万字长文读懂以太坊MEV区块构建者

金色财经 view 6330 2023-2-7 15:19
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1、本文要点

MEV-Boost创建以来,MEV(Maximal Extractable Value,即最大可提取价值)供应链变得更加复杂,MEV-Boost是以太坊上的验证者用于赚取MEV的标准化软件权益证明(PoS)。

新的利益相关者(即构建者)负责构建一个完整的包含优化交易的区块,以最大化优先费用(priority fees)和MEV奖励。

构建者专门开发用于模拟区块的专有模型,并通过链下MEV市场(即中继)进行有效传播。

由于成为以太坊的构建者需要专业技能,有人担心构建者生态将在长期内变得中心化

为对抗构建者中心化的负面网络影响,以太坊开发人员和Flashbots团队正在就若干潜在解决方案进行探讨,例如包含列表(inclusion lists)、部分区块拍卖及S.U.A.V.E.。

2、前言

2022年1月1日至2022年12月31日期间,以太坊产出的最大可提取价值(MEV)为1.33亿美元。(下图数据包含Flashbots根据以太坊上MEV的新识别方法更新的数据,可能与Galaxy Research去年的MEV报告中数据有所不同)。

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与去年相比,2022年生成的MEV总量明显低于2021年的MEV总量,部分原因是由于熊市环境导致以太坊上的去中心化金融(DeFi)活动急剧下降。此外,MEV搜寻者之间日益激烈的竞争也有助于提高DeFi市场效率,从而降低MEV的利润率。截至第三季度末,大部分MEV收益都归以太坊矿工所有。然而,在以太坊合并升级之后,大部分MEV收益开始流向验证者,因为他们取代了矿工成为网络的主要安全提供者和区块提议者。(在以太坊上,验证者代表32个ETH的质押存款。)

截至2022年12月,大约有80%的以太坊验证者通过MEV-Boost这一中立第三方软件获取MEV。MEV-Boost是由Flashbots与以太坊核心开发人员合作设计的,是一个允许验证者与多个链下市场连接以拍卖区块空间(也称为中继)的软件。通过中继,验证者接收包含优先费用及由第三方区块构建者构建的MEV区块。

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第三方构建者和中继是以太坊MEV领域里的新实体,是随着MEV-Boost软件以及构建者和中继代码的开源而出现的。历来,Flashbots是唯一的中继运营商,矿池连接到Flashbots中继以获取MEV。然而,由于MEV-Boost和中继技术的开源,其他MEV中继(如由Blocknative运营的Dreamboat中继)开始与Flashbots MEV中继展开竞争,进一步分散MEV基础设施。Flashbots MEV中继仍然是迄今为止最受欢迎的中继,生产81%的MEV-Boost区块。

在以太坊上坚持中继多样化的长期动机尚不清楚。此外,还有一个担忧是,随着时间的推移,构建者的专业化以及订单流支付(PFOF)活动的增加有利于促成单个构建者的主导地位。由于MEV-Boost的设计仅支持完整的区块拍卖,另一个担忧就是,主要MEV基础设施运营商(如Flashbots)的交易审查可能会导致网络的可信中立性降低。截至2023年1月20日,以太坊每天产生的约67%的区块都由中继主动审查。

本报告将概述以太坊合并后经改进的MEV生态。首先,我们将概览MEV-Boost架构及其主要利益相关者,包括搜寻者、构建者、中继和验证者。然后,我们将讨论围绕MEV-Boost带来的中继审查和构建者中心化的相关问题,以及以太坊核心开发人员和Flashbots团队正在开发的针对这些问题的长期解决方案。

3MEV-Boost概述

MEV-Boost是以太坊上“提议者构建者分离”(PBS)的早期实现。PBS指的是将构建块和提出块的责任划分为两个独立的角色。传统上,公共区块链的安全提供者,无论是矿工还是验证者(或由两者组成的池),负责构建包含用户交易的区块,并将这些区块提交给网络进行验证。在PBS下,安全提供者的角色独立于区块提议者角色,而构建区块的责任转移给第三方。分离这些责任的动机是减少以太坊验证者运营所需的专业知识和硬件要求。通过确保验证者之间的竞争不依赖于专门的技能或设备,新参与者进入验证者池的门槛仍然很低。PBS的主要目标是鼓励尽可能多的参与者为以太坊的安全和去中心化做出贡献。

