未知的以太坊黑暗森林 MEV

通过自行决定在一个区块内订购交易，矿工可以从以太坊上的 DApp 用户那里提取价值，从而极大地降低用户体验并威胁网络的稳定性。

MEV 对以太坊用户征收的隐形税

MEV 是“矿工可提取价值”或“最大可提取价值”的缩写。它是指通过重新排序、插入或审查正在生成的区块中的交易，从以太坊用户那里提取价值以获取利润。它通常会影响 DeFi 用户与自动化做市商和其他应用程序的交互方式。

有趣的是eth算力实时查询，以太坊的 MEV 问题于 2014 年首次发现，也就是以太坊推出前一年，由化名 Pmcgoohan 的分析师和资深算法交易员发现。

对 2008 年发生的事情和全球金融危机的爆发感到震惊，当 Pmcgoohan 第一次听说以太坊和可编程区块链的想法时，他迷上了分布式和公平的市场。用他自己的话说，这“让他感到惊讶”并且他“对此感到非常兴奋”，但是当他查看以太坊之前的草稿文件时，他惊讶地发现了一个严重的缺陷。Pcgoohan 认识到矿工可以完全控制交易包含和订购过程，这意味着他们可以在协议上线时利用这种权力从毫无戒心的用户那里提取价值。

虽然有些人立即意识到以太坊设计的不足之处，但遗憾的是，Pmcgoohan 领先于他的时代，他的警告在很大程度上被置若罔闻。直到 2019 年，一组研究人员才在一篇名为 Flash Boys 2.0 的论文中强调了这一问题，其中“MEV”一词首次用于描述 Pmcgoohan 多年前提出的问题。

随后，Georgios Konstantopoulos 和 Dan Robinson 的《以太坊是一片黑暗的森林》和 Samczsun 的《逃离黑暗森林》分别于 2020 年 8 月和 2020 年 9 月发表，巩固了 MEV 作为加密经济学本质中基本概念的重要性，并强调了其作为当今以太坊研究社区面临的最具挑战性和紧迫性的问题。

这些文本表明，MEV 不仅仅是一个理论问题，而是一个已经大规模发生的真实现象，给以太坊用户带来了令人担忧的后果。

为什么会出现 MEV？

在以太坊中，矿工负责选择交易并将它们聚合成块。至关重要的是，他们拥有完全的自主权来决定将来自内存池（待处理交易等待确认的链下空间）中的哪些交易包含在他们挖掘的区块中。

当矿工、验证者和订购者为利润进行优化时，他们倾向于以最高的 gas 价格或交易费用来选择和订购交易。但是，该协议不要求根据费用对交易进行排序。矿工可以自行决定对交易进行重新排序，以从用户那里获取额外的利润。这种“不规则”的收入来源就是 MEV。

尽管 MEV 最常与矿工相关联，但它既不是工作量证明，也不是以太坊独有的问题。此外，“矿工可提取价值”是一个有点误导性的术语。事实上，今天大部分 MEV 提取来自所谓的“寻求者”——通常是套利交易者和机器人操作者——积极寻找和识别链上 MEV 机会并以不同方式捕捉它们，而矿工只是间接地从这些交易者中提取从他们的交易中获利。MEV 存在于所有支持智能合约的区块链上，其中一方负责交易排序，包括基于权益证明的系统eth算力实时查询，例如以太坊中的验证器2.0） 和 Rollup on Optimistic Rollup。商业。

了解 MEV 游戏

理解 MEV 游戏的最佳方式是通过关键参与者的视角来看待它，包括矿工、搜索者、用户、DApp 和协议开发人员。

矿工或区块生产者负责对交易进行排序，并决定哪些交易包含在区块中以及以何种顺序。矿工可以通过两种方式从 MEV 游戏中获利：首先，通过向非矿工 MEV 提取者出售稀缺的区块空间以换取高额交易费用，通过所谓的优先气体拍卖 (PGA)，以及直接重新排序。捕获 MEV，包括审查交易以从链上清算或套利机会中获利。

MEV 还涉及最终用户，例如获得链上借贷或在去中心化交易所进行交易的用户。在这个游戏中，用户是被剥削最多的一方，因为他们解锁了一些可以被矿工和非矿工 MEV 提取器捕获的价值。

去中心化的应用程序和协议开发人员起着支持作用。前者通过他们的设计和他们产生的激励创造 MEV 机会，而后者建立了游戏的基本规则，例如赋予区块生产者订购交易的权力，这使得 MEV 成为可能。

