原文来源：Amber Group
引言
早在 19 世纪初，梅耶·罗斯柴尔德（Mayer Rothschild）将自己的五个儿子从法兰克福派往各地，分别在伦敦、巴黎、维也纳和那不勒斯建立了分公司。他们利用信鸽、信使和特许船只建立了一个信息网络，以异于常人的速度在全欧洲传递信息。通过这个网络，罗斯柴尔德家族能够比其他任何人都更快地接收到新闻和消息，并利用这些信息在套利和交易中牟利。一个著名事件便是，内森·罗斯柴尔德（Nathan Rothschild）通过自家信息网络早于伦敦官方信使整整 36 小时便拿到了拿破仑战败滑铁卢的消息。
在所有市场中，信息都是有价值的。而为争夺信息的获取特权而展开的竞争也是异常激烈的。即便在今天的传统市场中，高频交易公司和对冲基金也会在全球花费数十亿美元建设铁塔和电缆，希望通过军备竞赛来获取差之毫秒的信息优势。
加密行业也不例外。在链上，争夺订单流访问权和订单排序权的竞争愈加激烈。“最大可提取价值”（或简称 MEV）的概念已经从一个小众话题发展成为几乎所有加密协议的前沿议题。我们看到社区内有越来越多的对话在探讨 MEV 对协议透明度、可持续性、去中心化、安全性、抗审查性、估值等方面的影响。
我们将在本报告中讨论 MEV 的几个关键主题。首先我们将介绍 MEV 及其重要性。然后，我们将概述为什么我们认为 MEV 是根本组成元素以及管理 MEV 中涉及的权衡。我们还将总结 MEV 的现状以及该领域的一些主要参与者。最后，我们将探讨谈其未来趋势和悬而未决的问题。
关键要点：
● 了解 MEV 很重要。MEV 影响安全性、稳定性和用户体验。MEV 也是区块链代币实现增值的关键组成部分。最重要的是，MEV 影响区块链网络的两个基本属性：去中心化性和抗审查性。
● MEV 是根本组成元素。虽然有解决方案能够替代一些形式的 MEV，但最终总会有一定数量的 MEV 存在。区块链网络是把双刃剑，它带来了无限制和去中心化的智能合约平台，随之也带来了更多的 MEV。协议和应用程序在处理 MEV 时都需要仔细考量和权衡利弊。
● 我们估计，PoW 下的以太坊上，自 2020 年以来的 MEV 至少占矿工总收入的 5.8%。套利、清算和三明治攻击等主要的 MEV 机会都竞争激烈，并被少数搜索者整合垄断。
● 虽然今天大家认为跨链 MEV 的影响或许可以忽略不计，但跨链 MEV 或将形成高度集中力量来影响所有区块链。多区块 MEV 给区块链网络稳定性带来的威胁虽尚远但将日益严重。
● 我们可以预见订单流付款（PFOF）或交易流拍卖将会出现，这将给用户返还一定数额的 MEV。在此类情景下，最有可能的趋势或将是区块构建者将更加中心化并使验证者的收益削减，但未来究竟如何仍需更多研究。
进入内存池
MEV 最初是由 Daian 等人在其开创性研究报告 Flash Boys 2.0 中定义的。最初研究人员发现了以太坊上有多个机器人相互竞争以获得交易优先排序，研究人员对此进行了研究并详细说明了这对区块链造成的影响。该论文也是第一个将 MEV 定义为“在给定的时间范围内，以太矿工可以通过操纵交易来提取的价值总量，这其中可能包括多个区块的交易价值。”
这听起来很拗口。为了更好地理解 MEV 并弄懂 MEV 是如何从第一性原理中产生的，让我们来看一个简单以太坊交易的全过程。
一个以太坊交易的全过程
假设 Joe 想在去中心化交易所将 100 ETH 兑换成 USDC。Joe 来到 Uniswap 的前端并连接他的 MetaMask 钱包。他输入了交易的具体内容——以 1.0% 的滑点将 1,000 ETH 换成 1,300,000 USDC，并签署了交易。
他的交易首先通过 MetaMask 的默认 RPC 端点被发送到 Infura。Infura 将此交易请求传播到以太坊网络中的其他节点上，这些节点也都再类似地传播请求到其所连接的节点上。
每个验证者都有自己的内存池，这是每个验证者维护其待处理交易的数据库。验证者基于自己的内存池来构建交易块。通常，这些交易是按 gas 费进行排序的。或者，验证者也可以运行自定义软件，根据自己的规则和逻辑对交易进行排序。
以太坊网络每 12 秒都会随机选择一个验证者来构建和提交一个交易块。交易块提交者向网络广播这一新块。网络将随机选择数个其他验证者组成一个委员会，来确定该区块的有效性并为其创建证明。交易完成提交后，将被从节点的内存池中删除。
MEV 是如何产生的
内存池对所有人可见。因为 Joe 的交易是公开提交的，因此创造了以下的潜在获利机会：
