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探讨PBS机制下MEV格局变化与潜在解决方案
揭开MEV神秘面纱:照亮黑暗森林
概述
随着链上活动的剧增以及基础设施的演进,MEV一直被视为以太坊生态系统中最危险的一部分,直接影响用户的链上金融活动和体验。本文旨在分析Ethereum 2.0的区块生成机制和提议者-构建者分离(PBS)技术,探讨其带来的中心化和信任问题,以及与以太坊价值观的矛盾。
MEV的影响是双面的:一方面可以减少DEX价格差异、帮助清算交易;另一方面会损害用户利益。因此,MEV的解决方案更多是减轻负面影响,而非根除。目前主要有三类措施:拍卖机制改进、共识层改进和应用层改进。这些方案都会对MEV格局产生影响,但部分方案并不能彻底解决用户遇到的问题。引入隐私池技术来保护用户交易隐私性是值得探索的方向。
此外,随着Layer2架构、账户抽象等新技术的实施,MEV还将面临更多技术挑战和机遇。本文希望探讨减缓MEV负面影响的潜在解决方案,全面认识当前MEV方案的利弊,为未来研究提供思路。
Ethereum 2.0架构
自The Merge以来,以太坊采用POS机制确保网络安全,放弃了算力竞争,转而采用权益证明。合并后,以太坊分为执行层和共识层。区块产出周期也发生变化:
网络每个Epoch随机选择一个委员会,委员会中再随机选出区块提议者。提议者负责打包排序交易并产出区块,其他委员会成员监督并投票。委员会每个Epoch重新选择。
在这个架构下,Payload指执行负载,即交易的状态更改,可视为执行区块的一部分。区块提议者负责实施执行负载和提议区块。
PBS架构
实际上,被选为区块提议者的验证者往往没有动力去执行Payload,因为这需要大量计算资源。原本设想通过去中心化委员会选举来实现交易排序的去中心化,但验证者倾向于将这部分工作外包,自身只专注于提议区块。因此提出了PBS构想,将区块提议和构建分离:
PBS(Proposer Builder Separate)的密封第一拍卖模型流程如下:
Relayer实现MEV-Boost规范,规范Builder与Proposer的交互竞标。
PBS下的参与者博弈
PBS架构下的主要参与者包括Builder、Relayer、Proposer和MEV bot(Searcher)。
Builder
Builder负责构建区块内容。MEV-Boost技术让Builder在竞标中更有优势,因为不仅支持Gas费,还支持MEV收益。Builder能直接审查用户和Searcher交易,这一直受到诟病。特别是美国发布OFAC后,大量Builder参与OFAC合规,虽然近期审查区块比例有所下降,但Builder在交易审查方面仍有直接作用。
目前Builder市场份额中,无需审查的beaverbuild.org正逐步扩大份额,以利润为导向。
Searcher
利润最大化需要Searcher和Builder合作。Searcher往往与特定Builder合作,形成Dark Pool或Private Pool。理论上,如果Builder作恶或审查,Searcher可以选择其他Builder,这会导致Builder市场份额下降。因此Builder会考虑作恶的隐性成本。
Searcher分为CEX-DEX套利(链下)和DEX、夹层、清算(纯链上)两大类。目前Wintermute占据CEX-DEX套利市场第一。纯链上MEV呈工作室化趋势,jaredfromsubway.eth占37.2%市场份额,擅长三明治攻击。
由于Searcher与Builder关系紧密,许多Searcher只将订单流发给前三名Builder,以维持生态影响力并避免小Builder拆分订单流导致策略失效。
Relayer
Relayer负责集合竞价,向Proposer提交区块头和报价。Proposer选择并签名区块头后,Relayer释放完整交易内容。Relayer作为无经济激励的第三方获得极大信任,Builder和Proposer都依赖Relayer。历史上出现过Ultrasound Relayer漏洞导致Proposer超额提取MEV的事件。
目前运行纯MAX Profit的Builder市场份额逐步扩大,人为控制MEV在自由市场中不可能实现。Relayer面临无经济激励问题,Blocknative已退出该方向研发。以太坊社区正探索将PBS纳入协议级别。
Proposer
Proposer从验证者中随机选出。Proposer倾向于外包执行负载,容易造成与Builder垂直合作。MEV-boost的Relayer希望作为中间点减少直接沟通。目前矿池和LSD验证者池具有规模效应,验证者池呈集中化趋势。
Lido占28.7%市场份额,Coinbase、Ether.fi紧随其后。大部分Proposer放弃了交易排序执行能力,将执行负载外包给第三方拍卖。
User
用户在此架构中最为弱势,交易被放入公开Mempool,容易被MEV bot套利。但MEV也有正面作用,如在DEX中减轻滑点和价差。为避免被监测,一些RPC供应商提供非公开Mempool服务。
OFA(Order Flow Auction)是一种新颖方式,通过与Searcher合作拍卖用户订单流,将部分MEV利润返还给用户。目前使用私人订单流的用户比例约10%,主要受限于教育成本和操作复杂度。
总结
PBS架构下,MEV-BOOST引入后,利润最大化的密封竞标拍卖机制导致Builder与Searcher趋向合作与信任,呈现明显集中化趋势。POS下Validator也趋于集中化。整个MEV产业链各环节都变得集中化,且引入多方信任问题,与以太坊去中心化和去信任化愿景相悖。
以太坊社区正在讨论三个提案以减轻集中化:
MEV现状
目前链上主要MEV类型是套利、三明治攻击和清算。近30天内:
MEV的正面作用包括减小DEX价差、帮助清算;负面影响主要是用户损失。短期内MEV活动增多会导致Gas费飙升,影响用户体验。
随着以太坊向Layer2迁移,跨链MEV问题也随之产生。
Layer2架构下的MEV复杂性
未来大规模链上套利活动将转向更复杂的多链跨链MEV。目前研究较少,主要针对排序器改进。跨链桥是必备产品,Searcher可帮助减缓Layer2间碎片流动性,但跨链桥体验和安全性有待改进。
EIP-4337的潜在MEV
EIP-4337引入账户抽象和新交易类型,将影响MEV格局:
MEV减缓探索方向
过去以太坊生态依赖Flashbots实现PBS。为解决去信任化和零经济激励问题,以太坊考虑使用e-PBS协议级改进,避免依赖第三方Relayer。
当前无法彻底解决MEV问题,更多是减轻其负面影响。主要探索方向包括:协议级别、应用级别和拍卖机制改进。
SUAVE
SUAVE(Single Unifying Auction for Value Expression)由Flashbots提出,旨在改善MEV负面影响。其核心是构建新区块链SUAVE,内置MEVM虚拟机支持EVM智能合约。主要特点:
SUAVE适合实施应用税等机制,Paradigm是该项目顾问和投资方。
OFA
OFA(Order Flow Auction)是对拍卖机制的改进:
目前多个基于OFA的项目在研发中,核心组件实施细节有所不同。
私人交易池加密
私人交易池加密旨在解决对Searcher的保密问题。主要加密方法包括: