2023年9月29日

深度研究:MEV 的过去、现状与未来

作者 admin

撰文:Amber Group

编译:郭倩雯,链捕手

 

导言
19世纪初,迈尔·罗斯柴尔德(注:历史上最有影响力商人之一,“国际金融业之父”)的五个儿子以法兰克福为起点进行业务拓展,先后在伦敦、巴黎、维也纳和那不勒斯建立了分支。他们建立起信息网络,使用信鸽、信使和租船在欧洲传递信息,速度比任何人都快。通过该网络,罗斯柴尔德家族比任何人都能更快地获得新闻和信息,并利用这些信息在套利和事务中获利。众所周知,这也使内森·罗斯柴尔德比伦敦的官方信使整整早了36个小时,了解到拿破仑滑铁卢战败的消息。
在所有市场中,信息都具有价值的。人们为了能优先接触到信息,进行着非常激烈的竞争。即使在今天,在传统市场上,高频交易机构和对冲基金在世界各地的发射塔和电缆上花费数十亿美元,进行军备竞赛,以获得仅以毫秒为单位的信息优势。
加密世界也不例外。在链上,对订单流和下单权优先访问的竞争愈演愈烈。这种“最大可提取价值”的概念(简称MEV)已从一个小众话题出现在几乎所有加密协议的前沿。我们看到社区内有越来越多关于MEV对协议的透明度、可持续性、去中心化、安全性、审查阻力、估价等的影响的讨论。
在本报告中,我们将讨论围绕MEV的几个关键话题。我们首先介绍什么是MEV以及它为什么重要。然后,我们将解释为什么我们认为MEV是基础,以及如何权衡MEV。我们还总结了MEV的现状和该领域的一些主要参与者。最后,我们讨论未来趋势和一些开放问题。
要点:
  • 了解MEV很重要。MEV影响安全性、稳定性和用户体验。这也是区块链代币增值的一个关键组成部分。最重要的是,它影响区块链网络的两个基本属性:去中心化和抗审查。
  • MEV是基础。有一些解决方案可以减轻某些形式的MEV。但最终,一定量的MEV将永远存在。区块链网络作为智能合约平台,先天具有无限制和无许可的优势,但同样也受到MEV的诅咒。协议和应用程序在处理MEV时需要仔细考虑如何进行权衡。
  • 我们估计,在PoW以太坊,自2020年以来,MEV为矿工贡献了至少8%的总收入。在主要类别中捕捉MEV机会——套利、清算和三明治攻击——竞争异常激烈,并被少数搜索者所主导。
  • 尽管跨链MEV目前的影响力可以忽略不计,但它可能成为一股高度集中的力量,影响所有区块链发展。MEV对区块链网络的稳定性也是长远来看日益增长的威胁。
  • 我们可以预见,在未来的订单流支付(PFOF)或事务流拍卖的场景,会将一定量的MEV返还给用户。在这些场景下,最有可能的路径是更大程度地集中区块建设者并降低验证者的产量,但要实现这些目的还需更多研究。
内存池
Daian等人在开创性的报告中首次定义了MEV。研究人员发现并研究以太坊上的多个机器人,他们相互竞争以获得优先排序,并详细说明了它们对区块链的影响。该论文还首次提出了MEV的定义,即“在给定的时间框架内,以太坊矿工可以从交易操纵中提取的总量,其中可能包括多个区块的交易价值。”
以太坊交易的生命周期
假设Joe想在一个去中心化交易所把100 ETH换成USDC。于是他导航到Uniswap的前端并连接他的MetaMask钱包。他指定了交易的输入内容:1000 ETH换130万美元USDC,滑点容差1.0%,然后签署交易。
他的交易首先通过MetaMask的默认RPC端点发送到Infura。Infura将此请求传播到以太坊网络中的其他节点,这些节点再以相似方式传播到它们所连接的节点。
每个验证器都有自己的内存池,内存池是每个验证器维护的待确认交易数据库。它基于自己的内存池构建交易区块。通常,这些交易是按Gas费用排序的。或者,验证者可以运行自定义软件,根据自己的规则和逻辑对交易进行排序。
每12秒,会随机选择一个以太坊验证者来构建和提出一个交易区块。提议者向网络广播新区块的产生。一个由其他验证者组成的委员会会被随机选择,来确定区块的有效性并对其证明。提交交易后,它们将从节点的内存池中移除。
 