● 三明治攻击：Joe 的这笔兑换交易设定滑点为 1%，这一数值不是一般的大。尽管 Joe 希望兑换到 1,300,000 美元，但他向全世界发出了信号，表示他可以接受 1,287,000 美元。监控内存池的其他实体将看到 Joe 的这一高容忍度，并试图将其“夹在中间”，通过给 Joe 最差的执行价格来获取无风险利润。他们通过赶在 Joe 前面卖出 ETH（抢先交易）来实现套利，以此让 Joe 以其定义的地板价卖出，然后再以相对较低的价格回购 ETH。
● 套利：Joe 完成交易后，Uniswap 和其他 DEX 之间会出现暂时的 ETH-USDC 价格差异。有机器人会不断寻找这些差异，并在 Joe 交易后自动执行套利（回滚交易）以获取无风险利润。
验证者拥有榨取此利润的特权地位。因为以太坊的共识协议仅在区块层强制执行协议，这就允许了验证者决定每个块内发生的事情。因此，验证者可以决定要打包哪些交易以及这些交易的执行顺序。
例如，假设在 DEX 有 100 美元的套利空间。Alice 将通过提交一笔交易来试图获取该利润，并提出支付 1 美元的交易费用。但与此同时，内存池对所有人都是可见的。所以 Bob 在内存池中看到了 Alice 的交易后，便复制了她的交易并提出支付 2 美元的 gas 费。其他人也可能会类似地涌入这项交易。
如果不加以管理，这种利益驱动会激励用户在链下与验证者或矿工建立协议，以确保交易获得打包或排序。或者，验证者或矿工也可能提交交易并优先排序自己的交易，以此获取 100 美元的全部套利利润。
因此，这一概念被称作“最大可提取价值（maximal extractable value）”，或简称 MEV。这个概念也曾被称为“矿工可提取价值（miner extractable value）”，但随着以太坊转为 PoS 并且基于 PoS 的区块链市场份额不断增长，“最大可提取价值”的概念获得公认。
MEV 供应链
从上述交易全过程来看，我们可以概括出一条 MEV 的供应链。作为可供参考的框架，该供应链可以帮助我们了解生态系统中的各种利益相关者、MEV 的产生、以及如何最好地降低和管理 MEV。
MEV 供应链
来源： Flashbots
● 用户：任何想要通过表达和提交意图来改变区块链状态的人。
● 钱包或应用程序：将用户意图转化为区块链交易的用户界面。
● 搜索者：通过监控内存池并提交交易来获取 MEV 的实体。
● 构建者：聚合来自各处的交易并创建成为一个完整的区块，理想情况下创建的区块能够实现奖励最大化。
● 验证者：履行共识职责，例如提交区块和证明区块。
定义 MEV
考虑 PoS 区块链下的最新 MEV 定义：
考虑所处环境状态和所有可用操作，一个验证者能够从一个区块（或一系列区块）中提取的总价值。
验证者通常无法改变其环境状态。这包括区块链的规则、区块链上的智能合约代码、其内存池中的交易组合等。
此处的可用操作包括重新排序、审查和插入交易。另外还包括更多小众策略，例如更改区块时间戳、操纵“随机性”、对其他验证者进行 DOS 攻击等。
MEV 类型
三大竞争最激烈的 MEV 获利渠道是套利、清算和三明治攻击。如下我们将概述这三种方式以及其他一些饶有兴趣的小众 MEV 机会，以便更好地理解 MEV。
套利
套利是 MEV 收入的最大来源。MEV 之所以存在，是因为交易排序很重要。
所有市场都会有套利交易发生。但传统市场中的套利者要面对存货风险或时机风险，而许多 MEV 套利则可以自动进行。要么所有想要的套利交易都完成执行，并获得无风险利润，要么不执行任何交易。而原子套利甚至可以利用闪电贷，在某些情况下允许搜索者以最少的手头资金实现操作。但也不乏需要面对存货风险和时机风险的传统统计套利，例如在 CEX 和 DEX 之间进行价格套利。
原子套利竞争空前激烈。实现套利需要 1) 运行优化的硬件加软件，以便在成千上万对交易中快速寻找机会，以及 2) 提交高效交易，以便最大限度地减少 gas 费。第二种行为被称为“gas golfing”，它促使 MEV 搜索者竞标交易。
清算
Aave、Compound 和 Maker 等货币市场允许用户存入某些资产作为抵押并借入其他资产。随着抵押资产价值的波动，用户的借贷能力也在波动。
如果借款人的借款额超出其允许额度，那么这些协议将依赖市场参与者对该借款人进行清算。但市场参与者不会免费进行清算。为了激励市场参与者，协议会向借款人收取清算费用，并将费用的一部分提供给清算人。
这就是 MEV 的机会所在。搜索者会竞相监控所有借款人的头寸，并试图成为超额头寸的首个清算人，从而赚取清算费用。
