历久弥坚：Permaswap 的抗 MEV 特性

PermaDAO ｜2023-10-27 9:21

本文从 MEV 的发展开始，逐步论述 MEV 的历史发展过程以及在 DeFi 中的危害和影响，并且指出 Permaswap 从原始设计中就可避免 MEV 攻击。

作者： Spike @ Contributor of PermaDAO

审阅： Lemon @ Contributor of PermaDAO

1. MEV 的定义和背景

MEV（最大化可抵御价值）是指在区块链交易中，由于交易顺序和区块打包的方式，导致矿工或其他参与者有机会以不公平的方式获得额外的价值。这种额外的价值主要来自于交易顺序的调整，包括交易顺序的重排序、交易的前运行和后运行等。

MEV 的出现是由于区块链的透明性和不可篡改性。在传统金融系统中，交易的顺序和执行是由中心化的机构控制的，而在以太坊上，交易的执行顺序是由矿工决定的。这为一些恶意参与者提供了机会，他们可以通过重新排序交易或选择性地执行交易来获得额外的利益。这就意味着，矿工可以选择在打包交易时，将自己的交易放在其他交易之前或之后，从而获得额外的利益。这种利益可以来自于前运算，即在执行其他交易之前，先执行自己的交易，从中获取利益。也可以来自于后运算，即在执行其他交易之后，再执行自己的交易，从中获取利益。

为了应对 MEV 的问题，一些解决方案已经被提出。其中一个解决方案是使用区块链的随机性来确定交易的执行顺序，以减少矿工的操纵空间。另一个解决方案是引入新的协议和机制，例如零知识证明，以增加交易的隐私性和安全性。

在 DeFi 领域，MEV 是一个愈演愈烈的问题。由于 DeFi 应用程序的开放性和透明性，恶意参与者可以更容易地利用 MEV 来获取额外的收益。

MEV 的利润可以来自于交易执行的顺序，例如前运算（Front-running）和后运算（Back-running），或者来自于交易的可见性，例如闪电贷攻击。

另外，MEV 还可以通过闪电贷攻击来实现。闪电贷是一种无需抵押的借贷方式，借款人可以在同一区块中借入和返还资金。恶意用户可以利用闪电贷来进行攻击，他们可以在同一块中先进行借贷，然后利用这些借入的资金进行其他操作，最后再返还借款。通过这种方式，他们可以在不支付任何费用的情况下，获得额外的利益。

2. MEV 的挑战和影响

MEV（最大化可执行价值）对 DeFi 生态产生了一系列的影响和挑战。以下是一些典型方面：

前运算挑战：由于 MEV 的存在，交易执行的顺序变得至关重要。恶意用户可以通过在交易执行之前进行算法运算，来获取有利的交易执行顺序，从而获得额外的收益。这给 DeFi 生态带来了不公平性和不稳定性。
流动性挑战：MEV 对流动性提供者也带来了挑战。由于恶意用户可以利用 MEV 获取额外的收益，流动性提供者可能会面临被挤压的风险。他们需要权衡风险和收益，并采取相应的措施来保护自己的利益。
市场操纵挑战：MEV 可以被用来操纵市场价格和交易量。恶意用户可以通过选择有利的交易执行顺序，来影响市场价格和交易量，从而获取额外的收益。这给市场带来了不稳定性和不公平性。
数据可信性挑战：由于 MEV 的存在，交易执行的顺序可能会被篡改，导致交易数据的可信性受到质疑。这给 DeFi 生态带来了数据可信性的挑战，需要采取相应的措施来确保数据的准确性和完整性。

针对这些影响和挑战，DeFi 生态正在积极探索和实施一些应对办法和解决方案。例如，一些项目正在研究和开发新的交易执行顺序算法，以减少 MEV 的影响。同时，一些流动性提供者也在采取措施来保护自己的利益，例如通过限制交易规模或使用动态手续费模型来应对 MEV 的风险。此外，一些监管机构和行业组织也在加强对 DeFi 生态的监管，以确保市场的公平和稳定。

MEV 对用户的风险和影响

一种常见的 MEV 风险是“交易顺序依赖”。在以太坊上，交易的执行顺序是由矿工决定的，而矿工可以通过重新排序交易来获取额外的利益。例如，一个用户在一个区块中发送了两笔交易，一笔是购买加密货币，另一笔是将加密货币发送到另一个地址。恶意矿工可以通过将这两笔交易的顺序颠倒，先将加密货币发送到自己的地址，然后再购买加密货币，从而在没有用户意识的情况下获取额外的利润。

另一种 MEV 风险是“信息泄露”。由于交易的透明性，恶意矿工可以通过观察交易的执行情况来获取市场上的敏感信息。例如，当一个用户试图在一个去中心化交易所上进行大额交易时，恶意矿工可以通过观察交易的执行情况来判断用户的意图，并在市场上进行操纵，从而对用户造成损失。

