NGC Ventures：MEV 再分配的路径探索

作者：Tudd Cai，NGC Ventures

提到 MEV(Maximal extractable value) ，大多数用户会对它深恶痛绝。当我们在  Uniswap  上交易 Meme 币时，会设置较高的滑点确保能够在剧烈的波动中买入卖出，但这却给了 MEV 机器人抢先交易的机会。例如我们在交易前段时间很火的 MeMe 币 PePe 的时候，我们用 ETH 来购买 PePe，当搜索者(Searcher)注意到该笔交易时，他们会采用更高的 gas 来抢先购买 PePe，使得 PePe 价格上涨，让我们买到比理论上数量更少的 PePe，随后搜索者卖出获利，这个过程便是三明治攻击（Sandwich Attack）。作为一般用户，应对三明治攻击可以设置较低的滑点，比如 0.1% ，这会让抢跑机器人缺少可盈利的空间。可是这样滑点过低会导致大额交易容易失败，且仍需要支付手续费。用户还可以选择提高 gas 费用，这会增加机器人的攻击成本。缺点是这同样也增加了自己的交易成本。

可以看出，面对 MEV 机器人，用户很容易成为相对弱势的一方。然而对于 MEV 机器人而言，并不意味着一本万利，随意收割用户。由于默认情况下所有的交易都在以太坊公开的内存池中，每笔交易都会被监控，MEV 中的搜索者会检查是否有可能利用这些交易。当多个搜索者竞争同一笔交易的时候，MEV 中的构建者(Builder)通过 priority fee 抢占了下一个区块的空间, 导致正常的交易被堵塞, 上链成本变高。所有交易都会上链，但是只有一个搜索者能成功，这就导致了其他没有成功的搜索者蒙受不必要的损失。为了保护用户，有致力于优化 MEV 问题的项目方为用户提供私有 RPC，并承诺通过该 RPC 广播的交易不会被抢跑，比如 Flashbot Protect RPC 和 OpenMEV RPC ( Sushiswap 的抗 MEV 服务商）。以前者为例， Flashbots Protect 是一种 RPC 工具，是用来抵抗试图抢先用户交易获取利润的机器人，对比其他节点提供商, 主要是将交易发送到私有化的内存池而来避免交易上链前被搜索者看到，有效地减少了三明治攻击的情况。

当搜索者之间的竞争加剧且用户也被保护的时候，搜索者便产生了向用户合作的请求。那用户为什么要同意和搜索者的合作呢？因为公共内存池中的 MEV 能避免被搜索者捕捉，但私人交易池中的 MEV 仍容易被捕捉，即使用户采用了 Flashbots Protect RPC，也只能防止公共内存池中的搜索者捕捉其潜在的 MEV，Flashbots Auction 中的搜索者仍然有机会针对它的交易提取 MEV。Flashbots Auction 提供了一个私人交易池 + 一个密封的区块空间拍卖机制，允许区块验证者将寻找最佳区块构建的工作外包给搜索者。在这个私人交易池中，搜索者可以私下交流。通过 Flashbots Auction，搜索者不再需要通过 Gas War 的方式来确保自己的交易被优先打包，也无需支付失败交易的费用。

用户想既然无法完全规避被提取 MEV，不如自己也从搜索者那获取一些返利。于是，一个共赢的方案出现了，它的名字叫 MEV-Share。MEV-Share 是由 Flashbots 在 2023 年 2 月提出的一种协议，实现了用户的可编程隐私（programmable privacy):用户有选择地与搜索者共享有关其交易的数据。这让用户可以决定他们的交易通过什么方式，在什么时候以及由谁执行。默认情况下，用户只共享交易的哈希和支持的流动性池地址。搜索者通过搜索可编程的私有订单流(私有订单流是指提交给 Flashbots 拍卖系统的非公开可见的交易活动和订单信息)并在订单流拍卖中出价，以获得执行用户私有订单的权利。用户这种有选择地披露交易数据的方式可以帮助搜索者更好地出价，优化了搜索者之间的竞争，用户也会收到构建者返还的费用。那么，谁来调解用户与搜索者之间的数据交换呢？MEV-Share 引入了一个名为 Matchmaker（媒介）的新参与者来调节这种交换。

Matchmaker 可以对 MEV-Share 供应链过程中的三个环节进行调节。它可以接收用户的交易并有选择地与搜索者共享这些交易的数据。它还可以将用户的私人交易插入搜索者未构建完成的捆绑包(Bundle)中，从而创建完整的捆绑包。捆绑包是在 Flashbots Auction 中引入的角色，捆绑包由多笔要执行的交易组成。它们可以由搜索者发给构建者，构建者将收到的捆绑包中挑选出最有利可图的打包成完整区块再发给中继器(Relay)，最后由中继器发送给验证者（Validator）。在 MEV-Share 中，Matchmaker 可以将完整的捆绑包连同构建者需要遵守的有效性条款（例如，将费用返还给用户）一起发送给构建者，构建者必须遵守有效性条款才能参与到 MEV-Share 供应链当中来。我们知道，MEV-Share 是用户与搜索者之间的合作，为什么构建者也会参与进来呢？这里便需要介绍在 MEV 过程中的各种角色分工。