与套利类似，清算也竞争激烈。在市场下挫期间，竞争清算会导致巨额的 gas 费。同样，在清算竞标中最具竞争力的是能够优化代码的搜索者。
清算人支付的 gas 费
点的数量代表参与的清算人数量。
灰线反映平均 gas 费。
来源：Qin 等，“DeFi 清算的实证研究”
三明治攻击
区块链上的交易不会立即发生。当用户发送兑换交易时，会定义一个可接受的价格变化百分比（“滑点”），该百分比确定了待处理交易的价格变动区间。
如果用户设置了过高的滑点，就会诱发“三明治攻击”。搜索者利用该滑点失误，首先通过抢先交易将用户的交易推到可接受的最高滑点，从而使用户的交易以最差价格执行。用户的交易执行会进一步推动价格。在此之后，搜索者将回滚交易，从而榨取利润。在下面的示例中，假设搜索者支付了 4 ETH 的 gas 费和优先费，其无风险利润为 3 ETH。
示例。用户想要以 1% 的滑点将 1,000 WETH 兑换成 USDC。搜索者在公共内存池中看到了交易 1，便构建了一组抢先交易和回滚交易，并通过 mev-boost 将其发送给验证者。
如上例所示，三明治攻击更依赖于交易排序。如果三明治攻击的任何一半未能执行，那么搜索者将面临潜在损失。
顾名思义，三明治攻击被视为恶性 MEV，并且大多数加密社区都反对该类 MEV。尽管套利和清算也可能是恶性的，但三明治攻击大多被视为纯粹的价值榨取，因为大多数用户不知道他们是否以及何时会被夹在中间。甚至有搜索者公开表示他们不会进行三明治攻击——要么承诺，要么接受可能招致的恶评和谴责。
在走势图中识别三明治攻击
长尾 MEV
长尾 MEV 机会比比皆是。如下是一些例子：
● Apecoin 空投：Yuga Labs 曾决定向 BAYC 持有者空投代币。NFTX 是一个将 NFT 转化为同质化代币的应用程序。一位 MEV 搜索者在 NFTX 中购买了所有 BAYC 的同质化代币，然后用整个代币池赎回实际的 NFT，并领取 Apecoin 空投，然后重新供应给 NFTX 池。该操作机器人赢得了约 6.1 万 APE，在当时约等于 27.8 万美元。而该机器人仅花费了 310 美元的 gas 费。
● 胖手指事件：有人曾不小心将原本价格为 444 ETH 的 EtherRock NFT 以 444 gwei 上架。一个机器人立即将其买入囊中并以 234 ETH 的价格出售——当时约为 60 万美元。
● 1inch 上捡零钱：1inch 偶尔会出于某种原因在其路由器中留下极少量代币。而有一个 MEV 机器人程序会为这区区 4 美元扫描路由器并获取该零钱。
MEV 很重要
我们需要了解 MEV 很重要。MEV 影响安全性、稳定性和用户体验。MEV 也是区块链代币实现增值的关键组成部分。最重要的是，MEV 影响区块链网络的两个基本属性：去中心化性和抗审查性。
MEV 产生负面外部效应
MEV 相关活动会带来负面外部效应。例如，如果缺乏有效的费用市场，竞争获取 MEV 可能会带来最优 gas 费竞价（Priority Gas Auctions，简称 “PGA”，有时也被称为 Probability Gas Auctions）。在 PGA 期间，搜索者和机器人通过策略性地设置 gas 费来相互竞争，以促使自己的交易被打包在某些交易的前面（或后面）。这将导致：
● 网络拥塞，这可能致使其他交易被卡住或被下线
● 高昂且波动的 gas 费，这将促使其他加密用户退出使用，对不太精明的参与者来讲也非常不利
● 竞价失败，这将给区块空间带来不必要的消耗（失败的交易也会占用区块空间）
一个引人注目的例子是 Yuga Lab 出售 Otherdeed 土地的事件。当时由于拍卖形式的特殊性，竞标者争相试图将自己的交易打包在一个区块中，这致使 gas 费飙升至荒谬的高位。甚至有些用户出价 gas 费超过 2ETH，也只能眼睁睁看着交易失败。过程长达数小时，其他用户在以太坊被竞价出局，只能等待销售结束。
来源：Finbold
PGA 还引发了一场消除延迟的军备竞赛，因为延迟较低的搜索者更易于中标。随着 Flashbots 和其他内存池服务的出现，PGA 在以太坊上的出现频率变得较低。但在 BNB 链、Polygon 侧链、Aurora 等高吞吐量、低费用的链上，仍经常出现 PGA。
MEV 可能会破坏网络稳定性
更广泛地来看，MEV 极大地改变了区块链网络利益相关者的激励驱动。如果驱动力够大，MEV 利益甚至会使验证者和矿工参与恶意活动，例如尝试执行链重组。事实上，已经有一些社区成员发布过代码，让以太坊矿工能够重组以太坊网络，以此获取 MEV 历史收入。当时，以太坊的社交层阻止了矿工实施重组。
