ASH:以太坊黑暗森林中的一束光：读懂 MEV 竞赛下的博弈

本文发布于链闻，作者：曹一新，就职于HashKeyCapitalResearch。

MEV研究组织Flashbots发布的3月报告称，其推出的第三方以太坊客户端版本MEV-geth已吸引拥有全网58.8%哈希算力的12个矿池采纳。该版本应用热度的攀升同时伴随着以太坊Gas费的大幅下降，虽然其因果关联尚未实证，但足以引起广泛关注，社区对MEV的正当性也有诸多争论。

本文希望通过分析MEV的来源厘清?MEV的定义及其对以太坊生态的影响，并基于利益相关方在flashbots试图建立的MEV利益分配市场秩序下的博弈关系探讨未来可能形成的一种状态。

参考阅读：

《FlashbotsTransparencyReport—March2021》

MEV的来源

以太坊成熟运营多年已形成从生产者到拍卖行再到投标人的稳定格局，通过优先Gas费拍卖机制和区块奖励调节区块空间的供需。

如果说交易可分为价格发现、交易撮合、交易执行三个过程，那么在这一阶段，区块空间的核心价值是由哈希指针、共识机制、点对点网络等一系列区块链核心「元件」保证的去中心化转账服务，并通过智能合约进一步替代交易达成之前依赖的信用中介，从而消除整个交易过程与「信任」有关的摩擦成本，为数字资产的发行和交易提供了关键的基础设施。

参考阅读：

《深入解析以太坊区块空间市场：挖矿周期将出现新模式》

两个休眠5年的以太坊地址在13小时前转出约2.3万枚ETH:金色财经报道，Lookonchain监测数据显示，有两个休眠了5年的地址在13小时前向未知地址共转出22983枚ETH，价值约2734万美元。[2022/12/19 21:53:08]

在智能合约驱动下，以太坊应用层派生出DeFi业务的大规模应用创新，使得区块空间开始被一部分复杂的交易逻辑填满，超额抵押借贷、AMM、收益挖矿策略、衍生品、保险、算法稳定币等DeFi乐高积木拼砌的DeFi系统初具成型，其可组合性能带来的财富效应已被一度关注讨论，而区块空间及未确认交易池的透明性和开放性为价格发现过程的参与者带来了全新的机会和挑战，MEV?就是这一特性的副产物。

价格发现是去中心化市场自组织发展不可或缺的经济功能，普通交易用户、专业的套利和清算机器人，甚至发现经济系统漏洞的黑客都是价格发现的参与者，他们搜索实际与期望的差距、付出资金成本和交易手续费，来获得潜在的收益。区块链上信息的透明和可达性为高效的价格发现系统提供了新机会，闪电贷等创新借贷模式更是为价格发现带来许多便利。

但这些搜索者都面临新的挑战。一方面，他们要为争夺更优先的交易时机而展开?PGA竞争，另一方面，他们面临着抢跑者的窥探和掠夺。搜索者之间的竞争突显并抬高了区块内交易的时间价值，时间价值表现为比普通交易更高的手续费成本，这无可厚非。而区块生成时间的离散性和未确认交易池的透明性使得抢跑者有时间并很容易监听未确认交易池的可抢跑交易，不用付出搜索成本就能一同参与PGA过程，通过进一步抬高Gas费来将自己的和被抢跑的交易按特定的时间顺序成交，达到不劳而获的目的，使得搜索者的利益被这种搭便车行为损害。因此建议我们在讨论MEV正当性的时候对这两类交易的性质有所区分。

以太坊网络当前已销毁超203万枚ETH:3月31日消息，Tokenview链上数据显示，当前，自EIP-1559以来，以太坊总产出3,402,069.89枚ETH，总销毁2,035,837.02枚ETH；平均每分钟销毁5.94枚ETH，总销毁率59.84%。其中，OpenSea销毁214,376.94枚ETH，Uniswap V2：Router 2销毁117,796.1枚ETH，Tether USD销毁86,195.48枚ETH。[2022/3/31 14:28:40]

例如，闪电贷攻击者在操纵?Curve?等AMM资产相对价格之后有套利者迅速将价差搬平，获得一大笔可观的套利收益，这是他们帮市场迅速反应的正当收益；而他们套利过程中某笔AMM交易遭遇的三明治攻击亦或直接复制他们的套利交易抢先成交则是一种钻空子的搭便车行为；同样地，通过跟踪市场的涨落和监听价格预言机更新交易竞争清算机会的机器人履行着?keeper?的职责，而监听其它清算机器人已发送的交易复制并抢先充当清算人则掠夺了被抢跑清算交易的劳动成果；一些另类的交易机会需要付出更多心血才能捕捉，却在抢跑者面前前功尽弃。