在以太坊转为权益证明的当下，验证者可以自行为内存池中的交易排序并将其打包，或者也可以选择打包 MEV- Boost  推送过来的经过构建者排序过的，拥有更高 MEV 收入的区块。通过 MEV-Boost，验证者的收入会大幅增加，所以绝大部分验证者会选择接入 MEV-Boost，而不是自己排序。实际上，根据 mevboost.pics 的显示，目前接入 MEV-Boost 的验证者比例已经高达 90.7% 。

在 MEV-Boost 供应链中，有着五种不同分工的角色：用户、搜索者、构建者、中继器、验证者；他们之间的关系可以参考下图。用户是订单流的发起者，当用户在区块链上提交一笔交易时，该笔交易一般会先进入内存池的交易池中。搜索者（套利和清算机器人、DeFi 交易员、以太坊 Dapps）开始检索内存池，寻找可提取的价值，然后将交易捆绑在一起提供给构建者。构建者（一般是专业的机构），负责将来自搜索者的交易，以及来自公共内存池(public mempool )和私有交易订单流(private transaction order flow)的交易打包成区块。中继器负责连接构建者和验证器，验证构建者提交区块的有效性和出价，并将有效的最高出价提交给验证者。验证者便是以太坊转为权益证明后的矿工，验证者也称提议者，负责向网络提议区块，并将区块添加到链中。目前验证者的竞争格局稳定， Lido  占据市场份额的第一。验证者既可以获得共识奖励（区块奖励），也可以获得执行的奖励（MEV+Tips）。

可以看出，构建者是 MEV 供应链中的重要组成。虽然 MEV-Share 调节的是用户与搜索者之间的关系，可假如构建者行为不当，对订单流产生负面影响，用户几乎没有追索的可能。因此，构建一套与可信赖的构建者共享订单流的方法是很有必要的。Flashbots 正在构建这样的方法，为了从 Matchmaker 接收订单流，构建者必须遵守公平市场原则。在这个原则中，构建者需要确保以市场中立的方式行事，并且不会利用他们的特权地位来操纵拍卖，从而损害用户的利益。因此，MEV-Share 还有着削减订单流中心化程度的作用。

那么，用户，搜索者和构建者怎么使用 MEV-Share 呢？MEV-Share 协议包含在 Flashbots Protect 中。用户可以通过 Flashbots Protect 连接到 Flashbots Matchmaker。用户还可以配置他们的 RPC 请求来选择是否与注册过的区块构建者共享他们的订单流。搜索者可以订阅 Flashbots Matchmaker 来搜索可编程的私有订单流，而构建者可以通过 MEV-Share 接收订单流。

如果用一句话来形容 MEV-Share 的作用，那该怎么形容呢？我的理解是通过可编程的交易数据共享来实现 MEV 供应链的协作和优化。我们知道，MEV-Boost 致力于优化构建者和验证者之间的合作，而 MEV-Share 是为了用户和搜索者做同样的事情。在不远的未来，也许还会实现搜索者和构建者之间的合作方案。

不妨进一步思考，为什么我们需要 MEV 供应链的成员们共享与协作？为什么 Flashbots 致力于提出这些切入点小却意义非凡的解决方案？我认为追根究底这是一种去中心化的价值主张。众所周知，MEV 市场是专业性强、竞争激烈的黑暗森林，而 Flashbots 更愿意鼓励社区合作，他们的理想是打造一个无需许可、透明和公平的 MEV 生态系统。

 1）对于区块链，他们希望实现最大程度的去中心化排序。对于验证者，他们希望实现区块空间的最大收入。

2）对于搜索者和构建者，他们希望实现对用户和搜索者交易的开放性访问，复杂个性偏好的表达和跨链协调。

3）对于用户，他们希望实现最好的订单流执行路径和最低的费用。“偏好、隐私、协调”等关键词本就是去中心化的具体表达 。

如果说 MEV-Share 致力于在 MEV 供应链中起始端的研究，另一个叫做 MEV- Burn  的提案则致力于 MEV 供应链末端的研究。在现行的 MEV-Boost 体系下，MEV 被搜索者捕获，并以 gas fee 的形式流向了区块构建者，验证者和以太坊网络本身。搜索者支付的 gas fee 一部分根据 EIP-1559 协议被燃烧，另外一部分以 tip 的形式流向了区块构建者，构建者支付费用给验证者来向网络提议区块。对于构建者而言，MEV 的利润反映为“交易费用（Gas）+ 搜索者支付手续费 - 销毁的 Gas 费用 - 构建者给验证者的费用”。对于验证者而言，MEV 利润反映为来自构建者支付的费用，对于以太坊网络，MEV 的利润反映为根据 EIP-1559 被燃烧掉的 ETH。