MEV-Boost是实现PBS全面愿景的初步步骤,因为MEV-Boost软件依赖于链下市场(中继)。中继的作用是通过检查区块奖励付款,监控参与者之间的活动,并确保验证者不会通过窃取构建者的区块来抢跑(front-run)构建者,从而确保构建者和验证者之间的诚实行为。PBS的完整愿景削弱了中继的可信角色,并将构建者和验证者之间诚实参与的规则写入以太坊的协议层。由于合并升级的复杂性,以太坊核心开发人员同意将PBS的编码延迟到以太坊的协议层。同时,为了解决MEV动态对验证者的直接影响,以太坊核心开发人员和Flashbots研发团队创建了MEV-Boost。

MEV-Boost是一个“side car”软件,与以太坊验证者运行所需的核心软件(即双执行层和共识层客户端软件包)一起运行。通过运行MEV-Boost软件,验证节点运行者可以连接多个中继,并开始从含MEV的构建者那里接收预构建区块。验证者只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,他们不会看到区块的内容。这种级别的隐私性确保验证者不能通过复制和重建第三方构建者构建的区块来抢跑构建者。据估计,通过Flashbots MEV中继产生的区块利润是其他区块的两倍。本地构建的区块是指验证者从其以太坊内存池的本地视图进行自身构建。来自中继的区块由构建者构建,这些构建者打包来自搜寻者、私人订单流(意味着直接来自个人和实体)以及本地内存池的交易。

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接下来,我们将深入研究搜寻者、构建者、验证者和中继的关键特性。

搜寻者

搜寻者通过在一个区块内对用户交易的执行进行排序来确定提取MEV的机会。搜寻者在积极监控公共内存池,并确定利润最大化方法,以从用户交易中提取价值,有时还会导致去中心化交易所(DEXs)交易下滑和更糟的执行。MEV策略通常模仿传统股票市场的做法,如frontrunning(抢先交易)、sandwiching(三明治交易)、stop hunting(猎杀止损)和arbitrage(套利)。在2022年提取最多价值的MEV策略是套利。根据EigenPhi的数据,套利约占2022年所有MEV收入的一半。下图显示了搜寻者每天赚取的套利收入占总MEV收入的百分比:

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虽然某些类型的MEV对最终用户有利,如套利和尾随(backrunning),但其他类型的MEV,如sandwiching,则不然。某些去中心化交易所(DEXs),如CowSwap,旨在通过使最终用户受益的订单执行来降低链上的负MEV。在CowSwap上,称为solvers的专业搜寻者正在竞标执行链上用户交易的权利。能够提供最佳订单执行的solver将能够为用户的交易提供最具竞争力的价格。solver可以通过与构建者建立排他性关系,使用户交易在区块顶部执行,或通过将多个用户交易组合在一起最小化交易下滑,从而获得相对于其他solver的竞争优势。没有什么可以阻止solver的用户交易执行被常规搜寻者抢跑(frontrun)或被三明治(sandwich)。然而,在这些情况下,solver是为不良订单执行支付成本的一方,因为solver为用户交易支付的费用先于任何链上交易执行。

在CowSwap上有超过10个solver在竞争用户交易。然而,CowSwap只是以太坊上若干DEX中的一个,监控用户交易并捆绑交易是件有利可图的事。在Uniswap和Curve等其他DEX上,用户直接在链上执行自己的交易,一般搜寻者会竞标在中继上重新排序执行的权利,这部分内容将在后文进行详细讨论。以太坊上最赚钱和技能最娴熟的搜寻者是那些监测和分析链上活动——特别是去中心化金融(DeFi)交易——的专家。搜寻者需要对金融市场和交易有强大的了解,因为这些技能对于识别和利用创造MEV的市场低效至关重要。以下是2022年以太坊十大最具竞争力的MEV搜寻者:

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MEV是一个零和游戏。从重新排序交易中提取价值的机会数量是有限的,而识别MEV机会最快的搜寻者往往是赚取最多MEV的那个。为了最大限度地提高收益,有竞争力的搜寻者将编写脚本来自动开发易于识别的MEV机会。此外,搜寻者可以运行专用硬件或订阅提供以太坊内存池低延迟视图的付费服务,以更快利用待处理用户交易。为了击败其他搜寻者,经验丰富的成熟搜寻者可能会部署复杂的策略,包括多次代币兑换、机器人以及通过手动搜寻链上活动,以实现更大的利润。

