Gate Ventures研究院：深度剖析MEV，照亮黑暗森林（下）

延伸閱讀： Gate Ventures研究院：深度剖析MEV，照亮黑暗森林（上）

MEV減緩探索方向

過去，以太坊生態內的 PBS 解決方案外包給了 Flashbots，該公司專門研究以太坊 MEV 問題，最新一輪估值為 $10 億。但由於Relayer沒有經濟效益，且Relay的實現需要較高的技術和經濟壁壘，因此Blocknative放棄了這項賽道專案的研發。為了解決去中心化和零經濟激勵的問題，以太坊也在考慮使用 e-PBS 協議層級的改進，以避免基於第三方協議 mevboost 的 Relayer 的存在。

目前看來，MEV似乎是一個還不能很好解決的問題，因為它本質上是生態系統複雜性增加和用戶時間段內資訊不對稱的必然產物。對於以太坊的黑暗森林來說，尤其是在無許可、抗審查的黑客思想影響下，以太坊無法在協議層面進行審查和改進來一次性切斷MEV。這是不可能的，也不會發生。在以太坊生態中，更多的努力是減少MEV的負外部性，增強其正外部性。許多專案、社群成員、開發者、VC都在探索一些值得嘗試的方式，這衍生出了許多潛在的機會。接下來，我們將簡要介紹一些緩解負外部性的嘗試。總的來說，所有的嘗試都是在三個方向：協議層面、應用層面、拍賣機制。

SUVAE

SUAVE（Single Unifying Auction for Value Expression）是Flashbots為了改善MEV的負外部性而提出的。同樣，它也不是去解決MEV，而是引導MEV去中心化、透明化。

SUAVE鏈架構，來源： 閃光機器人

它建構了一個新的區塊鏈SUAVE，內建MEVM虛擬機，可以運行EVM智慧合約。同時配套的開發者工具可以支援基於EVM虛擬機器的MEV智能合約的開發。這使得當今任何集中式 MEV 基礎設施都可以轉換為去中心化區塊鏈上的智慧合約。這大大降低了創造新MEV應用的門檻，最大化不同機制之間的競爭，並帶來去中心化和透明度。最後，透過將中心化基礎設施（建構器、中繼器、中心化 RFQ 路由等）編程為去中心化區塊鏈上的智慧合約，有助於分散 MEV 產業鏈的中心化問題。

Rollup交易供應鏈，來源：dba：

SUAVE可以作為去中心化排序機和意圖識別機提交給鏈上的Proposer，最終使用以太坊作為結算層。執行節點將使用可信任執行環境或零知識證明技術在鏈下執行。使用者可以使用意向交易，將交易交給SUAVE進行解析，並最大化透明MEV，在智能合約之間進行MEV拍賣，從而透過透明的市場機制有效緩解負外部性。同時，根據Paradigms應用稅文章舉例，對MEV機器人行為徵收應用稅也更適合在SUAVE上實施。而Paradigm恰好是這個專案的顧問和投資者。

奧法

我們以OFA（Order Flow Auction）為例來看看它對拍賣機制的改進。

OFA拍賣機制，來源： 前沿研究

1. 訂單發起方（錢包/應用程式）將訂單發送給OFA，OFA選擇性地公開一些訊息，包括訂單價值等。

2. 投標人出價，取得相應資訊並提出該訂單流可以支付的價格，然後投標者對該訂單流執行MEV。

3. 這部分私人訂單流只有Bidder才能看到，引入市場競爭後，MEV可以變得更加透明，最大限度地減少用戶損失。

目前，業界正在開發許多基於OFA拍賣機制的項目。整體的運作機制和流程非常相似。差別在於四個核心元件的細節和實作方法。

私密交易池加密

OFA類似於建立一個私人交易池，但這些用戶訂單只能由在一定拍賣機制下勝出的競標者提取，而拍賣費用則返還給訂單所有者。事實上，在拍賣機制下，這個架構下還是有一些MEV提取的。記憶體隱私池希望解決Searchers的保密問題，因為Searchers是MEV的主要參與者。因此，只有透過隱私交易池，訂單才能被中繼者和區塊建構者看到。其中，加密意味著用戶交易可能需要支付較高的Gas，這本身應該是可選的。目前有幾種加密方法值得探索。

