原文标题：《MEVandFlashbots:TheUniquelyDeFiTale》
作者：?0xFishylosopher
编译：深潮TechFlow
介绍
MEV，即最大可提取价值，是区块链设计的副产品，是一种独特的DeFi现象。
本质上，MEV只是一种利润最大化的行为实例，即操作区块链的验证者寻求在验证交易任务上最大化其利润。虽然有人可能会争辩说MEV可以通过提高资本效率而有益，但它会显著影响使用去中心化应用程序的用户体验，包括更高的Gas费用、滑点，以及验证者勾结和中心化等风险。
在本文中，0xFishylosopher?将首先探讨MEV作为理论概念以及它对生态系统造成的系统性风险。紧接着，以Flashbots为案例研究，探讨DeFi社区如何试图解决MEV的所有这些负面外部性。
“FlashBoys”俱乐部
MEV是区块链技术的一个特性，而不是区块链技术的Bug。在给定的区块链网络中，验证者决定将哪些数据放入链上。具体而言，他们可以控制哪些数据在链上的顺序。事实证明，某些交易给予了验证者巨大的利润。因此，作为理性的经济主体，验证者将以最大化交易费用的方式安排交易。
这个MEV的概念首先由智能合约研究员PhilDainan在一篇名为“FlashBoys2.0”的重要论文中详细阐述，研究人员在其中强调存在大量的机器人和套利代理试图“预测和利用”普通用户的DEX交易，类似于传统金融中高频交易员积极优化交易延迟。为了了解这种现象的规模，仅在撰写本文的最近24小时内，通过MEV操作实现了2578ETH，约合时价490万美元的利润。
尽管MEV是一个泛称，包括许多不同的套利方法和情景，但有几个关键特征支撑了DeFi的许多MEV机会。首先，许多MEV是通过“优先Gas拍卖”的过程实现的，用户可以支付更高的交易费用，以便让他们的交易先运行。由于许多套利机器人依赖于让他们的交易先运行以获得利润，这些机器人将参与Gas竞价战，不断提高价格，以便让他们的交易被验证者运行，从而导致网络拥堵严重，使普通用户无法运行他们的交易，除非他们也支付高昂的交易费用。
Paradigm正在开源MEV Bot 框架“Artemis”:5月5日消息，加密风投公司Paradigm宣布正在开源 MEV Bot 框架“Artemis”，Artemis 是一个用 Rust 编写 MEV Bot 的框架，具有简单性、模块化和高性能等特点。Artemis 通过为编写 MEV Bot 提供灵活和可重用的组件，并作为贡献策略和守护者的存储库，来缓解 MEV 市场中新进入者面临的诸多障碍。
Artemis core 包括三个主要组件，有 Collectors（接收如未决交易、新区块、链下订单等的外部事件，并将它们转化为内部事件表示、策略（包含每个 MEV 机会所需的核心逻辑）和执行器。此外，Paradigm 正在开源跨市场 NFT 套利策略。[2023/5/5 14:44:07]
另一方面，验证者是这种情形的主要受益者之一。事实上，权力越大，利润越大：因为验证者拥有决定运行哪些交易的权力，他们可以通过确定哪些交易给他们带来最多的现金来获得“排序优化”费用。然而，在实践中，让验证者完成整个MEV搜索、打包和执行流程太过繁琐。因此，大部分的“排序优化”被外包给了专门的搜索者、构建者和中继器，这些中介可以想象成是验证者的“秘书”，他们为了获得一部分利润而简化了MEV的过程。具体而言，搜索者将寻找MEV机会，构建者将这些机会捆绑成完整的“块”，中继器将这些完整的“块”发送给验证者或实际的块构建者。因此，现代MEV生态系统的总体情况如下：
正如我们之前所提到的，虽然MEV启用的套利可以带来一些好处，包括更高的资本效率和确保价格在不同交易所之间保持一致，但对于最终用户来说，可能存在巨大的负面外部性，例如导致更高的交易费用、执行速度变慢和更高的滑点。然而，这并不是MEV对区块链构成的最大风险——特别是如果验证者相互勾结，MEV实际上可能会破坏区块链共识层的安全保障。
