萬字詳解MEV市場演變：從“零和博弈”到“三權分立”，“黑暗森林”正被照亮

作者：Cynic LeoDeng

TL;DR

• MEV 是什麼：MEV 全稱為Miner Extractable Value（也可稱為Maximal Extractable Value，最大可提取價值），是指礦工通過操縱交易（添加、刪除、重排交易）所能夠獲取的額外收益。獲取 MEV 的方式可以分為 DEX 套利、清算、Front-Running、Back-Running、三明治攻擊等。
• MEV 帶來的影響：Front-Running 與三明治交易會導致糟糕的用戶體驗與更嚴重的損失，但同時DEX 套利、借貸清算可以幫助Defi 市場更快地到達均衡，維持市場的穩定性。
• MEV 市場規模持續增長：在以太坊 The Merge 之後，僅以太坊使用 Flashbots 的 Block Proposer 接收到的 MEV 收益已超過 206,450ETH（截至 2023 年 7 月初）。
• Flashbots 作為MEV 領域的絕對主導力量之一，MEV-Geth 讓Miner 與Searcher 分享了MEV 收益；MEV-Boost 讓MEV 在Proposer、Builder、Searcher 之間分配，同時保護了用戶的交易不被Front Running；MEV-share 致力於讓用戶、錢包、Dapps 能夠捕獲其交易所產生的MEV；MEV- SGX 利用SGX 可信硬件希望徹底取代受信任MEV-Relay 角色，實現無許可；SUAVE 嘗試解決MEV 帶來的中心化風險。作為專用鏈，向現存的所有鏈提供交易排序與區塊構建服務。
• MEV 市場的新變量：Chainlink 作為市場上最大的預言機平台，試圖在預言機網絡的層面通過交易排序來緩解MEV 問題；UniswapX 的出現，有效地解決了「三明治攻擊」的問題，但同時也帶來了MEV 審查的新問題等。

MEV 是什麼

MEV 全稱為 Miner Extractable Value（也可稱為 Maximal Extractable Value，最大可提取價值），是指礦工通過操縱交易（添加、刪除、重排交易）所能夠獲取的額外收益。

在一般的公有鏈中，所有的交易首先要提交到 Mempool 內存池，等待被包含進區塊中。礦工 / 驗證者作為區塊鏈生態中負責出塊的角色，能夠決定區塊中包含哪些交易，具備很高的權力。一開始，礦工僅按照交易手續費從高到低進行排序決定交易被納入區塊的順序。後來人們發現，通過在內存池中對交易的監控，礦工可以通過在區塊中添加交易、刪除交易或改變交易順序以獲取除出塊獎勵以外的收益，也就出現了 MEV。

在現實實踐中，往往有專門的搜索者通過複雜算法尋找獲利機會，由於公開Mempool 之間搜索者俱備競爭，所以當搜索者發現MEV 機會時，會提高交易的手續費以確保自己提交的交易被納入，礦工與搜索者分擔了MEV 收益。

CGVFOF 綜合業內普遍看法，根據策略的不同，將獲取 MEV 的方式分為：DEX 套利、清算、Front-Running、Back-Running、三明治攻擊等。對於使用概率最終性共識算法的區塊鏈（如使用 PoW 共識算法的 Bitcoin、以太坊 1.0），還可能發生 Fee Sniping 攻擊。

• DEX 套利。 不同的 DEX 之間的價格可能具備差異，利用區塊鏈的原子交易特性，可以在低價 DEX 上買入並在高價 DEX 上賣出，實現無風險套利。
• 借貸清算。 借貸協議當抵押率低於事先設定的比例時，協議通常允許任何人對抵押品進行清算，立即償還貸款人。清算時藉款人通常需要支付巨額的清算費，其中一部分歸清算者所有，也就帶來了 MEV 機會。
• Front Running。 可以理解為搶跑，監控到有利潤的交易時，以更高的交易費提交相同交易，從而讓自己提交交易在原交易之前被納入區塊，獲取利潤。當然，Front Running 不單指重複提交相同交易，廣義上是在某交易前插入一個交易以獲取利潤。
• Back Running。 對於使用 AMM 自動做市機制的 DEX，大規模的交易會產生顯著的滑點。當大規模交易發生後，市場處於不均衡狀態，Back Running 指在大規模交易後添加交易，以低於市場均衡價格買入資產。
• 三明治交易。 三明治交易是 Front Running 與 Back Running 的結合。三明治交易指在大規模交易前以低價買入，當大規模交易拉高價格後，以高價賣出以獲取高利潤。
• Fee Sniping 攻擊。 最近 BRC-20 火熱行情導致 Bitcoin 網絡堵塞，交易手續費持續上升，人們開始重新關心起可能出現的 Fee Sniping 攻擊。在 PoW 共識的區塊鍊網絡上，如果潛在的收益足夠大，礦工可以回滾或者重組最近的幾個區塊，通過重新排序或者包含某些特定的交易來獲取更多的收益。注：在 The Merge 之前的以太坊，同樣採取 PoW 共識，但是以太坊稱之為 Time Bandit。