然而，这种威胁已经在其他区块链上成为现实。在 Avalanche 的Apricot 第四阶段升级之前，任何验证者都可以提交区块。在一个验证者提交了一个包含诱人 MEV 奖励的区块后，另一个验证者可以通过发布一条更长的区块链来“窃取”MEV。于是一场链重组竞赛出现了。显然，这损害了区块链平台的可用性。即便在今天，其他区块链也几乎每天都会经历深度重组，这可能就是由 MEV 驱动的。
突发重组深度达 194
来源：Polygonscan, @Dogetoshi
除了重组之外，MEV 还促使收费市场无效的高吞吐量区块链上出现垃圾交易。例如，垃圾交易曾在今年早些时候导致 Solana多次网络中断。由于 Solana 上有大量的经济活动，并且交易费用低，因此搜索者无法通过调整交易顺序来获得奖励，这激励了搜索者向验证者发送大量交易，以此对验证者进行有效地DOS 攻击，从而提取 MEV。
MEV 影响所有区块链
MEV 是一股中心化力量
MEV 是所有区块链上的中心化力量。
出块者可以通过两种方式提取 MEV。要么自己捕捉 MEV，要么将重新排序交易的权利出售给别人。
第一种方式主要集中在验证者层面。专业的出块者能够比个人验证者更高效地捕捉 MEV。复杂性带来高回报。专业人士或机构会更好地投资建设基础设施和人力资本，以此优化 MEV 的捕捉。他们还可以更好地确保排他性订单流，为自己提供更大的交易组合来构建区块，或者与搜索者合作来获取 MEV 捆绑交易包的独家访问权。此外，资产规模较大的机构还可以运用资本密集型 MEV 策略（例如跨链 MEV）。
因此，参与者有很强的动机来实现垂直整合（获得并运行自有搜索者的验证者）和水平合并（结合不同的 MEV 搜索策略）。
在这种情况下，专业的验证者在获利过程中会逐渐积累更高网络权益。此外，如果允许协议内委托（用户可将代币委托给其他验证者），这将会激励其他用户把自己的代币委托给这些验证者，从而进一步强化了验证者的领导地位。
在第二种方式下，如果出块者自己不能有效地运用 MEV 策略，他们还可以将重新排序权出售给其他人。以太坊的路线图通过将出块者和区块构建者区分开来（Proposer-Builder Separation）对此进行了有效规划。这使 MEV 的中心化力量从验证者转移到区块构建者。然而，有关如何最佳地设计这种结构，仍存在悬而未决的问题。
而且，在任何一种方式下，MEV 奖励都存在高度可变性。因为大多数用户偏好稳定和可预测的收入，这种变动趋势将有利于大型机构和验证者池，因为他们能够均匀分配 MEV 奖励。
没有 MEV（左）和有 MEV（右）时验证者之间的不平等
注意绿线和红线之间的距离随着 MEV 提取明显变宽
来源： Flashbots
另外还需要关注，MEV 利润可能会超线性增长。单个区块内的 MEV 与网络算力或权益的占比呈线性关系。但除此之外，随着所在网络主导地位的增长，多区块 MEV 的捕捉潜力也会增加。
MEV 对经济安全性很重要
然而，MEV 不应被完全消除。MEV 收入会增加区块链的安保预算，必须通过提取 MEV 来确保区块链安全。善意行为者也应尝试尽可能多地提取 MEV。否则，留在台面上的 MEV 将为恶意行为者提供攻击协议的明确动机。
这并不代表区块链应该通过在平台上盲目增加 MEV 来提高经济安全性。如上所述，许多类型的 MEV 会带来损害用户体验的负面外部效应。如果此类 MEV 继续增加，用户将会直接离开网络，这会减少费用收益和降低经济安全性。尽管如此，一定数额的 MEV 是不可避免的。这是用户活动的结果。
一个强大的区块链应设法设计架构促使 MEV 提取民主化，以便每个验证者都能以大致相同的速率提取 MEV。正如 Chitra 和 Kulkarni 在其最近的研究中所建议的那样，MEV 再分配系统会有助于提高经济安全性。最后，设计应该让新进入者可以轻松踏入该领域，使该领域更接近完全竞争而不是寡头垄断。
MEV 能降低成本
MEV 并不全是坏事。它还可以为用户降低成本。例如，在 DEX 上进行兑换的用户可以依托套利者来确保 DEX 上的价格与 CEX 一致。事实上，作为一种 MEV 的JIT 流动性，也能实质上改善交易者的执行价格。MEV 还有助于让算法稳定币保持在锚定状态，控制货币市场协议产生的坏账，并帮助实现独特的 DeFi 设计（例如 Primitive 的 RMM、Opyn 的 Squeeth）。
Opyn 的无清算乘方永续合约依赖于 MEV 搜索者
