科普 | 全面理解MEV——以太坊的無形稅收

原標題：《MEV-以太坊的無形稅收》

通過利用其在區塊內排序交易的自由裁量權，礦工可以從以太坊上去中心化的應用程序用戶中獲取價值，這大大降低了用戶體驗，並威脅到網絡的穩定性。

MEV，以太坊用戶的無形稅

MEV 是“Miner Extractable Value”或“Maximal Extractable Value”的縮寫。它指的是通過重新排序、插入或審查正在產生的區塊內的交易，從以太坊用戶身上獲取價值而獲得的利潤。它通常會影響DeFi用戶與自動造市商和其他應用程序的交互。

有趣的是，以太坊中的MEV問題是在2014年首次被發現的，那一年以太坊還沒有推出，是由一名化名為Pmcgoohan的分析師和資深算法交易者發現的。

對2008年發生的事情和全球金融危機的爆發感到震驚，當Pmcgoohan第一次聽說以太坊和可編程區塊鏈的想法時，他開始着迷於區塊鏈有前景的分佈式和公平市場。但當他看到以太坊創世之前的草稿文件時，他驚訝地發現了一個關鍵缺陷。Pcgoohan認識到，礦工完全控制了交易的包含和訂購過程，這意味着他們可以利用這種力量在協議上線時就毫無懷疑的從用戶那裡獲取價值。

儘管一些人立即意識到以太坊設計的不足之處，Pmcgoohan走在了時代的前面，他的警告在很大程度上被置於耳。直到2019年，一組研究人員發表了一篇名為Flash Boys 2.0的論文，強調了這個問題。在論文中，“MEV”一詞首次被創造出來，用來描述Pmcgoohan多年前提到的問題。

隨後，Georgios Konstantopoulos和Dan Robinson的《Ethereum is a Dark Forest》和Samczsun的《Escaping the Dark Forest》文章分別於2020年8月和9月發表，鞏固了MEV作為加密經濟學的基本概念，並強調了它作為以太坊研究社區今天面臨的最具挑戰性和最緊迫問題之一的重要性。

這些文本揭示了MEV不僅僅是一個理論問題，而是一個已經在很大程度上發生的真實現象，涉及到對以太坊用戶的後果。

為什麼發生MEV?

在以太坊中，礦工負責選擇並將交易聚合到區塊中。至關重要的是，他們擁有完全自主權來決定將哪些交易從內存池（一個待處理交易等待確認的鏈下空間）包含在他們挖掘的區塊中。

當礦工、驗證者和排序器為了利潤進行優化時，他們傾向於根據最高的gas價格或交易費用來選擇和訂購交易。然而，該協議並不要求交易按照費用進行排序。礦工可以利用他們的自由裁量權重新安排交易，從用戶那裡獲取額外的利潤。這種“不規則”的收入流就是MEV。

儘管MEV最常與礦工聯繫在一起，但它既不是工作量證明問題，也不是以太坊獨有的問題。此外，“礦工可獲取價值”是一個有點誤導性的術語。實際上，今天的大多數MEV提取來自所謂的“搜索者”——通常是套利交易者和機器人運營者——積極地尋找和識別鏈上的MEV機會，並以不同的方式捕獲它們，而礦工只能從這些交易者的交易費用中間接獲利。MEV存在於所有支持智能合約的區塊鏈上，有一方負責交易排序，包括以太坊2.0等基於權益證明的系統中的驗證器和Optimistic Rollup的提供商。

了解MEV遊戲

理解MEV遊戲的最好方法是通過關鍵參與者的視角來看待它，包括礦工、搜索者、用戶、去中心化應用程序和協議開發人員。

礦工或區塊生產者負責對交易進行排序，並決定哪些交易以何種順序包含在區塊中。礦工可以通過兩種方式從MEV遊戲中獲利：首先，通過所謂的優先gas拍賣(PGA)，將稀缺的區塊空間出售給非礦工的MEV礦工，以換取高昂的交易費用，並通過重新排序、包括或審查交易直接獲取MEV，以從鏈上清算或套利機會中獲利。

MEV還涉及終端用戶，如在鏈上貸款或在去中心化交易所交易的人。在這個遊戲中，用戶是被剝削最多的一方，因為他們釋放的一些價值可以被礦工和非礦工MEV挖掘者捕獲。

去中心化的應用程序和協議開發人員扮演着輔助角色。前者通過設計和激勵機制創造MEV機會，而後者則建立遊戲的基本規則，如給予區塊生產者排序交易的權力，這使得 MEV 成為可能。

