以太坊MEV:第一个五年回顾

原文:《》by James Prestwich

编译:aididiaojp.eth,Foresight News

五年前,我写了一篇名为《Miners Aren't Your Friends》的文章,提到了 MEV 与以太坊。那时,我们还不称其为 MEV。Phil Daian 和他的伙伴在一年后的开创性论文《Flash Boys 2.0》中,将其命名为「矿工可提取价值」。当时我们计划发表一篇后续文章,并附上 python 代码,用于在 EtherDelta 和其他主网 DEX 上执行抢先交易。之后我参与了 HTLC 和其他跨链工具的构建,而文章一拖再拖,然后就此搁置。

五年后的今天坐下来写 MEV 有点梦幻,恍如当初,我们又一次站在长期熊市的起点,身处于一场投机狂潮后的废墟中。就像上次一样,我坚信下一次会有所不同,我们会从错误中吸取教训,会做出更好的东西。

这是一篇讲述 MEV 历史的文章。它并非没有偏见,它实际上是闲话漫谈,甚至有点自我放纵。我只是这个故事的配角,但是在我的博客中,我将从我的视角去讲述它。

以太坊MEV:第一个五年回顾

MEV 是协议设计的基础。每个严肃的从业者都应该了解 MEV,为 MEV 制定计划,并对 MEV 有强烈的看法。从现在的位置来看,很容易忘记我们对 MEV 的理解是全新的。它的根源与加密货币一样古老,但术语、框架和工具仍在发明创造之中。过去两年彻底改变了我们对 MEV 的理解,但人们很容易忘记 MEV 是从零开始的。

MEV 之前的故事

MEV 的讨论可以追溯到 2010 年代早期比特币关于「费用狙击」的研究。「费用狙击」后来被推广到 EVM 状态模型,并演化为 Flash Boys 2.0 论文中描述的「时间强盗」攻击。比特币实施了第一个共识层 MEV 缓解措施(100 区块 coinbase 成熟度规则),同时也第一个实施了客户端层 MEV 防御(在 2014 年 12 月为节点钱包交易添加 1 个区块的时间锁)。

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来源:0xB10C,费用狙击缓解

状态争夺和已提交但未确定的状态转换产生了 MEV。由于比特币基本上没有可供竞争的共享状态,并且比特币状态转换是严格指定的,因此 MEV 通常仅限于费用狙击和其他类型的双花攻击。也就是说,比特币矿工在不直接攻击共识机制的情况下,几乎没有什么 MEV 可以提取。这使得比特币成为 MEV 研究中一条无趣的区块链,不值得花费时间。

MEV 的诞生(2018-2019)

与任何良好的关系一样,MEV 需要两件事:竞争和承诺。首先,它需要人们争夺对某些区块的控制权。MEV 需要人们想要的状态,并且愿意为之付出代价。其次,在执行之前它需要承诺。MEV 需要一段时间来更新那些被提交但尚未执行的有争议的状态。当用户签署并广播交易时,他们承诺会争夺对该状态的控制。承诺和执行之间的滞后允就是 MEV 进入的时机。它吸引了用户的注意,将他们的承诺推向了最坏的可接受结果,并允许提取器将差价收入囊中。

DEX 跟 MEV 密切相关,他们有一个完美的竞争秘诀:每个人都想在市场上交易,每笔交易都可以与其他每笔交易相互竞争。像 2016 年的 EtherDelta 自我匹配的订单簿 DEX 设计允许矿工在交易中抢先一步,但没有人真正用它做任何事情。EtherDelta 设计了几个链上自动匹配的 CLOB,这在当时看起来很疯狂,事后看来绝对也是离奇的。虽然我们知道最终会花费 Gas,但 2018 年年中一单位 Gas 的成本约为今天的 1/400 和去年的 1/10,000。直到 2020 年,我们才对 Gas 价格市场产生本能的理解。

