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ITA:以太坊MEV黑暗森林发展史:从gas战争到PBS

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时间:1900/1/1 0:00:00

原文作者:pseudotheos?

原文编译:DeFi之道

Domothy和我合著了这篇文章。PBS仍然是一个活跃的研究领域,但这篇综合性文章旨在汇总迄今为止的研究进展以及研究方向。

在现有架构中,区块提议者选择存储池中的交易来构建区块。在以太坊上,这些由验证者组成,它们同时运行共识客户端和执行客户端。从理论上讲,区块构建者会选择支付最高费用的交易——但这不是一个严格的要求。因为一个区块构建者可以完全控制tx排序和包含,因此区块构建者可以运行复杂的MEV策略。MEV在任何有活动的地方都是非常普遍的,因此,以太坊是最赚钱的MEV战场,迄今为止已被提取超过6.75亿美元。

一、MEV快速入门

从技术上讲,以太坊交易只是一系列字节。因此,创建和发送它所涉及的成本可以忽略不计。一个很好的例子是链上套利。当同一资产在交易所之间定价不同时,就会为价值提取创造机会。从这笔交易中赚到的任何钱,然后减去gas费,基本上就是从区块链上的经济活动中提取的利润。

但是,这里有一个问题:由于区块链的透明性,任何拥有节点的人都可以识别并提交相同的交易。无论有多少人发送他们的交易,都只会有一个赢家:即提交的交易被确认的人。正如你可能想象的那样,这极大地有利于决定哪些交易进入下一个区块,以及以什么顺序进行的人,他们可以简单地利用这些交易!

以太坊L2网络总锁仓量为103.5亿美元:金色财经报道,L2BEAT数据显示,截至1月8日,以太坊Layer2上总锁仓量为103.5亿美元。其中锁仓量最高的为扩容方案Arbitrum,约59.8亿美元,占比57.84%;其次是Optimism,锁仓量为28.2亿美元,占比27.3%;第三为zkSync Era,锁仓量为4.46亿美元,占比4.31%[2023/7/29 16:05:57]

此示例说明了所谓的“MEV机会”。鉴于等待确认的待处理交易列表,以及以太坊当前的全局状态,存在特定的交易顺序,可以让区块构建者从生态系统中提取最大价值。大多数时候,MEV机会更复杂,需要以正确的顺序进行多次交易,但原理是一样的:区块构建者具有巨大的优势。

PoW)的保护时,MEV的概念主要是理论上的。相反,交易很简单:“这就是我想做的事情,这是我愿意给矿工的钱,让他们把它纳入下一个区块。”

矿工将简单地查看待处理交易列表,按最高费用排序,并将尽可能多的交易放入一个区块中。而交易本身的复杂性无关紧要。这满足了一些公平的概念:每个矿工将运行相同的代码,遵循相同的规则,并赚取相同数量的钱。

以太坊稳定币总发行量达到840亿美元 创历史新高:金色财经报道,据最新数据显示,以太坊上的稳定币总发行量已经达到840亿美元,创下历史新高。以太坊上的稳定币是用于区块链网络中的法币,通常和法币价格铆定,由第三方审计,有真实美元作为储备或由复杂的算法来保障其价格。按照发行量计算,目前排名前三的以太坊稳定币分别是:

1、USDT:33,863,591,465美元,发行量占比40.31%;

2、USDC:26,712,454,611美元,发行量占比31.80%;

3、BUSD:12,765,463,748美元,发行量占比15.20%。[2021/9/22 16:56:29]

但简而言之,这无法持久。金融激励滋生竞争,提供最多包容性的MEV交易获胜,因为矿工也受到经济激励来选择最有利可图的交易。在这些情况下,矿工是获利最多的人,他们甚至不用玩什么游戏。如果有足够的竞争,利润总是趋向于矿工的。

短期:gas战争

第一个后果很快就显现出来了。每笔MEV交易,无论成功与否,仍然包含在链上的尝试。这浪费了大量以太坊本已有限的区块空间,导致费用高得令人难以置信。

以太坊未确认交易为188,931笔:金色财经消息,据OKLink数据显示,以太坊未确认交易188,931笔,当前全网算力为606.38TH/s,全网难度为8.09P,当前持币地址为61,400,150个,同比增加107,002个,24h链上交易量为2,169,533.72ETH,当前平均出块时间为12s。[2021/8/26 22:39:38]

中期:共识的中心化

当矿工意识到他们作为区块构建者所具备的权力时,一股新的中心化力量出现了。无论出价如何,区块构建者都可以保证包含他们的MEV交易。

注意:在EIP-1559之后,区块构建者仍然需要支付基础费用。

新的策略是让区块构建者积极监控链,以寻找MEV机会直接利用自己的权力。很容易看出为什么这是一个强大的中心化向量,独立于共识机制:更频繁地创建区块将导致更多的MEV提取。但不幸的是,由于规模经济的原因,随着时间的推移,MEV通过加强提取打破了公平的指导理念。

分叉,从而导致更长的结算时间。

值得庆幸的是,最后一个问题从未在基础层上实现。然而,依靠少数杰出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弹性水平。在足够长的时间范围内,如果完全不加以控制,MEV将对以太坊构成生存威胁。