构建者

构建者是MEV供应链中的新利益相关者,负责将来自搜寻者的交易包,以及来自公共内存池和私人交易订单流的单个交易打包到块中。构建者本身在某种程度上也是搜寻者,因为构建最大利润区块的任务并不仅仅依赖于重新排序搜寻者包——它还依赖模拟如何使用来自内存池和其他来源的可盈利交易填充未被交易包占用的区块空间。后者需要一些基本的搜寻策略知识。虽然搜寻者可能专注于从特定的DeFi协议中提取MEV的任务,但构建者通常对区块包含的合格交易有更广阔认知,并专注于多个源的完整区块模拟任务。

先进的硬件

在一个区块中模拟多个交易包(bundle)和交易、计算和评估其价值的任务是计算密集型的,要求先进的硬件,例如多个完整节点的操作。像搜寻者这样的构建者必须设计自己独特的技术,以便根据输入的交易数据有效地模拟完整区块。构建者通常会等到最后的可能时机才会提议一个完整区块,以最大限度地将最多潜在MEV数量包含入区块中,这需要极低的提议区块延迟和极低的以太坊内存池视图延迟。

在以太坊合并之前,将搜寻者的交易包打包到区块中的任务曾经是矿工和矿池的职责。那么,根据其twitter profile,以太坊的顶级构建者之一Builder 0x69本身就是前矿池运营商,这也就不足为奇了。

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在合并之前,矿工们花费大部分电力来解决一个数学谜题,该谜题也被称为哈希函数,且解谜次数越多越好。第一个发现可接收哈希指的矿工将有权提议下一个区块。矿工还花费电力对搜寻者的交易包进行排序和重新排序,以最大限度地提高他们从区块中获得的奖励。快进到2023年1月,现在,验证者已经取代矿工,在以太坊上进行区块提议几乎不会消耗电力。他们是由协议随机选出的。此外,如果他们没有获得MEV奖励,也没有从本地内存池中构建一个区块,验证者将在区块内按优先费用从高到低排序交易。不需要复杂的区块模拟。另一方面,构建者依赖类似于合并前各竞争矿池所使用的策略,以最大化他们可以在区块中赚取的MEV。

搜寻者合作

除了先进的硬件,构建者还依赖于与专业搜寻者的密切合作,在比他们的策略更复杂、更有利可图的策略中识别MEV。从搜寻者角度来看,构建者可能会抢先打包搜寻者交易包并窃取他们的MEV,这就是为什么一些搜寻者如果有足够的资金和资源,就会选择运营自己的构建者节点,以及为什么诚实构建者的可信声誉是促进专业构建者和独立搜寻者之间密切合作的关键。除了与搜寻者密切合作之外,构建者还通过私人或独家订单流进行竞争。区块链基础设施公司Blocknative运营一个构建者节点和一个中继,该公司估计,由第三方构建者构建的区块中大约有3.8%的交易来自公共内存池之外的私有源。

区块补贴

一旦构建者锁定了一个有利可图的区块,他们就会计算一个包含在区块中的出价,要么作为有利可图的优先费用,要么作为区块创建后从构建者直接转移到验证者的价格。出价越高,构建者越有可能看到其区块被包含在链上。构建者之间的最后一场竞争是通过区块补贴进行的。以太坊上至少有五个构建者提议的区块出价高于区块奖励价值,这表明这些构建者正在以某种方式补贴他们的区块。在每天提议区块数量最多的10个区块构建者中,有4个要为其区块提供补贴。

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BloXroute创始人Uri Klarman表示,BloXroute构建者可以使用其他业务收入流的收入来持续补贴他们的区块。构建者0x69似乎正在补贴自己的区块,作为一种鼓励搜寻者提供更多bundle流的临时性手段,并与搜寻者建立了可信关系。另一种解释可能是,某些区块补贴可能是搜寻者直接支付给构建者的,为了包含链上未捕获的bundle。

区块补贴的普及帮助某些构建者(如Builder0x69和BloXroute)领先其他构建者。然而,最终决定构建者盈利能力的是多种因素的综合作用。在过去的一周中,以太坊上最赚钱的两个区块构建者是Flashbots和beaver.build,在没有使用任何补贴的情况下,总共包含了16,000多个区块入链。