MEV 创造代币价值
验证者的收入来源于铸币奖励 + 基本交易费 + MEV/优先费。铸币奖励实际上是所有权的重新分配，将部分所有权从被动持有者转移给利益相关者。在大多数情况下，基本交易费应该是趋于零的。
因此，我们认为 L1/L2 代币的长期价值核心在于货币溢价（例如 BTC、ETH）且/或通过 MEV 来实现。从根本上说，区块链是在出售区块空间。更大的 MEV 机会带来对区块空间的更高需求。
因此，平台需要仔细考虑他们产生和捕捉的 MEV，以免价值流失。
如下，我们列出了一些当前捕捉 MEV 和内部化 MEV 的协议设计示例：
● Optimism - 拍卖 MEV。Optimism 是以太坊上的 L2 解决方案。目前，它通过运行一个中心化排序器来确定交易订单流。根据最新披露的信息，Optimism 准备运行 MEV 拍卖，拍卖物为在 N-block 窗口内对交易进行重新排序的权利，并将拍卖给最高出价者。这些拍卖的超额利润将通过追溯性公共产品募资来用于协议建设。
● Aurora - 管理及内部化 MEV 订单流。Aurora 是部署在 NEAR上的 EVM 智能合约。最初 Aurora 一直提供免 gas 费交易，直到其网络不断受到垃圾交易的攻击。Aurora 最近宣布了一项 MEV 计划，该计划将管理 MEV 流以缓解垃圾交易攻击和女巫攻击。Aurora 正在与 Kolibr.io 进行合作，在交易转到公共内存池之前对 MEV 机会进行检查，为订单流付款打造一个开放竞争的市场。
● Osmosis - 最小化 MEV 并捕捉 MEV。Osmosis 是一个 Cosmos DeFi 应用链，旨在通过阈值加密技术来长期缓解 MEV。Osmosis 还部署了一个系统，能够“解决 MEV 本身”——例如在大额交易后的套利——使利润流向 Osmosis 的质押者。
● Cosmos - 建立跨链区块空间市场。Cosmos 是一个区块链互联网，它为几个重要区块链打造了基础，其中包括 BSC、Polygon 和 Cronos。但对它的普遍诟病是，其原生代币 ATOM 并没有体现 Cosmos 的贡献价值。最近，为了改善 Cosmos 的价值增值，社区成员提出了一项新提案。该提案包括一个跨链调度程序，这将打造一个跨链区块空间市场，该市场将从跨链 MEV 活动中产生收入。
MEV 将会增长
随着复杂性的增加，MEV 将会增长，我们预计 MEV 的增长在未来十年会呈指数级。
即便仅在以太坊上，由于新协议和原语的增长，自 Flash Boys 2.0 发布以来，MEV 的增长也发生了变化。一种全新资产类别 (NFT) 的兴起以及与之相关的各种金融实验的开展也使更多的 MEV 载体出现。
这种趋势必将持续下去。区块链网络是把双刃剑，它带来了无限制和去中心化的智能合约平台，随之也带来了更多的 MEV。
新兴的多链世界也加剧了这一趋势。MEV 已经单独存在于每个链上。但由于不同的区块链有不同的信任假设，各链边界处总会存在额外的 MEV。
没有解决方案，只有权衡取舍
为了更好地理解 MEV 动态，我们将区块链分解为以下三个基本要素：
● 虚拟机（VM）：VM 决定维度——协议可以做什么。虚拟机可以功能极其有限，也可以强大到到图灵完备。如上所述，更高的复杂性将为 MEV 带来更多载体。让任何开发人员部署能够持有数十亿美元价值的智能合约都将是双刃剑。
● 共识机制：区块链的一个基本属性是针对交易的有效性及其执行顺序达成共识。创建加密记录是为了证明交易是有效的，并向我们展示区块链世界的状态。但是与此同时，也有很多人试图改变这个世界的状态。会有一些用户提出更高的偏好，并愿意花钱来确保该偏好。
● 区块空间市场：区块空间是有限的。市场需要有效地分配区块空间。鉴于上述因素，如果市场设计不佳，用户将转至链下来确保排序偏好。
我们认为，由于上述因素，只要区块链允许任何人部署智能合约并转移价值，就会出现 MEV。
因此，我们认为，与其考虑如何消除 MEV，不如考虑如何在上述三个维度中管理 MEV，并做相应的权衡取舍。如下我们对每个因素进行了一些考量：
区块空间市场
或许最容易实现的 MEV 管理目标是设计一个合适的区块空间市场。微小的设计变化会给用户体验和外部效应带来巨大变化（参见：EIP-1559）。
借鉴重大市场事件中不同设计发挥的作用将很有必要，例如激烈的加密货币抛售或流行的 NFT 铸造。在这些事件中，排序偏好最为重要。
