DeFi之道丨一文了解礦工可提取價值（MEV），如何實現交易利益最大化？_LASH

根據最初FlashBoys2.0中的定義，礦工可提取價值(MEV)是指礦工可以通過在他們生產的區塊中包含、重新排序、插入或忽略交易來獲得的額外利潤。雖然贏得區塊的過程相當民主，但獲勝的區塊生產者對可以包含在區塊中的交易有很大的控制權。這種權利是MEV的根本所在，理論上這種權利應該只能向善。Flashbots團隊主張將“礦工可提取價值”重新命名為“最大可提取價值”，以涵蓋特權參與者可提取的所有價值，而不僅僅是PoW系統中的礦工可以提取的價值。

了解MEV

在以太坊交易被包含在一個區塊中之前，它先會進入內存池，這是一個可公開訪問的暫存區。這也是MEV機器人搜索可用于捕獲某些MEV的交易的地方，例如通過套利市場或清算新的抵押不足的貸款。

例如，假設有一個大的Uniswap訂單在內存池中購買SNX/WETH。MEV機器人將立即在Uniswap大訂單后面進行交易，以利用Uniswap池中的價格滑點與另一個AMM池中的SNX/WETH價格進行套利。這被認為是良性或積極的MEV，因為它有益于生態系統。

然而，礦工作為鏈上內容的最終守門人，甚至相對于MEV機器人也有一張王牌。擁有“廣義搶跑”機器人的礦工可以復制MEV機器人的套利交易并將其替換為自己的，從而為自己攫取套利的利潤。廣義搶跑交易被視為惡性MEV交易，或破壞生態系統穩定的交易。審查攻擊和中心化MEV提取是EdFelten已經確定的關于MEV拍賣的兩個問題，并對以太坊社區構成重大危險。

Time-bandit攻擊是開創性的FlashBoys2.0論文中確定的另一種MEV攻擊向量，它有可能破壞共識的穩定性。它們對具有狀態的區塊鏈構成更大的生存風險。在這種攻擊中，礦工可以“回滾”鏈并重新挖掘已經執行的區塊以獲取利益，從而捕獲他們原本不會擁有的MEV。區塊獎勵越低，礦工重組區塊以獲取歷史MEV的動力就越大。

MEV策略

許多捕獲MEV的策略需要精確的事務排序。例如，通過在DEX上的大訂單之前或之后進行交易。清算策略利用反向運行的機器人在價格預言機更新后立即進行交易。一種相對較新的MEV策略被稱為“叔叔強盜”，其中叔塊中的交易用于捕獲MEV。

搶跑：確定了內存池中的目標交易，并且機器人試圖通過提交略高的gas價格在交易前立即被挖掘。例如，機器人在Uniswap上尋找新的交易列表，并會在列表后立即發送大量購買訂單以推高價格。

數據：DeFi協議總鎖倉量達1042.8億美元:金色財經報道，據Defi Llama數據顯示，DeFi協議總鎖倉量（TVL）達到1042.8億美元，24小時跌幅為1.57%。TVL排名前五分別為MakerDAO（88.2億美元）、Curve（76.5億美元）、AAVE（76.4億美元）、Lido（67.3億美元）、Uniswap（55.9億美元）。[2022/6/12 4:19:25]

后跑：機器人通過提交比交易略低的gas價格，尋求在目標交易之后立即被挖掘。例如，在價格預言機更新后立即提交清算訂單。

夾帶：搶跑和后跑的結合。例如，在內存池中識別出一個大的買單，并在買單之前放置??一個搶先訂單，以較低的價格購買代幣。大買單然后推高價格，然后后退機器人出售先行訂單代幣以獲取利潤。

叔叔強盜：正如Flashbots的Alchemy和RobertMiller所詳述的那樣，機器人能夠反跑它在叔塊中看到的三明治捆綁，有效地將叔塊用作內存池。

MEV提取的繁榮促使礦工們運行自己的MEV機器人。UncleBandit攻擊是MEV提取的一個例子，礦工在這方面具有顯著優勢，因為他們可以首先看到叔塊。隨著MEV領域的競爭越來越激烈，一些MEV參與者已經演變成掠奪者。NathanWorsley的沙門氏菌合約展示了如何利用模擬邏輯中的缺陷來利用三明治套利機器人。

在公共內存池中提交的機器人，對于優先考慮的策略，以越來越高的gas價格相互競標，以在所謂的優先gas拍賣(PGA)中捕獲MEV。這會創建一個反饋循環，因為費用估算器使用升高的Gas價格作為參考，導致非MEV用戶為要執行的交易支付過高的費用。此外，由于只有一個機器人可以捕獲MEV，因此所有未獲勝的機器人都會取消或恢復其交易，這會占用不必要的gas。換句話說，通過PGA提取MEV會導致影響所有以太坊用戶的外部性。