中继

深入研究构建者的竞争动态就会发现,重要的是要考虑到一些构建者,如Flashbots,也运营自己的MEV中继。尽管企业运营自己的中继几乎没有经济激励,但自转向PoS以来,中继运营商的数量只增无减。背景介绍:中继是链下市场,构建者参与盲拍,将其区块出售给验证者。大多数运营商并没有从中继业务中获取收入,部分原因是第一个构建开源、无需许可和高性能中继的实体免费提供了该服务,将其视为公共产品。

Flashbots是一家由风投支持的企业,多年来一直在以太坊上构建和运营MEV相关的基础设施。考虑到目前最受欢迎的中继仍然是由研发机构Flashbots运营的中继,对大多数中继运营商来说,收费运营高性能的竞争性中继是毫无经济性可言的。然而,区块链基础设施公司BloXroute是少数几个对中继服务收费的公司之一,它也运营并补贴自己的构建者。大多数其他公司如Blocknative、Relayooor、Agnostic和Ultrasound等都没有这么做。

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中继运营动机

实体运行中继的动机可能源于想要提高自身的品牌知名度,并帮助以太坊上的MEV生态变得更加去中心化。构建者0x69在Discord上的一篇文章中表示,他们推出relayooor中继的目标是在以太坊上“至少有一个完全开源的无审查无需许可的(对于构建者来说)中继”。但随着另外两个类似中继的出现,Builder 0x69补充说,relayooor可能会在下一次以太坊网络升级中被淘汰。促进中继数量的多样性有利于以太坊的健康发展。中继的多样性确保了任何一个中继软件中的潜在漏洞不会显著妨碍验证者获得MEV,因为他们可以轻松地切换使用其他中继。这也是在以太坊上促进客户端多样性的基本原理。

MEV-Boost软件功能的核心是验证者能够连接到多个中继,从而减少对某个MEV基础设施提供商的过度依赖。从验证者的角度来看,中继的可选性是一个特别重要的特性,鉴于在以太坊合并之前,矿工通过操作MEV-Geth软件来获得MEV所使用的唯一中继是Flashbots中继。Flashbots中继审查交易,以遵循美国的制裁。截至2022年12月,以太坊上有10个中继,其中6个没有进行用户交易审查。在6个非审查中继中(包括Agnostic、Ultrasound、Relayoor、Bloxroute Ethical、Bloxroute Max Profit以及Manifold),其中5个是未经许可的,这意味着任何构建者都可以向中继提交区块。唯一经许可并要求构建者在提交区块之前被列入白名单的非审查中继是Bloxroute Ethical。Bloxroute Ethical有意拒绝来自被检测为私人订单流交易源的构建者的区块,目的是为用户提供更“道德”的中继替代方案。Flashbots中继是一种审查和未经许可的中继,是最受欢迎的中继,赢得了最多的区块。然而,其主导地位正逐渐减弱,如下图所示:

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在利他原因之外,构建者可能会选择运营自己的高性能中继,这样他们的区块可以比在其他情况下更快到达验证者那里。接收来自任何构建者区块的无需许可的中继必须模拟构建者提议的每个区块,以确保提交的区块是有效的。这在在无需许可的中继上进行的盲拍中产生了一定的延迟。被列入白名单的受信任的中继构建者的区块不需要检查,可以通过区块竞标过程快速跟踪,这就是为什么某些构建者可能会选择垂直整合他们的MEV业务并运营自己的中继。

中继运营成本

根据中继的性能不同,中继运营成本可能会有很大的不同。例如,如果中继是无需许可的,向更多的构建者开放,因此,可能会有更多有利可图的MEV区块,需要设置防范拒绝服务(denial-of-service)攻击和垃圾邮件保护的防护栏。此外,在向以太坊上的验证者发送区块时,试图最小化延迟的高性能中继必须设置多个可以处理可变负载条件并维持高带宽网络的服务器。考虑到中继必须模拟第三方或非白名单构建者提交的区块,以确保它们的有效性,并于每epoch重新注册所有连接到中继的验证者,更应如此。这些运营高性能的竞争性中继的成本就算没有超过每月10万美元的话,也可能是每月数千美元。然而,并不是所有中继都能进行性能优化,尤其是那些作为公共产品构建的中继。

