以太坊合併後,黑暗森林裡的 MEV 面臨哪些新問題?

r慕白 發佈 2022-08-10T06:57:47.159417+00:00

升級後 MEV 問題將延續,甚至會帶來新問題,但大多數人仍在努力選擇性地最小化 MEV 的負外部性。簡要說明 MEV 如何為 Flashbots 工作。

升級後 MEV 問題將延續,甚至會帶來新問題,但大多數人仍在努力選擇性地最小化 MEV 的負外部性。

介紹

最大提取值 / 礦工提取值,簡稱 MEV,是一種在區塊構建過程中通過優化交易順序從中獲利的手段。通常,無論牛熊礦工和搜索者(researcher)能從 MEV 活動中攫取利潤。MEV 來源市場於信息的不對稱。為了緩解信息不對稱和減少 MEV 的負外部性,行業出現了許多創新,其中包括 Flashbots。

迄今為止,超過 6.5 億美元的 MEV 是通過 Flashbots 提取的,而且這個數字還在增長。然而,下圖顯示,MEV 仍然是礦工的遊戲,因為他們攫取的利潤占 MEV 總量的三分之二。

對於當前的以太坊生態來說,MEV 存在許多問題。隨著即將到來的升級,這些問題將延續甚至帶來新問題。本文中,我將探討合併前後以太坊的 MEV 問題(為簡單起見,將合併後與後 Splurge 同義)並尋求解決這些問題的潛在解決方案。在深入研究之前,讓我們先回顧一下當前如何提取 MEV。


MEV 是如何提取的?

如前所述,MEV 目前主要由礦工和搜索者(來自 Flashbots)進行提取。這兩者在有關工作設計上有不同,我稍後將深入探討;但兩者都從內存池(mempool)中尋找 MEV 機會。他們在正確的位置中插入交易以提取預期的 MEV 。以下是一些流行的 MEV 策略:套利、清算、搶先交易、三明治攻擊和反向交易。它們對以太坊的可用性有不同程度的影響。有些甚至可能構成生存風險,這將在後面討論。


簡要說明 MEV 如何為 Flashbots 工作

Flashbots 有三個主要組件:搜索者、中繼器和礦工。搜索者所扮演的角色是出於套利、清算、搶先交易、隱私、MEV 保護等原因提交交易的人。中繼器是礦工和搜索者之間的中間件,它驗證從搜索者那裡收到的捆綁交易並將推送給 Flashbots 礦工。中繼器至關重要,因為它們在處理交易包(例如合併包)方面提供了靈活性,並防止了對礦工的 DOS 攻擊。礦工運行的 mev-geth 是一個特定於 flashbots 的拍賣機制,它使用第一價格對於區塊進行秘密競投。參與 flashbots 的礦工參與是需經過許可的,並且主要由受信任的實體運營。


非 flashbots 礦工進行 MEV 工作的簡要說明

另一方面,普通礦工可以訪問內存池中的交易,該交易匯總了等待處理的未提交交易。有些人也可能直接接受來自用戶的私人交易,而不通過內存池;這相當普遍——超過 85% MEV 是使用發送給礦工的私人交易提取的,其中 50% 來自 flahsbots。礦工按照 Gas 費順序對這些交易進行排序,並在 MEV 機會出現時插入他們自己的交易。


當前的 MEV 格局存在哪些問題?

由於 PGA 和礦工的控制,MEV 尤其是一些惡意的 MEV,可能會侵蝕網絡的可用性。所引發的問題包括:高 Gas 費、交易失敗和網絡擁塞

如前所述,MEV 策略中有些可能是良性的,例如套利和清算;但其他可能是惡意的(儘管並非總是如此),例如三明治攻擊和搶先交易。惡意的 MEV 策略會給用戶帶來額外的成本使市場失效,甚至可能在礦工爭奪 MEV 時導致網絡擁塞。因此,網絡的可用性將受到影響。用戶也會碰到更高的滑點、不斷出價 Gas 費用高企以及交易延遲處理等問題。

除了網絡可用性之外,一些 MEV 策略可能會給網絡帶來生存風險。Time-bandit 攻擊會導致鏈分叉以重新排序第 N 個塊(前一個塊)中的交易。

當跨區塊的 MEV 的經濟激勵超過 N+1 區塊的區塊獎勵時,礦工會執行 Time-bandit 攻擊。通常擁有整個網絡哈希率 10% 以上的頂級礦工會通過分叉來嘗試提取跨區塊 MEV,這將導致區塊鏈的嚴重不穩定。

