A&T View: 以太坊MEV提取机制的现状、问题与改进

01概要

• MEV是指通过按照某特定顺序执行N笔交易，为设计这套顺序的主体带来的经济利益。凡涉及交易排序，MEV的产生几乎不可避免，如何规范MEV提取对区块链网络的去中心化性和抗审查性是至关重要的。
  
• 以太坊合并后，MEV的提取与分配由Flashbots提出的MEV-Boost体系所主导。
  MEV利润流向了四类主体，MEV搜寻者（Searcher）、区块建设者（Block Builder）、区块提议者（Block Proposer\Validator）和以太坊网络本
  身
  。
  
• 从MEV为整个系统带来的后果看，可以分为有益的、中性的和有害的三类。
  如何避免有害的MEV提取与如何分配有利的和中性的MEV利润是MEV赛道下项目要解决的核心问题。
  
• 现存的私有RPC解决方案是基于信任假设的，用户的交易仍可能被泄露、被抢跑，甚至还可能被审查，并且部分区块建设者对私有订单流的垄断地位会使得MEV提取变得更不透明、更中心化。
  
• MEV-Boost体系的MEV利润分配方案中，并没有考虑用户的利益。用户作为创造MEV提取机会的角色，保障他们的合理利益不被侵犯只是最基本的，不应该只保障他们的交易不被抢跑，也应该将一部分MEV利润返还。
  
• 要解决“抢跑”问题，应该借助加密技术。
  基于“加密-排序-解密-执行”，将用户的交易在本地加密，在不被任何人读取交易内容的情况下完成排序共识，再解密内容，最后按已共识的排序执行交易。
  
• 除了将MEV利润分配给“发现MEV机会的搜寻者”、“建设最高价值区块的建设者”、“拥有产出新区块权利的提议者”外，也应该分配给“创造MEV机会的普通用户”。
  

02正文

（图一：mevboost.pics统计的Slot Share）

在现行体系下，以太坊主网上MEV的利益相关者包括用户、钱包及RPC、MEV搜寻者（Searcher）、区块建设者（Block Builder）和区块提议者（Block Proposer\Validator）。在MEV价值链中，可以拆解为起源和上中下游四个部分：

（图二：MEV的价值链）

起源：创造MEV机会，为MEV提取提供可编辑空间

• 用户：区块链的一般用户，出于非提取MEV目的而发起交易的一方。可以是终端用户、项目方、预言机和交易所等等。这些交易可以视为MEV提取的“原材料”。

上游：完成签名，然后将交易从本地广播至网络中

• RPC提供商：能够率先读取到用户交易的内容，并决定用户的交易被发送至何处

• 钱包：决定用户的默认RPC

中游：在公开或隐私环境中拍卖MEV机会、确定MEV利润分配方式

• 内存池Mempool：以太坊网络内公开透明的交易池，对任何人可见，存储着待打包上链的交易。

• 私有订单流：受信任的隐私交易池，只对特定的MEV搜寻者或区块建设者开放，同样存储着待打包上链的交易。创建隐私交易池的可以是RPC提供商、区块建设者或第三方项目。

• MEV搜寻者：持续监听用户已广播但尚未被打包的交易，从中搜寻MEV机会，将用户的交易和能够提取MEV的交易按一定顺序打包成一组交易包（Bundle），并发送给区块建设者。

• 区块建设者：从其能够接收到的交易中选取一系列交易打包成一个新的区块，并发送给中继，交易来源包括Mempool、MEV搜寻者提交的Bundles和私有订单流。

• 中继：从其能够接收到的区块中选取支付最高费用的，并发送给区块提议者。

下游：提议新区块，使用户的交易和提取MEV交易被网络共识，获得最终性，实现MEV利润分配

• 区块提议者：从其能够接收到的区块中选取对自己最有利的，并将其提议上链。最有利一般体现为能够收取最高的费用，实践中也有出于其他目的而提议了费用相对低的区块。区块提议者（Block Propose）本身也是验证者（Validator），是根据区块链共识机制选出的。

二、MEV如何被分配？

MEV-Boost体系下，MEV流向了四类主体，MEV搜寻者、区块建设者、区块提议者和以太坊网络本身。

MEV直接被MEV搜寻者捕获，并以Gas Fee形式流向了区块建设者、区块提议者和以太坊网络本身。

提取MEV的交易被执行为创建这些交易的MEV搜寻者带来了收入，这些收入的成本是MEV搜寻者支付的Gas Fee；Gas Fee的一部分根据EIP-1559协议而被燃烧，另外一部分以Tip形式流向了区块建设者；区块建设者将大部分的Tip以MEV Rewards的形式直接转账给了区块提议者（多数情况下区块建设者会保留一部分Tip，但也有额外补贴区块提议者的情况）。

