Gate Ventures研究院：深度解析MEV，照亮黑暗森林（下）

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MEV 缓解探索方向

过去，以太坊生态内的 PBS 解决方案外包给了专门研究以太坊 MEV 问题的 Flashbots，最新一轮估值为 $10 亿美元。但由于 Relayer 本身没有经济效益，而且实现 Relay 需要很高的技术和经济壁垒，因此 Blocknative 放弃了这个赛道项目的研发。为了解决去中心化和零经济激励的问题，以太坊也在考虑使用 e-PBS 协议级别的改进，避免基于第三方协议 mevboost 的 Relayer 的存在。

目前来看，MEV 似乎是一个无法很好解决的问题，因为它本质上是生态复杂度增加和用户时间段内信息不对称的必然产物。对于以太坊的黑暗森林，尤其是在无许可、抗审查的黑客思想的影响下，以太坊不可能在协议层面进行检讨和改进，一次性将 MEV 斩断，这是不可能的，也不会发生。在以太坊生态中，更多的努力是降低 MEV 的负外部性，增强其正外部性。很多项目方、社区成员、开发者、VC 都在探索一些值得尝试的方式，由此衍生出了很多潜在的机会。接下来我们会简单介绍一些缓解负外部性的尝试。总体来说，所有的尝试都是三个方向：协议层面、应用层面、拍卖机制。

越野车自动车

SUAVE（Single Unifying Auction for Value Expression）是由Flashbots为了改善MEV的负外部性而提出的，同样不是解决MEV的问题，而是引导MEV走向去中心化和透明化。

SUAVE 链架构，来源： 闪光机器人

它构建了一个新的区块链SUAVE，内置MEVM虚拟机，可以运行EVM智能合约。同时，配套的开发者工具可以支持基于EVM虚拟机开发MEV智能合约。这使得当今任何中心化的MEV基础设施都可以转换成去中心化区块链上的智能合约。这大大降低了创建新MEV应用的门槛，最大限度地提高了不同机制之间的竞争，并带来了去中心化和透明度。最后，通过使中心化的基础设施（构建者、中继者、中心化的RFQ路由等）可以被编程为去中心化区块链上的智能合约，有助于分散MEV产业链的中心化问题。

Rollup 交易供应链，来源：dba:

SUAVE 可以作为去中心化的排序器和意图识别机在链上提交给 Proposer，最终以以太坊作为结算层，执行节点会在链下执行，采用可信执行环境或零知识证明技术。用户可以使用意图交易，将交易交给 SUAVE 进行解析，最大化透明 MEV，在智能合约之间进行 MEV 拍卖，这样就可以通过透明的市场机制有效缓解负面外部性。同时，根据 Paradigms 的应用税文章举例，对 MEV bot 行为征收应用税也更适合在 SUAVE 上实施。而 Paradigm 恰好是这个项目的顾问和投资人。

光气分析

我们以OFA（订单流拍卖）为例，看一下其对拍卖机制的改进。

OFA拍卖机制，来源： 前沿研究

1. 订单发起者（钱包/应用程序）将订单发送给OFA，OFA有选择地公开一些信息，包括订单价值等，这是一个设计空间。

2. 投标者进行投标，获取相应的信息并提出一个可以为此订单流支付的价格，然后投标者对此订单流进行MEV。

3. 这部分私人订单流只有竞标者可以看到，引入市场竞争后，可以让MEV更加透明，最大限度减少用户损失。

目前业界已有多个基于OFA拍卖机制的项目在开发中，整体的运行机制和流程非常相似，不同之处在于四个核心组件的细节和实现方式。

私人交易池加密

OFA 类似于构建一个隐私交易池，但是这些用户订单只能由在一定的拍卖机制下获胜的竞标者提取，拍卖费用返回给订单所有者。实际上，在拍卖机制下，这种架构下仍然有一部分 MEV 提取。记忆隐私池希望解决 Searchers 的保密性问题，因为 Searchers 是 MEV 的主要参与者。因此，只有通过隐私交易池，订单才可以被中继者和区块建造者看到。其中，加密意味着用户交易可能需要支付更高的 Gas，这本身应该是可选的。目前有几种加密方法值得探索。

