以太坊黑暗森林中的一线曙光：理解MEV竞赛下的博弈

MEV可能已经开放并形成了一个由交易透明引发的利益再分配市场。 Flashbots 有望为黑暗森林带来秩序，消除搭便车行为，并使利益相关者形成新的游戏平衡。

作者：曹一新，就职于HashKey Capital Research

审稿人：邹传伟，万向区块链首席经济学家

根据 MEV 研究机构 Flashbots 发布的 3 月份报告，其第三方以太坊客户端版本 MEV-geth 吸引了 12 个矿池，占全网算力的 58.8%。 此版本应用程序的流行度增加伴随着以太坊 Gas 费用的急剧下降。 虽然因果关系尚未得到证实，但足以引起广泛关注。 关于 MEV 的合法性，社区也有很多争论。

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，并在flashbots试图建立的MEV利益分配市场秩序中，探讨基于利益相关者博弈关系的未来可能状态。

参考阅读：

《Flashbots 透明度报告 — 2021 年 3 月》

MEV的起源

以太坊已经成熟运行多年，形成了从生产者（矿工）到拍卖行（矿池）再到投标人（用户）的稳定格局。 区块空间的供需通过优先气体拍卖（PGA）机制和区块奖励进行调整。

如果交易可以分为价格发现、交易撮合、交易执行三个过程，那么在这个阶段，区块空间的核心价值是由哈希指针、共识机制、节点等一系列区块链核心组件组成的。对等网络。 ”保证去中心化的转账服务（交易执行的去信任），并通过智能合约进一步替代交易达成前所依赖的信用中介（交易撮合的去信任），从而消除与交易相关的“信任”。整个交易过程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：

《深度剖析以太坊区块空间市场：挖矿周期将涌现新模式》

在智能合约的驱动下，以太坊应用层衍生出DeFi业务的大规模应用创新，使得区块空间开始填充一些复杂的交易逻辑，比如超额抵押借贷、AMM、收益挖矿策略、衍生品、保险，由算法稳定币等DeFi乐高区块构建的DeFi体系初具规模，其可组合性带来的财富效应一度被讨论。 MEV 是这种性质的副产品，为其参与者带来了新的机遇和挑战。

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、专业套利清算机器人，甚至是发现经济系统漏洞的黑客，都是价格发现的参与者（以下统称搜索者）。 寻找实际与预期之间的差距，支付资金成本和交易费用以获得潜在收益。 区块链上信息的透明性和可访问性为高效的价格发现系统提供了新的机会，闪电贷等创新的借贷模式为价格发现带来了很多便利。

但这些搜索者面临着新的挑战。 他们一方面要在PGA中争夺更高优先级的交易机会，另一方面又要面临领跑者的窥探和掠夺。 搜索者之间的竞争凸显和膨胀了区块内交易的时间价值，表现为交易手续费成本高于普通交易，这是可以理解的。 出块时间的离散性和未确认交易池的透明性使得领跑者很容易监控未确认交易池中的未确认交易，无需支付搜索费用即可参与PGA过程。 高额的Gas费是用来在特定的时间顺序完成自己的和被抢占的交易，从而达到不劳而获的目的，让搜索者的利益被这种搭便车的行为所损害。 因此，建议我们在讨论 MEV 的合法性时，区分这两类交易的性质。

例如，闪电贷攻击者操纵Curve等AMM资产的相对价格后，部分套利者迅速拉平价差，获得大量套利收益。 这是他们帮助市场快速反应的合法收入； 对 AMM 交易的夹心攻击或直接复制其套利交易的抢先交易是一种搭便车行为； 同样，跟踪市场潮起潮落并听取价格预言以更新交易的机器人会争夺清算机会。 keeper，在监听其他清算机器人发送的交易副本的同时，抢先充当清算人的角色，抢夺被抢占的已清算交易的劳动成果； 之前的努力都白费了（今年3月发生的DODO安全漏洞事件的黑客也被抢劫机器人无奈拦截）。