• MEV=特定顺序的交易被执行而产生的收益
  
• MEV=MEV搜寻者利润+区块建设者利润+区块提议者利润+以太坊网络所捕获的价值
  
• MEV=（Bundles收入-Gas成本）+（Tip-付给区块提议者的费用）+（付给区块提议者的费用）+（EIP-1559燃烧掉的ETH）
  

三、MEV的类型

从MEV的策略类型来看，可以分为“跟跑”策略（Back-running）和“抢跑”策略（Front-running）；

从MEV为整个系统带来的后果看，可以分为有益的、中性的和有害的三类：

实操中，提取MEV利润的策略层出不穷，针对不同性质的MEV，我们只举一种最常见的例子。

• 借贷协议中的清算交易：

这是一种基于“跟跑”策略提取MEV的交易。“跟跑”策略需要紧跟着某笔交易才能够实现。例如，在超额抵押借贷协议中，当预言机喂价的变动使得某借款人的帐户达到可被清算的状态时，紧跟着预言机喂价变动后发起清算是有利可图的。

及时的清算能够降低坏账发生的概率，有利于维持整个借贷协议的稳定性，所以这类提取MEV的交易被认为是有益的。尽管本质上的利润来源是借款人的损失，但也是对借款人未能及时清偿债务的惩罚，且借款人在借出资金时也明确了这一潜在风险。

• 跨DEX的套利交易：

也是基于“跟跑”策略提取MEV的交易。当用户在DEX中完成一笔交易后，由于滑点的存在，可能使得不同DEX中相同Token出现价差。MEV搜寻者可以通过一笔套利交易，在价格低的DEX买入，价格高的DEX卖出从而获利。

• 三明治攻击：

这是一种基于“抢跑”策略提取MEV的交易。当MEV搜寻者监听到用户在DEX的交易还未被打包确认时，抢在用户交易前插入一笔交易，使得用户的滑点变高、执行价格变差，挤在用户交易后插入另外一笔方向相反的交易，从用户的额外滑点损失中获利。

尽管三明治攻击本身也是套利交易，但它的利润来源是普通用户的损失，是在损害其他用户的前提下获得利润，被认为是有害的。

大多数基于“跟跑”策略所产生的MEV被认为是有益的或中性的，因为这些交易不会对在其之前的任何交易产生影响，不会损害其他用户的合理利益，并且有部分策略对DeFi系统的稳定性也是有益的；而大多数基于“抢跑”策略所产生的MEV被认为是有害的，因为这些交易的收益往往建立在将其他用户置于不利境地的基础上。

四、MEV赛道的项目解决了什么问题？遗留了哪些问题？

现行解决方案的做法是：

关于“预防”问题：

• 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Flashbots Protect和为Sushi Guard提供服务的OpenMEV。

• 实践中，私有RPC会将用户的交易聚合为“私有订单流”广播给特定的MEV搜寻者和区块建设者，而享有“私有订单流”的条件是遵守放弃基于“抢跑”策略的MEV提取方式，否则会被踢出白名单。

（图四：MEV的现行解决方案）

关于“分配”问题：

• MEV-Boost创造了一个链下MEV机会拍卖市场，MEV搜寻者、区块建设者和区块提议者各司其职，共同瓜分MEV利润。

• MEV搜寻者比拼硬件和算法，在有限的时间内找到能够提取MEV的机会，并且需要让出足够多的利润（支付最高的Gas Fee）；

• 区块建设者比拼订单流资源，使得其构建的区块能够包含更高的执行层奖励，才越有可能被区块提议者接受；

• 区块提议者拥有提议新区块的权利，能够决定哪些交易被打包上链，但它不一定有强如MEV搜寻者的提取MEV能力，也不一定有如区块建设者丰富的订单流资源。与其只通过内存池自身构建区块，不如接入MEV-Boost，“听从”区块建设者的规划，获得更高的执行层奖励。

遗留的问题是：

• ‍私有RPC的方案是基于信任假设的，用户的交易仍可能被泄露、被抢跑，甚至还可能被审查。

• 私有RPC带来了私有订单流，而部分区块建设者对私有订单流的垄断地位会使得MEV提取变得更不透明、更中心化。

• 在MEV-Boost的分配方案中，用户的利益没有得到完全照顾，用户没有从MEV提取中获得任何好处。

• 要解决“抢跑”问题，应该借助加密技术。基于“加密-排序-解密-执行”，将用户的交易在本地加密，在不被任何人读取交易内容的情况下完成排序共识，再解密内容，最后按已共识的排序执行交易。这种方案既破除了信任假设，也不再需要私有订单流。

• 实现更公平的分配，应该返还用户应得的MEV利润。用户作为创造MEV提取机会的角色，保障他们的合理利益不被侵犯只是最基本的，不应该只保障他们的交易不被抢跑，也应该将一部分MEV利润返还。

若有不同观点的碰撞或者对笔者疏漏的指正，非常欢迎联系笔者！

 ► 本文作者

Liam, A&T Capital Analyst，DeFi farmer

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