以太坊合并后,黑暗森林里的 MEV 面临哪些新问题?

介绍

最大提取值 / 矿工提取值,简称 MEV,是一种在区块构建过程中通过优化交易顺序从中获利的手段。通常,无论牛熊矿工和搜索者(researcher)能从 MEV 活动中攫取利润。MEV 来源市场于信息的不对称。为了缓解信息不对称和减少 MEV 的负外部性,行业出现了许多创新,其中包括 Flashbots。

迄今为止,超过 6.5 亿美元的 MEV 是通过 Flashbots 提取的,而且这个数字还在增长。然而,下图显示,MEV 仍然是矿工的游戏,因为他们攫取的利润占 MEV 总量的三分之二。

对于当前的以太坊生态来说,MEV 存在许多问题。随着即将到来的升级,这些问题将延续甚至带来新问题。本文中,我将探讨合并前后以太坊的 MEV 问题(为简单起见,将合并后与后 Splurge 同义)并寻求解决这些问题的潜在解决方案。在深入研究之前,让我们先回顾一下当前如何提取 MEV。

以太坊合并后,黑暗森林里的 MEV 面临哪些新问题?

MEV 是如何提取的?

如前所述,MEV 目前主要由矿工和搜索者(来自 Flashbots)进行提取。这两者在有关工作设计上有不同,我稍后将深入探讨;但两者都从内存池(mempool)中寻找 MEV 机会。他们在正确的位置中插入交易以提取预期的 MEV 。以下是一些流行的 MEV 策略:套利、清算、抢先交易、三明治攻击和反向交易。它们对以太坊的可用性有不同程度的影响。有些甚至可能构成生存风险,这将在后面讨论。

简要说明 MEV 如何为 Flashbots 工作

Flashbots 有三个主要组件:搜索者、中继器和矿工。搜索者所扮演的角色是出于套利、清算、抢先交易、隐私、MEV 保护等原因提交交易的人。中继器是矿工和搜索者之间的中间件,它验证从搜索者那里收到的捆绑交易并将推送给 Flashbots 矿工。中继器至关重要,因为它们在处理交易包(例如合并包)方面提供了灵活性,并防止了对矿工的 DOS 攻击。矿工运行的 mev-geth 是一个特定于 flashbots 的拍卖机制,它使用第一价格对于区块进行秘密竞投。参与 flashbots 的矿工参与是需经过许可的,并且主要由受信任的实体运营。

非 flashbots 矿工进行 MEV 工作的简要说明

另一方面,普通矿工可以访问内存池中的交易,该交易汇总了等待处理的未提交交易。有些人也可能直接接受来自用户的私人交易,而不通过内存池;这相当普遍——超过 85% MEV 是使用发送给矿工的私人交易提取的,其中 50% 来自 flahsbots。矿工按照 Gas 费顺序对这些交易进行排序,并在 MEV 机会出现时插入他们自己的交易。

当前的 MEV 格局存在哪些问题?

由于 PGA 和矿工的控制,MEV 尤其是一些恶意的 MEV,可能会侵蚀网络的可用性。所引发的问题包括:高 Gas 费、交易失败和网络拥塞

如前所述,MEV 策略中有些可能是良性的,例如套利和清算;但其他可能是恶意的(尽管并非总是如此),例如三明治攻击和抢先交易。恶意的 MEV 策略会给用户带来额外的成本使市场失效,甚至可能在矿工争夺 MEV 时导致网络拥塞。因此,网络的可用性将受到影响。用户也会碰到更高的滑点、不断出价 Gas 费用高企以及交易延迟处理等问题。

除了网络可用性之外,一些 MEV 策略可能会给网络带来生存风险。Time-bandit 攻击会导致链分叉以重新排序第 N 个块(前一个块)中的交易。

当跨区块的 MEV 的经济激励超过 N+1 区块的区块奖励时,矿工会执行 Time-bandit 攻击。通常拥有整个网络哈希率 10% 以上的顶级矿工会通过分叉来尝试提取跨区块 MEV,这将导致区块链的严重不稳定。

由于这些攻击只能由大型矿工进行,例如 F2Pool(算力的 23.94%)和 Ethermine(算力的 12.57%)等(理论上需要 10+% 的算力才有机会成功),这显示了与算力集中、导致单个实体对整个网络控制所带来的中心化风险

以太坊合并后,黑暗森林里的 MEV 面临哪些新问题?