最后，MEV 游戏的核心是搜索者或 DeFi 交易员和机器人操作员，他们试图识别 MEV 机会并以不同的方式捕捉它们。寻求者参与 MEV 游戏的两种主要方式是通过在链上 PGA 中高估 gas 价格，让矿工战略性地将他们的交易放置在区块内的特定位置，以及在 Flashbots 等工具中使用新颖的 MEV 提取来表达链下矿工的交易排序偏好。

搜索者的典型 MEV 提取过程

搜索者通过使用机器人和自动化工具监控以太坊区块链开始他们的 MEV 之旅，寻找潜在的利润提取机会。

当他们发现一个机会时，搜索者分析交易背后的逻辑，概念化攻击向量，并创建一个捆绑包——一个或多个按提供的顺序分组和执行的交易——旨在在挖掘目标时启用他们的 MEV 提取。搜索者的交易包可以参考其他用户在内存池中的待处理交易，并将它们包含在特定块中。

创建捆绑包后，搜索者通常使用 Flashbots 的 MEV-Geth 等链下网络将其发送给矿工。这使他们能够避免公共交易池，并直接向矿工表达他们的交易排序偏好，快速且无风险（当他们的交易被拒绝时，他们可以节省 gas 费用）。

由于搜索者整体提交的大量捆绑包和有限的区块空间，矿工通过 Flashbots Auction 拍卖他们的区块空间 - 一种链下第一价格密封投标拍卖，搜索者可以私下直接交流他们的出价和细粒度交易 订单偏好为矿工提供竞标失败不收取任何费用——并且只包括其区块中最有利可图的交易。

当矿工在他们的区块中包含搜索者的捆绑包或交易时，MEV 提取过程就完成了。搜索者的交易在链上得到确认，如果 MEV 策略设计得好，搜索者会从以太坊上的其他交易者那里提取一定的价值。

最常见的攻击

提前运行涉及在未知事务已知之前首先在执行队列中获取事务。在以太坊中，搜索者运行专门的前端运行机器人，扫描网络以寻找去中心化交易所的大额订单，并在交易前向矿工提交具有更高gas费用的竞争交易。

三明治攻击是抢先交易的一种变体，掠夺性交易者进行两次交易，一次在未决受害者的交易之前，另一次在其之后。搜索者经常使用三明治攻击，通过操纵资产价格从去中心化交易所毫无戒心的交易者那里提取 MEV。例如，交易者可以识别受害者即将购买的代币并进行交易以推高价格，然后在受害者的买单进一步抬高价格后直接卖出该代币。

回滚是在已知待处理的目标事务之后第二次或立即对事务进行排序的做法。搜索者经常使用反向运行的机器人来监控内存池中是否有新的代币对列表或在 Uniswap 等去中心化交易所创建的流动性池。当机器人发现新的代币对列表时，它可以在初始流动性后立即下交易订单并购买尽可能多的代币，只留下少量供其他交易者稍后购买。然后，机器人可以在其他交易者购买代币并以更高的价格出售以获取利润后等待价格上涨。

清算人是专门从事清算、提取 MEV 的寻求者，他们通过清算诸如 Compound、Maker、Aave 和 dYdX 等去中心化链上协议上的超额抵押贷款。清算人运行专门的机器人来监控网络中的交易以获得清算机会，并将前向或后向交易作为第一个清算贷款的交易。清算人通过在偿还债务之前清算贷款从毫无戒心的借款人那里提取 MEV，然后通过出售借款人的抵押品获利。

Time-bandit 攻击是一种只有矿工才能执行的新型攻击，可追溯性地重组区块以捕获先前开采的区块中的 MEV 机会。当 MEV 与区块奖励相比足够高时，矿工打破共识以在旧区块中获取 MEV 可能是合理的。例如，假设一个拥有强大算力的矿工在 100 块（深度为 3 个块）中发现了 20,000 美元的套利机会。他们可能决定重新开采区块 100 以及区块 101 和 102 以捕捉套利机会，并拥有比最初开采该区块的矿工更长的链，而不是开采最新区块以获得较小的区块奖励。

MEV有多糟糕？

根据仅衡量 MEV 撤回总量下限的 Flashbots 的数据，它仅跟踪自 2021 年 1 月 1 日以来从毫无戒心的以太坊网络用户那里撤回的 8 个 DeFi 协议 6.@ > 89 亿美元。