1. 多方計算（MPC）：多方使用 MPC，這對多方隱藏交易細節。 MPC也可以應用在共享分類機上，以分散單一分類節點的集中力量。

2. 可驗證延遲函數VDF：此函數需要一定的時間T來計算，一旦計算完成，就可以快速驗證其正確性。透過使用VDF，可以將事務順序改為串行執行，但是在大量用戶環境下會使得體驗非常糟糕。延遲時間T是權衡後的值。

3. 閘限加密TSS：允許多個參與者參與加密和解密過程，而不需要任何單一參與者擁有完整的金鑰。門限加密可以有效防止搶先交易，透過對交易內容進行加密，防止攻擊者在交易確認之前看到交易詳細資訊。與 MPC 相比，TSS 更簡單，更適合單一簽章和私鑰產生。 Shutter Network 使用 TSS，讓驗證者在不知道交易內容的情況下對交易進行排序和打包，從而防止 MEV 攻擊。

4. 零知識證明ZKP可以在不發布具體資訊的情況下驗證資訊的正確性。目前其發展主要受硬體開發影響，硬體開發成本高，商業化需要時間。 Automata Network 提出了一種名為 Conveyor 的隱私中繼網絡，它使用多方運算（MPC）和零知識證明來保護交易隱私，同時允許驗證者進行必要的運算。

私有交易池加密方案對比，來源： 閃光機器人

私有交易池可選的加密演算法有很多，包括MPC、TSS、VDF、ZKP等，但每種加密演算法都有其缺點，開發者需要權衡。其中，探索性項目包括使用TSS演算法的Shutter Network、使用MPC和ZKP解決MEV的Automate Network等值得關注的項目。

執行票

Execution Tickets 是 Justin 在哥倫比亞加密經濟學研討會上提出的 MEV 解決方案。它是共識層面的改進，經歷了三個步驟：

1. 它提出了一個 Tickets 市場，獲得 Tickets 的人可以獲得在未來某個時間提議執行區塊的資格。透過動態定價機制，可以即時調整流通中的門票數量和現有供應的價格。每張門票的具體插槽也是隨機選擇的。

2. 它將區塊分為兩種類型：執行和提議。區塊提議者是隨機選擇的，並且需要有票證才有資格執行區塊。

3. 執行區塊的持票人有權在分配的時間內提出執行區塊並獲得相關的執行層獎勵（EL獎勵=TX費用+MEV）。執行區塊提議者需要提供抵押以確保他們在分配的插槽中產生執行區塊。如果他們雙花或下線，抵押貸款將被沒收。

槽位分為執行輪和信標輪（共識輪）。當一張Ticket被銷毀時，對應的ETH也被銷毀，這增加了ETH的通貨緊縮壓力。由於執行區塊和共識區塊是隨機選擇的，這大大增加了兩者串通的可能性。問題是：

1. 但這種機制會導致多個MEV的問題，也就是購買多個連續區塊的執行票，這可能會增加MEV的利潤來抵銷購買票的成本。因此，這個機制需要很好地設計門票價格變更功能。

2. 這種機制仍然沒有解決用戶MEV三明治攻擊的問題，只是用全網通貨緊縮來補償用戶損失。

電子PBS

事實上，Merge之後，以太坊並沒有實現PBS，即構建者和區塊提議者都需要從驗證者中進行選擇，但為了最大化網路的經濟效益，採用了MEV-Boost作為第三方PBS協議解決方案，目前擁有90%繼電器市場。

e-PBS（enshrined PBS）是以太坊的解決方案，用於處理 MEV-boost Relay 作為第三方構建的信任中間件。它將PBS納入共識層面，不再依賴第三方Flashbosts提供協議外解決方案。該提案的代號為 EIP-7732。該協議的目標是使以太坊協議層能夠實現信任最小化的 PBS 解決方案，透過以太坊協議內的機制捕獲絕大多數 MEV，並將捕獲的 MEV 以最大化利益的方式分發給參與者。坊協議。 e-PBS 與我們在 PBS 部分提到的工作流程類似，但其特點是取消了 Relayer 角色，將 Builders 對 Proposer 的出價寫入共識層程式碼中。

ePBS執行流程圖，來源： 米克紐德

上圖為ePBS機制下的Slot N流程：

1. 區塊廣播：在 t = 0 時，選定的 POS 驗證者為時隙 N 提議一個共識層（CL）區塊，其中包含 Builders 拍賣區塊出價，但不包含執行責任。

2. 證明截止時間：t=t 1 時，委員會將根據分叉規則選擇正確的區塊並進行證明。

3. 聚合證明和有效負載傳播：在 t = t 2 時，廣播時隙 N 的聚合證明以進行驗證。同時，建構者發布其 ExecutionPayload 以建立完整版本的區塊。