除了中继间技术能力和容量的差异之外,中继(类似于构建者)的区别还在于它们的声誉。中继最大的竞争优势是正常运行时间、可靠性,以及在构建者和验证者之间公平处理区块的经验证的优良记录。中继在以太坊的MEV供应链中处于独特地位,作为基础设施,可以在验证者将区块提交到链上之前,显示关于区块及其内容的秘密信息。因此,构建者和验证者必须相信中继运营商不会恶意操作。恶意中继运营商可能会对Flashbots发布的原始中继规范进行修改,从而使他们能够抢先于其他构建者进行区块竞标。为了提高对中继的信任,大多数中继运营商开放了他们的软件源代码,并为所有人创建了公共端点,以便实时监控其中继活动。

BloXroute的MEV中继在以太坊合并升级激活几天后出现了明显报错,这导致验证者错过了网络上大约88个区块提议。BloXroute验证者因临时中继故障而损失的资金进行了补偿。验证者的补偿是一个有争议的决定,被Blocknative等其他中继运营商视为创造了“负经济”。基于运行与Flashbots中继相竞争的高性能中继的成本(对用户来说是零成本),以及对因中继故障进行用户补偿的期许,中继运营商似乎没有强大动机来建设高性能中继。事实上,尽管以太坊上的大多数主要质押池都与多个中继相连,但Flashbots中继通常占据主导地位,因为该中继先于其他中继提议了最多的区块数量。因此,中继之间的竞争,就像构建者之间的竞争(在某种程度上,构建者本身就是搜寻者),可能会随着时间的推移而减弱,并形成中心化局面。

验证者

以太坊上的验证者赚取被动收入。除了初始的32个ETH和软件配置之外,验证者几乎没有进一步优化的空间来大幅增加他们的奖励,这是设计决定的。如果消耗更多的电力或使用昂贵的专门硬件确实能够影响验证者的奖励,那么验证者之间的竞争将导致专业化和潜在的中心化。正如以太坊创始人Vitalik Buterin所说的,目的是让验证者保持“as dumb as possible”。

对MEV-Boost的批评之一是,网络通过降低验证者之间专业化和中心化的风险,将风险转移给第三方构建者。Flashbots和以太坊核心开发人员认为,与以太坊协议不直接交互的实体所包含的风险略优于验证者。然而,对构建者的中心化激励仍然会导致同样的问题,即MEV奖励集中到一小群老练的参与者身上,他们通过积累更多的ETH供应对以太坊施加影响。后文将详细讨论有关构建者中心化问题的解决方案。

虽然验证者运营中专业化的机会很少,但一旦涉及到质押池便有了专业化机会。质押池是代表个人运营验证者节点的实体。通过一个池而非设置一个独立的验证者节点进行质押有若干优点。最有能力提供质押服务的实体通常是加密货币交易所,因为它们已代表个人进行资本托管和部署。

从交易所角度来看,通过向用户提供存款收益,提供押注服务是激励用户将资产长期储存在其平台上的一种简单方法。大多数质押池还为用户提供了低于32 ETH的质押能力,并为验证者技术设置中的故障提供了一定程度的保障。以太坊的第二大和第三大质押实体都是交易所。

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第一大质押实体是流动性质押服务提供商Lido。流动性质押衍生品(LSD)是代表质押ETH的资产,可以在以太坊上自由交易。用户经常将他们的LSD再抵押到去中心化金融(DeFi)应用程序中,如Aave,以赚取额外收益。Index Coop协议为用户提供了一种名为icETH的衍生资产,该资产自动从再抵押为Aave的ETH质押中赚取收益,然后用于获得更多的ETH质押。有时,Index Coop的收益几乎是普通ETH质押的两倍。

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在采用方面,将所质押的ETH进行再抵押利润丰厚,使流动性押注服务提供商相对于个人质押者和常规押注池具有竞争优势。然而,在流动性押注服务提供商中,处于最大竞争优势的特征是“赢者通吃”。尽管还有其他的流动性质押提供商,但没有一个像Lido那样受欢迎,因为Lido的stETH代币在DeFi市场上积累了最多的流动性。stETH的深度流动性在一定程度上是由于与主要DeFi协议(如Curve及Yearn Finance)的关键集成。由于更大的技术或监管风险,stETH的替代物通常相对于ETH以更大的折扣价交易,并且提供的历史回报没有stETH那么高。与过去的趋势相反,Frax Finance等新的质押协议部署了两个代币模型,允许用户获得高于平均水平的收益。在中心化交易所之外,其他最适合作为质押池竞争的唯一实体是向用户提供LSD的服务,在这些服务中,LSD协议拥有最大的市场深度。

