原文作者： APRIORI ⌘
原文編譯：深潮 TechFlow
介紹
在提升區塊鏈效能以實現大規模應用的過程中，Monad 透過一系列底層優化措施，如非同步I/O、優化的Patricia Trie、延遲執行和Optimistic 並發控制，有效地優化了以太坊虛擬機( EVM) 模型。這些改進在不犧牲去中心化的前提下，解決了以太坊等平台上的執行瓶頸和低效率的狀態存取問題。
本文探討了在Monad 上建立強大的礦工可提取價值拍賣基礎設施(MEVA) 的可能性，並藉鑒了以太坊上的Flashbots 和Solana 上的Jito Network 的寶貴經驗。
我們要強調幾個關鍵點：
MEV 是任何區塊鏈網路的固有特性。一個強大的MEVA 基礎設施對於避免區塊生產過程中的負外部性和激勵不一致至關重要。
MEVA 的設計與區塊鏈的底層機制，特別是共識執行階段，密切相關。未來的改進將取決於這些因素的演變以及網路在不同壓力下的表現。
以太坊和Solana 上區塊生產的歷史趨勢可以為Monad 上的MEVA 設計提供參考。
在Monad 這種高效能、延遲執行的區塊鏈上，MEVA 可能需要類似高頻交易的機率區塊構建和搜尋策略，以應對時間限制。
透過探討這些問題，我們希望為設計適應Monad 獨特架構和效能需求的MEVA 基礎架構提供見解。
以太坊中的MEVA 背景
以太坊共識執行階段下的MEVA
在以太坊中，共識需要先執行。當節點同意一個區塊時，他們同意的不僅是區塊中的交易列表，還包括區塊執行後總結的Merkle 根。因此，提案者必須在傳播提案之前執行區塊中的所有交易。同時，驗證節點在投票前也需要執行這些交易。
圖1 ：MEV-Boost 中提議者-建構者分離(PBS) 的建構者工作流程
圖1 展示了MEV-Boost 中提議者-建構者分離(PBS) 的典型建構者工作流程。建構者完成區塊建置後將其提交給中繼器，中繼器再將區塊轉送給執行層(EL) 用戶端進行模擬和有效性檢查。
由於執行是共識的前提條件，當建構者建立一個區塊時，需要將區塊轉送給執行層(EL) 客戶端，並模擬區塊以檢查其有效性。除了在共識-執行階段的必要作用外，模擬階段還為建構者和搜尋者帶來了好處。
從建構者的角度來看：透過模擬每筆交易，建構者可以準確地估算區塊對自己和驗證者的價值。他們還可以嘗試重新排序交易，以最小化回滾並最大化從記憶體池和捆綁交易中提取的gas 費用或基本小費。精確的估算使他們能夠對驗證者出更高的價。
從搜尋者的角度來看：由於建構者在交易上鍊前篩選出可能回滾的捆綁交易，搜尋者可以確保策略的執行，增加了確定性。此外，搜尋者還可以存取最新的區塊狀態。當共識層(CL) 傳播一個新區塊時，搜尋者可以使用該區塊的狀態作為建立獲利捆綁交易的起點。同時，有跡象表明，構建者現在提供更多的協議外交易或功能，使搜索者能夠獲取即將構建的區塊狀態信息，以便將回跑策略添加到即將上鏈的區塊中。
然而，PBS 的發展導致區塊建構的集中化增加，這與傳統交易中公司競爭專用微波網路通道以優先執行套利策略的情況類似。
隨著網路的成熟，產品正在進行迭代
我們現在探討MEVA 隨著以太坊的發展是如何演變的，如圖2 所示。
圖2 ：MEVA 隨以太坊網路發展的時間順序視圖
優先Gas 拍賣(PGA) 時代
如圖3 所示，搜尋者識別出有利可圖的MEV 機會，並將智能合約交易提交到公共記憶體池。這種公開可見性導致了鏈上的公開競標和一價拍賣，即使是失敗的交易也會產生gas 費用。
這段期間出現了競爭激烈且昂貴的非結構化MEV 活動，例如具有相同（帳戶、公告）對的交易和不斷增加的出價，導致網路擁堵或共識不穩定。
圖3 ：簡單的優先Gas 拍賣示意圖