DeFi资产管理公司MEV Capital提供Uniswap对冲策略:金色财经报道，DeFi资产管理公司MEV Capital使用由加密货币衍生品专家 OrBit Markets 发行的期权合约来对冲流动性提供者的头寸并防止Uniswap (v3) 流动性池中的损失。到期时，期权合约在场外结算，如果流动性提供者 (LP) 的头寸价值增加，则由 MEV Capital 支付余额，或者如果 LP 头寸的价值减少，则期权柜台与 MEV 结算差额。[2023/3/15 13:06:15]
这个安全问题源于激励调整的问题——在所有这些有利可图的MEV机会中，矿工可以通过优化交易费用而非坚持恒定的区块奖励津贴来赚取更多的利润。正如Dainan所写的那样：
因此，矿工可以分叉一个高费用的块，保留一些费用来吸引其他矿工在该分叉上构建。在极端情况下，偏离协议的激励可能会导致经济理性的矿工的策略混乱，从而降低区块确认提供的安全性。
这被称为“削价攻击”，是MEV可能破坏区块链基本安全保障的几种方式之一。其他已知的攻击包括“时间强盗攻击”，其中验证者不是勾结来从当前块中窃取有利可图的交易，而是通过勾结来重写过去历史中的MEV机会。此外，MEV提取甚至不需要在链上进行，因为完全可以通过链下的后门交易来完成，例如大型交易者和验证者之间的交易。
因此，我们可以看到，MEV实践在区块链生态系统中面临着很大的风险。
Flashbots和对抗MEV的战争
考虑到未受限制的MEV可能带来的潜在严重后果，已经有几个项目和团队致力于减轻这种实践的负面外部性。在这个领域中最重要的团队之一是Flashbots，这是一个致力于重新调整MEV激励的项目，以一种既足够奖励验证者诚实地构建链条的行为，同时又减轻普通用户的最坏影响的方式。
为此，Flashbots试图采取三个不同的步骤：揭示MEV的“黑暗森林”，民主化MEV的提取，以及将利益重新分配回生态系统。为了实现第一个目标，Flashbots有一个专门的产品称为MEV-inspect，旨在“照亮”MEV的“黑暗森林”，以量化MEV造成的负面外部性并突出问题的规模。
Alpha Homora用户因MEV机器人损失40ETH，项目方将全额赔偿并修复问题:10月23日消息，跨链 DeFi 协议 Alpha Finance Labs 表示历史上共有 20 个地址在使用杠杆挖矿协议 Alpha Homora V2 的时候，因为交易被 MEV 机器人发现而损失总共 40.93 ETH。Alpha Finance 表示将以 ALPHA 代币的形式全额赔偿这些损失。对于该问题，Alpha Finance 认为是 Uniswap V2 的智能合约有隐含假设（implicit assumptions），这些假设未在合约层面上明确说明，所以他们认为这会导致滑点未被检查。Alpha Finance 表示会修复该问题，在交易时进行检查，所以这些情况将不再发生，安全审计机构 OpenZeppelin 和 Peckshield 也已经确认了该修复方案。[2021/10/23 6:09:30]
另一方面，民主化MEV的提取和重新分配利益的两个目标则更为复杂，包括整套产品，随着问题范围和重点的变化而逐渐发展。在某些方面，可以说Flashbots在过去两年的产品开发历史本身就是以太坊增长和发展的时间轴。
Flashbots发布的第一组重要产品是MEV-Geth客户端，或者是以太坊Golang的修改版本，它能够更好地通过将其路由到私有交易池来防止MEV操纵。在这个新客户端之上建立了一个MEV拍卖市场，使用“第一价格密封竞标”方法，每个参与者只允许提交一个价格，而且拍卖参与者都不知道其他参与者出价的价格。通过这种设计，Flashbots减轻了先前讨论的“价格竞标”战争。