傳統MEV

搶跑交易并不新鮮，在傳統金融市場中已經存在了幾十年。但直到邁克爾·劉易斯2014年出版的書《FlashBoys:AWallStreetRevolt》才讓全世界廣泛意識到這些掠奪性策略。多年來，高頻交易場所使用多種策略來獲得延遲優勢——主機托管、電纜線路、微波塔等。在某些情況下，交易所員工也參與了市場操縱。

Velodrome公布代幣初始釋放及空投細節，將向跨鏈DeFi用戶及OP持有者空投:5月23日消息，由Solidly生態項目veDAO在Optimism上推出的以Solidly為模板的DEX Velodrome公布了代幣初始釋放及空投細節。代幣VELO初始釋放量為4億枚，其中60%將進行空投；24%將以veVELO的形式分配給協議及DAO；10%將分配給團隊；5%將以veVELO的形式分配給Optimism團隊，剩余1%將作為初始流動性。用于空投的60%（2.4億枚VELO）中，45%將分配給WeVE持有者；25%將分配給跨鏈DeFi用戶（包括Curve、Convex、Platypus Finance、Treasure DAO、Redacted Cartel用戶）；30%將分配給OP持有者。[2022/5/23 3:36:33]

傳統市場的后跑交易通常發生在交易場所利用交換機制使他們能夠在事件發生后立即輸入訂單。這意味著要么破解一種方法以更快地獲取事件數據，要么更快地將訂單發送到匹配引擎。AccidentalHFTFirm是一個很棒的博客，它記錄了其中一些高頻漏洞。

暗池是另一種交易系統，允許買賣雙方下訂單而不公開透露他們的訂單。高頻交易公司通過向市場發送1手訂單以檢測流動性來尋找大訂單。當發現大額流動性時，一旦該塊被填充，就會采用三明治式的策略來利用價格變動。

MEV的增長

MEV最近被重新定義為“最大可提取價值”，因為隨著DeFi的采用，實現的MEV數量呈指數增長，并且認識到區塊鏈中不依賴工作量證明的區塊生產者也可以提取價值，例如ETH2中的驗證器。

圖1.FlashbotsMEV瀏覽器：從2020年1月1日開始累積提取的MEV。

隨著已實現MEV數量的增長，MEV機器人運營商開始通過專用網絡發送交易。這些私有網絡允許機器人運營者將他們的交易直接發送給礦工，并與礦工分享MEV收益以換取交易執行。

SushiSwap與Celo“DeFiforthePeople”項目合作，推出1260萬美元流動性挖礦獎勵:10月13日消息，SushiSwap官方宣布與Celo的“DeFiforthePeople”項目合作，開啟1260萬美元的流動性挖礦獎勵。據悉，目前獎勵通過WETH/CELO、WETH/cUSD、WETH/cEUR與cEUR/cUSD流動性池發放，于美國東部時間10月14日下午4點上線開啟，用戶在SushiSwap內通過MetaMask錢包連接Celo網絡即可參與活動。同時，SushiSwap官方將在后續添加更多種類的流動性池以提供獎勵。[2021/10/14 20:27:14]

圖2.FlashbotsMEVExplorer：提取的MEV細分。

礦工如何獲得補償？

礦工目前從三個來源獲得補償：

基本費用-每個塊2ETH獎勵+叔塊獎勵

交易費用-用戶支付的gas出價以將交易包含在區塊中

MEV-礦工通過在區塊中的特定點插入交易來提取的額外費用

交易費用是以太坊網絡擁堵的根源，因為訂單通過其交易的Gas價格競標來競爭包含在區塊中。當前的交易費用機制稱為第一價格拍賣，其中交易的創建者提交一個gas出價以包含在下一個區塊中。然后礦工用支付最高的交易填充區塊，每個包含的交易都必須支付他們的gas出價。即將于2021年7月通過倫敦硬分叉實施的EIP-1559將取消交易費用和第一價格拍賣，并將用固定價格銷售取而代之。

EIP-1559是什么？

EIP-1559的目標是降低導致以太坊網絡擁堵的高gas費。TimRoughgarden關于EIP-1559的論文分解了創建EIP-1559的原因以及對礦工和交易創建者的影響。

