以太坊MEV黑暗森林发展史：从Gas战争到PBS

原文作者： pseudotheos原文编译： DeFi之路Domothy和我总结了这篇文章。 PBS仍然是一个活跃的研究领域，但这篇综合性文章旨在总结迄今为止的研究进展和研究方向。 在现有体系结构中，块建议者(以前的矿工)选择存储池(mempool )中的事务来构建块。 在以太网上，它们由身份验证者组成，同时运行共识客户端和运行客户端。 理论上块构建者选择支付最高费用的交易——，这不是严格的要求。 块生成器可以执行复杂的MEV策略，因为单个块生成器可以完全控制tx排序和包含。 由于MEV在有活动的地方非常普遍，以太坊是最赚钱的MEV战场，至今已提取了6亿7500多万美元。

数据源： Token Terminal一、从MEV快速启动技术上讲，以太网交易只是一系列字节。 因此，创建和发送它的成本可以忽略不计。 一个很好的例子就是链上套期保值。 如果同一资产在交易所之间价格不同，则会创造价值提取机会。 从这笔交易中获得的钱中扣除gas费，基本上是从区块链上的经济活动中获得的利润。

但是，这里有个问题。 由于区块链的透明度，任何拥有节点的人都可以识别并提交相同的交易。 不管有多少人送他们的交易，只有一个赢家。 也就是说，提交的交易被确认的人。 正如你想象的那样，这对于决定哪些交易将进入下一块以及以什么顺序进行的人非常有利，他们可以很容易地利用这些交易！ 这个例子显示了所谓的“MEV机会”。 考虑等待确认的交易列表和以太坊当前的全局状态，由于存在特定的交易顺序，区块构建者可以从生态系统中获取最大价值。 在很多情况下，MEV的机会更为复杂，需要按照正确的顺序进行多次交易，但原理是一样的。 块构建者具有很大的优势。 二. MEV发展道路前几年，如果以太网仍然受工作量证明(PoW )保护，则MEV的概念主要是理论上的。 相反，交易很简单。 “这就是我想做的事。 这是给矿工钱，让他们放在下一块。 ”

矿工轻松查看要处理的交易列表，按最高费用排序，将尽可能多的交易放在一个区块。 交易本身的复杂性并不重要。 这满足了一些公平的概念。 每个矿工都执行同样的代码，遵循同样的规则你可以赚同样数量的钱。 但简单来说，这不是长久之计。 金融激励产生竞争，最全面的MEV交易获胜。 因为矿工也会受到经济激励，选择最有利可图的交易。 在这些情况下，矿工是受益最多的人他们不用玩任何游戏。 只要有充分的竞争，利润总是矿工的(或验证者，PoS以太坊的情况)。

短期： gas战争的最初结果很快就出现了。 各MEV交易，无论是否成功，都包含在链上的尝试中。 这浪费了大量以太坊有限的区块空间，费用难以置信。

资料来源：以太网中期：共识中心化当矿工意识到他们作为区块构建者拥有的权力时，出现了新的中心化力量。 不管报价如何，块构建者可以保证包括他们在内的MEV交易。。 注：在EIP-1559之后，区块生成器仍需支付基础费用(base fee )。 新的策略是区块构建者积极监控链条，寻找MEV的机会直接利用自己的权力。 很容易就知道为什么这是独立于共识机制的强中心化向量。 更频繁地创建块会导致更多的MEV提取。 但遗憾的是，由于规模经济，随着时间的推移，MEV通过加强提炼打破了公平的指导理念。 长期：错位激励的中心化导致了次要后果。 块构建者不仅可以在一个块内对交易进行排序，还可以像预想的那样添加块，将块链回滚到几个块，从最近的交易中有效地“窃取”所有MEV机会。 在极端情况下，窃取前一块的MEV可能是更有利的选择，不稳定的区块链继续分裂为更小的分支，容易导致结算时间变长。 幸运的是，最后一个问题没有在基层实现过。 但是依靠少数优秀的行为者善意地反对强大的经济激励，并不是以太坊所追求的灵活水平。 如果在足够长的时间范围内，没有完全控制，MEV对以太体构成生存威胁。 三.关于潜在的解决办法MEV目前有许多关于减轻这些结果的建议，它仍然是一个开放的研究领域。 一些潜在的解决方案是： 1、强制按费用排序区块，(1)返回gas战争； )2)由于存储池缺乏共识，验证者可以忽略不方便的交易2、随机顺序的开放式问题，包括强制交易：谁来决定什么是随机？ 结果： (1)回到gas战争；(2)交易协议延迟增加；(3)除了他们的MEV交易之外验证者可以人为地将块保留为空，这将导致不良体验。 3、加密存储池结果： (1)减少有毒MEV； )2)有必要增加验证者的诚实假设)3)增加延迟)4)增加复杂性)5)提高抗审查性)6)验证者自身包含的MEV不受影响的研究者们正在探索更多的潜在解决方案包括密码学方法和加密经济学方法。 “解决MEV”作为整体是不可能的。 任何障碍都会导致更深的MEV提取，加剧中心化。 令人惊讶的是，接下来最好的事情是不可避免地接受MEV

