以太坊黑暗森林中的一盏灯：理解MEV竞赛下的博弈

MEV可能已经开放并形成了一个交易透明化带来的利益再分配市场。Flashbots有望为黑暗森林带来秩序，消除搭便车行为，并使利益相关者形成新的游戏平衡。

撰稿人：曹一新，就职于算力资本研究

点评：万向区块链首席经济学家邹传伟

根据 MEV 研究机构 Flashbots 3 月份发布的一份报告，其第三方以太坊客户端版本 MEV-geth 已经吸引了 12 个矿池，拥有全网 58.8% 的算力。该版本应用热度的提升，伴随着以太坊gas费用的大幅下降。虽然因果关系尚未得到证实，但足以引起广泛关注，社区对 MEV 的合法性争论不休。

本文希望通过分析 MEV 的来源，阐明 MEV 的定义及其对以太坊生态系统的影响，并基于 flashbots 试图建立的 MEV 利益分配市场秩序中利益相关者之间的博弈关系，探索未来可能的状态。

参考阅读：

Flashbots 透明度报告 — 2021 年 3 月

MEV的来源

以太坊多年的成熟运作，形成了从生产者（矿工）到拍卖行（矿池）再到竞买者（用户）的稳定格局，通过Priority Gas Auction（PGA）机制调节区块空间的供需，区块奖励。

如果说交易可以分为价格发现、交易撮合、交易执行三个过程，那么在这个阶段，区块空间的核心价值由哈希指针、共识机制、共识机制等一系列区块链核心“组件”组成。和对等网络。“保证去中心化转账服务（交易执行去信任），并通过智能合约进一步替代交易达成前依赖的信用中介（交易撮合去信任），从而消除整个交易流程和”信任”相关问题。摩擦成本为数字资产的发行和交易提供了关键的基础设施。

参考阅读：

《深入分析以太坊区块空间市场：挖矿周期将出现新模式》

在智能合约的推动下，源自以太坊应用层的 DeFi 业务的大规模应用创新，使得区块空间开始被一些复杂的交易逻辑、超额抵押借贷、AMM、收益挖矿策略、衍生品、保险、用算法稳定币等DeFi乐高区块构建的DeFi系统已经初具规模，其可组合性能带来的财富效应已经讨论了一段时间，而区块空间和未确认交易池的透明公开是价格发现过程. 参与者带来了全新的机遇和挑战，而 MEV 正是这一特性的副产品。

价格发现是去中心化市场自组织发展不可或缺的经济功能。普通的交易用户、专业的套利、清算机器人，甚至是发现经济系统漏洞的黑客，都是价格发现的参与者（以下统称搜索者）。寻找实际和预期的差距以太坊区块0交易块，支付资本成本和交易费用以获得潜在收益。区块链上信息的透明性和可访问性为高效的价格发现系统提供了新的机会，而闪电贷等创新借贷模式为价格发现带来了许多便利。

但这些搜索者面临着新的挑战。一方面，他们要在PGA中争夺更多优惠的交易机会，另一方面，他们又面临着领先者的窥探和掠夺。搜索者之间的竞争凸显并推高了区块内交易的时间价值，表现为交易费用高于正常交易，这是可以理解的。出块时间的离散性和未确认交易池的透明性，让预运行者有时间轻松监控未确认交易池的抢先交易，无需支付搜索成本即可参与 PGA 过程。高gas费用于按特定时间顺序交易自己和被抢占的交易，从而达到不劳而获的目的，使搜索者的利益因这种搭便车行为而受到损害。因此，建议我们在讨论 MEV 的合法性时区分这两种交易的性质。

例如，闪贷攻击者操纵Curve等AMM资产的相对价格后，一些套利者迅速拉平价差，获得大量套利收益，这是他们帮助市场快速反应的合法收益；将 AMM 交易夹在中间，或者简单地复制他们的套利交易，是搭便车；同样，跟踪市场波动并听取价格预言以更新交易以争夺清算机会的机器人也会这样做。保管人的职责，在监视其他清算机器人发送的交易副本并充当清算人抢夺抢占清算交易的劳动成果的同时；一些替代交易机会需要更多努力才能捕捉，