交易透明性带来的抢跑机会使得搜索者本身无法形成技术壁垒，MEV竞争市场变成抢跑机器人的黑暗森林。当这个资本高度曝光的市场吸引各路抢跑机器人，它们自身也不得不在区块空间的竞拍机制中厮杀，通过更多轮的PGA过程来获得优先的交易排序，而拥有区块排序权的矿池，被赋予了天然的权利寻租机会，矿池本身也在抢跑竞赛中占有绝对优势。这体现了现有区块链机制的一个固有漏洞，并推动搜索者的部分利益向抢跑者分配，再通过抢跑者向矿工分配的过程。而我更愿意把抢跑者从搜索者获得的未分配总价值称为最大可提取价值。

以太坊未确认交易为109,218笔:金色财经消息，据OKLink数据显示，以太坊未确认交易109,218笔，当前全网算力为310.34TH/s，全网难度为4.11P，当前持币地址为53,194,064个，同比增加153,465个，24h链上交易量为3,331,709.58ETH，当前平均出块时间为13s。[2021/1/16 16:20:39]

MEV对区块链生态的负外部性

MEV的存在引发了搜索者群体与抢跑者群体之间展开的一种全新竞赛，并为矿工提供矿工奖励和普通手续费以外的收益来源。社区曾就MEV是否会影响区块链的去中心化特性展开讨论，一种观点认为提取MEV的最终环节受制于打包区块的算力竞争，拥有更多算力的矿池作为抢跑者成功打包MEV交易的机会更大，会形成一个正循环激励该矿池不断吸引矿工加入而扩张，导致算力集中化，降低区块链的去中心化和安全性。

但另一种观点提出反驳，认为由于矿池无法确认自己是否一定能竞争到下一个打包区块权，故在理性驱使下，矿池会将搜索到的MEV交易机会出售给其它矿池，来锁定自己的额外收益，从概率上MEV将分摊到参与MEV竞赛的矿池中，提高其整体收益。

从劳动向不断分工细化的历史趋势来看，搜索MEV交易和算力挖矿需要具备的技能和生产工具差异较大，形成MEV搜索和算力挖矿的分工更有可能，而下文将描述的Flashbots提出的解决方案也说明这种分工正在形成。

MEV对区块链生态的一个确定的负外部性是对?Gas费竞标机制的恶性作用。只要MEV足够大，抢跑者会很愿意通过恶性竞争支付高出普通交易几百倍的Gas费，同时导致区块空间记录了很多失败的高额手续费交易，造成对区块空间这种稀缺资源的浪费。

以太坊研发者：无状态客户机是最好的提高ETH1网络吞吐量方法:8月6日，以太坊研发者Philippe Castonguay发布推文，再次讨论如何提高ETH1网络吞吐量。他表示，最好的提高吞吐量的方案仍然是无状态客户机，尽管还需要进行大量的研究才能使这种方案变得可行。此前7月22日，Philippe Castonguay曾提出无状态客户机、减少垃圾短信的已知诱因以及捆绑交易，三种提高ETH1网络吞吐量的方法。[2020/8/6]

MEV对普通交易用户和搜索者产生一定的对抗性作用。在传统金融，有监管机构对抢跑交易等扰乱市场交易秩序的行为施加法律约束；在去中心化金融生态，目前主要依靠利益相关方之间的博弈和去中心化系统的技术升级来推动市场机制的改革或优化。

MEV利益分配市场的秩序

针对MEV对区块链生态的负面影响，Flashbots试图为搜索者和矿工建立?MEV利益分配市场秩序，实际上提供了将一部分PGA过程下放到链下进行，并让矿池竞拍mev的渠道。这确实能缓解MEV抢夺大战导致链上区块拥堵问题。

但是新的问题来了，如何避免链下系统利益相关方的各种作恶可能？这又回归到如何保证上链前交易信息的隐私性，否则，搜索者的交易信息依然很容易被矿工抢跑。目前Flashbots的MEV-Geth版本采用许可制来约束参与者的行为，而最新提案是采用基于SGX的密封竞拍机制实现市场的非许可准入及交易过程的隐私性。这是个值得深入研究的话题，本文先不展开。

动态 | 纽约Signature银行为机构客户推出以太坊支付平台:据福布斯消息，总部位于纽约的商业银行Signature，正与trueDigital Holdings合作，为机构客户开发一个基于以太坊的新支付平台——Signet。该平台，可以让签名银行客户在30秒内，通过将美元转换成符合以太坊 ERC-20标准的代币来进行转账。据彭博消息，纽约州金融服务署已批准该行推出数字支付平台。[2018/12/4]

图1.Flashbots设计目标及MEV-SGX架构

利益相关方的博弈

Flashbots的出现改变了区块空间黑暗森林法则，搜索者可以选择在一种有秩序的市场下争夺优先排序权，而下面通过利益相关方博弈的分析推测，新秩序有望消除抢跑者的搭便车机会，使套利、清算机器人能展开公平的PGA竞争，分配给矿工的mev逐渐演变为一个交易隐私得到保护后的常规价格发现溢价。而谁在竞拍过程中策略更优，就能以相对更低的溢价来实施价格发现过程。

