MEV详细分析

MEV是什么

• arbitrage（套利）

  

• liquidations（清算）

  

• sandwiching（三明治攻击）

  

• poisoned sandwiching（黑吃黑）

  这个攻击的核心思想是，下毒的人通过一个特制的智能合约设置了一个有毒的代币，这些代币在购买时只返回一小部分（除指定所有者之外的其他人与它进行交易时，它只返回指定金额的 10%）。通过在公共交易池中购买大量该代币，攻击者可以诱使机器人将其夹在中间。这个"只返回一部分"的特性是在这个新的代币的合约里的。

  

• Just-in-Time (JIT) liquidity攻击

  它是在Uniswap V3上发展出来的一种MEV策略。

  1. 集中流动性：由于V3的集中流动性，传统的sandwich攻击在V3上变得更难执行，因为更深的流动性支持资产在特定范围的价格，使得searchers难以通过单笔大交易人为地推高价格。
  2. JIT流动性攻击：由于V3上的传统sandwich攻击变得更加困难，searchers转向了一个新策略：他们为特定的交易提供流动性，赚取交易费，然后在交易完成后立即撤回流动性。
  3. Searcher作为临时的流动性提供者赚取了交易费。同时也省了自己swap的费用。

  

总结：

1. 利用了信息不对称获利。Searcher会提前知道交易的信息。
2. MEV对于其中的参与者是个零和游戏

MEV好不好

不好

• 网络拥堵：卷，提高Gas
• 从用户手中夺利
• 改变游戏规则：mev可能超过区块奖励（GAS反映的是执行成本，而mev是预期收益）

好

• 推动市场效率。 ****MEV 可以消除市场中的一些套利机会和价格差异。
• 提供额外利益。 MEV 已经成为搜索者、验证者或矿工和交易者等群体的新收入来源。
• 保持网络活跃。 MEV 能为验证者或矿工提供额外的收入来源，验证者或矿工有更多的动机去竞争区块生产权，保持网络良好运行。

在去中心化系統裡任何人都可以成為礦工，而且我們沒辦法簡單客觀地證明一個礦工的行為是「不好」的，也就表示我們沒辦法有效禁止礦工榨取利益。

我們不該期待礦工都會是「好人」，而是要擔心如果一個礦工因為 MEV 越賺越多，並用來投資更多礦機讓他規模越來越大，導致他能淘汰掉其他競爭者，結果就會是在一個去中心化系統只有一個礦工的困境，最終他將能任意施加個人的喜好規則到使用者的交易上。而這也是 Flashbots 出現的原因。

历史演变（以Flashbots为主线）

https://www.flashbots.net/

原始阶段

1. 早期的以太坊：在以太坊的早期，MEV的可能性和利润都相对较小，因为当时的应用程序和交易不像现在那么复杂。

2. DeFi的崛起：随着去中心化金融（DeFi）的兴起，机会也随之增加。特别是在像Uniswap这样的去中心化交易所，交易者开始利用所谓的"sandwich attacks"和其他策略来从交易中获取利润。

3. **拍卖Block：**由于 MEV 搜索者之间的激烈竞争，矿工处于有利地位，可以选择提供最高支付的交易捆绑。这意味着 MEV 的大部分利润通常由矿工赚取，并以最高效的搜索者行贿的形式获得。搜索者和矿工之间的 MEV 竞价过程主要通过私人通信渠道或以太坊的公共内存池进行。

   

   （14 秒内两个机器人，总共 85 个出价）

拍卖

1. 2020 年 11 月 23 日，flashbots发布了MEV-geth，矿工通过链下密封投标拍卖(sealed bid) 将区块建设外包给Searcher。

2. Flashbots Auction(2021.01)：Flashbots建立了一个拍卖中介

3. 2021.10：RPC Flashbots Protect 发布，任何人都可以使用它来保护其交易

   

4. 2021.11：MEV-Boost 发布 (flashbots将软件开源，但是仍然集中在flashbots)

5. 2022.08：Flashbots 的开发人员与以太坊协议开发人员合作，将 Flashbots 拍卖去中心化并逐渐将其转变为无需许可的协议。

6. 以太坊2.0和PoS：在PoS中，验证者将取代矿工来确认交易，但MEV的基本问题仍然存在。这一变化了消除 MEV 的一个主要负面结果——矿工可以得到激励来重组链。

7. 更复杂的MEV策略：如之前提到的"Poisoned Sandwiching"和"JIT Liquidity Attacks"，这些都是在DeFi生态系统中对MEV策略的进一步创新。

