作者：Yuki
編譯：有匪原標題： 《詳解以太坊合併後帶來的MEV新問題》
最大提取值/礦工提取值，簡稱MEV，是一種在區塊構建過程中通過優化交易順序從中獲利的手段。通常，無論牛熊礦工和搜索者（researcher）能從MEV活動中攫取利潤。 MEV來源市場於信息的不對稱。為了緩解信息不對稱和減少MEV的負外部性，行業出現了許多創新，其中包括Flashbots。
迄今為止，超過6.5 億美元的MEV 是通過Flashbots 提取的，而且這個數字還在增長。然而，下圖顯示，MEV 仍然是礦工的遊戲，因為他們攫取的利潤佔MEV 總量的三分之二。
對於當前的以太坊生態來說，MEV 存在許多問題。隨著即將到來的升級，這些問題將延續甚至帶來新問題。本文中，我將探討合併前後以太坊的MEV 問題（為簡單起見，我將合併後與後Splurge 同義）並尋求解決這些問題的潛在解決方案。在深入研究之前，讓我們先回顧一下當前如何提取MEV。
MEV是如何提取的？
如前所述，MEV 目前主要由礦工和搜索者（來自flashbots）進行提取。這兩者在有關工作設計上有不同，我稍後將深入探討；但兩者都從內存池（mempool）中尋找MEV 機會。他們在正確的位置中插入交易以提取預期的MEV 。以下是一些流行的MEV 策略：套利、清算、搶先交易、三明治攻擊和反向交易。它們對以太坊的可用性有不同程度的影響。有些甚至可能構成生存風險，這將在後面討論。
1.1簡要說明MEV如何為Flashbots工作
Flashbots 有三個主要組件：搜索者、中繼器和礦工。搜索者所扮演的角色是出於套利、清算、搶先交易、隱私、MEV 保護等原因提交交易的人。中繼器是礦工和搜索者之間的中間件，它驗證從搜索者那裡收到的捆綁交易並將推送給Flashbots 礦工。中繼器至關重要，因為它們在處理交易包（例如合併包）方面提供了靈活性，並防止了對礦工的DOS攻擊。礦工運行的mev-geth是一個特定於flashbots 的拍賣機制，它使用第一價格對於區塊進行秘密競投。參與flashbots 的礦工參與是需經過許可的，並且主要由受信任的實體運營。
1.2 非flashbots礦工進行MEV工作的簡要說明
另一方面，普通礦工可以訪問內存池中的交易，該交易匯總了等待處理的未提交交易。有些人也可能直接接受來自用戶的私人交易，而不通過內存池；這相當普遍——超過85% MEV 是使用發送給礦工的私人交易提取的，其中50% 來自flahsbots。礦工按照gas費順序對這些交易進行排序，並在MEV 機會出現時插入他們自己的交易。
當前的MEV 格局存在哪些問題？
由於PGA 和礦工的控制，MEV尤其是一些惡意的MEV，可能會侵蝕網絡的可用性。所引發的問題包括：高gas費、交易失敗和網絡擁塞。
如前所述，MEV 策略中有些可能是良性的，例如套利和清算；但其他可能是惡意的（儘管並非總是如此），例如三明治攻擊和搶先交易。惡意的MEV 策略會給用戶帶來額外的成本使市場失效，甚至可能在礦工爭奪MEV 時導致網絡擁塞。因此，網絡的可用性將受到影響。用戶也會碰到更高的滑點、不斷出價Gas費用高企以及交易延遲處理等問題。
除了網絡可用性之外，一些MEV策略可能會給網絡帶來生存風險。 Time-bandit 攻擊會導致鏈分叉以重新排序第N 個塊（前一個塊）中的交易。當跨區塊的MEV 的經濟激勵超過N+1 區塊的區塊獎勵時，礦工會執行Time-bandit 攻擊。通常擁有整個網絡哈希率10% 以上的頂級礦工會通過分叉來嘗試提取跨區塊MEV,這將導致區塊鏈的嚴重不穩定。由於這些攻擊只能由大型礦工進行，例如F2Pool（算力的23.94%）和Ethermine（算力的12.57%）等（理論上需要10+% 的算力才有機會成功），這顯示了與算力集中、導致單個實體對整個網絡控制所帶來的中心化風險。
