該返還用戶應得的MEV利潤。用戶作為創造MEV提取機會的角色，保障他們的合理利益不被侵犯只是最基本的，不應該只保障他們的交易不被搶跑，也應該將一部分MEV利潤返還。