4、中继审查问题

合并后以太坊上的MEV供应链仍然容易受到监管捕获,因为过度依赖Flashbots中继等Flashbots产品。以太坊上发布的所有区块中,60%以上是通过Flashbots中继构建的,带来了对用户交易行为的强制审查。除了Bloxroute的“监管”中继等其他审查中继外,审查用户交易的区块比例大约为70%。

自以太坊合并和MEV-Boost软件激活以来,以太坊上运行的非审查中继的数量逐渐改善。2022年11月,三家新运营商Gnosis、Ultrasound Money和Builder 0x69推出了自己的中继基础设施,以提高以太坊的抗审查性。然而,随着其他新中继的出现,Flashbots中继的主导地位并没有实质性下降,因为Flashbots中继自发行以来一直保持着近乎完美的正常运行时间的良好记录,并拥有免费的、无需许可的功能,这意味着验证者和构建者不必付费、不必列入白名单,就能连接到中继。如前所述,可靠性是中继最重要的竞争特性之一,这就是为什么Flashbots中继的无中断运行时间越长,它就越会成为所有验证者信任并使用MEV-Boost连接的中继之一。

以太坊核心开发人员和Flashbots团队认为中继审查是一个短期问题,因为即使中继多样化没有改善,也有计划将中继完全从MEV供应链中移除。启发了MEV-Boost的PBS完整愿景,将中继的作用写入以太坊协议。

协议层PBSEnshrined PBS

写入协议的提议者构建者分离,也称为协议层PBS,是建设MEV-Boost作为一种临时性解决方案的最初动机,以减轻合并后MEV对以太坊的中心化影响。协议层PBS的实现是以太坊核心开发人员的一个活跃研究领域,除此之外,他们还在进行其他重要的专注于可扩展性以及状态增长(如danksharding)和状态过期的协议级变更。协议层PBS的核心挑战之一是以去中心化的方式设计一种促进区块拍卖的方法。协议层PBS将要求以太坊协议创建并记录来自构建者的区块竞标规范列表,并确保验证者在链上执行构建者的区块后从构建者那里收到付款。

关于协议层PBS的最初提案由Vitalik Buterin于2021年6月撰写,提供了两种不同的实现思路。第一个思路建议构建者首先将他们创建区块的一部分发布到链上,连同他们对提议者的付款以及验证区块的加密签名一同发布。然后,被选择在以太坊上提议下一个区块的验证者将审查支付列表,选择报价最高的一个,然后胜出交易包的构建者将显示区块的完整内容,供验证者提议。

第二个思路有些类似,但验证者不是从部分区块列表中选择的,而是签署一个将自己提交给不同交易包列表的语句(statement),就它们在链上的执行内容而言,为验证者提供了更高级别的可选性和灵活性。这个方式需要一个新的罚没条件,如果验证者没能提议出列表中里的一个交易包,就会遭到惩罚。自Buterin的最初提案以来,围绕着协议层PBS的替代范式出现了新的讨论,例如重新设计核心机制,使竞标过程在一个slot而非两个slot内进行。(背景知识:slot是信标链上的时间单位,持续12秒。在这12秒内,验证者可以提议一个区块。)

Flashbots的创始人Phil Daian也提出了一个“轻”版本的协议层PBS想法,在这个版本中,验证者和构建者根本不必参与区块拍卖。相反,验证者通过创建新的交易类型从构建者中选择最有利可图的付款。新的交易类型将把区块的数据可用性权传输让给被选的构建者。

PEPCProtocol-Enforced Proposer Commitments

与协议层PBS相比,以太坊开发人员正在考虑另一种可能的框架,用于在协议层启用区块拍卖。这个框架被称为PEPC(Protocol-Enforced Proposer Commitments),它试图通过让验证者围绕区块创建方式执行更复杂的规则来实现区块奖励分配机制,即对gas的使用实施限制,限制块空间的使用,传达状态访问列表,并规定交易流的兼容性。EigenLayer是目前正在开发中的智能合约协议,它可以作为PEPC和其他与对验证者应用额外罚没条件相关实验的试验场。