为了应对 MEV 风险，一些项目和协议已经提出了一些解决方案。例如，Flashbots 是一个旨在减少 MEV 对用户的影响的项目，他们通过与矿工合作，将用户的交易直接发送给矿工，从而避免了交易顺序依赖的问题。另一个解决方案是使用零知识证明（zk-SNARKs）来隐藏交易的细节，从而防止信息泄露。

3. MEV 的应对办法和技术解决方案

MEV-bot

MEV（Miner Extractable Value）是指矿工可以在交易中潜在地获得的价值，而前置交易队列（Front-Running）是一种常见的 MEV 攻击方式。为了应对这种攻击，有几种技术解决方案被提出，其中之一是前置交易队列的解决方案。

一种解决方案是通过引入 MEV-bot 来抵御前置交易队列的攻击。MEV-bot 是一种自动化程序，它可以监测和分析交易池中的交易，并在发现前置交易队列攻击时采取相应措施。例如，当一个交易被检测到是一个潜在的前置交易队列攻击时，MEV-bot 可以立即执行一个对抗性的交易，以保护用户的利益。

闪电贷（Flash Loan）的应用

闪电贷（Flash Loan）是一种在 DeFi 中广泛应用的技术解决方案，它允许用户在同一交易中借贷和还款，而无需提供任何抵押品。这种技术的应用场景非常广泛，可以用于套利交易、流动性提供和风险管理等方面。

闪电贷的应用案例之一是套利交易。通过闪电贷，用户可以在短时间内借取大量资金，并利用这些资金进行套利操作。例如，用户可以借取一定数量的代币，将其以更高的价格卖出，然后立即还款并获得套利利润。这种操作可以在极短的时间内完成，从而最大化利润。

然而，闪电贷也存在一定的风险，主要是由于交易的不确定性导致的。为了防范闪电贷中的风险，一些防范措施被提出。首先，智能合约应该对借贷行为进行严格的验证和控制，确保借贷的资金只能用于特定的目的，避免被恶意使用。其次，交易的执行应该在同一区块中完成，以防止其他交易干扰闪电贷的进行。此外，监测和分析工具也可以用于检测和预防潜在的风险。

总之，闪电贷作为一种技术解决方案，在 DeFi 中的应用非常广泛。它可以用于套利交易、流动性提供和风险管理等方面。然而，为了防范闪电贷中的风险，一些防范措施需要被采取，包括对借贷行为的验证和控制，交易的同一区块执行以及监测和分析工具的使用。

隐私保护和交易混淆技术的应用

在 DeFi 中，为了应对 MEV 对用户隐私的侵犯，一些隐私保护和交易混淆技术被广泛应用。这些技术旨在隐藏用户的真实身份和交易行为，从而保护用户的隐私和安全。

一种常见的隐私保护技术是零知识证明（Zero-Knowledge Proofs，ZKP）。通过 ZKP ，用户可以向验证者证明某个陈述是正确的，而无需透露任何与陈述相关的具体信息。在 DeFi 中，ZKP 可以用于验证用户的资金余额、交易的合法性等，同时保护用户的隐私。

另一种应对 MEV 的技术是交易混淆。交易混淆技术通过将多个交易混合在一起，使得交易的来源和去向变得不可追踪。这样一来，即使 MEV 挖矿者获取了交易信息，也无法准确确定哪些交易是用户真正的交易。交易混淆技术可以通过使用智能合约或者特殊的交易协议来实现。

例如，Mixers 是一种常见的交易混淆技术。Mixers 通过将来自不同用户的资金混合在一起，然后再将其重新分配给不同的地址，从而混淆交易的真实来源和去向。这种方式可以有效地保护用户的隐私，使得 MEV 挖矿者无法准确追踪用户的交易行为。

除了 Mixers，还有其他一些交易混淆技术，如被美国政府制裁的 Tornado Cash 等。这些技术都可以在 DeFi 中应用，保护用户的隐私和安全，减少 MEV 对用户的影响。

MEV-Guard 技术

MEV（最大化可执行价值）是 DeFi 中的一个重要问题，它指的是矿工在打包交易时通过重新排序或选择性执行交易，从而获得额外的利润。为了解决 MEV 问题，许多项目和研究人员提出了各种应对办法和技术。其中一种常见的技术是 MEV-Guard。

MEV-Guard 是一种旨在减少 MEV 对用户造成损失的技术。它通过在交易执行前对交易进行检查和验证，以防止恶意的矿工操纵交易顺序或选择性执行交易。MEV-Guard 可以通过以下方式来实现：

交易排序随机化：MEV-Guard 可以使用随机化算法对交易进行排序，使得矿工无法预测交易的顺序，从而减少他们操纵交易顺序的机会。
交易执行延迟：MEV-Guard 可以引入一定的延迟来执行交易，以便让其他矿工有时间竞争打包交易。这样可以减少矿工选择性执行交易的机会，从而降低 MEV 的影响。
交易执行顺序验证：MEV-Guard 可以对交易执行的顺序进行验证，确保矿工没有恶意地选择性执行交易。这可以通过使用密码学证明或者共识算法来实现。