2017 年 DAI(现为 SAI)的推出为 DeFi 引入了清算机制。清算引入大量但不频繁的 MEV。由于提取器的优势是未偿债务的一定百分比,异常 CDP 占与清算相关的 MEV 很大一部分。在过去的几年里,我们观察到根据自己的协议,通过预言机作弊来赢得清算,并通过极端的 Gas 拍卖来赢得异常 MEV。异常 MEV 也可能由黑客攻击、NFT 空投和其他异常事件导致。因为它不能分成小数据包,异常 MEV 对协议运作有巨大影响。协议设计必须考虑到不常见但可能非常大的恶意激励。

另一方面,DEX 倾向于随着外部市场的波动而波动,市场的来回移动会创造流量 MEV。流量 MEV 的特点是更频繁、更小的 MEV 数据包。AMM 特别有趣,因为它们的用途与 MEV 密不可分。它们的存在是为了跟踪外部市场,并通过向提取器赠送价值来实现这一点,这些提取器将恒定函数推向「公平」定价。实际上,他们通过「套利者」提取 MEV 来保持高效。2018 年中后期的第一波 AMM(首先是 Bancor,然后是 Uniswap)开始在他们的订单簿中获得流量,MEV 相应增加,并引起了对该主题的极大关注。当然,早在 2018 年,Uniswap 流动性池的规模只有几百万,而且资产要少得多。

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当时的 MEV 研究几乎不存在,当然,我们甚至没有称之为 MEV。我们大多称其为 frontrunning(抢先交易),借用传统金融交易的名称,即「DEX frontrunning」或「liquidation frontrunning」。我们知道它不仅仅适用于订单簿。我们从理论上理解了后置交易和三明治攻击,并且我们意识到如果对提取器有利可图,交易可能会延迟或恢复。

老牌 DeFi 可能已经悄悄地构建了创建 MEV 所需的环境,然而没有人真正在意。该状态还不够理想,因此还没有回报。因为没有人有这方面的实践经验,所以我们甚至不知道提取到达时会是什么样子。

Flashbots 出现 (2019–2020)

随着 2019 年 4 月 Flash Boys 2.0 的发布,MEV 研究开始流行。它是协议和机制设计者的基础论文,并将永远成为标准课程的一部分,但如果没有 Tina,我想它可能就到此为止了。

Tina 和我于 2018 年初在某家 VC 的办公室相识。我们是通过一个共同的朋友取的联系的,我们的推销会议是背道而驰的,我正在推销 Summa 的 HTLC 变体,当我们了解到两个在线参与方跨链协议的局限性(以及市场对复杂性的排斥)时,我们认为它最终会被取消。Tina 正在推销一个关于牧场养殖类社交链游(与后来出现的 CoW Swap 无关)。我们对挖矿衍生品很感兴趣,并且有一些共同的想法。我们赶上了熊市中的每一次黑客马拉松。她有一种天赋,可以选择超前的想法,并围绕它组建团队。她的黑客马拉松项目变成了 CarboClan,它在挖矿衍生品的想法之上构建了 honeylemon。

2019 年下半年,Tina 开始组织活动。她在短短一周内就举办了以 defi.wtf 为主题的会议,并与大阪 DevCon 一起主持。第二次会议 macro.wtf 仅在 3 周后就开始了。Pirate Ships 在那之后不久也开始了。「Pirate Ship」这个名字来自我们 2019 年在 EthDenver 上开的一个关于闪电贷和闪电铸币(flashmints)的玩笑。Pirate Ships 是由 Tina 在旧金山、纽约和其他地方举办的沙龙式聚会。你可以顺道拜访这艘船,找到一群不拘一格的研究人员、工程师、运营人员、骗子和其他加密爱好者。有些人会有驻场研究人员,有些人会有一个主题或多个主题,有些人只会在波多黎各呆一周。Pirate Ships 从 2019 年底开始在整个新冠大流行期间运行,吸引了最活跃的加密游牧民。

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与 Flash Boys 2.0 论文相比,Flashbots 的问世要归功于 Pirate Ships,它诞生于一个永久的沙龙。MEV Ship 成立于 2020 年年中,并自然地从个人空间扩展到数字集体。其他 Flashbots 创始人和管理人员如 Stephen、Phil、Alex 被拉进了这艘船(你仍然可以在 Flashbots 文档中找到一些对此的暗示)。最终,Ship 正式更名为 Flashbots,戴上可爱的机器人表情符号,开始走向不朽。