如下表所示，大多数缺乏有效拍卖机制的市场会产生激励，促使实体向链上发送垃圾交易。例如，如果赢得 MEV 机会意味着将获得上百万美元的利润，并且链以“先到先得”的方式确定排序，那么搜索者会毫不犹豫地向验证者发送成千上万的垃圾交易来确保获得该利润。
区块空间市场也决定了 MEV 的主导策略，因此，这也决定了 MEV 的“中心化力量”将剑指何处。
共识机制
加密内存池是更有希望遏制有害 MEV 的解决方案之一。但如何有效地做到这一点仍是一个争论的话题。
例如，Cosmos 生态系统中的 DeFi 应用链 Osmosis计划通过阈值加密技术来减少有害 MEV。交易一旦进入内存池就会被加密，从而隐藏交易信息，防止审查或排序。所有验证者共享用于解密信息的私钥。而区块仅在最终敲定后才被解密。Shutter Network 也在为以太坊汇总开发这种解决方案。而在以太坊上，Flashbots 已经探讨过使用可信硬件（MEV-SGX）代替加密技术来实现类似效果。
延迟是此处的关键权衡点。阈值加密技术是带宽密集型技术，特别是当共享加密信息的验证者委员会较大型和较分散时。即使使用像 SGX 这样的可信硬件也会给系统带来额外的延迟。这些系统还会给协议带来了更高的复杂性、更大的技术风险和额外的信任假设。
共识机制的其他考量还包括：
● 实施单一秘密领导人选举，以此防止 MEV 诱发的 DOS 攻击
● 在协议本身中体现将区块构建者和提交者区分开来（例如，以太坊的 Proposer-Builder Separation）
虚拟机
限制虚拟机的功能可以削减 MEV。例如，比特币网络的功能有限，构建在其之上的应用程序的广度也相当受限，因此比特币网络上存在的 MEV 最少。
开发人员也可以创建一个许可平台，让区块链专注于特定的垂直领域并帮助管理用户体验。例如，Osmosis 和 Sei 就是为 DeFi 而构建的区块链。开发人员需要上交提案并获得批准才能部署智能合约。这极大地减少了 MEV 载体。
MEV 的现状
Flashbots 在塑造以太坊 MEV 格局方面的作用显著增加。最近，在美国财政部制裁了 Tornado Cash 智能合约及其相关地址之后，加密社区一直在发挥作用努力解决订单流和区块构建问题。如下我们将详述 Flashbots 的起源、它在以太坊合并前与合并后的设计，以及为什么审查问题最近才出现。
Flashbots 的起源和 MEV-Geth
Flashbots 是一家研发机构，成立于 2020 年 7 月，成立初衷是为了缓解 MEV 的负面外部效应。
该机构在 2021 年推出了“MEV-geth”，为以太坊创建了一个链下非公开交易池，对以太坊区块空间进行密封式拍卖。它允许搜索者创建和发送“捆绑交易包”。搜索者可以设定捆绑交易包中的交易执行条件。值得关注的是，该系统允许执行原子交易包。要么所有交易都完成执行，要么所有交易都不执行。这对于某些类型的交易（例如三明治攻击）来说特别有利。
搜索者将捆绑交易包发送到 Flashbots 的中继器。中继器用来验证捆绑交易包并缓解拒绝服务（DOS）攻击。然后验证有效的捆绑交易包会被发送给矿工。矿工可以评估他们收到的所有捆绑交易包，并挑选最赚钱的捆绑交易包来创建一个区块。
这种架构的优势包括：
● 私密性 - 交易只有在被打包在一个区块中后才会被公开。失败的交易不会被公开。失败的交易也不需要 gas 费。因此，不会有机器人识别 MEV 机会并进行抢先交易，搜索者可以更放心地捕捉 MEV。
● 高效性- 这种架构设计打造了一个 MEV 机会的有效市场。最显而易见的 MEV 机会将带来竞争激烈的竞标，避免链上资源遭受不必要的消耗。而新进入者则可以利用长尾机会或小众机会自由进入市场。
需要注意的一点是，上述架构设计不是一个无须信任的解决方案。中继器和矿工都可以查看搜索者提交的捆绑交易包。他们也有可能窃取捆绑交易包（据称确实发生了窃取事件）。不过，这种声誉成本也是完整系统的一部分。
PoW 中的 MEV
从 2020 年 1 月到以太坊合并，Flashbots 对一些选定的 DeFi 协议进行了估算，估计在这些协议上通过套利和清算获得的 MEV 机会总毛利润约为 6.75 亿美元。这个数字应被视为是 MEV 的下限，因为它还不包括三明治攻击、NFT MEV 机会、长尾 DeFi 活动等。它也只计算了 Flashbots 的数据——搜索者还可以利用其他解决方案。
此外，Chorus One 估计，自 2020 年 8 月以来，三明治套利带来了近 10 亿美元的利润。在同时期内，Messari 估计以太坊矿工的总收入约为 289 亿美元。
这表明，从 2020 年到以太坊合并，MEV 占矿工总收入的至少 5.8%。