创建MEV-Geth和MEV市场的指导原则是通过一种名为“提议者-构建者分离”的激励重新对齐过程来分散验证者构建块本身的权力和责任。使用MEV拍卖的验证者不必进行复杂的MEV搜索和交易打包过程，而是可以简单地查看MEV市场，找到哪些交易将为他们提供最高的MEV，并放置反映其实际偏好的单个出价。此外，为了防止验证者包括自己的交易并从用户交易的前置交易中获利，实际交易细节直到块构建完成后才会公开。
数据：以太坊链上交易次数一周下跌10%，Gas费与MEV三连跌:受到以太坊链上交易次数稳中有降的影响，今日以太坊Gas价格也处于较低水平。根据Etherscan的监测，5月25日以太坊链上交易次数约为128.94万次，较7日前减少了约9.52%，较5月9日创造的本月单日交易量最高值下降了约24.89%。
根据北京时间16:00的数据，如果用户想要以较低的速度（大约9分36秒）打包自己的交易，仅需支付31 gwei；如果想要以平均速度（大约30秒）打包交易，需要支付40 gwei的Gas价格；如果想要快速地（大约30秒）打包交易，需要支付47 gwei。
目前ERC20代币转账在低、中、高三种确认速度水平下需要分别支付的Gas费约为5.83美元、7.52美元和8.84美元。
从趋势来看，以太坊上的平均Gas价格已连续3天下降。 今日平均Gas价格为38 gwei，最高Gas价格为46 gwei，二者7日下跌均超过65%。目前，平均Gas价格处于自今年以来的较低水平。
受其影响， 最近3天MEV（最大可提取价值）也大幅减少。截至17:00，今天的MEV仅为1588.9 ETH，较昨日下降约64.73%，较3日前下降约为86.58%。（PAData）[2021/5/26 22:47:22]
那么，为什么验证者会使用这个算法并放弃前面提到的有利可图的MEV机会呢？这是因为Flashbots算法只需从市场中选择MEV交易，对于验证者来说更容易和更便宜。随着越来越多的高质量MEV交易通过这个市场而不是直接在链上进行，验证者通过坚持使用Flashbots可以获得更高的回报。结果非常令人印象深刻：在MEV-Geth发布后不久，超过90%的以太坊验证者开始使用这个方案，从而显示了激励重新对齐在解决潜在问题方面的重要性和有效性。但随着以太坊生态系统的发展，从2022年9月开始从工作量证明模型转向权益证明模型，这种以“提议者-构建者分离”为基础的概念的变化也成为必然。
PoS比PoW更高效的主要原因是，在PoW中，每个节点都必须从头开始构建和提出块，而在PoS中，只有少数几个验证者作为主要块提议者将数据附加到区块链上。虽然这对环境和计算效率来说很好，但由于MEV的有利吸引力，这可能会带来额外的中心化风险，特别是如果验证者与市场卖方的关键“构建者”勾结。即使是Flashbots自己运行的私有交易池也可能会受到勾结的诱惑，当然，将信任放在单一实体身上违背了去中心化的理念。
Rain Financial获600万美元A轮融资 MEVP领投Coinbase等参投:1月17日消息，数字货币交易所Rain Financial宣布完成600万美元的A轮融资，Middle East Venture Partners（MEVP）领投，Coinbase、Vision Ventures、CMT Digital、Abdul Latif Jameel Fintech Ventures及DIFC参投。Rain Financial成立于2017年，其巴林子公司Rain Management W.L.L.于2019年获得巴林央行颁发的第3类加密资产服务提供商许可证，成为中东地区第一个获得许可的加密资产平台。[2021/1/17 16:22:14]