4. 典型的应用和案例

Uniswap 和 MEV

随着区块链技术的不断发展，Uniswap 在 DeFi（去中心化金融）应用逐渐壮大，而 MEV（最大可行值）问题也逐渐成为 Uniswap 生态系统中的一块难题。在 DeFi 领域中，Uniswap 是一个非常典型的应用，同时也面临着 MEV 的问题。Uniswap 作为一个去中心化交易所，也无法避免 MEV 的存在。

一个常见的 MEV 攻击方式是前运行攻击（front-running attack），即在交易之前获取交易信息并以更高的价格在交易池中执行交易，从而获得额外的利润。这种攻击方式对于 Uniswap 来说尤其有害，因为 Uniswap 的交易是基于公开的交易池，任何人都可以查看和执行交易。

为了应对 MEV 问题，Uniswap 引入了一种称为“闪电贷款”（flash loan）的机制。闪电贷款允许用户在同一个交易中借贷和执行操作，这样可以防止其他人在这个过程中进行前运行攻击。通过闪电贷款，用户可以在同一个交易中借到资金并进行交易，而在交易结束后，资金将被还回。

例如，一个用户可以使用闪电贷款在 Uniswap 上进行套利交易。用户可以借到一定数量的加密货币，然后使用这些资金在不同的交易对之间进行交易，从中获得利润。由于闪电贷款的特性，其他人无法在用户进行交易的过程中进行前运行攻击，保证了用户的利益。

更具体而言，可将其处理方式分为以下三类：

Uniswap 的解决方案：闪电贷款和交易延迟

首先是闪电贷款机制，该机制通过在同一块链上的短期贷款来替代传统的交易撮合程序，从而减少了 MEV 攻击的可能性。其次，Uniswap 还引入了交易延迟机制，即对交易进行一定的延迟处理，以防止被恶意矿工利用。

DEX Aggregator 和订单滑移

另一个 Uniswap 处理 MEV 问题的方法是通过使用 DEX Aggregator 来减少订单滑移的影响。DEX Aggregator 可以将多个去中心化交易所的流动性汇总起来，以获得更好的交易价格和执行效果。使用 DEX Aggregator 可以降低由于订单滑移带来的交易成本，进而减少了矿工利用 MEV 的动机。

Uniswap V4

Uniswap 正在开发的 V4 版本也对 MEV 问题进行了一些改进。它提供了更灵活的流动性管理工具，使流动性提供商能够更好地控制其资金的使用方式。

SushiSwap 和 MEV

SushiSwap 是一个去中心化交易平台（DEX），它在 Uniswap 的基础上进行了改进和创新。

SushiSwap 的 MEV 问题主要涉及到交易顺序和交易执行的优先级。在 SushiSwap 中，交易的顺序和执行是由矿工决定的，这就给矿工带来了机会去操纵交易顺序，从而获取额外的收益。矿工可以通过调整交易的顺序，使得某些交易在其他交易之前执行，从而获取更多的套利机会。

为了解决这个问题，SushiSwap 引入了一种新的机制，称为“交易分发”。在交易分发中，交易费用会被分发给多个参与者，包括矿工、流动性提供者和持有 $SUSHI 代币的用户。这种机制的引入可以减少矿工操纵交易顺序的动机，因为他们无法独自获得所有的交易费用。

其他 DeFi 应用和 MEV 的关系

在 DeFi 领域中，除了去中心化交易所和借贷平台，还有其他一些应用和案例与 MEV（最大化可执行价值）密切相关。

一个典型的例子是去中心化预测市场。预测市场允许用户通过购买预测结果的股票来参与事件的预测，例如选举结果、比赛胜负等。然而，在预测市场中，MEV 可能会导致一些问题。由于交易顺序的不确定性，一些参与者可能会利用 MEV 来获取信息优势，从而影响预测结果。例如，一个恶意的参与者可以在其他交易者尚未执行的情况下，根据自己的利益进行交易，从而扭曲市场预测结果。

为了解决这个问题，一些预测市场平台采取了一些措施。例如，一些平台会对交易进行延迟处理，以便在交易执行之前收集足够的信息。另外，一些平台还会对交易进行批量处理，以减少 MEV 对预测结果的影响。

再比如，另一个典型的例子是去中心化保险。在去中心化保险中，用户可以购买保险产品来保护自己的数字资产。然而，由于 MEV 的存在，保险索赔可能会受到影响。恶意的参与者可以利用 MEV 来操纵保险市场，例如通过在保险索赔之前购买保险产品，然后在索赔时以更高的价格出售保险产品。

为了应对这个问题，一些去中心化保险平台采取了一些措施。例如，一些平台会对保险索赔进行审核，以确保索赔的合法性。另外，一些平台还会对保险产品的价格进行动态调整，以减少恶意参与者的利润空间。