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MEV 的首个五年:过去与未来

James Prestwich
项目介绍与分析
2022-12-27 18:00
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这是一部关于 MEV 的叙述性历史。五年前我向以太坊叙事引入MEV,五年后我仍感觉有点不真实。

原文标题:《MEV: The First Five Years

作者:James Prestwich,Nomad 创始人兼 CTO

编译:倩雯,ChainCatcher

 

前言

 

五年前,我写了一篇博文名为《矿工不是你的朋友》,向以太坊叙事引入MEV。那时,我们并不叫它MEV。Phil Daian和他的合作者一年多以后在他们的开创性论文“Flash Boy 2.0”中将其命名为“矿工可提取价值”。当时我们计划发表一篇后续文章,介绍在EtherDelta和其他主网DEX上生成抢先交易的python片段。后来我参与了HTLC和其他跨链工具的建设,后续的文章被推迟了,最后被永久搁置。

五年后的今天,我坐下来写这篇关于MEV的文章,感觉有点不真实。这种感觉和上次一模一样。我们又一次处于漫长熊市的开端,深陷上一轮投机狂潮的破灭之中。熟悉的感觉又悄然而至。就像上次一样,我确信下一次会有所不同。下一次,我们将从我们的错误中吸取教训,我们将建立更好的东西。也许吧。

作者注:这不是一本MEV入门读物。很多人已经写过相关主题,而且大多数都比我写得好。这篇文章假设你对MEV很熟悉,若你还不熟悉,可以先去阅读一些博客再回来阅读。

这是一部关于MEV的叙述性历史。它不是完全中立的,带有我自己的判断与情感色彩。在这个故事中,我(充其量算)是一个配角,但这是我的博客,所以我可以从我的角度来讲述它。

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MEV:第一个五年

 

MEV是协议设计的基础。每个严肃的从业者都知道MEV,为MEV制定计划,并对MEV有强烈的看法。从我们所处的位置来看,我们很容易忘记我们对MEV的理解是近几年才发展起来的。它和加密货币一样起源很早,但相关的术语、表述和工具仍在发展中。过去的两年彻底改变了我们对MEV的理解。我们很容易忘记,MEV是完全从无到有的。

 

MEV之前

MEV的论述出处可以追溯到2010年代早期对 “费用狙击”(fee snipping)的比特币研究。费用狙击后来被推广到EVM状态模型,并正式成为“Flash Boys 2.0”论文中描述的“时间强盗型”(time bandits)攻击。比特币在发布时实施了第一个(无意中的)共识层MEV抵御措施(100个区块的coinbase成熟度规则),在2014年12月对使用钱包节点进行的交易增加了一区块的时间锁,从而有目的地实施了第一个客户层MEV防御

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费用狙击防御流程图,来自0xB10C

对状态的争夺和受承诺但并不明确的状态转换导致MEV的产生。比特币基本上不存在共享状态,也就没有争夺,而且比特币的状态转换受严格规定,所以MEV通常只限于费用狙击和其他类型的双重支付。也就是说,如果不直接攻击共识机制,比特币矿工可以提取的MEV少之又少。这使比特币不适合进行MEV研究,我们不会花太多时间在比特币或与之类似的链上。

 

MEV的诞生(2018-2019年)

像任何一段良好的关系一样,MEV需要做两件事:争夺和承诺。首先,它需要人们争夺公共状态的控制权。MEV需要受人们欢迎且愿意为之付费的状态。其次,它需要承诺(在执行之前)。在一段时间内,MEV希望人们承诺对状态进行更新(这种状态受人们欢迎、处于被争夺中),但同时这一承诺尚未执行。当人们签署并广播交易时,他们承诺对该状态的控制进行争夺。但承诺和执行之间的滞后使MEV得以介入,在事前和事后接触该状态。它拉动了用户的意图,将他们的承诺推向可接受的最坏结果,使提取者将差价收入囊中。

DEX是MEV实施的绝佳之地。他们有一个完美的争夺方案:每个人都想在市场上进行交易,而每个交易都可以与其他交易竞争。比如,2016年自撮合的订单簿DEX设计EtherDelta就允许矿工在交易中获得优先权,但没有人真正利用它做任何事情。一些链上自动撮合的CLOB(中央限价订货簿)在当时看来是很疯狂的,现在回想起来也是很奇怪的。虽然我们知道手续费费钱,但到2018年中期,一单位手续费的价格大约是今天的1/400,是去年的1/10000。直到2020年,我们才对手续费市场有直观理解。