从三明治套利者提取的 MEV 来看，可以一窥 MEV 的竞争性：排名前五的 MEV 机器人所提取的 MEV 占 MEV 总提取值的约 57.5%。
在 PoS 机制下提升 MEV
MEV-geth 的架构设计在以太坊合并后失去了作用。在 PoW 机制下的以太坊中，只有少数矿池运营商主导了算力。任何通过窃取 Flashbots 捆绑交易包来“作弊”的运营商都可能受到惩罚（例如，未来将无法接收订单流）。对于大多数矿工来说，不值得冒着失去业务的风险来作弊。
以太坊合并后，任何人都可以成为验证者。MEV-geth 之前的设计将不起作用。如果将捆绑交易包发送给个人验证者，偶尔会产生激励促使验证者窃取高价 MEV 交易当做自己的交易。惩罚也无法阻止这种行为。此外，如上所述，验证者既是区块构建者又是区块提交者的情况下，他们会变成一股中心化力量——在构建优化区块方面，个人运营者的效率无法匹敌机构运营商。
因此，专业化“区块构建者”的概念应运而生，Flashbots 随之推出了合并后 MEV 解决方案“MEV-boost”。区块构建者只专注于接收交易并构建优化区块。然后区块构建者将区块转发给中继器。
MEV-boost 聚合了中继器。它能识别最有价值的区块并将其交给区块提交者。
MEV-boost 架构
来源：Flashbots
验证者可以通过订阅消息接收区块构建者通过中继器传来的全部区块，并获得奖励。这些区块信息是受到保护的——验证者在交易被发送至网络之前无法看到交易，如果验证者试图窃取 MEV，他们将面临被罚款的风险。
最终，这种架构缓解了 MEV 让验证者成为中心化力量的影响。相反，该架构将中心化力量推向了区块构建者。
审查和过滤
这种新架构也带来了新的审查瓶颈。只有少数实体在运营中继器和区块构建者，而其中一些实体还必须遵守当地监管机构的规定。值得注意的是，一些中继器和区块构建者会过滤掉 OFAC 制裁的地址，这其中还包括 Flashbots 自营中继器和区块构建者。与美国财政部制裁的智能合约或地址进行交互的任何交易都会被过滤掉。
事实上，只有 3 个中继器不审查交易，而他们只占 MEV-boost 市场份额的 12.5%。
为什么审查问题现在才备受关注？在 PoW 机制下，因为矿池充当了区块构建者的角色，所以审查问题在以太坊中并不普遍。即使 Flashbots 试图审查交易，在 Flashbots 捆绑交易后这些矿工仍可再添加被审查的交易。
50% 的出块是符合 OFAC 监管标准的
来源： mevwatch.info
中继器运营商概览
未来趋势以及悬而未决的问题
跨链 MEV
假设以太坊 L1 上的 Uniswap 和 Arbitrum 上的 Uniswap 之间存在价格差异。ETH 在以太坊上的价格为 1,400 美元，但在 Arbitrum 上的价格为 1,300 美元。如何套利？
1. 官方跨链桥：在 Arbitrum 上买入 1 ETH，然后使用 Arbitrum 的官方跨链桥将 ETH 转移到以太坊的 L1 上，这将需要 8 天时间。希望到时候价格没有太大波动（或者利用永续期货合约进行对冲）。然后在以太坊 L1 上卖出。
2. 第三方跨链桥：还可以利用第三方跨链桥将 ETH 转移到以太坊 L1 上。目前，这只需要 5-20 分钟，具体取决于用户对速度、安全性和回报的优先级偏好。
3. CEX：一些交易所接受直接来自 Arbitrum 的存款。存款和取款之间有时间差，但也大致在 5-20 分钟之间。
4. 自有资产跨链套利：在两条链上同时持有 ETH 和 USDC，当机会出现时可以在两条链之间进行套利。时不时地重新平衡两条链上两种资产的数额，以确保两条链上分别都有足够的资金存量。
显然，选项 4 几乎能够抓住所有机会。但这种策略也是最资本密集型的选择，专业做市商和机构可以采用。
事实上，这种趋势也给跨链串通进行投机提供了动机。跨链提取 MEV 是存在概率性的。所以单个机构可以通过在多条链上部署验证者，最大限度地降低风险和更有效地捕捉 MEV。
悬而未决的问题：
● 垂直整合后的实体如何参与该市场？比如 Binance 或 Coinbase 的中心化交易所和链上操作（取款、存款、运行验证节点等）之间可以考虑潜在的协同作用。或者交易商和跨链桥之间的协同作用（Jump 和 Wormhole、Alameda / FTX 和 Layer Zero / Stargate 等）。
● 在数条链上拥有流动性的跨链桥是否能自己捕捉部分 MEV？