1. 多方计算（MPC）：多方使用 MPC，可以向多方隐藏交易细节。MPC 还可以应用于共享排序器，以分散单个排序节点的集中权力。

2. 可验证延迟函数VDF：该函数需要一定的时间T进行计算，一旦计算完成，可以快速验证其正确性。通过使用VDF，可以将交易顺序改为串行执行，但在大量用户环境下会让体验非常糟糕。延迟时间T是一个权衡之下的值。

3. 门限加密 TSS：允许多个参与者参与加密和解密过程，而无需任何单个参与者拥有完整的密钥。门限加密通过加密交易内容，防止攻击者在交易确认前看到交易细节，可以有效防止抢先交易攻击。与 MPC 相比，TSS 更简单，更适合单一签名和私钥生成。Shutter Network 使用 TSS，允许验证者在不知道交易内容的情况下对交易进行排序和打包，从而防止 MEV 攻击。

4. 零知识证明ZKP可以在不公布具体信息的情况下验证信息的正确性，目前其发展主要受硬件开发影响，成本高昂，商业化尚需时间。Automata Network提出了一种名为Conveyor的隐私中继网络，利用多方计算（MPC）和零知识证明来保护交易隐私，同时允许验证者进行必要的计算。

私人交易池加密方案对比，来源： 闪光机器人

私有交易池可选的加密算法有很多，包括 MPC、TSS、VDF、ZKP 等，但每种加密算法都有其弊端，需要开发者权衡。其中探索性项目包括采用 TSS 算法的 Shutter Network，以及利用 MPC 和 ZKP 解决 MEV 的 Automate Network，值得关注。

执行票

执行票是 Justin 在哥伦比亚密码经济学研讨会上提出的 MEV 解决方案，是共识层面的改进，分为三个步骤：

1. 它提出了一个Ticket市场，获得Ticket的人可以获得在未来某个时间提出执行区块的资格。通过动态定价机制，可以实时调整流通的Ticket数量和现有供应量的价格。每张Ticket的具体位置也是随机选择的。

2. 它将区块分为执行和提议两种类型，提议者是随机产生的，需要持有Ticket才有资格执行区块。

3. 执行块的持票人有权在分配的时间段内提议执行块并获得相关的执行层奖励（EL奖励=TX费用+MEV）。执行块提议者需要提供抵押，以确保其在分配的时隙内生成执行块。如果他们双花或下线，抵押将被没收。

Slots 分为执行轮和信标轮（共识轮），当销毁一张 Ticket 时，对应的 ETH 也会被销毁，这增加了 ETH 的通缩压力。由于执行块和共识块都是随机选取的，这大大增加了两者合谋的可能性。问题在于：

1. 但该机制会导致多重MEV的问题，即购买多个连续区块的执行票，这样可能会增加MEV的收益来抵消购买票的成本，因此该机制需要设计好票价变动函数。

2. 该机制依然没有解决用户MEV夹层攻击的问题，而只是通过全网通缩来补偿用户的损失。

电子PBS

事实上，在Merge之后，以太坊并没有实现PBS，即构建者和区块提议者都需要从验证者中进行选择，但是为了最大化网络的经济效益，采用了MEV-Boost作为第三方PBS协议方案，目前其拥有90%的Relayer市场份额。

e-PBS（enshrined PBS）是以太坊针对MEV-boost Relay作为第三方构建的信任中间件的解决方案，将PBS纳入共识层，不再依赖第三方Flashbosts提供协议外的解决方案，该提案代号为EIP-7732。该协议的目标是让以太坊协议层实现信任最小化的PBS解决方案，通过以太坊协议内的机制捕获绝大多数MEV，并以最大化以太坊协议利益的方式将捕获的MEV分发给参与者。e-PBS类似于我们在PBS部分提到的工作流程，但它的特点是取消了Relayer角色，将Builders对Proposer的出价写入共识层代码中。

ePBS执行流程图，来源： 米克诺德

上图为ePBS机制下的Slot N流程：

1. 区块广播：在 t = 0 时，选定的 POS 验证者为槽 N 提出一个共识层 (CL) 区块，其中包含建造者拍卖区块出价，但不包含执行责任。

2. 证明截止时间：在t=t1时刻，委员会会根据分叉规则选择正确的区块，并对其进行证明。

3. 聚合证明和有效载荷传播：在 t = t 2 时刻，Slot N 的聚合证明被广播以供验证。同时，构建者发布其 ExecutionPayload 以构建完整版本的区块。

