照亮黑暗森林:揭开MEV的神秘面纱

摘要

随着链上活动的增加和基础设施的演进,MEV一直被视为以太坊生态系统中最危险的部分,直接影响用户的收益和体验。本文旨在分析Ethereum 2.0的区块生成机制和提议者-构建者分离(PBS)技术,探讨其带来的中心化和信任问题。

MEV是一把双刃剑,既有正面作用如减少DEX价差,也有负面影响如损害用户利益。解决方案主要集中在减轻负面影响,无法完全根除。现有改进措施包括拍卖机制改进、共识层改进和应用层改进。

本文还探讨了Layer2架构、账户抽象等新技术下MEV的挑战和机遇。我们希望通过全面分析MEV现状和潜在解决方案,为业内研究者提供新的思路,推动MEV生态向更公平、透明的方向发展。

Ethereum 2.0

The Merge后,以太坊采用POS机制确保网络安全,区块生成不再依赖算力竞争。合并后以太坊分为执行层和共识层。每个Epoch为一个POS周期,包含32个12秒的Slot。

网络在每个Epoch随机选择一个委员会,从中选出区块提议者负责打包交易并生成区块,其他委员会成员负责验证和投票。委员会每个Epoch后重新选择,以保证公平性。

PBS架构

实际上,验证者作为区块提议者往往不愿执行交易排序等计算密集型工作。因此提出了PBS方案,将区块提议和构建分离。提议者仅负责验证区块,不参与构建。

这促进了一个开放市场,区块构建者竞争构造区块并向提议者支付费用。具体流程如下:

1. 用户通过RPC提交交易到公开Mempool
2. 多个Builder排序交易生成利润最大化的区块
3. Builder通过MEV-Boost Relayer与Proposer交互
4. Relayer向Proposer提交多个区块头和报价
5. Proposer一般选择报价最高的区块

这个过程中信息是密封的,Proposer只能看到区块头,保证了抗审查性。

PBS下各参与者博弈

主要参与者包括Builder、Relayer、Proposer、MEVbot(Searcher)。

Builder

Builder负责构建区块内容,使用MEV-Boost后在竞标中更有优势。Builder能直接审查交易,这一直受到批评。目前无需审查的Builder正在扩大市场份额。

Searcher

Searcher往往与特定Builder合作形成Dark Pool。理论上如果Builder作恶,Searcher可以选择其他Builder。Searcher主要分为CEX-DEX套利和纯链上MEV两类。

Relayer

Relayer负责集合竞价并向Proposer提交区块头和报价。Relayer作为无经济激励的第三方获得了极大信任,存在潜在风险。目前以太坊社区在探索将PBS纳入协议级别。

Proposer

Proposer从验证者中随机选出。目前验证者池呈现集中化趋势,Lido占据约28.7%的市场份额。大多数Proposer放弃了执行负载的能力,选择外包给第三方。

User

用户处于最弱势地位,交易被放入公开Mempool容易被MEVbot套利。但MEV也有正面作用如减少DEX滑点。一些RPC供应商提供私有Mempool服务来保护用户。

总结

PBS架构下,各环节都呈现集中化趋势,与以太坊去中心化愿景相悖。以太坊社区正在讨论以下改进方案:

1. SUAVE技术提高Searcher与Builder交互的透明度
2. 协议级别的Enshrined PBS取代当前的第三方PBS方案
3. 去中心化的AVS如SSV来应对验证者集中化

MEV现状

目前主要MEV类型包括套利、三明治攻击和清算。套利利润最大,近30天可统计利润约260万美元。平均每笔三明治攻击利润约0.8美元,总计88万美元。

MEV既有正面作用如减少DEX价差,也有负面影响如损害用户利益。未来随着Layer2发展,跨链MEV可能变得更加复杂。

Layer2架构下的潜在MEV复杂性

Layer2的大规模应用将使跨链MEV更加复杂。目前研究主要集中在改进排序器。跨链桥是必要的基础设施,Searcher可帮助减缓Layer2间的碎片化流动性。

EIP-4337的潜在MEV

EIP-4337引入了账户抽象和新交易类型,可能影响MEV格局。User Operation进入Mempool后,Bundler会打包成正常交易。Bundler可能与Searcher合作重新排序以获取MEV。

MEV减缓探索方向

目前主要从三个方向探索:协议级别、应用级别和拍卖机制改进。一些值得关注的方案包括:

SUAVE

SUAVE通过构建新的区块链,内置MEVM虚拟机来支持MEV智能合约开发。这可降低MEV应用开发门槛,提高竞争和透明度。

OFA

OFA改进了拍卖机制,通过市场化竞争减少用户损失。目前多个项目正在开发基于OFA的解决方案。

私人交易池加密

通过MPC、TSS、VDF、ZKP等加密算法构建私人交易池,限制Searcher获取交易信息。每种方案各有利弊,需要权衡。

Execution Tickets

Justin提出的共识层改进方案,通过Ticket市场分离执行和提议权限。但可能衍生多块MEV问题,且未解决用户遭受攻击的问题。

e-PBS

将PBS纳入协议级别,取代第三方Relayer。通过PTC机制监督Builder行为。但仍存在一些潜在问题如网络分叉风险。

PEPC

EigenLayer提出的AVS组件,通过协议内置信任机制解决Relayer的信任问题。

总的来说,MEV问题复杂,需要多方共同努力探索更公平、透明的解决方案。未来随着新技术发展,MEV格局可能发生更多变化,值得持续关注。