Flashbots 和EIP-1559
為了解決這些問題，Flashbots 引入了中繼器，作為搜尋者和區塊生產者（PoW 時代的礦工）之間的中介拍賣行。這項舉措將MEV 市場從公開競標的一價拍賣轉變為密封競標。如圖4 所示，中繼器有助於防止公共記憶體池中的競標升級，並建立更有序且安全的區塊生產流程。
EIP-1559 的費用結構也在此發揮了作用。它透過基本費用簡化了競標，但並未解決區塊內的交易順序問題，這仍然透過優先費用驅動MEV。實際上，許多搜尋者以前透過coinbase 轉帳直接向礦工出價。他們最終對coinbase 費用有更多的抱怨，因為他們不再能夠提交0-gas 的捆綁交易。
圖4 ：帶中繼的MEVA
提議者與建構者的分離(PBS)
在以太坊完成合併並轉向權益證明(PoS) 後，提議者與建構者的分離(PBS) 被實施以進一步優化區塊生產管道中的角色分離。如前所述，中繼器現在充當區塊建構者和提議者之間的中介角色，負責確保數據可用性和區塊的有效性。由於提議者可以連接多個建構者進行不同的私有交易，建構者必須透過向提議者支付費用來競爭。這種動態在圖5 中有所說明。
圖5 ：PBS 時代的MEVA
集中的風險
儘管有這些歷史性的進步，但必須強調建構者市場中日益增長的集中風險。在過去的一年裡，前9 名建構者持續佔據超過50% 的市場份額，顯示出高度的市場集中，如圖6 所示。目前的集中狀態更為明顯，前三名建構者覆蓋了超過90% 的區塊。
圖6 ：建構者的市場份額，該圖顯示了建構者市場中普遍存在的高度集中（圖片來源）
Solana 上的Jito
Jito 的系統架構
作為Solana 上的標準MEVA，Jito 是為了解決Solana 由於低交易成本而導致的高垃圾交易行為而創建的。只要失敗交易的費用（約0.000005 SOL）不會超過預期利潤，垃圾交易行為就會被有效激勵。
根據Jito Labs 在2022 年的報告，那一年超過96% 的套利和清算嘗試失敗，區塊中包含超過50% 的MEV 相關交易。報告還指出，清算機器人向網路發送了數百萬個重複的包，只為了完成幾千次成功的清算，導致失敗率高於99% 。
圖7 ：Jito 在Solana 上的MEVA
Solana 上MEV 外部性問題的嚴重性促使Jito 開發了一個MEVA 層，旨在為區塊生產過程帶來有序性和確定性。讓我們回顧一下Jito 提出的原始MEVA 架構，如圖7 所示。
Jito 有以下組件：
中繼器 - 作為代理接收交易並將其轉發給區塊引擎(或MEVA 供應鏈) 和驗證者。
區塊引擎- 從中繼器接收交易，協調搜尋者，接受捆綁，執行捆綁模擬，並將最佳交易和捆綁轉發給驗證者處理。值得注意的是，Jito 進行部分區塊拍賣以納入捆綁，而不是全區塊拍賣，歷史上在兩個槽位內處理了超過80% 的捆綁。
偽內存池 - 透過Jito-Solana 用戶端創建大約200 毫秒的操作時間窗口，引發訂單流的離散化拍賣。 Jito 於2024 年3 月9 日關閉了這個記憶體池。
Jito 的設計選擇
讓我們探討Jito 系統設計的具體組件，並考慮這些設計選擇如何源自於Solana 的區塊生產流程。
Jito 僅支援部分區塊拍賣，而不是全區塊構建，可能是由於Solana 的多執行緒執行模型缺乏全局調度。具體來說，圖8 顯示了並行執行緒執行交易，每個執行緒維護自己的等待執行的交易佇列。交易被隨機分配到線程，並按優先費用和時間在本地排序。在調度器端沒有全域排序的情況下（在1.18.x 更新之前），Solana 的交易本質上會因為調度器抖動而經歷非確定性。因此，在MEVA 中，搜尋者或驗證者無法可靠地確定當前狀態。