EIP-1559 是为了解决以太坊交易拥堵导致效率低下的问题，它能够动态地调整 Gas 费的上限以应对短时的交易高峰，避免交易量过多导致的网络拥堵，改变了付费结构和付费流向，从而保证区块的使用率。而在 MEV 的流程中，区块网络同样存在着类似的拥堵问题，称之为竞争费用。套利者愿意为更快的执行交易支付大量的 gas 费，由此产生的竞争费用，正是 MEV-Burn 燃烧的目标。

在现行的体系下，验证者可以通过 MEV 贿选来垄断 slot（在以太坊 PoS 中，每 12 秒为一个 slot）实现盈利目的,验证者完全可以控制什么交易在哪个 slot 上发生。即使 MEV 供应链的其它成员做了很多事情，验证者总是享受相比较之下更多的收益。当控制越多的验证者就能获得越多的收益时，这就会带来中心化的问题了，即单一验证者具有对提议区块的垄断权利。为了让验证者们竞争起来，都在为提出区块的奖励而奋斗，MEV-Burn 的提案出现了。该提案的核心思想是在协议内拍卖共识层的“出块权”。一旦选出验证者中的获胜者，他们提出的执行区块将被燃烧至少与他们的出价一样多的竞争费用。这个想法会促使验证者的最高出价接近区块中的最大可提取价值，因而能够销毁部分 MEV。

那么为什么要燃烧 MEV 呢，这样做有什么好处呢？首先是 MEV 的燃烧可以减少 MEV 的尖峰效应。如下图所示，平均 MEV 支付（图片仅描述了 Flashbots 通过 MEV Boost 创建的区块）约为每个区块 0.05 ETH。但有时候，它可能会猛烈地飙升至平均每个区块 1 ETH。在这些市场动荡时期，曾有以太坊区块被幸运的验证者从单个区块中榨取了超过 100 个 ETH！

而 MEV 的燃烧可以使尖峰变得平滑，这样可以增强共识的稳定性。尖峰平滑减少了个体提议者(individual proposers)通过短链重组，P2P攻击等方式来窃取 MEV 的动机。极端的 MEV 峰值可能会给以太坊带来系统性风险，MEV-Burn 能够增强网络的安全性。

另一方面，MEV-Burn 能够产生与 EIP-1559 相同的经济效益。在以太坊权益证明的机制下，验证者的奖励主要体现在基础奖励（base reward）上，基础奖励代表了在每个时段的最佳条件下每个验证者的平均奖励。这是根据验证者的有效余额（最大为 32）以及活跃验证者的总数计算的。

而对于 ETH 的发行量而言，发行量与验证者数量的平方根成正比。MEV 的燃烧减少了验证者的收入，从而减少了 ETH 质押的总奖励，这也会导致 ETH 质押量的下降。随着 ETH 质押量的减少，ETH 的总发行量也会减少。由于信标链被设计为仅通过发行来确保安全，因此 EIP-1559 和 MEV 燃烧可以减少对经济安全的过度投入并提高经济效率，验证者数量变少可以减轻信标节点的压力。MEV 的燃烧也可以达到为 ETH 增加稀缺性的效果。假如 MEV-Burn 能够成功实施，ETH 供应量的减少速度将加快约 2.5 倍。

另一个有趣的点是纳税——在传统商业中，一家公司想把利润分给股东，往往有两个选择，第一个选择是向股东支付股息，第二种是像苹果公司一样回购股票。而回购往往作为资本利得缴纳资本利得税( Capital Gains Tax)，而股息缴纳所得税( Income Tax)，MEV 燃烧的模式便很类似于回购。对于大多数司法辖区而言，所得税明显高于资本利得税。在英国，所得税是 50% ，资本利得税是 20% 。EIP-1559 和 MEV 燃烧可以将用户应当缴纳的所得税转换为资本利得税，显著提高某些司法管辖区对于加密货币的税收效率。EIP-1559 已经阻止了约 100 万 ETH 的税收抛售压力，MEV 燃烧同样可以阻止数百万 ETH 的抛售压力。

 一系列关于 MEV 的解决方案，都是为了致力于建立一个公平、透明、安全的交易环境。在 MEV 再分配的路径探索中，我们看到了用户与搜索者的合作，验证者之间更为激烈的竞争，可 MEV 还是面临着一些中心化，分配不够公平的挑战。在研究的过程中，Flashbots 等团体表达了对保持去中心化的承诺，对 MEV 涉及的每个用户和每个领域偏好的尊重，并期待更多的人加入进来研究和讨论。展望未来，我们期待着更加深入的研究和创新，不妨向着更多的权力下放前进！

参考资料：
https://collective.flashbots.net/t/announcing-mev-share-beta/1650
https://writings.flashbots.net/searching-on-mev-share
https://docs.flashbots.net/flashbots-protect/rpc/mev-share
https://ethresear.ch/t/mev-burn-a-simple-design/15590
https://ethresear.ch/t/burning-mev-through-block-proposer-auctions/14029
https://www.youtube.com/watch?v=jlGc0npwkeU&pp=ygUIbWV2 IGJ 1 cm 4% 3D
https://ethereum.org/en/developers/docs/consensus-mechanisms/pos/rewards-and-penalties