MEV-boost的发布使得这个MEV市场的“供应方”去中心化。MEV-boost不仅包含Flashbots私有交易池中的交易，还允许运行此软件的任何构建者向所有参与的验证者提交交易。对于验证者来说，随着更多的构建者参与构建所有这些不同的块，这使得他们获得更多的收入，并平衡了哪些验证者可以访问哪些交易，从而建立了一个更强大和安全的生态系统。与MEV-Geth一样，这种新颖的设计重新对齐了多方的激励，以避免中心化风险，并取得了巨大的成功，超过85%的网络采用了这种设计，其中Flashbots只传递了34%的交易。
FlashbotsSUAVE
这样，到目前为止，减轻所有中心化风险，使去中心化金融免受MEV最有害影响的任务仍未完成。通过实施提议者-构建者分离，Flashbots的解决方案已经将验证者的关键权力和责任去中心化或重新定向到“构建者”，将这些“构建者”作为与选择验证者交易的构建者不同的实体引入。然而，实际上存在着重要的构建者规模经济，这反过来又会导致构建者角色的中心化风险。
那么，构建者角色的规模经济是什么样子的呢？回想一下之前提到的搜索者、构建者和中继者都扮演着不同的角色，搜索者搜索MEV机会，然后将其发送给构建者，构建者再将完整的块发送给中继者。这意味着搜索者必须选择将结果发送给谁。为了最大化自己的回报，他们会选择最高质量的构建者，这些构建者的交易最常被验证者选择。随着越来越多的高质量交易流向顶级构建者，这就产生了一种中心化效应，顶级构建者将始终从搜索者那里获得最高质量的MEV交易，从而巩固了他们的地位。
实践证明，这种构建者中心化效应是存在的。在撰写本文的最近24小时内，排名前5位的构建者提出了约90%的总MEV-Boost块。随着这种中心化程度的增加，这些寡头可能会开始利用他们的主导地位来操纵交易，包括勾结和审查某些交易，这些都可能再次危及底层区块链的安全性。这就是Flashbots最新项目的动机：价值表达的单一统一拍卖，这个项目旨在将块构建过程从任何单个区块链中解散，并将其外包给一个单独的网络，从而去中心化块构建者的角色。
SUAVE实际上是一个独立的、专用的块排序链，将负责交易内存池和构建者角色，而原生链的验证者将负责提议和证明角色。正如我们所看到的，SUAVE是“提议者-构建者分离”原则的自然延伸，其中我们将提议者和构建者放在两个完全独立的链上，以便它们都足够去中心化并相互分离。此外，SUAVE的愿景是，它将作为许多不同链的通用排序层，这样无论您是以太坊、Arbitrum、Polygon还是任何其他EVM链的验证者，都可以使用SUAVE找到最佳的MEV机会，不仅适用于您所在的原生链，还适用于跨链交易的跨域MEV，这些交易仅仅通过查看该链的交易内存池是无法获取的。
尽管SUAVE有一个宏伟的愿景，最终使所有涉及方受益，并使以太坊生态系统更加去中心化，但自2022年11月成立以来的6个月中，仍然存在一些关键的设计问题需要解决。例如，其中一个核心问题是是否将SUAVE构建为单独的L1链，或使用Rollup解决方案，或“借用”以太坊验证者的重新质押服务，如Eigenlayer。每种解决方案在实施便利性、验证者保留、安全性和灵活性方面都有其独特的权衡，我们在这里不做详细讨论。
另一个核心问题是，SUAVE是否会发布自己的代币。尽管SUAVE论坛目前否认它将“暂时”不会推出自己的代币，并继续使用ETH作为其本地链上的原生代币，但有几个疑问，即Flashbots是否会坚持这一点，特别是因为从长远来看，推出SUAVE代币似乎对Flashbots作为一家私人公司来说是最经济的选择。此外，可以公正地认为，Flashbots相信它可以在熊市中筹集10亿美元的独角兽估值的原因是对未来会推出SUAVE代币的隐含承诺。