MEV 帶來的影響

MEV 傷害用戶甚至傷害整個區塊鍊網絡，但同時也讓市場更加均衡和有效。

1. 積極方面

DEX 套利、借貸清算可以幫助 Defi 市場更快地到達均衡，維持市場的穩定性。與傳統金融相同，MEV 搜索者實際上是有效的金融市場存在的前提條件。對於這類 MEV 而言，MEV 搜索者獲取的收益來自市場。

2. 消極方面

Front-Running 與三明治交易會導致糟糕的用戶體驗與更嚴重的損失，相互競爭的 MEV 搜索者將通過 Gas 競拍造成網絡擁堵，拉高 Gas Fee。

對於概率最終性的PoW 鏈，更嚴重的是可能帶來的Fee Sniping 攻擊，Time-Bandit 攻擊違反了區塊鏈的「不可改變性」（Immutability）原則，會嚴重破壞區塊鍊網絡的安全性和穩定性，所以最近的BTC 社區對Oridinal 協議帶來的現狀感到擔憂。

對於 PoS 的鏈，尤其是針對當前的 ETH2.0，MEV 可能導致驗證者的中心化。更大的質押池會獲取更高的 MEV 收益，進而有更多資源提高 MEV 提取能力，導致馬太效應，最終導致驗證者的中心化，降低安全性。

MEV 的發展歷程

早期萌芽（2010-2017 年）：

2015 年，比特幣核心開發者Peter Todd 在Twitter 上提出「Replace By Fee(RBF)」概念，是前文所說Front Running 概念的前身，指出用戶可以通過提高交易手續費來提交至少一個Input相同的交易以替換掉原有的交易。

在 RBF 基礎之上，比特幣社區逐漸演變出對 Fee Sniping 的研究。 Fee Sniping 指礦工有意地重新挖掘一個或多個之前的區塊，以獲取最初創建這些區塊的礦工的費用。

儘管重新挖掘之前的區塊成功的可能性較小，相比使用新區塊擴展鏈條，但如果之前的區塊在交易費用方面比礦工當前的內存池中的交易更有價值，那麼這種方法可能更具盈利性。 Fee Sniping 之後被拓展到 EVM 模型，在《Flash Boys 2.0》論文中被描述為「Time Bandit」攻擊。

正式誕生（2018-2019 年）：

MEV 僅在狀態存在爭議與提交但未確認的狀態轉移情況下會產生MEV，而比特幣幾乎不具備共享狀態，且狀態轉移被嚴格規定，所以比特幣上的MEV 僅限於Fee Sniping 與雙花攻擊的嘗試。而在具備圖靈完備性智能合約的以太坊上，MEV 的機會顯著增加。

2016 年以太坊的第一個 DEX——EtherDelta 上線，採用子匹配訂單簿設計，實際為市場提供了廣泛的 MEV 機會，但是當時沒有人對其進行充分利用。

2017 年以太坊上第一個算法穩定幣——DAI 出現，為 Defi 提供了清算的功能，市場出現了大規模但不頻繁的 MEV 機會（Spike MEV）。 2018 年，Hayden Adams 創立 Uniswap——以太坊上第一個使用 AMM 自動做市機制的 DEX，AMM 機制實際上依賴於 MEV 提取者來維持市場效率，讓市場上的 MEV 機會大幅增加。

Flashbots 出現（2019-2021 年）：

2019 年 4 月《Flash Boys 2.0》出版，對於 MEV 的研究進入主流視野。 2019 年末，一群志同道合的數字遊民組成了 Pirate Ship，後續改名為 Flashbots，以機器人表情作為 logo。

2021 年 1 月，Flashbots Auction（mev-geth 與 flashbots relay）正式發布，乘著 Defi Summer 的熱度，被提取的 MEV 大幅增長。

現狀：MEV 百花齊放，Flashbots 一枝獨秀

隨著 MEV 市場越來越大，許多項目也加入到了開放行列。 Flashbots 當前僅支持以太坊主網，所以當前主流的 Alt Layer1 與 Layer2 都在學習 Flashbots，嘗試實現 MEV 拍賣功能。

也有一些項目選擇了不一樣的道路，嘗試通過對交易池的加密來徹底解決 MEV 問題。 Flashbots 自身也在不斷創新，在 2021 年初的 Flashbots Alpha 之後，又先後實現了 Flashbots Protect, MEV-Boost, MEV-Share，下一階段的 SUAVE 也在開發中。

MEV 的市場有多大？

從理論上而言，用戶提交的交易中可能蘊含的 MEV 收益是無限大的。然而，無法通過有限的計算來確定 MEV 的收益大小，人們所發掘的 MEV 收益構成了可能 MEV 的下界。通常，人們通過實現的 MEV（Realized MEV, REV）來估計可能的 MEV 市場情況。