MEV 是如何产生的
所有人都可以查看内存池。由于Joe的交易是公开提交的,它创造了几个潜在的盈利机会:
  • 三明治:乔的ETH到USDC的交易有一个异常大的1%的滑点容差。虽然他希望得到130万美元,但他向全世界发出信号表示,他会接受128.7万美元。监控内存池的其他实体可以看到Joe的态度,并试图进行“三明治攻击”,给Joe最坏的执行价格以获取无风险利润。他们先于Joe卖出ETH(抢在他的交易前面),允许Joe以他定义的最低限额卖出,然后以相对便宜的价格回购ETH,来实现盈利。
  • 套利:在Joe的交易之后,Uniswap和其他 DEX 之间的 ETH-USDC 交易对将出现暂时的价差。机器人会不断寻找这些差异,并将在Joe的交易后自动执行套利(回跑他的交易)以获取无风险的利润。
拥有特权的验证者更能获取这种利润。以太坊的共识协议只在区块级别强制执行协议,允许验证者选择每个区块内发生的交易。因此,验证者可以决定包含哪些交易以及这些交易的执行顺序。
例如,假设有100美元的套利利润可以通过dex获得。Alice可以提交交易,试图从中获利,支付1美元的交易费。但是,内存池对所有人都是可见的。Bob在内存池中看到Alice的交易,复制了她的交易,并提出支付2美元的费用。其他人可能会蜂拥而至。
若不加管控,用户就会受到动态激励,纷纷与验证者/矿工创建链下协议,以保证交易被包含或能被下订单。或者,验证者/矿工自己可以提交并优先处理他们自己的交易,以获取全部100美元的套利利润。
因此有了“最大可提取值”这个术语,简称MEV。该术语在历史上被称为“矿工可提取价值”,但也适用于太坊向PoS的转变以及基于PoS的区块链市场。
<strongql-global=true style=”font-family:;” sans-serif;=”” serif,=”” droid=””>MEV 供应链</strongql-global=true>
从上面MEV的生命周期,我们可以总结出MEV的供应链:

  • 用户:任何想要表达和提交改变区块链状态想法的人。 
  • 钱包/应用程序:将用户想法转化为区块链交易的用户界面。 
  • 搜索者:监控内存池并提交交易以提取MEV的实体。 
  • 建造者:汇总各种来源的交易,创建一个完整的区块,理想情况下是一个能最大化回报的区块。 
  • 验证者:履行共识职责,如提出和证明区块。 

MEV 的定义
PoS区块链中MEV的最新定义是:
在给定环境状态和所有可用操作的情况下,验证者可以跨区块(或一系列区块)提取的总值。
验证者通常不能改变其环境的状态,包括区块链规则、区块链上的智能合约代码、其内存池中的交易集等。
可执行的操作包括重新排序、审查和插入交易。它们还可以加入更多的利基策略,比如改变块时间戳、操纵“随机性”、执行其他验证器等等。
MEV 的类型
三个最大和最具竞争力的MEV收入池是套利、清算和三明治攻击。
1) 套利
套利是MEV收入的最大来源。套利被认为是MEV,因为排序在这里很重要。
套利交易发生在所有市场。传统市场中的交易者面临一些库存不足或时机选择的风险,但许多MEV交易可以自动进行:要么所有想达成的交易都能顺利进行,轻松获得无风险利润,要么所有交易都失败。原子套利在某些情况下,允许搜索者以最少的手头资本进行操作。但也存在具有库存和时机风险的经典统计型套利交易,如CEX和DEX之间的价格套利。
原子套利的竞争异常激烈。套利需要:
  1. 运行优化的硬件、软件,在数千组代币对中快速找到机会
  2. 提交极其高效的事务,以最大限度地减少Gas费。第二种现象被称为“Gas高尔夫”(Gas golfing),允许MEV搜索者竞标事务。
2) 清算
像Aave、Compound和Maker这样的货币市场允许用户存入一些资产作为抵押品,并借入其他资产。随着抵押资产价值的波动,用户的借贷能力也随之波动。
如果借款人超出预算上限,这些协议会依赖市场参与者对借款人进行清算,但需付费。为了激励清算,协议向借款人收取清算费,并将其中一部分费用交给清算人。
这就是MEV的机会所在。搜索者竞相监控所有借款人的头寸,并试图成为第一个清算头寸的人,从而为自己收取清算费。
与套利类似,清算事件竞争激烈。在市场急剧低迷期间,清算借款人的竞争导致了巨额Gas费。同样,能优化代码的搜索者更最具竞争力,能去竞标清算。
3) 三明治攻击
区块链上的交易并非立即发生。当用户发送Swap交易时,他们定义一个可接受的价格变化百分比(“滑点”),该百分比在提交的交易等待处理时可能发生。
如果用户为他们的交易设置过高滑点,就会发生“三明治攻击”。搜索者利用这些错误,首先将用户的交易提前到最高可接受的滑点,使交易以不利的价格发生。然后执行用户的交易,进一步移动价格。在此之后,搜索者会回跑交易,净赚一笔。
比如,假设搜索者支付了4 ETH的Gas和优先权费用,其无风险利润为3 ETH。

上图为一个说明性的例子:一个用户想用1%的滑点容差将1000 WETH交换到USDC。搜索器在公共内存池中看到交易,于是创建一个抢先和回跑交易包,并通过MEV机器人将其发送给验证者。
如上图所示,三明治攻击更依赖于交易排序特权。如果三明治攻击的任何一半部分未能执行,搜索者将面临损失。
顾名思义,三明治攻击被视为恶性MEV,为大多数加密社区所诟病。套利和清算活动可能是恶性也可能是良性,但三明治攻击大多被视为纯粹的价值提取。一些搜索者甚至公开