交易透明带来的抢占先机让搜索者无法形成技术壁垒，MEV竞争市场成为抢先机器人的黑森林。当这个资金敞口高的市场吸引了各种抢的机器人，他们自己要在区块空间的拍卖机制中角逐，通过更多轮的PGA流程获得优先交易排序，并且拥有区块排序权的矿池被给予寻租机会是天生的权利，而矿池本身在竞跑中也具有绝对优势。这反映了现有区块链机制的一个内在漏洞，推动了将搜索者的部分利益分配给预运行者，再通过预运行者分配给矿工的过程。

MEV对区块链生态系统的负外部性

MEV的存在引发了搜索者群体和领跑者群体之间的新型竞争，为矿工提供了超越矿工奖励和普通手续费的收入来源。社区已经讨论过 MEV 是否会影响区块链的去中心化特性。一种观点认为，最终提取MEV的环节是受制于打包区块算力的竞争，算力更大的矿池作为先行者获得成功。打包MEV交易的机会更大，这将形成一个正循环，鼓励矿池不断吸引矿工加入和扩大，导致算力集中，降低区块链的去中心化和安全性。

但也有观点反驳称，由于矿池无法确定是否一定能够争​​夺下一个打包出块权，所以在理性的驱使下，矿池会将搜索到的MEV交易机会出售给其他矿池。锁定您自己的额外收益，MEV将按一定概率分配给参与MEV竞赛的矿池，以提高其整体收益。

从不断分工的历史趋势来看，搜索MEV交易和算力挖矿所需要的技能和生产工具有很大的不同，更有可能在MEV搜索和算力挖矿之间形成分工，这将是如下面所描述的。Flashbots提出的解决方案也说明这种分工正在形成。

MEV 对区块链生态系统的一个明确的负外部性是它对 gas 费用竞价机制的恶性影响。只要 MEV 足够大，领先者就会愿意通过恶性竞争支付比普通交易高出数百倍的 gas 费用，同时许多交易费用高的失败交易记录在区块空间中，导致在块空间稀缺的情况下。资源浪费。

MEV对普通交易用户和搜索者有一定的反作用。在传统金融中，一些监管机构对扰乱市场交易秩序的行为进行法律约束，例如抢先交易；在去中心化金融生态系统中，目前主要依靠利益相关者之间的博弈和去中心化系统的技术升级来推动市场机制的改革或优化。

MEV利益分配市场秩序

针对 MEV 对区块链生态的负面影响，Flashbots 试图建立市场秩序，为搜索者和矿工分配 MEV 收益。事实上，它为将部分 PGA 流程委托给链下并允许矿池竞标 mev 提供了一个渠道。这确实可以缓解 MEV 抢夺战造成的链上区块拥塞问题。

但是一个新的问题来了，如何避免链下系统利益相关者的各种作恶可能性？这就回到了如何保证链前交易信息的私密性，否则，搜索者的交易信息还是很容易被矿工带走。目前，MEV-Geth 版本的 Flashbots 使用权限系统来限制参与者的行为，最新的提议是使用基于 SGX 的 Sealed-bid Auction 机制来实现无权限的市场准入和交易过程的隐私。这是一个值得深入研究的话题，本文不做讨论。

图1. Flashbots 设计目标和MEV-SGX 架构（来自Flashbots MEV Roast 13）

利益相关者博弈

Flashbots的出现，改变了方块空间的黑暗森林规律。搜索者可以选择在有序市场中竞争优先权。以下对利益相关者博弈的分析推断，新秩序有望消除跑者的搭便车。让套利和清算机器人进行公平PGA竞争的机会，分配给矿工的mev逐渐演变为交易隐私得到保护后的常规价格发现溢价。谁在投标过程中拥有更好的策略，谁就可以以相对较低的溢价实施价格发现过程。

图2.获取MEV的两种攻击方式

目前，领跑者的攻击交易可以分为两类：

主要针对AMM市场的交易订单，导致用户遭受较大滑点损失Cs，即先行者获得的MEV。用户可以通过限制交易量和设置最大滑点来控制Cs，使0≤MEV≤Cs。预赛者会将部分收入 mev 分配给 PGA 中的矿池。

主要针对套利、清算交易、抢占式闪贷攻击，也可以归入这一类。攻击者提前获得的MEV等于被抢占交易的预期收益Re，使得被抢占交易失败或无效，不仅损失了预期收益，而且白白支付费用，在某些情况下还蒙受额外损失.