EIP-1559的關鍵概念：

每筆交易都需要支付基礎費用才能包含在區塊中。基本費用基于前面區塊的大小。所有基本費用收入都被燒毀，將它們從ETH的循環供應中移除。

最大區塊大小從1250萬gas增加到2500萬gas。1250萬gas現在是目標區塊大小。這允許根據先前的區塊大小與目標區塊大小的距離來調整基本費用。

李啟元：比特幣是第一個也是唯一的真正DeFi:前比特幣中國CEO李啟元（Bobby Lee）在推特上表示，比特幣是第一個也是唯一一個真正的DeFi。Yield farming指南：質押你的法幣，把它變成BTC，囤積5年以上，得到巨大的回報。[2020/12/4 23:05:34]

交易包括小費和費用上限，而不是gas價格。小費是交易創建者支付給礦工的超出基本費用的金額。費用上限必須等于要包含在區塊中的基本費用。

交易創建者支付=gasLimit*min{基本費用+小費，費用上限}

礦工收到=gasLimit*min{tip,feecap-basefee}

參與FlashbotsMEV-Geth礦池的礦工已經收到來自MEV機器人的小費。到2021年4月，礦工為包含Flashbots交易的每個區塊獲得額外的0.18ETH，并且由于新產品的發布增加了每個區塊可以捕獲的MEV數量，因此預計這一數字將大幅增長。

圖3.Flashbots透明度報告-2021年4月

MEV解決方案

最小化交易MEV的最簡單方法是使用私有內存池來訪問礦工，盡管這仍然相信礦工不會搶跑您的交易。Flashbots旨在成為MEV領導者，已經創建了一個網絡，該網絡將MEV提取機器人直接連接到礦工。KeeperDAO、SecretSwap、BloXroute的backrunme、ArcherSwap和Alchemist的misX.io提供私有網絡，并用來自MEV機器人的利潤來補償具有MEV的交易。以太坊礦工Sparkpool還允許用戶通過其私有網絡TaichiNetwork私下路由他們的交易。

1.Flashbots

Flashbots是一個研發團隊，致力于構建用于理解和執行非常規MEV提取的工具。Flashbots于2021年1月推出，發布了兩款產品：1)FlashbotAlpha：一種經過修改的go-ethereum客戶端，允許交易者與礦工交流他們的交易訂單偏好，以及2)MEV-Explore：一個公共儀表板，實時顯示MEV交易。FlashbotAlpha包含兩個主要工具——MEV-Geth和MEV-Relay，它們允許MEV“搜索者”私下向礦工提交他們的交易。提取交易由MEV機器人操作員與原始Mempool交易一起排序和捆綁。然后將捆綁被提交給礦工，MEV機器人運行者將交易利潤的一部分作為“小費”給礦工，以將其交易包含在區塊中。

DeFi交易應用程序Dharma現可直接連接至美國銀行賬戶:金色財經報道，DeFi交易初創企業Dharma現已在美國10個州啟用了ACH購買。ACH允許從美國的銀行帳戶直接轉賬，以便用戶可以直接將其持有的美元轉至加密貨幣。從銀行帳戶購買代幣需要支付1.5％的費用，每周購買額度不得超過25000美元。[2020/11/3 11:29:08]

截至2021年4月，以太坊網絡84%的礦池算力采用了Flashbots。2021年5月16日至22日這一周的前7大礦工已加入Flashbots。

圖4.Etherscan：2021年5月16日至22日的頂級礦工。

Flashbots最近發布了他們的MEV-Geth和MEV-Relayv0.2，其中包含以下變化：

改進后的拍賣定價創建了一個函數來估算礦工的機會成本并解決捆綁銷售問題。

丟棄具有恢復交易的捆綁：通過防止意外交易登陸鏈上來減少鏈膨脹。

捆綁合并：允許在一個塊中包含多個捆綁。增加礦工收入并為搜索者創造更高的交易包含機會。

用Websockets替換HTTP端點：減少延遲并提高節點安全性。

通過Flashbots網絡的MEV的統計數據可以通過他們的儀表板查看。

圖5.Flashbots儀表板：截至2021年6月1日，包含Flashbots包的塊的百分比。

2.KeeperDAO的隱藏式訂單薄

KeeperDAO是另一種使用稱為隱藏式訂單薄的私有虛擬內存池的協議。用戶通過隱藏訂單薄的網絡路由他們的交易或借貸交易，其中Keeper機器人通過套利或清算提取MEV。MEV的利潤存入ROOK金庫，用戶以$ROOK代幣的形式獲得利潤的一部分，減去管理員費用。用戶交易是免費執行的，并且不受滑點和三明治攻擊的影響。