四、区块构建市场解决方案通过将提出区块的流程与构建区块的流程分离，命名为Proposer-Builder Separation (区块提案者-构建者分离方案)。 “区块提案者”的想法已经存在于以太坊的PoS设计中。 每12秒，验证者将被选为区块提案人。 块的构建方法并不重要。 验证者被期待的工作是将其建议给网络的其馀部分那么，其他每个验证者的工作就是验证它，避免违反规则。 PBS的总体思路是块构建者(builder )进行竞争，向负责块的提案的验证者提交投标。 这个验证者要做的只是建议出价最高的区块。 使用PBS，高度对抗的MEV战场被小心地隔离在发生封锁的地方。 另外，在拍卖系统中，无论规模如何，所有验证者都可以轻松地从块构建者发现的MEV机会中获益。 放弃一切，做成大拍卖不实际尝试修复MEV本身，似乎不是我们想看到的。 但是，MEV非常有利，不能认为是罕见的边缘情况。 如果我们不直接在协议中规定这种拍卖，它仍然会以某种形式存在除此之外，在频带外是不透明的，受到上述中心化力的束缚。 如果不加以控制，就可以轻易看到私人区块构建拍卖是什么样的，以及可能对区块链中心化和信任中立性造成的所有损害。 有了PBS，我们反而会从这个不可避免的经济现实——中受益，我们可以围绕这样的市场应该是什么样的来设计规则，消除我们不喜欢的部分。 公平、透明，便于每个验证者访问。

理想的积木构建市场理想的市场应该是什么样的？ 1，中立)1)块建议者不应该有偏好特定块构建者的动机)2)块构建者应该没有偏好特定块建议者的动机。 2、最小的块提议者的开销(1)根据低硬件要求，允许市场上有很多块提议者3、束缚安全性)1)块提议者不应该拦截构筑的块用MEV交易代替自己的交易； 4、共识的简单性(1)区块构建市场构建的区块不需要对共识层进行太大的修改。 现有的分块构建市场通过协议直接实现PBS是复杂且耗时的。 同时为了实现同样的目标，出现了一些协议外的解决方案，但它们有一些细微的权衡。 虽然没有正式写入协议，但协议外的实现允许更高级的实验，为最终的实现提供了良好的测试平台。 Flashbots构建了一个全捆绑或无捆绑、有条件支付的区块构建市场。 他们的工具包括： 1、mev-geth(1)不利于客户端多样性；2、只在集成前工作；MEV-Boost(1)1)与客户端无关，以前实现的问题(2)验证者不能操作块)只能在块标题上签名后接收块主体)，但是协议外市场仍然存在几个缺点)1)中继者仍然需要信任)2)问题

图为Jon Charbonneau和Delphi Digital五、适合其馀问题的PBS设计仍然是一个活跃的研究领域。 我们有指导方针，但最终实施起来并不容易。 1、块构建者中心化块构建者中心化比块建议者中心化危害小，但仍然不理想。 因此，我们正在进行最终构建去中心化的块构建者网络的研究，希望比集中的实体更好。 2、执行审核问题crLists仍允许审核，但在竞争激烈的市场，长期交易审核过于昂贵，需要区块构建者进行区块填充。 如果块构建者没有填充块，则空间将被块提案者选择的交易填充。 这个增加了防御大幅减少了极端的块构建者集中化带来的生存威胁。 加密存储池还可以解决侦察问题和有毒MEV，但需要升级基本协议。 3、高MEV差异即使收益通过PBS民主化块提议者的运气仍然是聚集当铺ETH的激励因素。 一个实体拥有的验证器越多，提交阻止和接受MEV激励的可能性就越大。 对核心协议进行MEV平滑，使其能够达到理想的公平场景其中Staking当铺奖励与当铺数量成正比。 因为MEV奖励被汇总起来，平均支付给验证者。 另外，如果用最佳的方法实施协议内MEV平滑化的话，避免协议内的PBS设计的动机就会减少。 4、正式规范PBS领域有很多重要的研究计划，但缺乏对激励和经济学的正式分析。 另外，研究空间变化迅速，在到达分析和实施阶段之前，不可避免地会有更多的发展。 六.结论是在过去几年里，MEV和协议研究发生了很多事情。 而且，我们对它了解得越多，这个主题就越广。 虽然我们仍有未解决的问题，但我们正走在通往中心化、高度灵活和中立的全球网络的道路上。 如果你想了解更多Domothy在这里整理了供进一步阅读的列表。 谢谢你读给我听！ 我们希望它有用。 在Twitter上关注@pseudotheos和@domothy，获取将来帖子的通知。 本文得到了CC BY-SA的许可。 感谢Jon Charbonneau、Dmitriy Berenzon和No Clue Capital的反馈和评论。