EigenLayer协议使验证者能够通过将质押的ETH重新质押到以太坊、其他应用程序和可替代区块链协议中以获得额外收益。在EigenLayer上设想了两种再质押模式:通过更新验证者取款凭据来进行本地再质押,以及通过将流动性质押衍生代币存入EigenLayer智能合约来进行流动性再质押。通过EigenLayer智能合约进行再质押,可以通过对验证者实施额外的罚没条件来实现。根据验证者通过EigenLayer协议选择的中间件和规则,对不当行为得以进行额外惩罚,将再质押带来的以太坊安全风险降至最低。

EigenLayer预计将在2023年的某天推出其再质押服务。在其发布的第一阶段,EigenLayer将只允许验证者选择一组精心挑选的再质押中间件。例如,验证者将能够在Eigen数据可用性(Eigen Data Availability)层进行再质押,该层被设想为提供高度可定制化和超级可扩展的数据可用性服务的L2 rollup,如Arbitrum和Optimism。然而,随着时间的推移,我们的愿景是在EigenLayer上实现无需许可的创新,并允许用户创建和启动他们自己的再质押中间件。理论上可以在EigenLayer上开发的再质押中间件之一是部分区块拍卖。

在MEV-Boost和使用中继的情况下,验证者不能将自己的交易插入到第三方构建者构建的区块中,因为在区块被提议上链之前,他们看不到区块内容。中继只向验证者显示区块头和奖励。只有在验证者签署区块头后,中继才会发送回区块的完整内容,以便验证者提议上链。这是为了确保验证者不能通过查看区块内容并重建区块来抢跑构建者。然而,如果通过EigenLayer对抢跑构建者的验证者施加额外的罚没规则,就可以更大程度保证构建者的区块部分在区块起始时就被正确包含,否则,再质押的验证者将面临严重的罚没惩罚。

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EigenLayer协议将充当中间件软件,以促进构建者和验证者之间的竞标过程。这是一个重要的功能,可以消除围绕中继审查的担忧,并通过归还验证者提议将交易包含入区块的能力,确保以太坊的抗审查质量得到强化。此外,EigenLayer的长期愿景支持一套完整的再质押中间件和罚没原语,这是研究PEPC的基础。PEPC的许多组件将通过EigenLayer的开发进行测试,就像目前通过MEV-Boost对PBS背后的核心原理进行测试一样(先于协议层PBS)。

协议层PBS和PEPC距离实现可能仍有数年之遥。需要进一步研究协议层解决方案和验证者行为相关的三级效应的复杂性。除了进一步的研究,还有其他协议级的升级,旨在改进以太坊虚拟机和可扩展性,现在合并已经结束,这些升级可能会得到优先考虑。然而,在MEV区块拍卖的协议层解决方案到位之前,中继抢跑构建者的风险仍将存在。为了降低这种风险,短期内中继的多样性非常重要,其他的临时性解决方案也很重要,例如,可以通过新的智能合约协议(如EigenLayer)或可替代网络级解决方案(如shutterized信标链概念)。背景补充:由Gnosis首席执行官Martin Köppelmann提出的shutterized信标链提议通过分布式密钥生成有选择地对用户交易进行加密,这样交易内容直到被包含入链后才会被显示。shutterized信标链的概念证明预计将于今年晚些时候(2023年)在Gnosis链上实施。

5、区块构建者中心化问题

除中继审查之外,人们担心区块构建将集中于少数专门实体。背景介绍:以太坊上的验证者负责构建、提议和验证区块。验证者拥有排序、重新排序、审查交易及将交易插入区块的特权。构建有利可图的区块是一项资源密集型活动,因为区块构建者只有很短的时间(大约12秒)来运行若干不同的区块模拟,以确定最大化区块奖励的区块。将资源密集型和高度可优化的区块构建活动留给合并后的验证者,自然会使大型、复杂的质押池相较于独立验证者更具优势,因为前者可以投资最佳的区块构建解决方案,而后者则不能。因此,为了防止MEV成为以太坊的中心化力量,MEV-Boost将区块构建行为与验证者相分离,验证者是PoS下的区块提议者。在PBS模型下,验证者无论是由大型质押池运营,还是由独立的节点运营商运营,都可以将构建包含MEV奖励的盈利区块的职责外包给第三方区块构建者。通过这种方式,可以避免合并后的MEV奖励集中到大型质押实体手中。