以太坊 The Merge 之後的 MEV 市場統計

Source: https://explore.flashbots.net/

根據 Flashbots 提供數據顯示，截至 2023 年 7 月初，在以太坊 The Merge 之後，已實現 206,450ETH 的 REV 提取。但這僅僅是 Block Proposer 接收到的 MEV 收益，Searchers 的收益尚未計算在內。

沒有市場競爭會變得更好嗎？

從人類社會積累至今的歷史經驗來說，「看不見的手」在大多數情況下是更好的選擇。但是幾乎沒有人否認，在某些特定的領域市場經濟是不適用的，濫用市場會導致嚴重的後果。

由 Front Running 導致的 Gas Price 增高的問題，其根基在於以太坊的價格機制。能否讓 Gas Price 維持在一個固定的水平，以避免 Searcher 的 Priority Gas Auction？

然而，這樣做的一個明顯結果將是鏈下的勾結，擁有MEV 機會的Searcher 會賄賂礦工以讓自己的交易被更早納入區塊，反而會滋生鏈下的小規模市場，與以太坊公開無許可的理念背道而馳。

當然，我們可以讓網絡中的礦工 / 驗證者通過某種權威認證，保證其不會作惡，但這樣就引入了極強的信任假設，完全變為許可鏈。

簡而言之，CGV 認為，在維持以太坊現有特徵的前提下，恐怕很難徹底根治 MEV 問題。

如何緩解 MEV 帶來的不利影響

協議級 PBS——以太坊社區的解決方案

在 PoS 中，validators 輪流值班作為區塊的提議者 proposer，validators 間會進行共識以決定該區塊是否被寫入鏈上。在 PoW 中，提塊並進行共識的工作由 Miner 完成，實質相同。

PBS 主要是為了解決當前 MEV 所帶來的驗證者中心化問題。在默認的MEV 流程中，區塊生成者俱備兩個任務，1）從所有可用的交易中構建最佳區塊（block building），以及（2）將該區塊與工作證明或權益一起提議給網絡（block proposing）。

在 MEV 並未受到充分挖掘的時候，步驟 1）實際是根據交易手續費從大到小進行排序，簡單地從前之後將交易納入區塊。在 MEV 利潤逐漸增大的當前，更大的礦池 / 驗證者池實際上獲得了其市場份額更多的 MEV 利潤，導致馬太效應，共識網絡將愈發中心化。

此外，去中心化礦池的實際提塊實體將獲得 MEV 的機會，然而其他成員無法分享利潤。機制的不公平將降低去中心化礦池的採用比例。共識網絡中心化程度進一步上升。

MEV 中可能涉及到的角色可以分為以下幾個：

1.Producer：出塊人（Miners, Validators）

2.Proposer：選塊人（選擇最高 MEV 的 Builder 構造的塊）

3.Builder：構塊人（負責決定塊的內容）

4.Searcher：搜索交易中蘊含的 MEV

5.User：提交可能包含 MEV 的交易

當然，在現階段，很多角色實際上是由同一主體兼任的，例如在普通的以太坊共識流程中，Producer、Proposer 與 Builder 是同一個角色。

vitalik 的早期方案

Vitalik 早在 2021 年初就提出了兩個解決方案，各自的側重不同。值得注意，本節討論的方案是以太坊協議層面的，由協議強制執行 PBS，而不是如 Flashbots 等方案的私下協商。

PBS 試圖達到以下五個目標：

1.無需信任 proposer 友好性：builders 無需信任 proposers

2.無需信任 builder 友好性：proposers 無需信任 builders

3.弱 proposer 友好性：proposers 不需要高計算資源與高技術難度

4.bundle 不可竊取性：proposers 不能私自竊取 builders 提交區塊中的利潤

5.共識簡單與安全性：共識保持安全性，最好不修改當前區塊提議機制

方案 1

• builders 創建 bundles，將 bundle headers 發給 proposer，其中包含 bundle body 的哈希、對 proposer 的支付、以及 builder 的簽名
• proposer 選取最高收益的 bundle header，簽名並發布包含該 bundle header 的 proposal
• 見到簽名的 proposal 後，builder 發布完整的 bundle

根據五個目標進行分析：

• proposer 可以收取 builder 支付的費用卻讓 builder 無法接收到 MEV 利潤，例如通過在 slot 末期才發布 proposal，導致 builder 沒有時間發布完整的 bundle 嗎，不滿足目標 1
• 提交 bundle header 就能確保接收到來自 builder 的付款，proposer 無需信任 builder，滿足目標 2
• 只涉及簡單的網絡通信和基本的簽名操作，滿足目標 3
• proposer 無法獨家獲取 bundle 內容，只能看到 header，滿足目標 4
• 由於引入了新的角色builder，所以分叉規則需要進行修改，而且將可能的情況從2 提升到了3，提高了分叉選擇的複雜度，可能帶來新的不確定性，不滿足目標5