最後，MEV遊戲的核心是搜索者或DeFi交易者和機器人操作員，他們試圖識別MEV機會，並以不同的方式捕捉它們。搜索者參與MEV遊戲的兩種主要方式是通過在鏈上PGA中出很高的gas價格，使他們的交易被礦工戰略性地放置在區塊內的特定位置，以及通過使用新型MEV提取工具(如Flashbots)向鏈下礦工表達交易排序偏好。

搜索者的典型MEV提取過程

搜索者通過使用機器人和自動化工具監控以太坊區塊鏈來開始他們的MEV之旅，尋找潛在的利潤提取機會。

當他們發現一個機會時，搜索者分析交易背後的邏輯，概念化攻擊向量，並創建一個捆綁包——一個或多個交易按提供的順序分組和執行——設計用於實現挖掘時的MEV提取目標。搜索者的交易包可以參考其他用戶在內存池中的待處理交易，並針對特定的區塊進行包含。

一旦創建了捆綁包，搜索者通常會使用Flashbots的MEV-Geth等鏈下網絡將其發送給礦工。這使得他們可以避開公共交易池，並直接向礦工快速且無風險地表達他們的交易排序偏好(當他們的交易被拒絕時，他們節省了gas費用)。

由於搜索者提交的捆綁包數量巨大，區塊空間有限，礦工通過Flashbots auction拍賣區塊空間——一種鏈下一級價格密封競價拍賣，搜索者可以私下直接與礦工溝通他們的競價和顆粒交易順序，而無需為失敗的競價支付費用——只包括他們區塊中利潤最高的交易。

當礦工在其區塊中包含搜索者的捆綁包或交易時，MEV提取過程就完成了。搜索者的交易在鏈上得到確認，如果MEV策略設計良好，搜索者將從以太坊上的其他交易者那裡提取一些價值。

最常見的攻擊

Front-Running

提前運行是指在知道未決交易之前首先在執行隊列中獲取交易。在以太坊中，搜索者運行專門的搶先運行機器人，掃描網絡，在去中心化的交易所中尋找大訂單，並提交具有更高gas費用的競爭性交易，在受害者交易之前挖掘這些交易。

三明治攻擊

三明治攻擊是搶先交易的一種變體，即掠奪性的交易者放置兩筆交易，一筆在受害者交易之前，另一筆在受害者交易之後。搜索者通常使用三明治攻擊，通過操縱資產價格，從去中心化交易所的交易者那裡提取MEV。例如，交易者可以識別受害者將要購買的代幣，並進行交易以推高價格，然後在受害者的購買指令進一步提高價格后直接出售代幣。

Back-Running

回滾是讓交易排在第二行或緊跟在已知的未決目標交易之後的做法。搜索者通常使用反向運行的機器人來監控內存池，以獲取新的代幣對列表或在去中心化交易所(如Uniswap)上創建的流動性池。當機器人發現一個新的代幣對上交易所時，它可以在初始流動性之後立即下交易訂單，併購買儘可能多的代幣，只留下少量的代幣供其他交易者稍後購買。然後，在其他交易者購買代幣后，機器人可以等待價格上漲，並以更高的價格出售，以獲得利潤。

清算

清算人是專門通過去中心化鏈上協議(如Compound、Maker、Aave和dYdX)對過度抵押貸款進行清算，提取MEV的搜索者。清算人運行專門的機器人來監控網絡中提供清算機會的交易，並採取先行或後行交易作為第一個清算貸款的人。清算人通過在借款人能夠償還債務之前清算他們的貸款，從毫無戒心的借款人那裡提取MEV，然後通過出售借款人的抵押品獲利。

Time-Bandit攻擊

Time-bandit 攻擊是一種新穎的攻擊類型，只有礦工才能執行這種攻擊，其可以回溯性地重組區塊，以捕獲之前開採的區塊中的MEV機會。當MEV與區塊獎勵相比較足夠高時，對於礦工來說，打破舊區塊獲取MEV的共識是合理的。例如，假設一個具有重要開採能力的礦工在3個區塊深度的100區塊發現了一個20,000美元的套利機會。他們可能會決定重新開採第100塊，以及第101和102塊，以抓住套利機會，擁有比最初開採該區塊的礦工更長的鏈條，而不是開採最新的一塊以獲得更小的區塊獎勵。

MEV有多糟糕?