圖8 ：Solana 用戶端的多執行緒執行模型。請注意，MEVA 的捆綁階段會作為一個獨立執行緒附加在多執行緒佇列中
從工程角度來看，將Jito 的區塊引擎作為一個額外執行緒並行運行，與Solana 的多執行緒架構非常契合。儘管捆綁拍賣在Jito 區塊引擎線程內確保了基於優先費用的排序，但無法保證捆綁總是全局優先於用戶交易。
為了解決這個問題，Jito 預先分配了一部分區塊空間給捆綁線程，保證捆綁在區塊中有空間。雖然不確定性依然存在，但這種方法提高了策略執行成功的機率。這也激勵了搜尋者參與拍賣，而不是向網路發送垃圾交易。透過為捆綁保留區塊空間，Jito 能夠在促進有序拍賣和緩解交易垃圾郵件的混亂效應之間取得平衡。
移除偽記憶體池
Jito 的廣泛採用在緩解Solana 上的垃圾郵件問題方面取得了積極成果。根據p2p 的研究和圖9 所示的數據，在採用Jito 用戶端後，相對區塊生產率顯著提高。這表明，由於Jito 在2023 年引入的優化區塊引擎，交易處理變得更有效率。
圖9 ：Jito 有效緩和Solana 上垃圾郵件問題的證據。圖片摘自p2p 團隊進行的一項研究
雖然已經取得了顯著進展，但仍存在許多挑戰。由於Jito 捆綁僅部分填充區塊，MEV 誘導的交易仍能繞過Jito 拍賣管道。部分證據可以在圖10 的Dune Dashboard 中找到，顯示自2024 年以來，由於機器人垃圾交易，網路仍然平均有超過50% 的交易失敗。
圖10 ：自2022 年5 月以來Solana 上的機器人垃圾交易活動的Dune Dashboard（詳見Dune ）
2024 年3 月9 日，Jito 決定暫停其旗艦內存池。這項決定是由於memecoin 交易成長和隨之而來的三明治攻擊（搜尋者在目標交易前後放置交易）激增，最終影響了用戶體驗。類似於Ethereum 上的MEVA 私人訂單流管道，關閉公共記憶體池可能會透過與前端服務（如錢包提供者和Telegram 機器人）的合作，促進私人訂單流的成長。搜尋者可能會直接與驗證者建立合作關係，以獲得優先執行、包含或排除的權利。
事實上，圖11 展示了記憶體池關閉後，最大的私人記憶體池搜尋者的每小時三明治機器人利潤狀況。
最大的私人記憶體池搜尋者：
3pe8gpNEGAYjVvMHqGG1MVeoiceDhmQBFwrHPJ2pAF81
（譯者註：三明治機器人是一種常見的搶跑攻擊工具，主要用於在區塊鏈交易中獲取利潤）。
圖11 ：搜尋者「3pe8gpNEGAYjVvMHqGG1MVeoiceDhmQBFwrHPJ2pAF81」 使用私人記憶體池的每小時三明治機器人利潤
Jito 決定關閉記憶體池，表明團隊致力於解決Solana 生態系統中的根本問題。除了迭代MEVA 或調整Solana 的gas 費用機制外，Jito 還透過UI 產品設計選擇（如限制預設滑點參數）幫助協定減少攻擊風險。無論是透過使垃圾交易更昂貴的費用結構調整，還是透過修改通訊協議，Jito 的基礎設施將繼續在維護Solana 網路健康和穩定方面起到關鍵作用。
Monad 上的MEVA 設計
延遲執行及其對MEVA 的影響
與Ethereum 不同，在Ethereum 上，同意一個區塊需要交易清單（帶有排序）和總結所有事後狀態的默克爾根，Monad 將先前的執行與共識解耦。節點協定只需要解決官方排序問題。如圖12 所示，每個節點在開始對區塊N+ 1 進行共識時，獨立執行區塊N 中的交易。這種安排允許對應於完整區塊時間的gas 預算，因為執行只需跟上共識的步伐。由於不需要領導節點計算事實狀態根，執行可以利用整個共識期來處理下一個區塊。
圖12 ：Monad 延遲執行與Ethereum 的執行-共識階段的比較。從MEVA 設計的角度也展示了操作時間窗口