矿工对交易订单的控制也导致了另一个大问题:交易审查。这个概念很简单:区块中不会包含受害者交易。审查制度起初似乎无害,但在某些情况下可能对 DApp 造成灾难性影响。

假设一个算法稳定币需要通过出售大量国库资产来进行重新锚定,但如果矿工发起攻击以审查出售的资产会发生什么?这种审查制度会导致挂钩的目标资产的死亡螺旋。虽然这些攻击可能不会对网络构成生存方面的威胁,但可能会导致链上生态的大规模萎缩。

我上面提到的所有问题不仅限于以太坊主网。除了隐私类 Rollup(在提交区块链前交易已经被加密),其他 Rollup 只要具备交易可公开查看的排序器,也将受到此类恶意 MEV 策略的影响。由于适当的排序是网络稳定性的关键组成部分,对于 Rollup 更是如此,许多人提出并讨论了一些可能的解决方案。这仍然是一个积极研究的领域,但我将介绍一些似乎已经引起关注的建议。

Optimism 的 MEV 拍卖,又名 MEVA

MEVA 是 Optimism 首席技术官 Karl Floersch 提出的一种解决方案,旨在减少投标造成的网络拥塞。MEVA 允许赢得拍卖的人管理当天的排序。这是减少投标活动的一个相当简单而直接的办法,但它也有明显的缺点。

由于 MEV 是由中标者收获,其他排序器本应获得的挖矿收益将由用户补上,这会导致用户的成本更高。此外,MEVA 会鼓励排序网络的中心化,因为较小的排序器试图与更大的合作,从而形成较为中心化的共识。

Chainlink 的公平排序服务,又名 FSS

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FSS 试图通过在内存池和中继合约 SCON 之间插入一个预言机网络来解决排序公平性。预言机网络将从内存池中获取交易,并按照交易进入内存池的顺序对它们进行排序。这一系列交易随后将被发送回内存池,然后发送到中继合约以提交到网络。这将是一种更可靠的机制来提供排序公平性,并且与现有的共识架构具有高度的兼容性。但是,这也会引入预言机串通的风险,并可能增加用户成本,因为对预言机提供者的激励可能会产生额外费用。

阈值加密

以太坊合并后,黑暗森林里的 MEV 面临哪些新问题?

一些项目尝试使用阈值加密,其中私钥分布在矿工之间,并且需要超过一定阈值数量的矿工才能解密。这允许在达成共识之前对交易进行加密。该解决方案为交易提供了强大的隐私性,并有可能消除大量的 MEV。但是,它也引入了复杂的验证程序,需要大量的矿工,这方法可能行不通。

交易顺序随机化

交易顺序的随机化是缓解 MEV 的另一种方法。矿工将首先挑选一批将被提交的交易。然后,基于当前和前一个区块的哈希值,矿工将收到一个随机排列,按批处理的排序将基于排列执行。因为需要提交多个交易束才有机率提取预期的 MEV;这种机制可以减少 MEV,也可能增加执行 MEV 的成本。在这种情况下,随着交易成本的增加,MEV 概率将增加。

对当前解决方案和问题的一些思考

目前提出的解决方案通过各种方式来最小化 MEV。然而,我认为有选择地最小化 MEV 是至关重要的。例如,如果实施了随机化或阈值加密,那么动机良好的 MEV(例如套利和清算)无法被执行,因为在经济上是不可行的。因此,MEV 不可全有或全无,而应在在设计上选择性减小 MEV 带来的影响

合并后以太坊 PBS 和 MEV 问题

最后,是时候谈谈合并后以太坊的 MEV 问题了。这就是我最初开始考虑写这篇文章的确切原因;以太坊的合并后共识存在问题。在深入探讨之前,让我详细说明一下以太坊升级与 MEV 有关的问题;Proposer Builder Separation。

什么是 PBS?为什么以太坊需要它?