整整一年是一个漫长的过程。Flashbots Research(原名 MEV Ship)首次亮相并将 MEV 推向以太坊讨论的中心。DeFi Summer 已经开始,但我们还不知道它是什么。mev-explore 和 mev-inspect 的发布为链上可用的 MEV 提供了粗略的数字,突然间它变得有形了,不再是理论。随着那年秋天 Flashbots Auction 的宣布, MEV 提取工具的出现指日可待。

MEV Ship 为 Flashbots 奠定了基础,并树立了推动组织发展的协作研究和实验文化。多年来,源于这种文化的明确使命定义了 MEV 的叙事。产品化的 MEV 提取是不可避免的,但 Flashbots 的文化和精神却不是。

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专业化(2021 年至今)

MEV Ship 和 Flashbots 的光环当然吸引了许多加密技术人才。在宣布后仅三个月,Flashbots Auction(mev-geth 和 flashbots 中继)于 2021 年 1 月启动。Mev-geth 恰好出现在以太坊快速增长的起点,MEV 的集成也随之大量增加。

在 Flashbots Auction 之前,一些搜索者通过将交易以特定的 Gas 价格广播到 txpool 来提取 MEV,显然这是不可靠和低效的。它要求搜索者在区块范围内查看 txpool 中的交易、模拟、提取和广播。EIP-1559 之前的费用语义和 txpool 的普遍不可靠性使这个过程变得复杂。假设区块是以费用排序的,抢跑交易将选择费用以尝试在目标之前立即执行。异常 MEV 交易只会支付惊人的 Gas 价格。由于搜索者使用的是公共交易池,因此实时拍卖非常激烈。

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Flashbots Auction 的相对简单性推动了它的采用。它可以归结为允许搜索者提交包的单个 RPC 端点,捆绑包应该完全按照指定的方式包含在块中,并且恢复应该导致捆绑包被删除,这为专业化创建了一个简洁的界面。搜索者寻找 MEV,捕获它,并将其固定在优质的捆绑包中,然后将其传递给矿工以包含在链上。Flashbots Auction 很快就定义了提取。

正如我们在 mev-boost 中看到的,后来扩展版本的 Flashbots Auction 将「构建者」与「生产者」(矿工和质押者的通用术语)分开。我第一次听说提议者 – 构建者分离(「PBS」)是在 EthBerlin 2019 上。当时 Will 正在研究 ETH2.0,他教会了我很多关于状态见证生产和无状态以太坊的最新设计。我不记得我们当时怎么称呼它了,但它被概念化为一个协议授权的具有额外职责的专门节点。无状态以太坊死于新冠时期。MEV PBS,在 mev-boost 中的实例化存在于协议之外,成为了一种基于市场的专业化,而不是协议指定的专业化。

今天,我们拥有相对成熟的 MEV 供应链。搜索者挖掘 MEV 的交易流,包括相互竞争峰值和流量。搜索需要技巧和高度专业化,这些是秘密,因为他们需要保持对其他搜索者的优势。构建者接受来自搜索者的数据包并将它们构建成区块。搜索者和构建者具有共生关系,构建者依靠搜索者来提取,而搜索者依靠构建者诚实地包含数据内容。

构建者从提议者处购买将他们的区块包含在主链中的权利,提议者拥有协议授予的权利,可以将区块添加到链中,并选择支付最多 MEV 的构建块。用户创建 MEV,搜索者提取它,搜索者支付构建者,构建者支付提议者。

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当我们讨论这个话题时,我们需要注意捆绑包有一个意想不到的副作用:它们会导致搜索者顺便补贴提取目标的交易费用。当搜索器在捆绑包中包含用户交易时,该用户交易能够比其他方式更早、更可靠地确认。搜索者提取的 MEV 部分支付给构建者和提议者的供应链。这有效地将一些提取的 MEV 转换为捆绑包的交易费用。本质上,提取的 MEV 向提议者支付「影子费用」。一笔交易的优先级首先由它的 MEV 决定,其次是它的协议费用。