图2.两类获取MEV的攻击手法

目前，抢跑者的攻击交易可以分成两大类：

三明治攻击

主要针对AMM市场的交易单，使用户蒙受更大的滑点损失Cs，该损失即抢跑者所获MEV。用户可通过限制交易量和设定最大滑点来控制Cs，使0≤MEV≤Cs。抢跑者将一部分收益mev在PGA中分配给矿池。

抢跑攻击

主要针对套利、清算交易，抢跑闪电贷攻击等利用系统漏洞获利的交易也可归纳到这一类。攻击者抢先获得的MEV等于被抢跑交易的预期收益Re，使被抢跑交易失败或无效，不但损失了预期收益，甚至白交手续费并在某些情况要蒙受额外损失。

针对预言机更新、大单交易的尾随攻击（back-running)其实是一种聪明的搜索行为，对被尾随的交易没有伤害，搜索者只是抢在其它尾随者之前抓住了获利机会。

抢跑攻击中被抢跑交易发送方看上去是最无辜的受害者，他付诸精力好不容易搜索到的获利机会，一旦公布到网上，便被其它竞争者搭便车，这种搭便车现象使得价格发现过程的劳动和收入发生错配。

Flashbots为利益相关方提供了新的选择。

AMM交易用户和搜索者在未确认交易透明公开的模式下是极其被动的，他们的预期利润可表示为：

Re-Cgas-MEV≥0

其中，Re是价格发现过程中的预期收益，Cgas表示普通交易手续费，MEV则是预期可能被抢跑者攫取的利润。

对于抢跑者而言，他们的预期利润表示为：

MEV-mev≥0

其中，mev是?PGA过程中分配给矿池的利润。

抢跑者寻找的MEV期望下限是mev，对于AMM交易用户而言，他们的策略是减少交易量，设置滑点上限来约束MEV

事实上，当Flashbots这种模式变为非许可制，用户可以选择直接参与MEV-geth的竞拍过程，以区间的投标价竞标，最大的损失不过是付出和之前一样多的成本，或者投标失败未能即时成交，而三明治机器人将丧失很多目标。如果能另辟一个交易隐私得到保护的竞拍市场，那么被三明治攻击的问题也能有效缓解。

对于面临被抢跑的套利、清算交易，抢跑者能攫取的MEV往往更大，搜索者将这些交易直接发送给MEV-geth节点在保护其交易隐私的同时也能在竞拍中占有优势。

对于抢跑者而言，他们依然能从未确认交易池寻找可抢跑的交易，并有动力将交易bundles发送至MEV-geth节点。原因是MEV-geth节点能保护其不被矿池进一步抢跑，在链下的竞拍过程中即便失败交易也不会打包上链而损失手续费或更多额外损失。对于拥有抢跑者和矿池双重身份的利益相关方来说，随着MEV-geth节点算力的增加，他们也很难在搭便车上具有优势。试想，同样一笔可抢跑交易，一个普通抢跑机器人将其发送到拥有接近60%算力的MEV-geth节点寻求打包，其胜率终于可以与单个矿池一争高下。而当越来越多的搜索者将套利、清算交易通过隐私保护的形式发送给MEV-geth节点，抢跑者的搭便车机会也会不断减少。

最终?Flashbots建立的利益分配秩序可能会形成一个以套利、清算机器人为主的竞拍市场，消除搭便车行为。而这些机器人投标的mev性质变成为获得交易隐私抵御抢跑攻击付出的价格发现溢价。

对于矿池而言，理论上有风险厌恶偏好，以太坊官方客户端版本毕竟运行多年，安全性得到验证，而仍然有接近60%的算力切换到第三方版本，确实值得引起注意。这里面的缘由一部分可能是在?EIP-1559?的驱动下，矿池逐步介入MEV市场，并面临一个选择——自己参与MEV竞争还是采用MEV-geth版本并遵循Flashbots建立的市场秩序。对于本身不充当搜索者的矿池，采用MEV-geth能单纯地增加矿工收入，避免矿工流失；对于具有搜索能力的矿池，这取决于采用MEV-geth后放弃的机会成本，例如，MEV-geth目前规定一个区块只能插入1笔MEV交易，而矿池有可能自己组配包含1笔或多笔MEV交易的区块，获得更大收益。但搜索MEV需要矿池具备相关技能和消耗更多资源，降低其净收入。

总结与思考

我们欣慰地发现区块链基础设施已经为去中心化市场造好轮子，生态开始在往各种细分领域迭代发展，并让我们有幸关注到MEV之类有趣的新市场。

MEV让我们关注到交易数据的价值及区块空间排序的重要性，也让我们在矿工、矿池、用户以外思考一些新的角色。Flashbots虽然还有诸多改善之处，但给了我们一个很好的范例，如何为这个新兴的交易市场提供秩序，来消除一些对整体经济发展不友好的因素，建立赛博空间的文明。在其推动下，矿工可提取价值有望逐渐演变为一个交易隐私得到保护后的常规价格发现溢价。

而就像Flashbots试图对区块链系统的未确认交易池这一模块进行分叉改造，去中心化系统的机制设计还有优化的空间，值得付诸更多的思考。

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