以太坊MEV黑暗森林：从Gas战争到PBS

2023年04月16日 08:35

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欧易交易所又称欧易OKX，是世界领先的数字资产交易所，主要面向全球用户提供比特币、莱特币、以太币等数字资产的现货和衍生品交易服务，通过使用区块链技术为全球交易者提供高级金融服务。

写作： pseudotheos

编译： DeFi之路

Domothy与我总结了这篇文章。 PBS (块提议者-构建者分离)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 )中的事务构建块。在以太坊，这些由验证者组成同时运行共识客户端和执行客户端。理论上，区块构建者会选择支付最高费用的交易——，但这并不是严格的要求。因为块构建者可以完全控制tx排序和包含因此，块构建者可以执行复杂的MEV策略。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

01.mev快速入门[ xy 002 ] [ xy001 ]从技术上来说，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条上的套期保值。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！

此示例显示了所谓的“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。

02. MEV发展道路

几年前，当以太网仍然受到工作量证明(PoW )的保护时，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。这是我想给矿工的钱请他们把那个放入下一个区块。 ”

矿工简单地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块中。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。

然而，简言之，这不是长久的。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最有利润的人，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

的最初结果很快就显现出来了。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。

数据源：以太网

中期：共识中心化

矿工他们屏蔽块构建者都可以保证包括他们在内的MEV交易。

注意：在EIP-1559之后，块生成器仍然需要支付基础费用(base fee )。

新策略是让块构建者积极监控链寻找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。但不幸的是，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

这种中心化除了用一个区块对交易进行排序之外，区块生成器还可以像预想的那样添加区块，或者将区块链回滚到几个区块，从最近的交易中有效地“窃取”所有MEV机会。在极端情况下，偷前一块的MEV可能是更有利的选择。，这使得不稳定的区块链持续分裂成更小的分支，结算时间容易变长。

幸运的是，最后一个问题没有在基层实现。但是，有少数优秀的行为者善意地反对强有力的经济激励这不是以太坊所追求的灵活性水平。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。

03 .潜在的解决方案

03关于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。在某些潜在的解决方案中，

1、强制按费用顺序对块进行排序

，结果返回

1高斯战争；

(2)2)存储池不一致，验证者可以忽略不方便的交易；

2、强制性包含交易的随机顺序

开放式提问：随机是谁决定的？

结果：

(1)返回gas战争；

(2)交易共识延迟增加；

(3)除了他们的MEV交易之外，验证者还可以人为地将块保持为空，这将导致不良的体验。

3、加密存储池

结果：

(1减少有毒MEV；

(2)需要增加验证者的诚信假设；

(3)增加延迟；

(4)增加复杂性；

(5)提高抗审性；

(6)验证者自己包含的MEV不受影响

研究者们正在寻找更多潜在的解决方案，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，不管我们是否喜欢，总是成为中心化的向量。

04 .块构建市场

解决方案通过将提出块的过程与构建块的过程分离来构建Proposer-Builder Separation ()。 “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的整体想法是块生成器(builder )进行竞争，向负责块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块构建的地方。另外拍卖系统无论规模如何，所有验证者都可以轻松受益于块构建者发现的MEV机会。

放弃，把整个事情做成大拍卖，实际上不打算修复MEV本身，这似乎不是我们想看到的。但是，MEV真的很有利，不能把这看成是罕见的边缘案例。如果我们不直接在协议中规定这类拍卖，它仍然以某种形式存在，其他的在带外不透明，并且受到上述中心化力量的束缚。如果不控制的话可以很容易地看到私人区块构建拍卖的情况，以及它们可能对区块链去中心化和信任中立性造成的所有损害。

PBS成功完成，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。

理想的砌块构筑市场

理想的市场应该是什么样的？

1、中立

(1)区块提案者不应该有偏好特定区块构建者的动机；

(2)2)块构建者应该没有偏好特定块提议者的动机；

2、最小区块提案者开销

(1低硬件要求允许市场上有很多区块提案者；

3、捆绑安全

(1)块提议者不应该拦截构建的块，并用MEV交易替换他们的交易；

4、共识简化

4 (从一个块构建市场的块不需要对共识层进行重大更改。

现有的块构建市场

直接通过协议实现PBS是复杂且耗时的。同时，为了实现同样的目标，出现了一些协定外的解决方案，但它们也有一些细微的折衷。虽然没有正式的写入协议但是协议外的实现允许了更高级的实验，为最终的实现提供了一个很好的测试平台。 Flashbots创造了区块构建市场中选择所需的族。它包括所有捆绑或不捆绑(all-or-nothing bundle )和有条件的支付。

他们的工具是

1、MEV-Geth

(1不利于客户端多样性

)

(2)仅在合并前运行

22、MEV-Boost

(1)1)是以前遇到的问题[ xy 002 ] [ xy 002 ] (1)与客户端无关

但是，协议外市场仍然存在一些缺点。

(1中继者仍然需要信任

(2审查问题

图为Jon Charbonneau和Delphi Digital

05 .剩余问题

的正确PBS设计仍然是一个活跃的研究领域我们有指导原则但是，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能战胜集中的实体。

2、审查问题

crlists的实施仍然允许审查，但在竞争激烈的市场中，长期交易审查过于昂贵，需要区块构建者来填补区块。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。这种增加的防御大幅减少了极端的块构建者集中化带来的生存威胁。加密存储池还可以同时解决验尸问题和有毒的MEV但是，协议需要升级。

3、高MEV差异

即使收益被PBS民主化，块开发者的运气仍然是聚集质押ETH的激励因素。一个实体拥有的验证器越多那就提交方框，更有可能得到MEV奖励。在核心合同中实施MEV平滑可以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，如果以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，但显然缺乏关于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。

06 .结论

这几年，MEV和协议研究发生了很多事情，我们对它越了解这个主题越来越广泛。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。

以太坊MEV黑暗森林：从Gas战争到PBS

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