我們將操作時間窗口定義為允許MEVA 在Monad 上完成一個區塊構建提議的時間框架，該提議與默認區塊構建方法相比是可行且有利可圖的。延遲執行模型有兩個直接後果：
當MEVA 在操作時間窗口內為第N 個區塊建置時，驗證者同時在達成第N 個區塊的交易清單共識，同時嘗試完成第N-1 個區塊的執行。因此，在第N 個操作時間視窗內，可能可用狀態仍在第N-2 。這意味著在這種延遲執行架構下，不保證中繼或建構者有「最新狀態」。因此，在下一個區塊生成之前，不可能針對最新區塊進行模擬，導致不確定性。
鑑於Monad 的1 秒區塊時間，MEVA 的操作時間窗口極為有限。這意味著建構者可能沒有足夠的時間按順序模擬完整區塊的交易和捆綁，如在Ethereum 上通常所做的那樣。許多變數可以影響在EVM 上進行交易模擬所需的時間。然而，假設模擬一個交易需要10 ^ 1 到10 ^ 2 微秒（一個大致的估計），並且Monad 的目標是每秒10 ^ 4 筆交易，僅在操作時間窗口內模擬完整區塊可能需要大約1秒。考慮到Monad 的1 秒區塊時間，建構者或中繼要完成多個完整區塊模擬以優化建置區塊將是具有挑戰性的。
機率建構者與搜尋者策略
鑑於這些限制，在操作時間窗口內完成完整區塊模擬並針對最新狀態進行模擬是不切實際的。由於建構者現在既缺乏時間也缺乏最新狀態來了解每筆交易的確切提示，他們必須根據交易回滾的可能性推斷搜尋者提示，依靠聲譽或透過（可能最好）針對第N-2 狀態進行模擬。這使得區塊估值變得不那麼確定。
由於缺乏對交易回滾的理論保證，一旦驗證者接受了由建構者建立的區塊，搜尋者面臨更大的執行不確定性。這與Ethereum 形成對比，在Ethereum 上，搜尋者在專用的私人訂單流到建構者管道中競爭，以相對確定的策略執行。在Monad 上的這種相對機率設定中，搜尋者現在面臨更高的捆綁回滾風險，導致更不確定的執行PnL 輪廓。這類似於高頻交易者，他們根據機率訊號執行交易，隨著時間的推移獲得略高的預期回報。
圖13 ：一個概念光譜圖，展示了不同MEVA 設計範式，根據提議區塊檢查或模擬的程度進行分類
如圖13 所示，建構者一方事先捆綁/區塊檢查的程度在提議區塊的定價或估值方面創造了一個不確定性的光譜。一端是Ethereum 風格的PBS 模型，具有準確的定價，建構者必須使用執行層（EL）客戶端在提議區塊中模擬交易。他們必須在提交的捆綁中導航廣泛的組合。另一端是樂觀建構者模型[ 16 ]，具有非同步區塊檢查。在這種模型中，建構者繞過操作時間視窗內任何模擬所需的時間，並透過存入抵押品（可能會被削減）來兌現向驗證者或中繼顯示的提示。這裡在Monad 上提出的機率檢查或部分模擬方法位於中間，儘管存在一些不確定性，但增加了搜尋者成功執行策略的可能性。
例如，一個鏈上訂單簿DEX 的做市商可能會在發現主要單向價格變動時透過MEVA 預先移動其頭寸，以避免不利選擇。這種機率策略允許他們快速行動，即使沒有最新的狀態信息，在動態交易環境中平衡風險和回報。
結語
MEVA 在優化區塊生產、減輕外部影響和提升系統穩定性方面發揮了關鍵作用。隨著MEVA 框架的不斷發展，例如Solana 上的Jito 和Ethereum 上的各種實現，極大地促進了可擴展性問題的解決，並使網路參與者的激勵機制更加一致。
Monad 是一個處於起步階段、前景廣闊的網絡，它為社區提供了設計最佳MEVA 的獨特機會。鑑於Monad 獨特的執行與共識分離機制，我們誠摯邀請研究人員、開發者和驗證者共同合作，分享見解。這種合作將有助於創建一個強大而高效的區塊生產流程，幫助Monad 實現其作為高吞吐量區塊鏈網路的前景。