方案 2

• builders 創建 bundles，將 bundle headers 發給 proposer，其中包含 bundle body 的哈希、對 proposer 的支付、以及 builder 的簽名
• proposer 在看到的 bundle headers 中進行挑選組成一個列表，對列表簽署一個聲明
• builders 在看到聲明後，發布對應的 bundle body
• proposer 在自己簽名的列表中挑選一個 bundle header，發布一個包含其的 proposal

根據五個目標進行分析：

• 只有 bundle 被完全包括在 proposal 中才會完成 builder 對 proposer 的付款，滿足目標 1，
• builder 可以發布多個高費用的 bundle header，但是不發布實際的 bundle body，導致 proposer 無法發布有效的 bundle，不滿足目標 2
• 如果不限制可接收的 bundle 數量，可能導致 proposer 收到過多 bundle body，導致高網絡帶寬，不滿足目標 3
• proposer 事先簽署聲明導致其只能在該 slot 中 propose 列表中的有限 bundle，無法偷取利潤，滿足目標 4
• builder 不直接參與到共識過程中，proposer 的行為與以前相同，沒有發生分叉情況的增加，滿足目標 5

演進中的兩條路線——Two Slot PBS vs Single Slot PBS

兩條路線分別是 Vitalik 早期方案的改進與細化，Two Slot PBS 和 Single Slot PBS 分別對應方案 1 與方案 2。

在 Two Slot PBS 中，將會添加一個新的區塊類型，名為「中間塊」（Intermediate Block），用於存放獲勝的構建者的區塊內容。在 Slot n，Proposer 會 Propose 一個普通的 Beacon Block，其中包含對獲勝構建者區塊內容的 commitment。

然後，在 Slot n+1，中標的 Builder 會 Propose Intermediate Block，其中包含中標的區塊內容。這兩者可以被看作是一個大區塊的兩個部分，只是分成兩個階段（slot）來完成。第一階段相當於區塊頭（Block Header），而第二階段才是真正的區塊主體（Block Body）。如果沒有 Beacon Block，則意味著沒有 Builder 贏得競標，那麼就不會有後續的 Intermediate Block。

這兩個區塊都需要經過 Committee 的 Attestation 投票。 Beacon Block 只有一個 commitee 負責投票，而 Intermediate Block 會由 slot 中剩餘的所有 commitee 進行投票。對每個 Block（無論是 Beacon Block 還是 Intermediate Block）的投票都會出現在下一個 Slot 的 Block 中。

如果 builder 一直沒有看到 Beacon Block，這可能意味著 Beacon Block 沒有被及時發布，因此 builder 不會發布 Intermediate Block。此外，為了避免 Beacon Block 在一段時間後出現而導致的 builder 損失，方案通過定義良好的 Fork Choice Rule 來讓該 Beacon Block 被拒絕。

Two Slot PBS 方案設計

source: https://ethresear.ch/t/two-slot-proposer-builder-separation/10980

Single Slot PBS 由去中心化的committee 作為中介保管區塊的內容，builder 將bundle header 發送給Auction 子網，同時將分塊加密後的bundle body 發送給commitee，待commitee 投票超過閾值後，由proposer 發送proposal，commitee 收到後，將bundle body 進行解密並廣播，能夠在單個slot 完成PBS 的出塊。

Single Slot PBS 設計方案

source:https://ethresear.ch/t/single-slot-pbs-using-attesters-as-distributed-availability-oracle/11877

以太坊需要協議層的 PBS，不僅是因為 MEV

在以太坊協議層去實現 PBS，可能動搖共識的基礎，產生各種新的問題。為何一定要修改協議層，而不是通過協議之上的其他方案解決？可以認為，以太坊社區是醉翁之意不在酒，PBS 除了緩解 MEV 問題，還對以太坊的長遠發展由重要意義。

在 PBS 中，proposer 無需處理交易排序，從而實現了無狀態，不需要保存以太坊完整的狀態，只需要根據 Merkel Proof 驗證 Builder 所打包的區塊中交易的有效性。在 Danksharding 逐漸提上日程的情況下，未來存儲的負擔會越來越大。無狀態的特性非常關鍵，這使得對 Proposer 的存儲要求降低，更多人能夠成為 proposer，去中心化程度提升。

以太坊社區提出 PBS 的方案，實際與當年 EIP-1559 如出一轍。礦工/ 驗證者作為決定區塊中交易內容的角色，具備極高的特權，一旦礦工/ 驗證者獲利過多，就會導致其愈發中心化，權力過大以致於影響整個共識網絡的安全性。 PBS 要做的，就是削弱礦工 / 驗證者的地位，降低其收入，讓權力分散到人民中去。