4. PTC投票廣播：t=t 3、PTC負責監督Builders Payload是否依照規則進行，並判斷其計時是否有效。

5. 在 t=t 4 時，下一個區塊的提議者將 slotN 的區塊視為空區塊還是正確構造的滿塊至關重要，這需要下一個區塊的提議者根據 PTC 的投票和證明來判斷。

需要注意的是，為了確保 Builder 能夠在一個 Slot 內及時提交區塊加載（在以太坊 2.0 上，還需要保證驗證人委員會在一定時間內投票並提議區塊） ），在協議級的PBS中， Builder仍然傾向於稍後發布Payload內容，這樣就有更多的機會找到MEV。因此，協議中引入了PTC（有效負載及時性委員會）。顧名思義，它是Payload建構者的一種監督機制。 PTC可以從經濟角度推動建構者及時發布有效負載，以確保以太坊的安全。如果Builders Payload被定義為不合時宜，則Builder將無法獲得相應執行負載的獎勵。

塊分析圖，來源： 米克紐德

因此，在ePBS中，一個完整的區塊需要由兩個部分組裝而成。一種是空的 CL Block，由提議者在 slot 的開頭建構。包含Execution Payload Header和Builder Bid，但具體Payload內容暫時為空。只有在證明聚合和區塊傳播階段，也就是PTC識別出有效負載的有效性後，才會將其安裝到區塊中，形成完整的區塊（Full Block）。

總的來說，EIP-7732 ePBS可以解決：

1. 透明的集體拍賣方案，無需可信任第三方。

2. 將共識層和執行層分離可以減少驗證器的運算負載，從而提高網路效率和速度。

3. 驗證者能夠立即專注於驗證共識，並將執行負載的驗證推遲到稍後的時間。額外時間視窗和投票機制的引入保證了系統的高效運作和公平性，同時允許更多的時間來處理執行負載。

但也提出了一些問題來討論：

1. 本質上，這只是取代了過去第三方Relayer的工作，實現了區塊提案過程的去中心化和透明化，但仍然沒有從根本上解決用戶MEV體驗不佳的問題。

2. 本次升級是共識層的改變，不向後相容。如果ePBS的機制設計在實務上被證明失敗，後續的補丁將會變得困難。

3. 假設在一個插槽中，提議者發布了一個區塊，但建構者由於某種原因延遲發布了執行負載。此時，一些驗證者可能會根據提議者區塊進行驗證，而另一些驗證者可能會等待建構者執行有效負載，從而導致網路分裂。這樣的分叉會增加網路的不穩定性和維護成本。

4. 如果提議者故意在接近證明截止日期的時候發布區塊，可能會導致一些驗證者看到該區塊，而其他驗證者看不到該區塊。那麼N+1個槽位的Proposer的行為就會變得不可預測，大大增加了鏈上分叉的可能性。

PEPC

同時，EigenLayer也提出了一些解決方案，包括AVS組件PEPC（協議強制提議者承諾）來解決MEV問題。此元件也希望解決第三方中間件Relayer的信任問題。主要是希望Proposer在提交CL區塊時能夠附加PEPC簽名進行提交。 Builder 在執行載入之前驗證提議者 PEPC，這將信任機制引入協議中。透過內建的信任機制，也可以解決Relayer作為第三方潛在的信任問題。

參考

MEVM、SUAVE Centauri 及其他： https://writings.flashbots.net/mevm-suave-centauri-and-beyond

區塊鏈、MEV 和背包問題：入門： https://arxiv.org/html/2403.19077v1

《從以太坊1.0開始的MEV生態系演進》

Blockchain Capital 的 MEV 未來

FRP-18：Flashbots 完成 Mempool 隱私的加密方法

《執行券》： https://ethresear.ch/t/execution-tickets/17944

有效負載及時性委員會 (PTC) – ePBS 設計： https://ethresear.ch/t/payload-timeliness-committee-ptc-an-epbs-design/16054

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