2017年DAI(现在的SAI)的推出为DeFi引入了清算。清算引入了大量但不频繁的MEV(Spike MEV)。在过去的几年里,我们观察到预言家通过作弊来赢得自己协议的清算,并且通过极端的手续费拍卖来赢得Spike MEV。Spike MEV也可能是由黑客、NFT掉落和其他特殊事件产生的。因为它不能被分割成小包,所以Spike MEV对协议运行有很大的影响。协议设计必须考虑到不经常发生的、但可能后果重大的恶意激励。

另一方面,DEX倾向于随着外部市场的变化而变化,从其市场的移动中产生Flow MEV。它的特点是更频繁、更小的MEV数据包。AMM的目的与MEV密不可分,它们的存在是为了跟踪外部市场,通过向提取者赠送价值来实现这一目的,这些提取者将恒定函数推向“公平”的定价。实际上,它们通过提取MEV的“套利者”来维持效率。2018年中后期的第一批AMM(首先是Bancor,然后是Uniswap)开始在订单簿上进行流动。这导致相应的MEV增加,并引起了人们对这个问题的极大关注。当然,在2018年,Uniswap的资金池是以个位数计算的,而且资产少得多。

这时的MEV研究几乎不存在,当然,我们甚至不叫它MEV。我们大多称它为抢先交易,借用TradFi交易所的“DEX抢先交易”或“清算抢先交易”。我们知道它不仅仅适用于插入订单的情况。在理论上了解回跑和三明治攻击后,我们知道,如果提取者有利可图,交易可以被延迟或回撤。

过去的DeFi也许不知不觉建立起创造MEV的必要环境。然而,没有人真正担心这个问题。当时的状态还不够理想,所以回报还不存在。因为没有人有这方面的实际经验,我们甚至不清楚当提取到来时究竟会发生什么。

 

Flashbots 的形成(2019-2020年)

随着2019年4月“Flash Boys 2.0”的发表,MEV研究开始流行起来。我建议你重读这篇优秀的文章,了解一下每位作者。它是协议和机制设计者的奠基性论文,它将永远是标准课程的一部分。如果没有Tina,我想它的发展可能早已经停滞不前。

2018年初我和Tina在某个VC的办公室认识。我们是通过一个共同的朋友联系上的,我们的推介会当时也在一起。我当时正在推销Summa的HTLC变体项目,由于我们了解到需要两个在线方的跨链协议存在局限(以及市场对复杂性的包容程度),该项目最终被叫停。Tina在推销一个关于在农场挤奶的社交区块链游戏(不是后来的CoW Swap)。我们对衍生品挖矿有共同的兴趣,并对如何进入这一领域有一些想法。我们在熊市的每一次黑客马拉松上都会交谈。她擅长选中超前的想法,并围绕它组建团队。她的黑客马拉松项目后来成为CarboClan,这个游戏基于衍生品挖矿,游戏内容和做蜂蜜柠檬有关。

在2019年的后半年,Tina开始组织活动。她只用一周就搭建起defi.wtf,并与DevCon Osaka一起举办。仅3周后她又举办了macro.wtf。此后不久,Pirate Ships成立,这个名字来自2019年我们在EthDenver开的一个关于闪电贷和闪电铸币(flashmint)的玩笑。Pirate Ships是由Tina在旧金山、纽约和其他地方举办的沙龙式聚会。你可以在这里找到一个不拘一格的研究人员、工程师、操作员、骗子和其他加密货币从业者。这些“船”(沙龙)有些时候会邀请研究人员,有些时候会有特定主题,有些与在当地的人进行随意小聚。这个组织从2019年底也就是整个大流行病期间运行,吸引了最坚定的支持者们。

Flashbots的诞生要远远归功于Pirate Ships,而非论文“Flash Boys 2.0。它是作为一个永久的“船”诞生的。MEV Ship成立于2020年中期,并从一个人的空间扩展到线上的数字集体。其他Flashbots的创始人和管家——Stephen, Phil, Alex——被拉进了这艘“船”(你仍然可以在Flashbots docs中找到一些故事)。最终,“船”正式成立,改名为“Flashbots”,配有可爱的机器人表情符号,悄然之中开启不朽的篇章。