此外，由 Flashbots MEV-Boost 實現的 PBS 方案中，由於 Relay 的信任假設，所以會產生交易審查的問題，這是對以太坊抗審查、無許可的願景的嚴重破壞。

交易審查最多能佔 80%

source: https://www.mevwatch.info/

以太坊協議級的 PBS，不需要信任的 Relay，可以通過 Proposer 對 Builder 的製約來強迫 Builder 收錄或者直接自己收錄被審查的交易，提高以太坊的抗審查特性。

總結：以太坊協議級PBS 實現了builder 和proposer 之間利益的分配，降低了proposer 的門檻，能夠提高以太坊的去中心化水平，也提升了抗審查的特性，但是並未提升普通用戶體驗。

Flashbots——MEV 領域的絕對主導

Flashbots 通過市場拍賣試圖緩解 MEV 問題，為 MEV 參與者帶來收益。

在Flashbots 的官方文檔中，按照1) Flashbots Auction 2) Flashbots Data 3) Flashbots Protect 4) Flashbots MEV-Boost 5) Flashbots MEV-Share 進行分類，但實際上，MEV-Boost 是Flashbots Auction 中一個階段的方案，我將根據時間順序，來敘述Flashbots 的發展。

Flashbots Auction 實際由兩個階段組成，分別是 ETH1.0（Before The Merge）的 MEV-Geth 和 ETH2.0（After The Merge）的 MEV-Boost。

MEV-Geth

2021 年初，Flashbots 發布了 MEV-Geth 與 MEV-Relay。 MEV-Geth 是 Go-Ethereum 客戶端上的一個補丁，僅百餘行代碼；MEV-Relay 是 bundle 的轉發器，負責在 Searchers 與 Miners 之間轉發交易的 bundle。

MEV-Geth 與 MEV-Relay 提供了一個私有的交易池和密封競價的區塊空間拍賣，讓 MEV 從黑暗森林轉變為市場經濟。 bundle 作為一種新的交易類型，用於表示對交易順序的偏好。

Flashbots Auction 引入了一個名為「eth_sendBundle」的新的 RPC，用於標準化 bundle 的通信。 bundle 包括了一系列已簽名的交易以及這些交易被收納的條件。

同時，Flashbots 還提供了 Flashbots Protect RPC 節點，用戶可以通過簡單地修改錢包中的 RPC 節點，避免自己的交易在公有交易池遭受 Front Running 攻擊。此外，由於 Flashbots Protect 通過另一條出塊流程提交用戶交易，所以不會發生 reverts，用戶不必為失敗的交易付費。 （但是帶來了獨家訂單流 EOF）

MEV-Geth 很快地獲得了以太坊礦工超過 90% 採用，並使礦工的收益大大提升。然而，簡單的拍賣設計存在一些顯著的不足之處，包括 1) 需要信任礦工 2) 只兼容 Geth，缺乏多樣性 3) 拍賣服務運行在中心化服務器上，存在單點故障風險。此外，由於搜索者之間的普遍競爭關係，絕大部分的收益歸入了礦工的囊下，這會為以太坊帶來中心化風險。

source: https://twitter.com/lvanseters/status/1481988717367767042/photo/4

MEV-Boost

在 The Merge 發生之後，以太坊改為 PoS 共識，MEV 帶來的中心化問題更加明顯，Flashbots 設計了 MEV-Boost 來應對該問題。

MEV-Boost 可以認為是 Single Slot PBS 的一種變形，與以太坊協議級的 PBS 不同，該方案作為可選的中間件提供服務，而不是通過協議強制行為，並不修改共識過程。

Relay 不再作為User/Searcher 與Miner 之間的中介，而是作為Builder 與Validator 之間的中間節點，根據User/Searcher 提交的交易流，Builder、Relay、Validator 每個角色都會根據最大收益來選擇向下游提交的區塊。

source: https://docs.flashbots.net/flashbots-auction/overview#

MEV-Boost 採用了 Single Slot PBS 中提出的 commit-reveal 方案，只有當 Validator 對一個 block header 進行 commit 之後，Builder 才會 reveal 該 block 的全部內容。具體的流程如下圖所示:

Proposal 之前 Validator 需要先向 MEV-Boost 和 relays 進行註冊，確保 block builders 能夠為一個指定 validator 的 proposal 構造區塊。

1.users/searchers 通過 public/private mempool 提交交易給 block builders

2.block builders 根據接收到的交易構造 execution payload，在利益分配上，builder 將自己的地址設為 payload’s coinbase address，區塊最後一個設置為向 proposer 的地址轉賬。 block 發送給 relay

3.relay 驗證區塊的 validity，發送 ExecutionPayloadHeader 給 MEV-Boost。 MEV-Boost 從不同 relay 提交的 ExecutionPayloadHeader 中選取最高利潤的轉發給 Validator