礦工對交易訂單的控制也導致了另一個大問題：交易審查。這個概念很簡單：區塊中不會包含受害者交易。審查制度起初似乎無害，但在某些情況下可能對dApp 造成災難性影響。假設一個算法穩定幣需要通過出售大量國庫資產來進行重新錨定，但如果礦工發起攻擊以審查出售的資產會發生什麼？這種審查制度會導致掛鉤的目標資產的死亡螺旋。雖然這些攻擊可能不會對網絡構成生存方面的威脅，但可能會導致鏈上生態的大規模萎縮。
我上面提到的所有問題不僅限於以太坊主網。除了隱私類Rollup（在提交區塊鏈前交易已經被加密），其他Rollup只要具備交易可公開查看的排序器，也將受到此類惡意MEV策略的影響。由於適當的排序是網絡穩定性的關鍵組成部分，對於Rollup更是如此，許多人提出並討論了一些可能的解決方案。這仍然是一個積極研究的領域，但我將介紹一些似乎已經引起關注的建議。
2.1Optimism 的MEV 拍賣，又名MEVA
MEVA 是Optimism 首席技術官Karl Floersch 提出的一種解決方案，旨在減少投標造成的網絡擁塞。 MEVA 允許贏得拍賣的人管理當天的排序。這是減少投標活動的一個相當簡單而直接的辦法，但它也有明顯的缺點。由於MEV 是由中標者收穫，其他排序器本應獲得的挖礦收益將由用戶補上，這會導致用戶的成本更高。此外，MEVA 會鼓勵排序網絡的中心化，因為較小的排序器試圖與更大的合作，從而形成較為中心化的共識。
2.2 Chainlink 的公平排序服務，又名FSS
FSS 試圖通過在內存池和中繼合約SCON 之間插入一個預言機網絡來解決排序公平性。預言機網絡將從內存池中獲取交易，並按照交易進入內存池的順序對它們進行排序。這一系列交易隨後將被發送回內存池，然後發送到中繼合約以提交到網絡。這將是一種更可靠的機制來提供排序公平性，並且與現有的共識架構具有高度的兼容性。但是，這也會引入預言機串通的風險，並可能增加用戶成本，因為對預言機提供者的激勵可能會產生額外費用。
2.3 閾值加密
一些項目嘗試使用閾值加密，其中私鑰分佈在礦工之間，並且需要超過一定閾值數量的礦工才能解密。這允許在達成共識之前對交易進行加密。該解決方案為交易提供了強大的隱私性，並有可能消除大量的MEV。但是，它也引入了複雜的驗證程序，需要大量的礦工，這方法可能行不通。
2.4 交易順序隨機化
交易順序的隨機化是緩解MEV 的另一種方法。礦工將首先挑選一批將被提交的交易。然後，基於當前和前一個區塊的哈希值，礦工將收到一個隨機排列，按批處理的排序將基於排列執行。因為需要提交多個交易束才有機率提取預期的MEV；這種機制可以減少MEV，也可能增加執行MEV 的成本。在這種情況下，隨著交易成本的增加，MEV概率將增加。
2.5 對當前解決方案和問題的一些思考
目前提出的解決方案通過各種方式來最小化MEV。然而，我認為有選擇地最小化MEV 是至關重要的。例如，如果實施了隨機化或閾值加密，那麼動機良好的MEV（例如套利和清算）無法被執行，因為在經濟上是不可行的。因此，MEV 不可全有或全無，而應在在設計上選擇性減小MEV帶來的影響。
合併後以太坊PBS和MEV 問題
最後，是時候談談合併後以太坊的MEV 問題了。這就是我最初開始考慮寫這篇文章的確切原因；以太坊的合併後共識存在問題。在深入探討之前，讓我詳細說明一下以太坊升級與MEV有關的問題；Proposer Builder Separation。
3.1 什麼是PBS？為什麼以太坊需要它？