由於這些攻擊只能由大型礦工進行,例如 F2Pool(算力的 23.94%)和 Ethermine(算力的 12.57%)等(理論上需要 10+% 的算力才有機會成功),這顯示了與算力集中、導致單個實體對整個網絡控制所帶來的中心化風險



礦工對交易訂單的控制也導致了另一個大問題:交易審查。這個概念很簡單:區塊中不會包含受害者交易。審查制度起初似乎無害,但在某些情況下可能對 DApp 造成災難性影響。

假設一個算法穩定幣需要通過出售大量國庫資產來進行重新錨定,但如果礦工發起攻擊以審查出售的資產會發生什麼?這種審查制度會導致掛鈎的目標資產的死亡螺旋。雖然這些攻擊可能不會對網絡構成生存方面的威脅,但可能會導致鏈上生態的大規模萎縮。

我上面提到的所有問題不僅限於以太坊主網。除了隱私類 Rollup(在提交區塊鏈前交易已經被加密),其他 Rollup 只要具備交易可公開查看的排序器,也將受到此類惡意 MEV 策略的影響。由於適當的排序是網絡穩定性的關鍵組成部分,對於 Rollup 更是如此,許多人提出並討論了一些可能的解決方案。這仍然是一個積極研究的領域,但我將介紹一些似乎已經引起關注的建議。


Optimism 的 MEV 拍賣,又名 MEVA

MEVA 是 Optimism 首席技術官 Karl Floersch 提出的一種解決方案,旨在減少投標造成的網絡擁塞。MEVA 允許贏得拍賣的人管理當天的排序。這是減少投標活動的一個相當簡單而直接的辦法,但它也有明顯的缺點。

由於 MEV 是由中標者收穫,其他排序器本應獲得的挖礦收益將由用戶補上,這會導致用戶的成本更高。此外,MEVA 會鼓勵排序網絡的中心化,因為較小的排序器試圖與更大的合作,從而形成較為中心化的共識。


Chainlink 的公平排序服務,又名 FSS


FSS 試圖通過在內存池和中繼合約 SCON 之間插入一個預言機網絡來解決排序公平性。預言機網絡將從內存池中獲取交易,並按照交易進入內存池的順序對它們進行排序。這一系列交易隨後將被發送回內存池,然後發送到中繼合約以提交到網絡。這將是一種更可靠的機制來提供排序公平性,並且與現有的共識架構具有高度的兼容性。但是,這也會引入預言機串通的風險,並可能增加用戶成本,因為對預言機提供者的激勵可能會產生額外費用。


閾值加密


一些項目嘗試使用閾值加密,其中私鑰分布在礦工之間,並且需要超過一定閾值數量的礦工才能解密。這允許在達成共識之前對交易進行加密。該解決方案為交易提供了強大的隱私性,並有可能消除大量的 MEV。但是,它也引入了複雜的驗證程序,需要大量的礦工,這方法可能行不通。


交易順序隨機化

交易順序的隨機化是緩解 MEV 的另一種方法。礦工將首先挑選一批將被提交的交易。然後,基於當前和前一個區塊的哈希值,礦工將收到一個隨機排列,按批處理的排序將基於排列執行。因為需要提交多個交易束才有機率提取預期的 MEV;這種機制可以減少 MEV,也可能增加執行 MEV 的成本。在這種情況下,隨著交易成本的增加,MEV 概率將增加。


對當前解決方案和問題的一些思考

目前提出的解決方案通過各種方式來最小化 MEV。然而,我認為有選擇地最小化 MEV 是至關重要的。例如,如果實施了隨機化或閾值加密,那麼動機良好的 MEV(例如套利和清算)無法被執行,因為在經濟上是不可行的。因此,MEV 不可全有或全無,而應在在設計上選擇性減小 MEV 帶來的影響


合併後以太坊 PBS 和 MEV 問題

最後,是時候談談合併後以太坊的 MEV 問題了。這就是我最初開始考慮寫這篇文章的確切原因;以太坊的合併後共識存在問題。在深入探討之前,讓我詳細說明一下以太坊升級與 MEV 有關的問題;Proposer Builder Separation。


什麼是 PBS?為什麼以太坊需要它?