提取意外破坏了 EIP-1559,非捆绑交易在基本费用之上使用 gas 小费。另一方面,捆绑仍然是有效的第一价格拍卖,基本费用是固定小费,而不是按 Gas 小费。也就是说,现在有两个相互依存的费用市场,一个用于 MEV 交易的影子市场,一个用于其他所有交易的常规市场。我们在 1559(当然还有所有其他费用机制)之前就预测到了这些影子费用市场,我们没有预料到的是使用 MEV 市场轨道。由于提取是在幕后进行的,因此用户从副市场中受益,即使甚至不知道它的存在。

从机制设计的角度来看,MEV 驱动的 PBS 可能并不「安全」或「激励相容」。到目前为止,Flashbots MO 一直依靠诚实假设来填补激励机制的空白。然后,他们将这些假设确立为市场规范行为。为什么构建者不拆分捆绑包并采用 MEV?为什么构建者不包括恢复包?因为违反这些市场规范会导致搜索者停止使用中继。我们打赌迭代游戏将比捆绑 MEV 的游戏结束抢夺更有利可图。从长远来看,我不确定它能否支撑 MEV 和垂直整合。

我们可以暂时忽略拍卖的激励不相容性,有市场规范就足够了。机制设计屈服于市场压力,利润压缩是当今 MEV 供应链唯一相关的问题。由于提议者拥有选择区块的专有权利,因此构建者必须在价格上进行竞争。他们被迫放弃越来越多的 MEV 份额给提议者,并从搜索者那里拿走更多用于支付。MEV 利润率已经崩溃,提议者占据了最大份额。

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从根本上说,提议者提取租金,构建者和搜索者没有从其他任何人那里购买的选择权,也不能拒绝购买。提议者已被协议授予选择下一个区块的专有权利,并且可以在不受监督的情况下行使该权利。套用一位相当著名的政治家的话:「提议者得到了这个东西,而且它具有黄金一样的价值,他们不会白白放弃的。」Rod 和提议者一样,被一个神秘的协议授予了一些非常有价值的东西,这不是道德或自然权利,它由协议规则授予,可以由人更改。无论如何,提议者因区块链扩展而获得报酬,构建者向提议者支付费用以以特定方式扩展它。

在 MEV 提取之前,排序是一个敷衍的角色,通货膨胀的整体补贴是主要的激励因素。因此,权利被免费分配,这就是为什么提议者不为此权利支付任何费用的原因。它曾经几乎一文不值。现在排序权包含了大量 MEV 价值,这种不对称的权力关系扭曲了 MEV 供应链。该领域的研究正在进行中,我们很可能会看到提议的协议内机制来解决这个问题。

Sunny 提倡对飞行中的交易进行门限加密。加密交易阻止提议者在交易被排序之前了解交易的 MEV 值。就个人而言,我不相信 MEV 会被清除。我对在分叉选择规则中包含 MEV 的设计感兴趣,将排序权出售给最高出价者,并保留大部分提取价值用于协议内重新分配。

MEV:下一个五年

那么,这会给我们留下什么?五年前,MEV 还只是一种好奇心,它是一次研究员晚餐谈话,在完成所有真正的业务之后,在酒瓶底部无意中被发现。MEV 在等待 DeFi 活动和实践经验的正确结合。就在我们进入 2021 年牛市时,Flashbots 抓住了 MEV 研究的注意力,并一路上扬。

现在,我们举办 MEV 座谈会,我们让搜索者和开发者聚在一起讨论 MEV-aware 协议设计。市场结构已确定为三个角色配置,并开始测试其极限状态。虽然人们仍然尊重 Pirate Ship 的理想,但以太坊上的提取已经专业化。展望未来,MEV 将不会由风潮或研究来定义,MEV 的故事现在属于利润率。

纵观其历史,人们称 MEV 是危险的或邪恶的。「盗窃」这个词被一次次广泛传播。我认为做出价值判断是不合理的。MEV 是事实,再多的哲学思考、研究或乡巴佬戈德堡也不会改变这一点。这就是为什么我很高兴看到有竞争力的 MEV 提取供应链。专业化的 MEV 是可预测的 MEV,可预测的 MEV 是有用的 MEV。我们还不够聪明,无法提前计划市场,所以让我们在找到实用性的地方使用它。

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