PBS 是指將傳統礦工分成兩個不同的派別，提議者和建設者。建設者將負責創建區塊（有序交易將成為N+1 塊的有效載荷），提議者將負責在不知道塊內容的情況下對塊進行競標（出價高的區塊被提交）。這種預先確認隱私的區塊將提供保護，以防止礦工竊取MEV，這從本質上否定了礦工對區塊排序任務的權限（我之前提到的問題之一是礦工控制權過多）。這也可以減少交易審查，因為提議者更難與建設者協調以阻止受害者交易。有關其背後理論的更多詳細信息，請查看Vitalik 的提案。
對提議者和建設者的經濟激勵也將是使PBS 可行的關鍵設計。提議者將同時獲得燃料費和提議者費用，這是建設者MEV的一定百分比，而建設者將擁有大部分MEV 利潤。有了這樣的激勵計劃，提議者將在現有APY 基礎上增加5% ；理論上，除了ETH 的質押獎勵，建設者可以在不竊取MEV 的情況下競爭MEV分成比例。
3.2 那麼問題是什麼？
開發者網絡主要存在中心化風險。隨著PBS 的引入，大多數礦工轉為持有質押ETH（Lido 和Rocketpool ）的提議者。而只有一部分能夠很好地執行MEV 的玩家會成為建設者，因著區塊優化的獎勵。此外，MEV本質上是一種競爭格局，與單純的礦工相比，合併後的進入門檻更高。據報導，2022 年第一季度，以太坊驗證者數量約為34 萬，其中一些進行了MEV。至於flashbots數據，搜索者數量約為56k，但其每月活躍搜索者僅為9k。鑑於只有一部分礦工真正具備MEV 能力（知道如何做MEV 並做好它是一項具有挑戰性的任務，而不是只運行一堆GPU）。一些flashbots 搜索者會成為建設者。以太坊很有可能合併後的提議者將明顯多於建設著，這會給共識網絡帶來中心化風險。
此外，建設者之間將競爭以最好地優化區塊。極有可能少數經驗豐富的MEV 搜索者/礦工（這裡有點誇張）將占主導地位，他們的區塊更有可能被提交，因為他們有能力支付更高的提議費用。這種無人看管的中心化風險可能導致共識安全不穩定，這將侵蝕網絡的去中心化、無許可和中立性。
3.3 有什麼解決方案嗎？
目前，據我所知，少數玩家正在嘗試為這些問題創建解決方案：Flashbots、Blocknative 和BloXroute（不是100% 肯定）。儘管這些解決方案如何以及是否可以協調工作仍然不確定，但是我們仍能期待潛在的解決方法。
一種方法是為潛在的建設者參與著提供MEV SaaS。他們最大的挑戰是不知道進行MEV 並從中產生可持續的收入的策略（收入減少、激勵減少、建設者減少）。高門檻可能會阻止很多有興趣參與的人。因此，SaaS 解決方案可以顯著降低非搜索者（也就是像我這樣好奇的人）進入這個MEV 領域的門檻，掃清共識網絡建設者的障礙並拉平學習曲線。
另一種方法將來自基礎設施中間件。 Flashbots 最近開始測試MEV-boost 的新功能。這本質上是MEV-geth 的PoS 版本，驗證者/提議者可以開始運行MEV-boost 以接受來自建設者和Flashbot 的塊。這將提高產量，同時通過更多搜索者參與以及競爭來進一步支持網絡的去中心化。
總結
MEV 曾經是一個自由不受約束之地，搜索者和礦工之間競爭激烈。然而，競爭已經達到了開始侵蝕網絡性能和可用性的程度。在某個時候，人們開始稱它為黑暗森林，因為每個人都躲在黑暗中，對於從不知情的用戶/交易者手進行價值掠奪。黑暗森林仍然充滿了惡意的MEV（儘管也有良性MEV）。許多人提出了解決方案，但大多數人仍在努力選擇性地最小化MEV 的負外部性。隨著PBS 的引入，我們遇到另一個主要問題，即開發者網絡的中心化。儘管PBS 旨在減輕交易審查和礦工中心化，但開發者的中心化很可能會威脅到以太坊的未來。我相信這是一個需要立即解決的問題，以便為以太坊建立一個健康和去中心化的未來。