根據Flashbots的數據，該數據只測量了提取的總MEV的下線，並只跟蹤了8個DeFi協議，自2021年1月1日以來，從以太坊網絡用戶那裡提取了超過6.89億美元。

除了擴展和攻擊，MEV也是以太坊和類似的智能合約區塊鏈目前面臨的最大問題之一。Pmcgoohan認為MEV拍賣會扼殺以太坊網絡。儘管Pmcgoohan持悲觀觀點，但MEV提取的負面影響是多方面的。最大的一個原因是MEV代表着礦工和搜索者從用戶那裡收取的一種無形稅收。通過MEV提取的每一美元對用戶來說都是損失一美元。有些人甚至將其描述為盜竊。

MEV還會導致網絡擁堵，並給gas費帶來上行壓力。其中涉及的博弈論產生了一個循環依賴的自我強化循環:套利和清算機會創造了MEV機會，MEV提取機器人通過gas價格競標戰來競爭機會，費用估算使用這些機器人誇大的gas價格作為參考，導致用戶為交易支付過高的價格。

MEV還在協議層面上破壞了以太坊的穩定，因為它質疑交易的終結性和不變性。如果MEV大於區塊回報，礦工就會有動機破壞共識。如果礦工可以為盈利而重新安排之前區塊的交易，那麼區塊鏈作為安全、可預測和無需許可的分類賬的整個前提就會瓦解。

MEV侵蝕了以太坊的可用性、中立性、透明性、去中心化和安全性。它創造了一種環境，在這種環境中，更擅長提取 MEV 的礦工以犧牲誠實礦工為代價而增長，有效地將以太坊安全的核心激勵結構向錯誤的方向傾斜。

以太坊最近推出了EIP-1559，並計劃轉向權益證明，但這兩個更新都不會解決MEV問題。事實上，一些MEV研究人員擔心升級可能會加劇問題。

雖然EIP-1559的主要目的是提高交易費用的可預測性，但升級也具有費用銷毀功能，這將對礦工的盈利能力產生負面影響，進而可能導致礦工增加MEV提取，以補償獎勵減少。為了響應EIP-1559，Ethermine——一個約佔以太坊算力的20%的礦池——已經引入了一個MEV提取程序，在礦池中的所有礦工之間重新分配通過MEV提取的利潤。

關於權益證明，MEV提取在以太坊2.0上的工作方式與目前在以太坊上的工作方式幾乎相同，除了它將由驗證者而不是礦工完成。Flashbots的MEV研究員Alex Obadia和Taarush Vemulapalli相信在驗證者獎勵中引入 MEV 可能是一種“中心化力量”，擔心“MEV 可以通過比擁有最多 32 個 ETH 的實體更快地豐富實體來擴大以太坊 2.0 中的寡頭壟斷動態。”

MEV是不可避免的嗎?

一些人得出結論，MEV是不可避免的。在這個話題上有兩種觀點。第一種學派認為MEV是不可避免的，因此加密社區應該努力緩解，抑制負面外部性。另一學派認為MEV問題是可以解決的，因此社區應該集中力量去努力預防。

該領域領先的研發機構Flashbots就屬於第一個陣營。它專註於構建MEV- geth這樣的工具，“使MEV收入的獲取大眾化，並為MEV帶來透明度。”在這方面，MEV- geth實際上是一種為礦工和MEV提取者提供前沿即服務(FaaS)的產品。

第一種學派的支持者認為，考慮到MEV的必然性，FaaS是完全有益的，因為它消除了負面的外部因素，如高交易費用和網絡擁堵，同時彌補了以太坊的EIP-1559費用燃燒更新帶來的收入損失。因此，它間接地為以太坊的安全提供資金，因為礦工以更高的哈希能力競爭MEV。

另一方面，一些人認為FaaS是盜竊。康奈爾大學(Cornell University)的研究人員一直在提倡一種替代解決方案，而計算機科學教授愛德華·費爾滕(Edward Felten)則聲稱，MEV拍賣增加了中心化，加劇了以太坊用戶的問題。Pmcgoohan 也認同第二個陣營，認為MEV是可以避免的。Pmcgoohan對Flashbots的方法提出了批評，他認為，如果社區“在內存池按時間排序的問題上形成共識，MEV是可以解決的。”

在第二個陣營，研究人員已經通過設計公平排序交易的協議，在最小化或消除MEV方面取得了進展。目前的應用級解決方案包括ChainLink 的 Fair Sequencing Service、Offchain Labs 的 Aritrum 和 Automata Network 的 Conveyor。雖然所有這些協議都以不同的方式解決MEV問題，但它們依賴於DeFi應用程序在具體情況的基礎上實現它們。最終的協議級靈丹妙藥還沒有找到，更不用說實現了。

Source：https://cryptobriefing.com/what-is-mev-ethereums-invisible-tax-explained/