那一整年是漫长等突破的时刻。Flashbots Research(即MEV Ship)首次亮相,将MEV推向了以太坊对话的中心。DeFi之夏已然开始,但我们还不知道它会对我们有什么影响。Mev-explore和Mev-inspect的发布为可用MEV的链提供了粗略的工具,突然间这件事情就变得切实可行——它不再只是一个理论。那年秋天Flashbots拍卖会的到来,宣告着MEV提取工具近在眼前。钱随处可见,“捡钱”的比赛也拉开序幕。

MEV Ship为Flashbots打下基础,并树立了合作研究和实验的文化,推动了该组织的发展。从这种文化中衍生而来的清晰使命已定义了MEV的叙述。MEV提取将不可避免地产品化,但Flashbots的文化和精神却不然。

 

专业化(2021年至今)

当然,MEV Ship和Flashbots的光环吸引了很多技术人才。Flashbots拍卖会(mev-geth和flashbots中继器)在2021年1月推出——在Flashbots宣布后的不到3个月里——非常完美的时间点。以太坊迎来历史上最大的涨幅,MEV生成量相应大增,在这样时刻的初期,Mev-geth被推出了。

在Flashbots拍卖之前,一些勇敢的搜索者通过向交易池广播交易和具体的手续费来提取MEV。这不可靠,也十分低效。它要求搜索者看到交易池中的交易,在区块内模拟、提取和广播。EIP 1559之前对费用的规定和交易池的普遍不可靠使这一过程变得复杂。假设区块按费用排序,抢先交易将对费用进行选择,尽可能在目标对象之前立刻执行。Spike MEV交易会支付令人震惊的高额手续费。因为搜索者使用了公共交易池,所以会出现激烈的实时拍卖。这就导致了一个混乱又有趣的局面。

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Flashbots拍卖的相对简单性推动了它的采用。它简化为一个单一的RPC端点,允许搜索者提交捆绑物,捆绑物应完全按照指定的方式包含在区块中,而恢复(revert)这一动作会抛弃捆绑物。这为专业化创造了一个简洁的接口。搜索者猎取和捕获MEV,并确保它捆绑好,将其传递给矿工以纳入链中。Flashbots拍卖很快就定义了提取,以至于其他系统几乎没有任何意义。

Flashbots拍卖的后续发展是我们在mev-boost所见的那样,将“建造者”与“生产者”(矿工和质押者的统称)分离。我第一次听说提议者-建设者分离(“PBS”)是在2019年的EthBerlin。 Will当时在eth2上工作,教给我很多关于“无状态以太坊”设计中状态见证生产与更新的事情。我不记得当时我们叫它什么,但它被概念化为一个协议规定的专门节点,负有额外的责任。“无状态以太坊”因大流行病而终结。MEV PBS是mev-boost中的实例,它存在于协议之外,是基于市场的专业化,而不是由协议规定的专业化。

今天,我们已有一个相对成熟的MEV供应链。搜索者在交易流中挖掘MEV,相互竞争价格上涨和流量。搜索需要技巧和极度的专业化。他们秘密进行,因为要保持对其他搜索者的优势。建设者接受来自搜索者的捆绑物,并将其建成区块。搜索者和建造者相互共生。建设者依靠搜索者进行提取,而搜索者则依靠建设者诚实地包含捆绑内容。

构建者从提议者(矿工或质押者的统称)那里购买将其区块纳入主链的权利。提议者拥有协议赋予的权利,可以将区块添加到链上,并选择支付最多MEV的构建者区块。用户创造MEV,由搜索者进行提取。搜索者支付给建造者;建造者支付给提议者。齿轮加上油,区块被组装起来,交易进入了链中,就这样转动了起来。

既然我们在讨论这个话题,那么就简单说一下。捆绑有一个意想不到的副作用:它们导致搜索者顺便补贴了提取目标的交易费用。当搜索者将用户交易纳入捆绑交易时,该用户交易会比其他情况下更早、更可靠地进行确认。搜索者提取的MEV在供应链上被部分支付给建造者和提议者。这有效地将部分提取的MEV转换为捆绑交易的交易费用。从本质上讲,提取的MEV向提议者支付了“影子费用”。交易的优先级首先由其MEV决定,其次是其协议费。