除了扩展和攻击之外，MEV 是目前以太坊和类似智能合约区块链面临的最大问题之一。Pmcgoohan 认为 MEV 拍卖会扼杀以太坊网络。虽然 Pmcgoohan 持悲观态度，但 MEV 提取的负面影响是多方面的。最大的一点是，MEV 代表了矿工和搜索者从用户那里收取的一种无形税收。通过 MEV 提取的每一美元都是用户损失的一美元。有些人甚至将其描述为盗窃。

MEV 还会导致网络拥堵，并给天然气价格带来上行压力。所涉及的博弈论产生了一个循环依赖的自我强化循环：套利和清算机会创造了 MEV 机会，MEV 提取机器人通过 gas 价格竞标战争夺机会，费用估算者使用这些机器人虚高的 gas 价格作为参考，导致用户交易支付高昂的费用。

MEV 还在协议级别破坏了以太坊的稳定性，因为它质疑交易的最终性和不变性。如果 MEV 大于块奖励，则激励矿工打破共识。如果矿工可以对先前区块中的交易进行重新排序以获取利润，那么区块链作为安全、可预测和无需许可的分类账的整个前提就会崩溃。

鉴于最近美国参议院就是否应将矿工和验证者定义为经纪人的辩论，如果这些情况变得司空见惯，捍卫矿工在区块链上的角色仅仅是“被动和中立的交易处理器”将变得越来越困难。

MEV 侵蚀了当今以太坊的可用性、中立性、透明度、去中心化和安全性。它创造了一个环境，让更擅长提取 MEV 的矿工以牺牲诚实矿工为代价成长，有效地将以太坊安全核心的激励结构向错误的方向倾斜。

以太坊最近推出了 EIP-1559 并计划转向权益证明，但两次更新都未能解决 MEV。事实上，一些 MEV 研究人员担心升级可能会加剧问题。

虽然 EIP-1559 主要旨在提高交易费用的可预测性，但升级还具有费用燃烧功能，这可能会对矿工的盈利能力产生负面影响，进而可能导致矿工增加 MEV 提款以补偿减少的奖励。针对 EIP-1559，占以太坊计算能力约 20% 的矿池 Ethermine 引入了 MEV 提取程序，将通过 MEV 提取的利润重新分配给流动性池中的所有矿工。

关于向股权证明的转变，MEV 提款将在 Ethereum2.0 上的工作方式与目前在以太坊上的工作方式大致相同，只是它将由验证者而不是矿工完成。Flashbots MEV 研究人员 Alex Obadia 和 Taarush Vemulapalli 认为，在验证者奖励中引入 MEV 可能是一种“中心化力量”，并担心“MEV 可以比拥有多达 32 个 ETH 代币的实体更快地丰富实体。扩大以太坊中的寡头垄断动态2.0. 少（富人更富的动态）。”

MEV是不可避免的吗？

一些人得出的结论是，MEV 是不可避免的。关于这个话题有两种思想流派。第一学派认为 MEV 是不可避免的，因此加密社区应该努力缓解症状并抑制负面外部性。另一个学派认为 MEV 问题是可以解决的，因此社区应该重点预防它。

Flashbots是该领域领先的研发机构，属于第一阵营。它专注于构建像 MEV-Geth 这样的工具，“使 MEV 收入的获取民主化并为 MEV 带来透明度”。在这方面，MEV-Geth实际上是一个为矿工和MEV提取器提供前端操作即服务（FaaS）的产品。

第一学派的支持者认为，鉴于 MEV 的必然性，FaaS 是一项净收益，因为它消除了高交易费用和网络拥塞等负面外部因素，同时补偿了以太坊 EIP-1559 费用消耗更新带来的收入损失。因此，它间接为以太坊的安全性提供了资金，因为矿工竞争具有更高哈希能力的 MEV。

另一方面，有些人认为 FaaS 是盗窃。康奈尔大学的研究人员长期以来一直倡导替代解决方案，而计算机科学教授 Edward Felten 声称 MEV 拍卖会增加中心化并加剧以太坊用户的问题。Pmcgoohan 也同意第二阵营，认为 MEV 是可以避免的。在批评 Flashbots 的方法时，Pmcgoohan 建议如果社区建立“按发现时间排序的内存池交易的共识视图”，MEV 可以得到解决。

在第二个阵营中，研究人员通过设计公平排序交易的协议，在最小化或消除 MEV 方面取得了进展。当前的应用级解决方案包括 ChainLink 的 Fair Sequencing Service、Offchain Labs 的 Aritrum 和 Automata Network 的 Conveyor。尽管所有这些协议都以不同的方式解决了 MEV 问题，但它们都依赖 DeFi 应用程序来逐案实施。最终的协议级灵丹妙药还没有找到，更不用说实现了。