Vitalik:以太坊2.0或需多年才能解决扩容问题:以太坊联合创始人Vitalik Buterin表示,以太坊基础层可扩展性还有很长路要走,很可能在很多年之后都无法实现区块链基础层扩容。按照Vitalik说法,基于应用程序基础层扩容或许会在以太坊2.0最后一个主要阶段完成之后才会出现,所以可能需要等待几年。Vitalik表示,他鉴于当前情况建议将以太坊扩容工作全部放在二层Layer 2解决方案上,同时他建议一旦「以太坊1.5阶段」完全通过权益证明,那么基本上就不会关注扩容问题了。如果用户不确信「以太坊1.5阶段」能够解决容量问题,那么还可以采取折衷方法,即:拥有少量执行分片(比如4-8个)和更多数据分片。Vitalik建议在钱包中直接构建二层协议,比如MetaMask或Status,他也强调在「跨二层协议传输」方面需要做更多工作,二层解决方案可以某种方式成为协议本身一部分,而以太坊1.0则可以用作为Optimistic Rollup客户端。[2020/10/3]

1、强制按费用排序区块

结果:

(1)回到gas战争;

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(2)由于缺乏存储池共识,验证者可以忽略不方便的交易;

3、加密存储池

结果:

减少有的MEV;

需要增加验证者的诚实假设;

增加延迟;增加复杂性;

增加抗审查性;

验证者自我包含的MEV不受影响

研究者们正在探索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”作为一个整体是不可能的。任何障碍都会导致更深奥的MEV提取,从而加剧中心化。令人惊讶的是,下一个最好的事情是接受MEV是不可避免的,并且无论我们喜欢与否,它都将永远是一个中心化的向量。

四、区块构建市场

解决方案是通过将提出区块的过程与构建它的过程分开,因此命名为Proposer-BuilderSeparation。“区块提议者”的想法已经存在于以太坊的PoS设计中。每12秒,就会选出一个验证者作为区块提议者。区块的构建方式无关紧要。验证者的预期工作是将其提议给网络的其余部分,而其他每个验证者的工作是验证它以确保它不会违反任何规则。

PBS的总体思路是,区块构建者将竞争并向负责提议区块的任何验证者提交竞标。这个验证者唯一需要做的就是提议出价最高的区块。

使用PBS,高度对抗的MEV战场被小心地隔离到区块构建发生的地方。此外,拍卖系统允许所有验证者轻松地从区块构建者发现的MEV机会中受益,无论规模如何。

放弃并将整个事情变成一场大型拍卖,而不真正尝试修复MEV本身,这似乎不是我们想要看到的。然而,MEV实在是太有利可图了,不能将其视为一些罕见的边缘案例。如果我们不直接在协议中规定这样的拍卖,它仍然会以某种形式存在,除了它将是带外的、不透明的并且受制于前面提到的中心化力量。如果不加以控制,很容易看出私人区块构建拍卖会是什么样子,以及它们可能对区块链的去中心化和可信中立性造成的所有损害。

有了PBS,我们反而受益于这种不可避免的经济现实——我们可以围绕这样的市场应该是什么样子来设计规则,并消除我们不喜欢的部分。我们可以使其公平、透明且易于每个验证者访问。

理想的区块构建市场

理想的市场应该是什么样的?

1、中立

区块提议者不应该有动机偏爱某些区块构建者;

区块构建者应该没有动机偏爱某些区块提议者;

2、最小的区块提议者开销

低硬件要求允许市场上有更多的区块提议者;

3、捆绑安全

区块提议者不应该能够拦截已构建的区块,并用MEV交易代替他们自己的交易;

4、共识的简单性

由区块构建市场构建的区块,不需要对共识层进行重大更改。

现有的区块构建市场

在协议中直接实现PBS会很复杂,这需要一些时间。与此同时,为了实现相同的目标,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程度的实验,并为最终实现提供了一个极好的测试平台。Flashbots创建了一个区块构建市场,其中包含了全捆绑或无捆绑以及有条件付款。

他们的工具包括:

1、MEV-Geth

不利于客户端多样性

仅在合并前工作

2、MEV-Boost

与客户端无关,解决了先前实现的问题

验证者不能操作区块

但协议外市场仍然有一些缺点:

中继者仍然需要信任

审查问题

DelphiDigital

1、区块构建者中心化

区块构建者中心化比区块提议者中心化危害小,但仍然不理想。因此,我们正在进行研究以最终创建一个去中心化的区块构建者网络,希望它可以胜过集中的实体。

3、高MEV差异

即使收益通过PBS民主化,区块提议者的运气仍然是汇集质押ETH的激励因素。一个实体拥有的验证器越多,其就越有可能提出区块并获得MEV奖励。在核心协议中实施MEV平滑,使我们能够达到理想的公平场景,其中Staking质押奖励与质押的数量成正比,因为MEV奖励将被汇总并平均支付给验证者。此外,如果以最佳方式实施协议内MEV平滑,将减少规避协议内PBS设计的动机。

六、结论

在过去的几年中,MEV和协议研究发生了很多事情,而且我们对它的了解越多,这个主题就越广泛。尽管我们仍有悬而未决的问题,但我们正在通往去中心化、高弹性、中立的全球网络的道路上。如果你想更深入地了解,Domothy在此处整理了一份供进一步阅读的清单。

谢谢阅读!我们希望这会有所帮助。在Twitter上关注@pseudotheos和@domothy以获取未来帖子的通知。本文经CCBY-SA许可。感谢JonCharbonneau、DmitriyBerenzon和NoClueCapital的反馈和评论。

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