KeeperDAO也有協調博弈，在這個博弈中，管理者被激勵合作、輪流和分享利潤，而不是通過PGA相互競爭。這也可以防止保管員因交易訂單失敗而損失gas成本。

3.SecretNetworks的SecretSwap

SecretSwap是SecretNetwork上的AMM協議。SecretSwap使用秘密合約(SNIP-20s)來保護用戶免受搶先和其他MEV機器人的侵害，同時提供對跨鏈流動性。SNIP-20s合約在內存池中時會被加密，以防止MEV提取。用戶需要有一個Keplr錢包和$SCRT代幣來支付“gas費用”。SecretSwap上的交易必須支付0.3%的掉期費以及$SCRTgas費。LP和交易者收到SecretSwap治理代幣$SEFI。

$SCRT代幣是SecretNetwork協議層的原生治理代幣。SecretNetwork提供了一個加密的內存池，可以防止節點和驗證者看到交易細節。SecretNetwork區塊鏈基于CosmosSDK/Tendermint，具有懲罰和委托功能。SecretApps是使用用Rust編寫的CosmWasm智能合約構建的，并部署在Secret網絡上。

圖6.SecretSwap分析：2021年3月至5月。

4.bloXrouteBackRunMe

BloXroute最近發布了BackRunMe，這是一個Solidity合約，允許用戶提交私人交易，以防止搶先攻擊和三明治攻擊。交易仍然可以，從而提供MEV套利機會。用戶將獲得25%的回扣，而MEV機器人將獲得20%、礦工獲得50%和bloXroute5%。

圖7.bloXrouteBackRunMe：它是如何工作的。

圖8.bloXrouteBackRunMe：利潤分享細分。

5.ArcherDAO的ArcherSwap

ArcherDAO于2020年8月推出，使礦工能夠利用MEV。由第三方供應商提供的MEV機器人向礦工提供有利可圖的MEV捆綁。供應商和礦工以$ARCH治理代幣的形式分享MEV利潤。流動性提供者為MEV策略的供應商機器人提供抵押品，這些策略需要比閃電貸更長的資本貸款。ArcherSwap使用ArcherRelay繞過公共內存池并將用戶交易直接發送給他們自己的礦工和FlashbotsMEV-GETH。ArcherSwap可防止搶先交易和滑點，并且對于訂單取消和交易失敗是免費的。

圖9.ArcherDAO網絡。

ArcherDAO最近收到了向ArcherSwap用戶分發ARCH代幣的治理提案。ARCH代幣是使用MEV從用戶交易中產生的收入從市場上購買的。

6.TaiChiNetwork

TaiChiNetwork是SparkPool運營的私人交易服務。用戶交易僅對Sparkpool可見，不會廣播到其他以太坊節點，從而阻止MEV機器人對訂單采取行動。由于SparkPool可以查看交易，因此它仍然容易受到SparkPool運行的MEV機器人的攻擊。

圖10.TaiChiNetwork

7.AlchemistmistX.io

misX.io是一個運行在Flashbots網絡上的DEX，它使用戶能夠以Flashbots捆綁的形式發送交易。所有misX代幣-ETH交易的gas價格為0，用戶無需在錢包中持有ETH。misX用戶還可以取消交易而無需支付費用。misX.io平臺保留一定比例的礦工小費，用于豐富Crucible和Aludel獎勵計劃。

結論

對于執行兌換和借貸交易的DeFi用戶，以太坊上的MEV只能減少而不是完全消除。當前最好的解決方案是私有網絡，它可以防止公共內存池中的搶先攻擊和三明治攻擊，同時還可以從MEV的利潤或其他好處中提供回扣。然而，從Flashbot的活動中可以觀察到，新的MEV提取策略不斷被發現和創建，當前的保護可能會過時。

對可能降低MEV的當前選項的進一步改進將使當前的設計無需許可且完全私有。無許可設計意味著沒有受信任的中介，即礦工，將能夠審查交易。完全私有的設計意味著沒有參與者——即聚合器、礦工、網關管理員，能夠觀察到交易的細節。Flashbots最近提交了他們的MEV-SGX提案，這是FlashbotAlpha的一種無需許可且完全私有的改進，它利用了英特爾的SGX安全飛地。

圖11.MEV-SGX架構。

Layer2Rollup提供了另一種減少MEV的潛在方法。VitalikButerin建議，Rollup可以處理所有以以太坊為基礎數據層的交易執行。Optimism提出了MEV拍賣，該拍賣將通過創建兩個功能來減少礦工MEV：1）交易包含和2）交易排序。

圖12.OptimismMEV拍賣(MEVA)

理論上，權益證明(PoS)可以通過削減試圖重組先前區塊的驗證器來抑制時間強盜攻擊。如果MEV利潤顯著大于削減懲罰，則仍然存在可能發生時間強盜攻擊的可能性。

感謝Flashbots的RobertMiller提供技術幫助和評論。

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