8. 反应和解决方案：随着对MEV的关注增加，很多人开始寻求减少其负面影响的方法。这包括设计新的交易策略、创建更透明的交易池和提供MEV防护的服务。

分配利益

1. 2022.11: 发表文章MEV 的未来是 SUAVE
2. 2023.04：MEV Share, 更公平地分配利益

总结：先通过中心化建立秩序，再去中心化地分配利益

ETH本来的规则

1. 用户向公共网络广播交易并指定Gas。
2. 矿工接收这些交易，按Gas价格对其进行排序，并使用贪婪算法生成一个区块，以最大化通过交易费用获得的价值。

Flashbots

最开始的解决方案：Flashbots Auction，通过mev-geth（go-ethereum 客户端之上的补丁）来完成。

"Flashbots Auction" 的机制，是一个与矿工直接交互的私有交易市场。这个市场允许用户发送 "打包交易" 给矿工，这些交易直接提供费用给矿工而不是通过以太坊网络的传统的费用市场。

• 只有当交易被矿工包括在区块中时，它才会被公开。如果不成功就不收费。
• 密封拍卖（出价不公开，价高者得）

好处：解决了恶性内卷，网络拥堵，混乱局面

问题：中心化（中心化节点以及资金集中）

不能只让少数几个人获利

矿工可以查看他们从Searcher收到的bundle，并可能"窃取"交易

Flashbot 2.0

"MEV Boost"：upgrade for Flashbots Auction

"Proposer/Block Builder Separation."

截至 2022 年 12 月，大约 80% 的以太坊验证者通过称为 MEV-Boost 的第三方中立软件获得 MEV 收益。

1. Searcher：寻找有利可图的交易机会并形成交易策略。提交bundle（打包的交易）给Builder，附带上出价

2. Builder：从搜索者处接收这些策略，并将这些交易组装成一个预备的区块。他们可能会优化交易的顺序，确保交易的有效性（模拟执行）等。

   在PoS合并前，矿工花费了大部分电力来计算哈希值。合并后，矿工的算力用来模拟交易和构建区块（以太坊上的顶级区块构建者之一 Builder 0x69 本身就是前矿池运营商）。

   有的Builder（Builder0x69 和 BloXroute）会补贴交易，可能是促销吸引流量， 也可能是场下付费

   有的Builder会和Searcher合作：私下订单流

3. **Relayer（中继）：**中继可以看到构建者提交的所有区块，以确认其有效性以及他们向验证者支付的费用。中继仅将最高的有效出价提交给验证者进行签名。

   可能并入下一次ETH升级里

   收益很少，很多服务商是为了有一个自己的可信任中继

4. Validator：从Relayer处接收预备的区块，然后将其提交到链上。一旦验证者签署了标头，Relayer就会将块有效负载发送给提议者。如果此时验证者决定提出一个不同的区块，他们将签署两个区块并被踢掉。

Validator仅从中继接收区块奖励金额和区块头。在区块被包含到链上之前，他们看不到区块的内容（通过第三方escrow来实现），Validator无法再修改。如果 Validator 最後背叛 Relay，選擇 propose 另一個區塊，此時 Relay 就可以將當初 Validator 給他的簽名內容公佈出去，當作證據證明該 Validator propose 了兩個不一樣的區塊，接著 Validator 就會因為違反規則而被懲罰。

好处：

• 成为 Proposer 门槛更低，就有更多人能成为 Proposer，让 MEV 变得更去中心化。
• Dank-Sharding 或 Sharding 都会让区块容量变得更大，在 PBS 中这些负担是由 Builder 来承担，因此 Proposer 的中心化程度不会受影响。

问题：

• Builder和Validator都必须相信Relayer(中继运营商)不会作恶。
• Builder可能抢跑、三明治或审查捆绑包，或以其他方式参与滥用特权，审查交易数据。（声誉系统, crList）

利益分配

• Validator： 区块奖励， Gas，拍卖的大头收益
• Relayer：最小部分收益
• Builder：小部分收益，可能要补贴
• Searcher：出价，收益由自己策略决定

MEV Share

用户向Flashbots提供交易信息（提交到flashbots的RPC），本次交易产生的MEV收入将按90%返还给用户。

好处

• **抢先交易保护：**公共内存池中的夹子机器人不会看到您的交易。
• 收回 MEV ：如果用户的交易创建了 MEV，用户可以通过MEV-Share 收回高达 90% 的 MEV 。（黑客找到漏洞，就算被抢跑，也能获得90%）
• Flashbots获得了独家订单流（Exclusive Orderflow, EOF），这使得他们比其他人有更大的利润空间，transaction越多，可操作的空间越大。
• 通过使用Flashbots，搜索者可以节省金钱并获得更多交易信息。