交易透明带来的抢占机会，使得搜索者自身无法形成技术壁垒，MEV竞争市场成为抢占机器人的黑暗森林。 当这个高度暴露的资本市场吸引到各种抢跑机器人的时候，他们自己也不得不在区块空间的竞价机制中进行较量，通过更多轮的PGA过程获得优先交易排名，而拥有区块排名权的矿池则是被赋予寻租机会的天然权利，矿池本身在抢跑中也具有绝对优势。 这反映了现有区块链机制的一个固有漏洞，促使搜索者的部分利益分配给领跑者，再通过领跑者分配给矿工的过程。 而我更喜欢把跑者从搜索者那里获得的未分配总价值称为最大可提取价值（MEV），而矿工从PGA中获得的额外收入称为矿工可提取价值（Miner Extractable Value，mev）。

MEV对区块链生态的负外部性

MEV的存在引发了搜索者社区和领跑者社区之间的一种新型竞争，并为矿工提供了矿工奖励和普通手续费之外的收入来源。 社区讨论过MEV是否会影响区块链的去中心化。 一种观点认为，最后提取 MEV 的环节受制于打包区块的算力竞争，算力多的矿池成为先行者。 打包MEV交易的机会更大，会形成良性循环，促使矿池不断吸引矿工加入和扩容，导致算力中心化，降低区块链的去中心化和安全性。

但另一种观点反驳说，由于矿池无法确定自己是否有能力竞争下一个区块的打包权，所以在理性的驱使下，矿池会将搜索到的MEV交易机会出售给其他矿池换取未来的采矿。 锁定自己的额外收益，MEV将按概率分配给参与MEV竞争的矿池，增加其整体收益。

从不断分工细化的历史趋势来看，搜索MEV交易和算力挖矿所需的技能和生产工具有较大差异，更有可能形成MEV搜索和算力挖矿的分工，下文将要介绍的 Flashbots 提出的解决方案也表明这种分工正在形成。

MEV对区块链生态的一定负外部性是对gas费竞价机制的不利影响。 只要 MEV 足够大，领先者就会愿意通过恶性竞争支付比普通交易高出数百倍的 gas 费。 浪费资源。

MEV对普通交易用户和搜索者有一定的对抗作用。 在传统金融中，有监管机构对抢先交易等扰乱市场交易秩序的行为进行法律约束； 机制改革或优化。

MEV利益分配市场秩序

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一个MEV利润分配市场秩序。 事实上，它提供了一个渠道，可以将部分 PGA 流程委托到链下，让矿池竞标 mev。 这确实可以缓解 MEV 争夺战造成的链上区块拥塞问题。

但是新的问题来了，如何规避链下系统利益相关者的各种作恶可能？ 这就要回到上链前如何保证交易信息的隐私性，否则搜索者的交易信息还是很容易被矿工窃取的。 目前MEV-Geth版本的Flashbots使用权限系统来限制参与者的行为，最新的提案是使用基于SGX的Sealed-bid Auction机制来实现非权限进入市场和隐私交易过程。 这是一个值得深入研究的话题，本文不做赘述。

图 1. Flashbots 设计目标和 MEV-SGX 架构（来自 Flashbots MEV Roast 13）

利益相关者博弈

Flashbots的出现改变了区块空间的黑暗森林法则。 搜索者可以选择在有序的市场中争夺优先排名权。 以下分析通过利益相关者博弈推测，新订单有望消除早期跑者的搭便车机会，使套利和清算机器人在PGA中公平竞争，分配给矿工的mev在交易后逐渐演化为常规价格发现溢价隐私受到保护。 谁在投标过程中有更好的策略，就可以以相对较低的溢价实施价格发现过程。

图2 获取MEV的两种攻击方式

目前，领跑者的攻击交易可以分为两类：

主要是针对AMM市场的交易订单，用户承受较大的滑点损失Cs，即领跑者获得的MEV。 用户可以通过限制交易量和设置最大滑点来控制Cs，使得0≤MEV≤Cs。 领先者将一部分利润 mev 分配给 PGA 中的矿池。

以套利交易、清算交易、利用系统漏洞的闪贷攻击为主的交易也可归为此类。 攻击者首先获得的 MEV 等于领跑者交易的预期收益 Re。 如果领跑者交易失败或失效，不仅会损失预期收益，甚至会白白支付交易手续费，在某些情况下还会产生额外损失。

对预言机更新和大订单交易的回溯攻击实际上是一种智能搜索行为，对尾部交易无害。 搜索者只是在其他追随者之前抓住了获利机会。

在抢跑攻击中，抢跑交易的发送者似乎是最无辜的受害者。 他好不容易找到的盈利机会，一旦发布到网上，就会被其他竞争对手搭便车。 这种搭便车现象造成了价格发现过程中劳动与收入的错配。