4.Validator 對 header 簽名，通過 submitBlindedBlock 調用並發回給 MEV-Boost，轉發至 relay。 relay 驗證簽名後將完整的 payload body 發給 MEV-Boost 並轉發給 consensus，讓 Validator 在向網絡 propose SignedBeaconBlock 時使用。

source: https://twitter.com/keccak254/status/1656984680003153924

與 MEV-Geth 相比，MEV-Boost 具備更強的通用性，作為 Consensus Client 的插件使用，支持多種客戶端，同時消除了原先 Miner 的中心化問題。

然而，PBS 之後 Builder 獲得了更高的權力，在市場上占主導地位的 Builder 可以獲得審查和獨占交易順序流的能力，當前只能通過鼓勵 Builder 之間的競爭來防範中心化風險。 Relay 的信任程度也進一步減弱，但仍然可能通過提交虛擬競價對 Builder 與 Proposer 構成風險。當前通過監控 Relay 的誠實程度，讓 Validator 與 Builder 自由選擇 Relay 來緩解該問題。

MEV-Share

MEV-Geth 讓 Miner 與 Searcher 分享了 MEV 收益；MEV-Boost 讓 MEV 在 Proposer、Builder、Searcher 之間分配，同時保護了用戶的交易不被 Front Running。

然而，兩者都沒有考慮到用戶的收益。在 Web3 的理念中，用戶創造數據產生的價值，應該回饋給用戶本身，MEV-Share 就是該理念的實踐者。 MEV-share 致力於讓用戶、錢包、Dapps 能夠捕獲其交易所產生的 MEV。

MEV-Share 中引入了 Matchmaker 的角色，作為 User、Searcher、Builder 之間的中介，通過限制對 Searcher 暴露的用戶交易信息，來維護用戶隱私。

同時，限制 Searcher 只能在用戶交易後插入自己的交易，即 Back Running 來避免用戶利益損失。 Back Running 不會造成用戶損失，通過 Back Running 獲得的收益實際上是由市場失衡產生的。

用戶可以簡單地將錢包連接至 Flashbots Protect RPC 來發送交易給 Matchmaker，也可以通過 Matchmaker API 發送私有交易，用戶可以在交易中指定想要提交的 Builders。

對於 Searcher 而言，需要通過 SSE Event Stream 監聽 Matchmaker 發送的選擇性部分交易信息。 SSE 是一種使服務器能夠主動向客戶端推送信息的技術，而無需客戶端發起請求，允許客戶端實時獲取到區塊鏈狀態的更新。 Searcher 會從中選取交易，並在其後插入一個自己簽名的 tx 來創建 bundle。

searcher 可以分享 bundle 中交易的部分信息給其他 searchers，以此獲得 MEV 回饋，並提升自己的 bundle 被納入區塊的機率。 Searchers 也可以在 bundle 中的 privacy 字段中指定 Builders，最終 bundle 會被發送給 Users 與 Searchers 共同認可的 builders。

SGX 加密——可信硬件消除信任假設

市場上對於使用 SGX 緩解 MEV 問題的探索與討論，最初由 Flashbots 發起。

MEV-SGX 的方案在2021 年6 月在以太坊論壇上被系統闡述，主要是針對2021 年初發布的Flashbots Alpha（初始版本的Flashbots MEV-Auction）方案中MEV-Relay 的信任問題，希望通過MEV-SGX 構建一個完全私密且無需許可的MEV 拍賣方式。

文中討論了1. 僅發送區塊頭，隱藏交易trie 2. 保證金區塊頭3. 時間鎖加密4. 安全隔離區等方案，最後決定使用安全隔離區（應用最廣泛的是Intel 的SGX）來提供完全的隱私和無許可性。

在MEV-SGX 方案中，SGX 作為可信執行環境（Trusted Execution Environment, TEE），取代了MEV-Relay 中單一信任中介，由搜索者與礦工各使用一個SGX，SGX 的防篡改特性能夠保證對方在一個無法被篡改或侵入的環境中運行特定的代碼。

搜索者的SGX 負責確保區塊的有效性和對礦工的盈利性（proposers 無需信任builders）；礦工的SGX 負責區塊內容的解密和廣播（builders 無需信任proposers，proposers 不能私自竊取builders 提交區塊中的利潤）。

需要注意的是，在該方案提出的時候，以太坊還處於PoW 共識，所以使用的是「礦工」術語而不是「驗證者」，但實際上兩者在共識中的功能是相同的，都是打包交易並提議區塊。

當以太坊經過 The Merge 進入 2.0 階段，轉變為 PoS 共識後，MEV-SGX 作為整套解決方案的聲量逐漸降低，取而代之的是 MEV-Boost 和 MEV-Share。但是SGX 並未被徹底拋棄，只不過MEV-SGX 的實現難度較大，所以社區選擇了更現實的MEV-Boost 和MEV-Share，而後續將以打補丁的方式使用SGX 來改進當前方案的缺陷。