问题

结构中心化

SUAVE（提案阶段）

全称为「价值表达的单一统一拍卖」（the Single Unified Auction for Value Expression）

通过建立一个独立的内存池和区块构造网络，使得未来所有的订单流和区块都能够被搜索者和验证者公开竞标和访问并且横跨多链架构。

该软件将是一个完全去中心化的区块构建器，将是开源和 EVM 兼容的，支持跨多个链。

任何人都可以成为执行者（构建者、RPC 服务提供商、解决者），并竞争将最多的 MEV 返还给用户。

SUAVE 将 Mempool 和 Sequencing 从多个执行层中抽象出来，作为统一的协调层。

挑战：

• 实现去中心化的 Sequencing 始终是绕不开的话题
• 要与钱包，Dapp整合在一起（要谈）

MEVM（MEV Modification of the EVM）是 SUAVE Centauri 中的关键组成部分。MEVM 是对以太坊虚拟机的改进版本，旨在增加针对 MEV 应用的新预编译功能。也就是说 MEVM 的目标是为开发者提供强大的编程环境，使他们能够将 MEV 应用作为智能合约来编程。开发者可以在 SUAVE Centauri 中使用熟悉的编程语言和工具（如 Solidity），同时利用新增的预编译功能来实现各种 MEV 用例。

数据

收益

从2020年起MEV的累积总收益

• 以 Lido DAO 的执行层 APR 为例，主要以 MEV 收入为主，约占 stETH 总收入的 1/3。当链上交易火爆时，其一度占比近 70%

  2023-03-11, USDC脱锚，交易量猛增

执行层（EL）和共识层（CL）的apr

中心化的程度

• 通过Flashbots Relay提交的区块占一小半

最新数据见：

MEV-Boost Relay API Dashboard

最新的数据可以看到ultrasound，manifold（🤏），gnosis变多了，flashbot的市场份额被稀释掉了一部分，算是去中心化的一小步

• 38 个活跃Buildler中排名前四的合计拥有 87% 的市场份额

• Relay

  

• Validator

  

• Bots(Searchers)

weth套利空间更大 流动性更好

其他应对方案

• Offensive - MEV 是不可避免的，让我们找到一种方法来提取它并使之民主化。
• Defensive - MEV 是一种生存威胁，让我们尽力阻止它。
• 协议层——应用层（别忘了dex也能改顺序）

主要的解决方案有以下几种：

• MEV 拍卖（MEVA）

  验证者可以对其打算打包的交易进行竞价，最高价的交易将被优先打包。

  • 优点：MEVA 的实现相对简单，不需要对现有的共识协议进行重大更改，这种方式可以有效减少网络拥塞。
  • 缺点：中心化风险，因为较小的排序器会试图与更大的合作，从而形成较为中心化的共识。此外，由于 MEV 是由中标者收获，其他矿工可能会提高常规交易费用，以补偿他们的损失。这会导致用户的成本更高。

• 公平排序服务（FSS）

  • 优点：FSS 可以提供更可靠的机制来提供排序公平性，并且与现有的共识架构高度兼容。
  • 缺点：FSS 可能会引入预言机（时间，价格）串通的风险，并可能增加用户成本，因为对预言机提供者的激励可能会产生额外费用。

FSS 尝试通过在内存池和中继合约之间实现排序，来提供排序公平性，并减少 MEV 的问题。FSS 需要参与者共同维护一个排序器，以确保交易在内存池中以公平的方式进行排序。

• 交易顺序的随机化

  交易顺序的随机化是一种简单的解决 MEV 的方案，通过在打包交易时对交易的顺序进行随机化来降低 MEV 的数量。

  • 优点：交易顺序的随机化可以减少 MEV，并且实现相对简单。
  • 缺点：这种方法可能增加执行 MEV 的成本，因为需要多次提交交易束才能获得预期的 MEV。

• 阈值加密（加密）

  • 优点：阈值加密可以为交易提供强大的隐私性，并有可能消除大量的 MEV。
  • 缺点：阈值加密引入了复杂的验证程序，需要大量的验证者，这可能行不通。

阈值加密可以将交易分成多个部分，并将这些部分分配给多个验证者进行处理。只有当所有的验证者都完成了自己的部分时，才能重新组合交易并广播到网络中。

• MEV-Geth
  • 优点：MEV-Geth 改进了交易排序算法，减少 MEV 攻击的风险，提高了网络安全性。
  • 缺点：MEV-Geth 只能在 Geth 客户端上实施，并且需要修改以太坊客户端 Geth 的代码，开发和维护成本较高。