4. PTC投票广播：t=t 3、PTC负责监督Builders Payload是否按照规则进行，并判断其时机是否有效。

5. 在t=t 4 时刻，下一个区块的提议者是否将slotN的区块视为空块还是一个正确构造的完整区块至关重要，这需要下一个区块的提议者根据PTC的投票和证明来进行判断。

需要注意的是，为了保证Builder能够在一个Slot内及时提交区块负载（在以太坊2.0上，还需要保证验证者委员会在一定时间内投票提议区块），在协议层的PBS中，Builder还是倾向于稍后发布Payload内容，这样就有更多的机会找到MEV。因此在协议中引入了PTC（Payload-Timeliness Committee），顾名思义，它是针对Payload构建者的监督机制。PTC可以从经济角度促使Builder及时发布Payload，保障以太坊的安全。如果Builder的Payload被定义为不及时，则Builder将无法获得对应执行负载的奖励。

区块分析图，来源： 米克诺德

因此在 ePBS 中，一个完整的区块需要由两部分组装而成。一部分是空的 CL Block，由提议者在 slot 开始时构建，其中包含 Execution Payload Header 和 Builder Bid，但具体的 Payload 内容暂时为空。只有在证明聚合和区块传播阶段，也就是 PTC 认可 Payload 的有效性后，才会将其安装到区块中，形成完整的区块（Full Block）。

总体来说，EIP-7732 ePBS 可以解决：

1. 无需可信第三方的透明区块拍卖方案。

2. 分离共识层和执行层可以减少验证者的计算负荷，从而提高网络效率和速度。

3. 验证者可以立即专注于验证共识，并将执行负载的验证推迟到稍后的时间。额外时间窗口和投票机制的引入确保了系统的高效运行和公平性，同时允许更多时间处理执行负载。

然而，也提出了一些问题供讨论：

1. 本质上这只是替代了以往第三方Relayer的工作，实现了区块提议过程的去中心化和透明化，但仍然不能从根本上解决用户MEV体验不佳的问题。

2. 本次升级是对共识层的改变，不向后兼容。如果ePBS的机制设计在实践中被证明失败，后续的补丁将很难进行。

3. 假设在某个 slot 中，提议者发布了一个区块，但是构建者因为某些原因延迟发布执行负载。此时，一些验证者可能会根据提议者的区块进行验证，而另一些验证者可能会等待构建者的执行负载，从而导致网络分裂。这样的分叉会增加网络的不稳定性和维护成本。

4. 如果提议者故意在接近证明截止时间的时候发布区块，可能会导致部分验证者看到该区块，而其他验证者看不到该区块，那么 N+1 个时隙的提议者行为将变得不可预测，大大增加链上分叉的可能性。

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同时，EigenLayer 也提出了一些解决方案，包括用来解决 MEV 问题的 AVS 组件 PEPC（protocol-enforced propier commits）。这个组件也希望解决第三方中间件 Relayer 的信任问题，主要希望 Proposer 在提交 CL 区块时可以附加 PEPC 签名进行提交，Builder 在执行加载前会验证 Proposers 的 PEPC，这为协议引入了信任机制。通过内置的信任机制，也可以解决 Relayer 作为第三方的潜在信任问题。

参考

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

区块链、MEV 和背包问题：入门： https://arxiv.org/html/2403.19077v1

《MEV 生态系统从以太坊 1.0 演进》

Blockchain Capital 的 MEV 未来

FRP-18：通过 Flashbots 实现内存池完全隐私的加密方法

《行刑券》： https://ethresear.ch/t/execution-tickets/17944

有效载荷及时性委员会 (PTC) – ePBS 设计： https://ethresear.ch/t/payload-timeliness-committee-ptc-an-epbs-design/16054

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