PBS 是指将传统矿工分成两个不同的派别,提议者和建设者。建设者将负责创建区块(有序交易将成为 N+1 块的有效载荷),提议者将负责在不知道块内容的情况下对块进行竞标(出价高的区块被提交)。这种预先确认隐私的区块将提供保护,以防止矿工窃取 MEV,这从本质上否定了矿工对区块排序任务的权限(我之前提到的问题之一是矿工控制权过多)。这也可以减少交易审查,因为提议者更难与建设者协调以阻止受害者交易。有关其背后理论的更多详细信息,请查看 Vitalik 的提案。

对提议者和建设者的经济激励也将是使 PBS 可行的关键设计。提议者将同时获得燃料费和提议者费用,这是建设者 MEV 的一定百分比,而建设者将拥有大部分 MEV 利润。有了这样的激励计划,提议者将在现有 APY 基础上增加 5% ;理论上,除了 ETH 的质押奖励,建设者可以在不窃取 MEV 的情况下竞争 MEV 分成比例。

那么问题是什么?

开发者网络主要存在中心化风险。随着 PBS 的引入,大多数矿工转为持有质押 ETH(Lido 和 Rocketpool ) 的提议者。而只有一部分能够很好地执行 MEV 的玩家会成为建设者,因着区块优化的奖励。

此外,MEV 本质上是一种竞争格局,与单纯的矿工相比,合并后的进入门槛更高。据报道,2022 年第一季度,以太坊验证者数量约为 34 万,其中一些进行了 MEV。至于 flashbots 数据,搜索者数量约为 56k,但其每月活跃搜索者仅为 9k。

鉴于只有一部分矿工真正具备 MEV 能力(知道如何做 MEV 并做好它是一项具有挑战性的任务,而不是只运行一堆 GPU)。一些 Flashbots 搜索者会成为建设者。以太坊很有可能合并后的提议者将明显多于建设着,这会给共识网络带来中心化风险。

此外,建设者之间将竞争以最好地优化区块。极有可能少数经验丰富的 MEV 搜索者 / 矿工(这里有点夸张)将占主导地位,他们的区块更有可能被提交,因为他们有能力支付更高的提议费用。这种无人看管的中心化风险可能导致共识安全不稳定,这将侵蚀网络的去中心化、无许可和中立性。

有什么解决方案吗?

目前,据我所知,少数玩家正在尝试为这些问题创建解决方案:Flashbots、Blocknative 和 BloXroute(不是 100% 肯定)。尽管这些解决方案如何以及是否可以协调工作仍然不确定,但是我们仍能期待潜在的解决方法。

一种方法是为潜在的建设者参与着提供 MEV SaaS。他们最大的挑战是不知道进行 MEV 并从中产生可持续的收入的策略(收入减少、激励减少、建设者减少)。高门槛可能会阻止很多有兴趣参与的人。因此,SaaS 解决方案可以显着降低非搜索者(也就是像我这样好奇的人)进入这个 MEV 领域的门槛,扫清共识网络建设者的障碍并拉平学习曲线。

另一种方法将来自基础设施中间件。Flashbots 最近开始测试 MEV-boost 的新功能。这本质上是 MEV-geth 的 PoS 版本,验证者 / 提议者可以开始运行 MEV-boost 以接受来自建设者和 Flashbot 的块。这将提高产量,同时通过更多搜索者参与以及竞争来进一步支持网络的去中心化。

总结

MEV 曾经是一个自由不受约束之地,搜索者和矿工之间竞争激烈。然而,竞争已经达到了开始侵蚀网络性能和可用性的程度。在某个时候,人们开始称它为黑暗森林,因为每个人都躲在黑暗中,对于从不知情的用户 / 交易者手进行价值掠夺。

黑暗森林仍然充满了恶意的 MEV(尽管也有良性 MEV)。许多人提出了解决方案,但大多数人仍在努力选择性地最小化 MEV 的负外部性。随着 PBS 的引入,我们遇到另一个主要问题,即开发者网络的中心化。尽管 PBS 旨在减轻交易审查和矿工中心化,但开发者的中心化很可能会威胁到以太坊的未来。我相信这是一个需要立即解决的问题,以便为以太坊建立一个健康和去中心化的未来。

本文来自:慕白
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