针对预言机更新和大订单交易的回溯攻击实际上是一种智能搜索行为，对有尾交易没有危害。搜索者只是抢在其他零售商之前获利机会。

抢占式攻击中抢占交易的发送者似乎是最无辜的受害者。他倾尽全力终于找到的盈利机会，一经公布在网上，便被其他竞争对手搭便车。这种搭便车现象在价格发现过程中造成了劳动力和收入的不匹配。

Flashbots 为利益相关者提供了新的选择。

AMM交易用户和搜索者在未确认交易的透明公开模式下极为被动，其预期收益可表示为：

Re-Cgas-MEV≥0

其中以太坊区块0交易块，Re是价格发现过程中的预期收益（减去可接受的滑点成本），Cgas代表普通交易费用，MEV是领跑者可能攫取的预期利润。

对于领先者，他们的预期利润表示为：

MEV-mev≥0

其中，mev是PGA过程中分配给矿池的利润。

领跑者正在寻找的MEV的预期下限是mev。对于AMM交易用户，他们的策略是减少交易量，设置滑点上限来约束MEV

事实上，当 Flashbots 模型变为非授权模式后，用户可以选择直接参与 MEV-geth 竞标过程，在 (mev, MEV) 范围内竞标，最大的损失是支付与之前相同的成本。，或者投标失败，成交失败，三明治机器人会丢很多球。如果能再创建一个交易隐私受到保护的拍卖市场，也能有效缓解被三明治攻击的问题。

对于面临被抢占的套利和清算交易，抢占者能抢到的MEV往往更大。搜索者将这些交易直接发送到 MEV-geth 节点，以保护其交易隐私，同时在拍卖中也有优势（不包括抢先运行者的竞争，只与同类搜索者竞争，不会有拍卖失败的手续费损失）。

对于 pre-runners，他们仍然可以在未确认的交易池中找到抢占式交易，并有动力将交易包发送到 MEV-geth 节点。原因是MEV-geth节点可以保护它不被矿池进一步抢夺。即使在链下拍卖过程中交易失败，也不会被打包上链，会损失手续费或更多额外损失。对于具有领跑者和矿池双重身份的利益相关者来说，随着 MEV-geth 节点算力的提升，他们也很难在搭便车方面占据优势。试想一下，同样的抢占式交易，一个普通的抢占式机器人将其发送到拥有近 60% 算力的 MEV-geth 节点进行打包，其胜率最终可以与单个矿池竞争。

最终，Flashbots建立的利润分配秩序可能会形成一个以套利和清算机器人为主导的拍卖市场，杜绝搭便车行为。这些机器人出价的 mev 本质变成了为获得交易隐私以抵御抢先攻击而支付的价格发现溢价。

对于矿池，理论上存在风险规避。毕竟以太坊官方客户端版本已经运行多年，其安全性已经得到验证。不过近60%的算力还是切换到了第三方版本，确实值得关注。部分原因可能是，在 EIP-1559 的推动下，矿池逐渐进入 MEV 市场，面临选择——自己参与 MEV 竞赛，还是采用 MEV-geth 版本并遵循市场秩序由 Flashbots 创立。对于本身不充当搜索者的矿池，使用MEV-geth可以简单的增加矿工的收益，避免矿工的流失；对于具有搜索能力的矿池，取决于采用 MEV-geth 后放弃的机会成本，例如，MEV-geth geth 目前规定，一个区块中只能插入 1 笔 MEV 交易，矿池可以自行组装一个包含 1 笔或多笔 MEV 交易的区块，以获得更大的收益。但是寻找MEV需要矿池有相关技能，消耗更多的资源，减少了他们的净收入。

总结与思考

我们欣喜地发现，区块链基础设施为去中心化市场造了轮子，生态开始迭代发展到各个细分领域，我们有幸关注到了MEV等有趣的新市场。

MEV让我们关注交易数据的价值和区块空间排序的重要性，也让我们思考除了矿工、矿池、用户之外的一些新角色。虽然Flashbots还有很多改进，但它给了我们一个很好的例子，告诉我们如何为这个新兴的交易市场提供秩序，消除一些对整体经济发展不友好的因素，建立网络空间的文明。在此驱动下，矿工可提取价值有望在交易隐私得到保护后逐渐演变为常规的价格发现溢价。

就像Flashbots试图对区块链系统的未确认交易池进行分叉和改造一样，去中心化系统的机制设计仍有优化空间，值得更多思考。

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