Flashbots 为利益相关者提供了新的选择。

AMM交易用户和搜索者在未确认交易的透明公开模式下极为被动，他们的预期收益可以表示为：

Re-Cgas-MEV≥0

其中，Re为价格发现过程中的预期收益（扣除可接受的滑点成本），Cgas为一般交易手续费，MEV为预期被领先者抢走的利润。

对于领跑者，他们的预期利润表示为：

MEV-mev≥0

其中，mev为PGA过程中分配给矿池的利润。

跑步者正在寻找的 MEV 的预期下限是 mev。 对于AMM交易用户以太坊一个区块多少笔交易，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 模型变为非许可时，用户可以选择直接参与 MEV-geth 拍卖过程，并以 (mev, MEV) 范围内的投标价格进行投标。 最大的损失就是付出和之前一样的成本，或者投标不能立即关闭，三明治机器人会失去很多目标。 如果能创建另一个交易隐私受保护的拍卖市场，被三明治攻击的问题也能得到有效缓解。

对于面临被抢占的套利清算交易，抢占者能抢到的MEV往往更大，搜索者将这些交易直接发送给MEV-geth节点，这样在保护自己的同时也能在竞价中占据优势交易隐私（排除早跑者竞争，仅与相似搜索者竞争，拍卖失败不损失任何费用）。

对于领跑者来说，他们仍然可以从未确认的交易池中寻找抢先交易以太坊一个区块多少笔交易，并有动力将交易包发送到 MEV-geth 节点。 原因是MEV-geth节点可以保护它不被矿池进一步抢占。 即使在链下竞价过程中交易失败，也不会在链上打包而损失手续费或更多的额外损失。 对于拥有领跑者和矿池双重身份的利益相关者来说，随着MEV-geth节点算力的提升，他们很难在搭便车上占据优势。 试想一下，同样一笔抢跑交易，一个普通的抢跑机器人将其发送到拥有近60%算力的MEV-geth节点进行打包，其胜率最终可以与单个矿池抗衡。 而当越来越多的搜索者以保护隐私的形式向 MEV-geth 节点发送套利和清算交易时，早期跑者的搭便车机会将不断减少。

最终，Flashbots建立的利益分配秩序可能会形成一个由套利和清算机器人主导的拍卖市场，杜绝搭便车行为。 这些机器人出价的 mev 性质变成了为交易隐私支付的价格发现溢价，以防止抢先交易攻击。

对于矿池来说，理论上存在避险偏好。 毕竟以太坊官方客户端版本已经运行了很多年，安全性也得到了验证。 不过其近60%的算力还是切换到了第三方版本，确实值得关注。 部分原因可能是在EIP-1559的推动下，矿池逐渐介入MEV市场，面临选择——是自己参与MEV竞争，还是采用MEV-geth版本，遵循EIP-1559建立的市场秩序闪光机器人。 对于本身不充当搜索者的矿池，使用MEV-geth可以简单地增加矿工收益，避免矿工损失； 对于具有搜索能力的矿池，取决于采用MEV-geth后放弃的机会成本，例如MEV-geth目前规定一个区块中只能插入一个MEV交易，矿池可能会拼装出一个区块包含一次或多次 MEV 交易以获得更大的利润。 但是，寻找 MEV 需要矿池具备相关技能并消耗更多资源，从而降低其净收益。

总结与反思

我们欣喜地发现，区块链基础设施为去中心化市场造就了轮子，生态开始迭代发展到各个细分领域，我们也有幸关注到 MEV 等有趣的新市场。

MEV让我们关注交易数据的价值和区块空间排序的重要性，也让我们思考一些矿工、矿池和用户之外的新角色。 Flashbots虽然还有很多改进，但它已经给我们很好地示范了如何为这个新兴的交易市场提供秩序，消除一些不利于整体经济发展的因素，建立网络空间的文明。 在其驱动下，矿工可提取的价值有望在交易隐私得到保护后逐渐演化为常规的价格发现溢价。

而就像Flashbots试图对区块链系统的未确认交易池模块进行分叉改造一样，在去中心化系统的机制设计上仍有优化空间，值得更多思考。

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