● 中心化链会如何影响其他链的去中心化性？比如 BNB 的验证者就能够在以太坊验证者中处于有利地位，并随着时间的推移不断在网络中获得更高权益。
多区块 MEV
鉴于 PoW，多区块 MEV 在以前的以太坊上是不现实的。因为没有人事先知道下一个区块提交者是谁。
然而，在以太坊合并之后，任何人都知道下一个 epoch 中 32 个区块的提交者。目前有超过 445,000 个活跃的验证者，因此乍一看似乎不太可能选择一个验证者在一个 epoch 内提交多个区块，更不用说是多个连续区块。但是，多个验证者通常隶属同一个实体或在同一个池中。仅 Coinbase 就控制了 13% 的活跃验证者——这让 Coinbase 有大约 39% 的概率实现提交至少 2 个连续区块。
提交多个连续区块的概率
来源： Alvaro Revuelta
注：p 表示验证者数量占比，k 表示连续区块的数量
多区块 MEV 带来的最大威胁或将是通过操控 TWAP 价格预言机来从货币市场协议窃取资金的行为。虽然现在这还不是主要威胁，但当 TVL 重回链上时，此类攻击的风险就会增加。
来源： Twitter
但这也不过仅是一种载体，我们还没有见识到多区块 MEV 还能进行哪些其他操作，尤其是提交连续区块的情况。五个连续区块就意味着一个实体可以在以太坊上控制整整 1 分钟的区块生产。
悬而未决的问题：
● 多区块 MEV 还存在哪些其他攻击载体？
● 可以采取哪些措施来防止多区块 MEV 的出现？
PFOF 和交易流拍卖
总之，用户意图和交易流是 MEV 机会的主要来源。因此，我们可以合理预想钱包或应用程序或将拍卖交易流给区块构建者。钱包、应用程序和基础设施提供商将处于有利地位，他们可以从订单流聚合和订单流拍卖中获益，这为他们提供了另一种盈利途径。
悬而未决的问题：
● 如何设计一个有效的拍卖市场，来防止掌控排他性订单流的区块构建者和搜索者变得更加中心化？
● 如果钱包和应用程序拍卖他们的交易流，并将 MEV 收入返还给用户而不是质押者，那么验证者的质押会减少多少？
结语
乍看起来，前景似乎黯淡。加密货币市场的结构似乎越来越像传统金融：交易都会进入一个由特权中介管理的黑匣子，结果都从黑匣子的另一端出来。
幸运的是，我们看到有越来越多的人参与到 MEV 领域中来，有的人探讨在该领域什么是公平的，有的人潜心研究恰当的市场设计方案，还有人实际采取解决方案来缓解整个供应链的 MEV。
即便这是一篇较长的报告，我们也只是触及了 MEV 的冰山一角。如下我们列出了一些其他资源，供有兴趣深入了解相关主题的读者参考。
如若您想与我们探讨相关主题，也随时欢迎您与我们取得联系。
致谢
特别感谢Flashbots、Shutter Network、Alkimiya、Bryan Zheng、snoopy 和defi guy为本报告提供灵感和反馈。
作者
本文作者史德洋（Steven Shi）是 Amber Group 生态基金的投资合伙人，该基金是 Amber Group 旗下的早期加密风险基金。
其他参考资料：
阅读材料：
● Flash Boys 2.0 - Daian 等人：一份开创性的研究报告，揭示 MEV 及其对以太坊的影响
● 以太坊的黑暗森林 - Paradigm：介绍如何在以太坊上躲避抢先交易者的第一手资料
● 以太坊区块空间——市场如何分配以及为何这样分配 - Paradigm：基于第一性原理的分析方法，帮助理解区块空间市场和 MEV
● MEV … 干什么的? - Phil Daian：探讨为什么 MEV 是根本以及如何管理 MEV
● MEV 宣言 - Delphi Digital：深入探讨以太坊上的 MEV 设计及解决方案
● Optimism 的 MEVA 提案：Optimism 提出在 L2 上拍卖 MEV 的原始提案
● MEVA (它有什么用？) - Ed Felten：探讨为什么 MEV 拍卖会损害用户体验并加剧中心化
● 跨域 MEV 的形成 - Obadia 等人：研究跨域 MEV 是如何形成的
资源库：
● MEV.wiki： 用于了解 MEV 的公共 wiki
● Flashbot 的 MEV 研究库： MEV 资源库
● 0xmisaka 的 MEV Github 代码/repos 列表
● Blockchain at Berkeley 编写的 MEV 指南
数据：
● Mevboost.org：跟踪 MEV-boost 中继器和区块构建者
● EigenPhi：MEV 数据仪表板
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