PBS 是指將傳統礦工分成兩個不同的派別,提議者和建設者。建設者將負責創建區塊(有序交易將成為 N+1 塊的有效載荷),提議者將負責在不知道塊內容的情況下對塊進行競標(出價高的區塊被提交)。這種預先確認隱私的區塊將提供保護,以防止礦工竊取 MEV,這從本質上否定了礦工對區塊排序任務的權限(我之前提到的問題之一是礦工控制權過多)。這也可以減少交易審查,因為提議者更難與建設者協調以阻止受害者交易。有關其背後理論的更多詳細信息,請查看 Vitalik 的提案。

對提議者和建設者的經濟激勵也將是使 PBS 可行的關鍵設計。提議者將同時獲得燃料費和提議者費用,這是建設者 MEV 的一定百分比,而建設者將擁有大部分 MEV 利潤。有了這樣的激勵計劃,提議者將在現有 APY 基礎上增加 5% ;理論上,除了 ETH 的質押獎勵,建設者可以在不竊取 MEV 的情況下競爭 MEV 分成比例。


那麼問題是什麼?

開發者網絡主要存在中心化風險。隨著 PBS 的引入,大多數礦工轉為持有質押 ETH(Lido 和 Rocketpool ) 的提議者。而只有一部分能夠很好地執行 MEV 的玩家會成為建設者,因著區塊優化的獎勵。

此外,MEV 本質上是一種競爭格局,與單純的礦工相比,合併後的進入門檻更高。據報導,2022 年第一季度,以太坊驗證者數量約為 34 萬,其中一些進行了 MEV。至於 flashbots 數據,搜索者數量約為 56k,但其每月活躍搜索者僅為 9k。

鑑於只有一部分礦工真正具備 MEV 能力(知道如何做 MEV 並做好它是一項具有挑戰性的任務,而不是只運行一堆 GPU)。一些 Flashbots 搜索者會成為建設者。以太坊很有可能合併後的提議者將明顯多於建設著,這會給共識網絡帶來中心化風險。

此外,建設者之間將競爭以最好地優化區塊。極有可能少數經驗豐富的 MEV 搜索者 / 礦工(這裡有點誇張)將占主導地位,他們的區塊更有可能被提交,因為他們有能力支付更高的提議費用。這種無人看管的中心化風險可能導致共識安全不穩定,這將侵蝕網絡的去中心化、無許可和中立性。


有什麼解決方案嗎?

目前,據我所知,少數玩家正在嘗試為這些問題創建解決方案:Flashbots、Blocknative 和 BloXroute(不是 100% 肯定)。儘管這些解決方案如何以及是否可以協調工作仍然不確定,但是我們仍能期待潛在的解決方法。

一種方法是為潛在的建設者參與著提供 MEV SaaS。他們最大的挑戰是不知道進行 MEV 並從中產生可持續的收入的策略(收入減少、激勵減少、建設者減少)。高門檻可能會阻止很多有興趣參與的人。因此,SaaS 解決方案可以顯著降低非搜索者(也就是像我這樣好奇的人)進入這個 MEV 領域的門檻,掃清共識網絡建設者的障礙並拉平學習曲線。

另一種方法將來自基礎設施中間件。Flashbots 最近開始測試 MEV-boost 的新功能。這本質上是 MEV-geth 的 PoS 版本,驗證者 / 提議者可以開始運行 MEV-boost 以接受來自建設者和 Flashbot 的塊。這將提高產量,同時通過更多搜索者參與以及競爭來進一步支持網絡的去中心化。


總結

MEV 曾經是一個自由不受約束之地,搜索者和礦工之間競爭激烈。然而,競爭已經達到了開始侵蝕網絡性能和可用性的程度。在某個時候,人們開始稱它為黑暗森林,因為每個人都躲在黑暗中,對於從不知情的用戶 / 交易者手進行價值掠奪。

黑暗森林仍然充滿了惡意的 MEV(儘管也有良性 MEV)。許多人提出了解決方案,但大多數人仍在努力選擇性地最小化 MEV 的負外部性。隨著 PBS 的引入,我們遇到另一個主要問題,即開發者網絡的中心化。儘管 PBS 旨在減輕交易審查和礦工中心化,但開發者的中心化很可能會威脅到以太坊的未來。我相信這是一個需要立即解決的問題,以便為以太坊建立一個健康和去中心化的未來。

關鍵字:

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2021-11-15T08:02:09.401547+00:00

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