那么，是什么阻止Flashbots宣布它正在推出SUAVE代币呢？事实证明，推出代币会带来几个令人头疼的设计决策。例如，这个代币是否对某些交易有用，还是仅仅是“另一个仅用于治理的代币”？如果这个代币将具有实用性，那么这种实用性会是什么样子？如何激励Flashbots的不同利益相关者使用和信任这个新代币，而不是更成熟的代币，如ETH甚至L2代币，如ARB？在任何情况下，都需要解决复杂的激励对齐过程，因此Flashbots团队完全有理由暂时避免这个问题。
超越Flashbots：DeFi未来的大局
虽然现在还为时过早，无法确定SUAVE最终会采取什么形式，以及这个全新的排序链是否能够实现其最初的目标并以真正减轻MEV的负面外部性的方式来调整激励，但我认为MEV和Flashbots代表了设计真正去中心化金融系统的各种权衡、问题和原则的典型形象。
首先，正如之前提到的，MEV是区块链技术的一个特征，而不是一个Bug。这些套利机会和验证者的利润激励源于区块链的即时可访问性，并保证了DeFi的资本效率。MEV的负面影响，包括网络拥堵、Gas战争和终端用户的滑点，只是这个过程的副产品和负面外部性。
根据定义，负面外部性不会影响从事负面行为的代理人。在这种情况下，对终端用户造成网络拥堵和滑点不会损害从事这种盈利行为的验证者或套利机器人。在传统经济学中，纯市场化的系统无法很好地解决所有这些外部性。传统上，政府或其他监管机构会介入，纠正市场动态，最小化负面外部性的影响。
另一方面，DeFi本质上是去信任的，并反对任何形式的人类政府执法。它最接近的“执法机构”是通过在代码中编码规则和法规来实现确定性和透明性。因此，正如Flashbots的故事所展示的那样，减少MEV这种现象的负面外部性总是依赖于一个复杂的激励重新设计和对齐的过程。毕竟，就像华尔街量化交易员一样，DeFi套利机器人并不以高道德标准和善意著称。
使用激励重新设计来减少MEV的负面外部性不仅仅是Flashbots团队的内在特征。除了Flashbots之外，还有许多其他团队试图重新调整激励，开发协议以减少MEV的影响。例如，Chainlink的公平排序服务利用其去中心化的预言机网络将“交易排序”过程外包给验证者，实现了类似于SUAVE网络所追求的目标。另一个例子是CoW协议上的“需求巧合”机制，它根据交易是否互补自动将交易粘合在一起，并使用求解器算法确保每个人以最优价格交易。
但是，在不信任任何单方的去中心化设置中进行激励重新设计可能是一项非常困难的任务，因为从根本上讲，您正在试图抵消规模经济。例如，在Flashbots的构建者中心化的情况下，已经“证明其价值”的构建者更有可能被搜索者“信任”，后者将给他们更多的高质量交易，并巩固他们作为市场领导者的地位。通过激励重新对齐来识别、解决和实施去中心化的替代方案，本质上是在玩“打地鼠”的游戏——您永远不会知道新引入的激励系统可能包含的中心化漏洞和隐藏的规模经济，所有这些只有在事后才会有意义。
此外，在一个具有许多不同利益相关者和代理人的复杂系统中，几乎不可能避免外部性，因为几乎肯定会有一个角落，其中一个利益相关者的行动将溢出并影响另一个利益相关者的行动。正如Dainan在“FlashBoysv2.0”中所展示的那样，其中许多外部性可能构成真正的威胁，破坏整个系统的稳定性。因此，任何去中心化的系统——即使是那些具有良好设计的博弈理论——都将始终具有这种内在的复杂性、微妙性和脆弱性，其中一个意外的漏洞可能会威胁其存在。
与中心化系统相比，去中心化系统不包含任何明显的“单点故障”——但正是这一点使得去中心化系统有时比其中心化对手更具杀伤力。如果系统设计中存在漏洞，每个节点都有可能成为“单点故障”。
最后，MEV和Flashbots的故事告诉我们，维护去中心化系统的健康始终需要持续、艰巨的努力——持续参与“打地鼠”的游戏。去中心化系统中的信任扩散需要责任和警惕的扩散，特别是因为有如此多的经济激励在质押中：无论是好是坏，MEV始终存在。
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