2022 年 12 月 20 日，flashbots 社區宣布首次在 SGX 中運行了 Geth（以太坊客戶端的 Go 實現），驗證了 SGX 應用於 MEV 的技術可行性。 2023 年 3 月 3 日，flashbots 社區宣佈在 SGX 中實現了 block builder 的運行，朝著交易的私密性與 builder 的去中心化又邁進了一步。

在安全隔離區中執行區塊構建算法，可以確保除了用戶以外的參與者無法窺見用戶交易的內容，維護了隱私性。同時，通過運行可驗證的區塊執行算法，能夠在不損害隱私的前提下，證明區塊的經濟高效性。長遠來看，在 SGX 中運行 builder 可以為 proposer 提供可驗證有效的區塊，並且提供真實投標，有可能徹底取代受信任 MEV-Relay 角色，實現無許可。

SUAVE——MEV 的未來

MEV-Share 解決了 MEV 帶來的利益分配，但仍然無法消除區塊構建權力帶來的中心化風險。在 Flashbots 的當前階段，由於 1) 獨家訂單流（Exclusive orderflow） 2) 跨域 MEV，Builder 市場具備正向飛輪效應，容易引發中心化風險。

SUAVE（Single Unified Auction for Value Expression）嘗試解決 MEV 帶來的中心化風險。 SUAVE 是模塊化區塊鏈的又一嚐試，試圖為所有區塊鏈提供一個即插即用的內存池與去中心化Block Builder，作為一條專用的區塊鏈，向現存的所有鏈提供交易排序與區塊構建服務。

source: https://writings.flashbots.net/the-future-of-mev-is-suave/

支持多鏈的特性，有效地提升了對跨域 MEV 的提取效率；作為一條區塊鏈，其去中心化屬性將解決過往方案中 Block Builder 的中心化風險。

SUAVE 由以下三個主要組件構成：

1.通用偏好環境（Univeral Preference Environment） 偏好可以理解為在bundle 上進行改進的一種交易類型，反映用戶/ 搜索者對交易執行的需求（例如，交易參數、時間、順序），維持了bundle 的確認前隱私與無撤銷屬性。通用則體現SUAVE 的多鏈特性，將所有鏈上的用戶/ 搜索者提交的交易匯總到SUAVE 上，提供通用的排序層，能夠匯集用戶偏好以提高MEV 提取效率，並且允許不同域間的Block Builder合作以提高效率。

2.最佳執行市場（Optimal Execution Market） 執行者根據用戶提交的偏好參與競標，向用戶提供最優的執行，並且能夠完成跨域的偏好表達，將盡可能多的MEV 收益歸還給用戶。

3.去中心化區塊構建（Decentralized Block Building） 在去中心化的區塊鍊網絡中，Block Builder 根據用戶偏好和最優的執行路徑構建各域的區塊，在維持去中心化的前提下，為各鏈的Validator 提供最大化MEV 的區塊。該組件實現的前提是 Block Builder 間在不洩露內容前提下共享訂單流與 bundle。

source: https://writings.flashbots.net/the-future-of-mev-is-suave/

當然，必須指出，SUAVE 還是一個很早期的方案，技術路線仍不明確，方案設計也模棱兩可，細節仍在推進中。這可能是一件很困難的事，Flashbots 把 MEV 稱為 Crypto 界的 Millennium Prize Problem，呼籲大家共同合作，創建去中心化的未來。

MEV 市場的新變量

Chainlink：公平排序服務 (FSS)——Arbitrum 選擇的 MEV 緩解方案

Chainlink 作為市場上最大的預言機平台，試圖在預言機網絡的層面通過交易排序來緩解 MEV 問題。個人認為，其啟發應該是防止對於預言機報告的 Front Running，由於預言機報告對價格產生很大影響，所以操縱預言機報告在區塊中的順序會帶來很高的 MEV。

公平排序服務（Fair Sequencing Services,FSS）可以簡單描述如下：去中心化預言機節點（Decentralized Oracle Network, DON）提供工具來分散交易排序，並根據依賴合約創建者指定的策略進行實施，理想情況下是一個公平的策略（通常是FCFS 根據到達時間時間順序排序），不會給希望操縱交易排序的參與者帶來優勢。這些工具共同構成了 FSS。

FSS 包括三個組成部分。第一個是交易的監控。

1.交易監控 在 FSS 中，預言機節點在 O 中監控 MAINCHAIN 的內存池，並且允許通過專用通道來完成鏈下的交易提交。

2.交易排序 O 中的節點根據為該合約定義的策略為依賴合約 SCON 排序交易。

3.交易發布 在交易被排序之後，O 中的節點共同將交易發送到主鏈上。

4.FSS 示意圖 source: Chainlinkv2 Whitepaper

FSS 的潛在好處包括：

• 公平排序：FSS 包括工具，幫助開發人員確保輸入到特定合約的交易按照一種公平的方式進行排序，有豐富資源或技術的用戶無法獲取優勢。通常公平排序的策略是 FCFS。