通过修改以太坊客户端 Geth 的代码，降低验证者或矿工对交易排序的影响，从而减少 MEV 攻击的风险。

• 应用程序（Dapp）设计的更改

MEV 解决方案对比表

积极型解决方案

Manifold Finance

• SecureRPC 系统，该系统允许用户提交安全且私密的交易。
• OpenMEV（以前称为 YCabal），这是一个 SDK，使协议和应用程序能够防止 MEV 的套利。捕获的所有 MEV会被重新分配 ：50% 给到用户、25% 给验证者和 25% 给 xFOLD 质押者。
• Sushi Guard，是 Sushi 的 OpenMEV 实现, 如果用户的交易符合获得其交易成本退款的条件，将获得~90% 的回扣。如果交易不符合条件，它将立即通过一个私有的 RPC 层提交。

BloxRoute

即将成为第二大中继器提供商

• 他们目前运行三种不同的中继器：

  BloXroute Max Profit ：只考虑利益最大化

  BloXroute Ethical ：不传抢跑和夹子

  BloXroute Regulated：合规，遵循OFAC的禁止名单（Tornado）

• BackRunMe：只做Backrun, 大家再分成

• Fast Protect：直接将用户与挖矿节点连接起来，以安全地移交交易，防止抢先交易。

Eden Network

Eden 有三种产品：RPC、中继器和捆绑包（bundles）。

• 发币，质押越多优先级越高

Skip Protocol

Cosmos 链上是按顺序执行tx

• Cosmos生态上的：Juno Network（主要是Juno）， Terra， Neutron

• Skip-Select 允许验证者完全决定他们如何构建他们的区块。

  验证者可以选择 MEV 奖励的分配方式、选择 Skip 是否构建他们的区块、选择合规性、选择治理以及各种其他各种 MEV 偏好。

Jito Labs

• Solana上的MEV Boost

防御型解决方案

Chainlink 公平排序服务

• FSS 是一个预言机网络，可以对发送到该智能合约的交易进行排序，它在链下收集用户交易，根据智能合约开发者的规范生成订单，并以去中心化的方式将交易提交到链上。
• FSS 也可以用于区块构建和 rollup

Secret Network

Secret Network 是建立在 Cosmos IBC 上的 L1 ，具有保护隐私的智能合约。

• Secret Network的智能合约（Secret Contracts），默认情况下是私有的。一切都会被加密（输入、输出、状态等），其他人无法查看，除非他们被授予访问权限。
• 订单在内存池中也是不可见的

Sei

对于好的mev：类MEV-Boost拍卖。大头给质押的用户。

对于坏的mev：围追堵截

• 订单匹配引擎（OME）：它支持限价单、市价单、成交量或取消单等不同类型的订单,并实时执行撮合,防止交易队列排序操作。
• 频繁批量拍卖(frequent batch auctions)：在区块打包后聚合每一个市场订单，然后以相同的统一结算价格执行所有订单。这意味着无论交易顺序如何，该区块中（大约 450 毫秒）的每个人都得到相同的价格。
• 并行处理订单(Parallel Processing Orders)：Sei可以并行处理相互独立的订单,防止交易顺序操纵。开发者需要明确定义订单间的依赖关系,否则默认为独立的。并行处理时,会检查是否有多个交易并发修改同一个键,如果有则串行执行避免竞争。
• 交易顺序绑定(Transaction Order Bundling)：Sei支持在客户端级别和链级别进行订单绑定

Accounts vs. UTXOs

Bitcoin的MEV？

• dex很少
• 并行增大了mev难度，一笔交易中哪一个UTXO在前，哪个在后面不影响最终结果。
• 只涉及交易双方的状态。

二层MEV

对于大部分按顺序的sequencer来说是没有mev的

但是又想要好的mev怎么办？

Rádius 提出一个方案将「Blockspace」分成两部分可以让 用户交易在 「Top Blockspace」被保护起来，让 Mev Searcher 一起去卷 「Bottom Blockspace」 ，即保护了用户交易不被 harmful mev，Sequencer 又可以最大化 「区块收益」。

1. 用户给交易加一个时间锁，交给sequencer（附带zkp证明有解）
2. sequencer把交易加入top blockplace，做一个commitment发给用户
3. 一段时间后解锁，解锁后sequencer发给mempool
4. 进行 MEV Boost 过程，但是要保持top blockplace不变

发展预判

• 好的坏的分开处理
• 避免中心化
• SEI这样的挺好
• 抗 MEV 和订单流交易很有可能是未来一个相对可靠和确定性较高的商业模式，一方面能够利用 MEV 捕获的收益来吸引更多的普通用户参与，另一方面也可以让搜索者加入放大订单流的价值。
• 主要的DEX在未来会成为区块构建者？
• SUAVE？

这个领域的机会并不在于套利和质押，在于谁能够拥有区块构建和分配交易的能力。

谁能最终决定顺序，谁就有最大的权力（收益）

我们将从争夺单比交易价值的