提取意外地破坏了EIP-1559。非捆绑式交易在基价以外收取Gas费(按照Gas数计算)。而捆绑式交易实际上仍然是一种第一价格型拍卖,在基本费用上进行统一的小费收费,而不是按Gas计算。也就说现在有两个互相依赖的收费市场。一个是MEV交易的影子市场,一个是其他的常规市场。MEV能购买到优先权。我们在EIP 1559(当然还有其他所有收费机制)之前就预测到了这些影子收费市场的出现。但我们没有预料到的是使用MEV的市场情况。由于提取在幕后运行,用户从影子市场中受益,甚至没有意识到它的存在。

从机制设计的角度来看,MEV驱动的PBS很可能不是“安全”或“激励兼容的”。到目前为止,Flashbots的做法是依靠诚实的假设来填补激励机制的空白。然后他们将这些假设确立为市场规范行为。为什么建设者不把捆绑物拆开来,而是采取MEV?为什么建设者不包含被恢复的捆绑?因为违反这些市场规范会导致搜索者停止使用中继器。我们认为让游戏迭代起来,比让游戏结束,直接抢夺捆绑的MEV更有利可图。我不确定,这种机制长期来看能否支持Spike MEV和垂直整合。

拍卖的激励不相容性可以被安全地暂时忽略。目前的市场规范已经足够。机制设计已向市场压力低头。利润率的压缩是今天MEV供应链唯一相关的问题。由于提议者拥有选择区块的独家权利,建设者必须在价格上竞争。他们被迫放弃越来越多的MEV份额,交给提议者,并从搜索者那里获取更多的份额进行支付。由于提议者占据了大部分份额,MEV的利润率已是崩溃态势。

从根本上说,提议者提取租金。建设者和搜索者不能从其他人那里购买,也不能拒绝购买。提议者被协议授予独家权利,能够选择下一个区块,并且可以不受监督地行使这一权利。套用一位相当著名的政治家Rod R. Blagojevich的话“提议者得到了如黄金一般的东西。他们不会白白放弃它”。提议者被协议授予极大的权利,这不是一种道德或自然权利。它是由协议的规则授予的,可以人为改变。不管怎么说,提议者因延长区块链获得报酬,然后建设者再向提议者支付报酬,让他们以特定方式延长区块链,这便是一次获得两份报酬。

在MEV提取之前,排序是一个不那么重要的角色;通胀型区块补贴是主要的激励措施。因此,权利随意地被免费分配。这就是为什么提议者没有为这项权利支付任何费用。它过去没有任何价值。但现在,排序包括对大量MEV的权利,这种不对称的权力关系使MEV的供应链被扭曲。这一领域的研究正在进行。未来我们有可能看到协议内机制被提出以解决这一问题。

Sunny主张对进行中的交易进行加密。加密交易可以防止提议者在交易被排序前了解到MEV值。就我个人而言,我感兴趣的点包括将MEV纳入分叉选择规则的设计、将订购权卖给价高者,和保留大部分提取的价值用于协议内再分配。

 

MEV:第一个五年

 

那么,我们现在该何去何从?五年前,MEV起源于好奇心。它是研究人员晚餐时谈完正事之后小酌几杯的结果。MEV等待着DeFi活动和实践经验的正确结合。当我们进入2021年的牛市时,Flashbots靠着MEV研究在浪潮中一路上升。

现在,我们举行MEV专题讨论会,让搜索者和开发者一起讨论有关MEV的协议设计。市场结构已经确定好这3个角色的配置,并开始测试其极限。虽然人们仍然尊重Pirate Ship的理念,但以太坊上的提取已呈现专业化的态势。在未来,MEV将不会被任何精神或研究所定义。MEV的故事将由利润率书写。

纵观其历史,人们(包括我)都认为MEV或危险或邪恶。“偷窃”这个词被戏谑地提及过不止几次。但最近几日,我开始认为这种价值判断并不合理。MEV是一种事实。再多的哲理、研究或机械组合都不会改变这一点。这就是为什么我很高兴能够见证有力的MEV提取供应链的出现。专业化的MEV就是可预测的MEV;可预测的MEV就是有用的MEV。我们没有聪明到可以提前规划市场,所以让我们尽可能利用能利用的一切吧。

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