特定合約的交易排序

source: https://blog.chain.link/chainlink-fair-sequencing-services-enabling-a-provably-fair-defi-ecosystem/

減少或消除信息洩漏：通過確保網絡參與者無法利用關於即將發生的交易的知識，FSS 可以減輕或消除基於在交易提交之前網絡中可用信息的前置交易等攻擊。防止利用這種洩漏進行的攻擊可以確保在原始交易提交之前，依賴於原始掛起交易的對抗性交易無法進入賬本。 
降低交易成本：通過消除參與者在向智能合約提交交易時追求速度的需求，FSS 可以極大地降低交易處理的成本。 
優先排序：FSS 可以自動為關鍵交易提供特殊的優先排序。例如，為了防止對預言機報告的前置交易攻擊，FSS 可以將預言機報告追溯地插入到一系列交易中。 

對比在智能合約中緩解MEV 的方案，使用DON 實現的FSS 由於其MEV 防禦方案在鏈下執行，所以可以獲得更低的延遲，延遲將是毫秒級的網絡延遲，而不是12s 倍數的區塊延遲。 
UniswapX: 或解決 MEV 三明治攻擊，但創造了 MEV 審查
7 月17 日，去中心化交易所（DEX）龍頭Uniswap 發推文宣布，將推出一款名為UniswapX 的新開源協議，該協議將聚合去中心化交易池的流動性，並推出「防範MEV 攻擊」等新功能。 
UniswapX 在進行鏈下訂單匹配的過程中，添加了一些新的特性。這些特性包括不完全遵循價格順序進行排序，執行限價訂單，以及使用本地賬本來處理價格差異。 
由於這些改變，存儲在 Mempool 中的交易變得越來越難以預測，進一步壓縮了 MEV 的套利空間。 MEV 的存在主要歸因於礦工按照 gas 的多少進行優先打包的機械式機制。然而，通過鏈下賬本的調整，我們確實能在很大程度上改善 MEV。 
Uniswap 的交易員每天因為「三明治攻擊」而產生大量的有害 MEV，損失可能高達 300 萬美元。 UniswapX 的設計目標是解決這一問題，方法是將原始交易轉化為提交給 Uniswap 中央服務器的意圖（intents）。這樣做有效地解決了「三明治攻擊」的問題，但同時也帶來了 MEV 審查的新問題。 
在報價與交易的過程中，公允價格可能會偏向報價者。在這種情況下，唯一的報價者往往願意在獨家窗口期內通過將交易上鍊來提交報價。但這也給驗證者提供了機會，他們可能會聯手審查交易。儘管這種類型的攻擊在現階段看起來並不常見，但如果有些驗證者變得足夠強大，或者連續贏得多個區塊，或者用於驗證者串謀的基礎設施被廣泛應用，那麼我們可能會看到MEV 審查問題的惡性增長。 
CGVFOF 綜合認為，雖然以太坊基金會對於MEV 實際或持偏負面的態度，但當前的區塊鏈生態格局下，中心化的礦工/ 驗證者巨頭權力較大，很難通過交易加密等手段，一步到位地解決問題，否則會引發劇烈的市場振盪，不利於區塊鏈生態的可持續發展。 
所以，Flashbots 等團隊的漸進改良式方案通過引入多方參與MEV，彼此制衡，逐漸削弱中心化的話語權，將MEV 對用戶的影響降到最小，並最終以較小的摩擦遷移至隱私交易方案（正如Vitailik 在The Three Transitions 中所強調的隱私問題）。 
由此看來，MEV 已經從最初的黑暗森林零和博弈逐漸，過渡到三權分立的製衡階段，也許正在朝著全面隱私慢慢前進。但無論如何，MEV 依然是個具備可持續發展潛力的大市場，也會迎來更多的弄潮兒和更有趣的新事物。 
參考資料：
1.https://ethereum.org/en/developers/docs/mev/
2.https://bitcoinops.org/en/topics/replace-by-fee/
3.https://bitcoinops.org/en/topics/fee-sniping/
4. https://medium.com/@Prestwich/mev-c417d9a5eb3d 
5.https://medium.com/@VitalikButerin/i-feel-like-this-post-is-addressing-an-argument-that-isnt-the-actual-argument-that-mev-auction- b3c5e8fc1021
6. https://www.paradigm.xyz/2021/02/mev-and-me#mev-is-hard-to-fix
7.https://ethresear.ch/t/proposer-block-builder-separation-friendly-fee-market-designs/9725
8.https://thedailyape.notion.site/MEV-8713cb4c2df24f8483a02135d657a221The Future of MEV is SUAVE | Flashbots
9.https://collective.flashbots.net/t/frp-18-cryptographic-approaches-to-complete-mempool-privacy/1210
10. https://explore.flashbots.net/