然而,将区块构建活动外包给第三方区块构建者意味着区块构建者市场仍有中心化的可能性。虽然这是一个比因MEV而形成中心化验证者更好的选择,但仍然不够理想,并且在MEV供应链的高层产生了监管捕获的风险。为了减轻构建者中心化的负面外部性,Flashbots在近几个月对MEV-Boost软件进行了微调,其中最值得注意的是允许验证者对他们从中继接收到的区块设置最低出价。通过将最低出价设置为零以上,如果第三方构建者构建的区块的奖励不超过一定的阈值,验证者节点运营者可以自动从以太坊内存池本地构建区块。除了最低出价外,以太坊核心开发人员正在对以太坊引擎API进行调整,以帮助验证者更容易地比较本地构建区块的奖励和第三方构建者构建区块的奖励。

截至2022年12月31日,75%的MEV-Boost区块由Flashbots构建者构建。通过竞争,Flashbots构建者的主导地位正在逐渐减弱。由匿名构建者构建的区块的比例从2022年9月的不到10%增加到2022年12月底的近50%。

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除了日益激烈的构建者竞争之外,以太坊核心开发人员和Flashbots团队还在讨论其他一些解决方案,以解决区块构建者中心化的负面外部性问题。

抗审查列表crLists

第一个也是最简单的解决方案是抗审查列表(crLists)。早在2022年1月,以太坊核心开发人员就一直在就这个想法进行讨论。它提出了一个第三方区块构建者在构建区块时必须包含的交易列表。这确保了即使区块构建市场变得中心化,构建者也没有权力审查交易,从而通过构建符合监管的区块来降低以太坊的可信中立性。使用crLists,验证者将能够强制包含来自公共内存池的交易列表,区块构建者必须接受这些交易列表将其包含到他们的区块中。就实现而言,crLists并不难。Flashbots的产品主管Robert Miller在播客中表示,如果以太坊核心开发人员就代码更改达成足够的共识,crLists可以在短短2到3个月内实现。然而,对于在协议级别上强制实施crLists,开发人员之间几乎没有达成共识,因为有些开发人员认为crLists对于构建者中心化问题来说是一个过于短期的解决方案。还有些开发人员认为,通过将构建者角色去中心化来解决问题的根源将是更有效的解决方案,而非通过实施crLists。

协作构建区块

目前正在研究如何重新设计构建者的核心职责,以便多个构建者可协作创建单个块。构建者依赖于高度专业化的算法,以一种有利可图和有竞争力的方式排序来自搜寻者和本地内存池的交易包。并非一个构建者使用其专有技术来构建一个完整区块,而有可能是多个构建者运行他们的算法来协作构建一个区块,这样不同交易包聚合技术的组合将比一个不与其他构建者合作的构建者单独构建自己的区块产生更有利可图的区块。只有当构建者能够独立于其他构建者运行他们的算法,并在某种程度上密封自己那部分区块的内容,防止其他构建者窃取他们的MEV时,这才有可能实现。通过去中心化计算和硬件的开发,若干独立的构建者可以在不泄露敏感信息的情况下将资源集中在一起进行区块构建。围绕细分区块构建者职责的讨论通常依赖于高级密码学的使用,如零知识证明和多项式承诺(polynomial commitments)。与crLists相比,去中心化区块构建者的方法是一个不太明确、欠发达的研究领域。

SUAVE解决方案

Flashbots正在积极研发一种解决方案,通过协作构建区块去中心化区块构建者的角色。该项目称为SUAVE(Single Unifying Auction for Value Expression)。SUAVE于10月14日由Flashbots联合创始人Phil Daian在以太坊年度开发者大会Devcon上发布。Daian将其描述为一个感知MEV的加密内存池,用于将MEV利润返还给最终用户。11月下旬,Flashbots发表了一篇题为“The Future of MEV is SUAVE”(MEV的未来是SUAVE)的博客文章,透露了有关该项目的更多详情。该文章将SUAVE描述为一个独立的区块链网络,可用于提取跨链MEV。“重要的是,SUAVE不仅仅对单个区块链进行排序。我们将SUAVE设计为所有区块链的内存池和区块构建者”,文章如是说。

目前,关于SUAVE如何运行的技术细节还很少。当前可获得的关于SUAVE的信息说明了启发产品架构的思维框架,并没有详细描述SUAVE的自身架构。理论上,SUAVE将成为一个区块链,能够接受来自多个区块链的用户偏好表达,然后协助去中心化的区块构建者网络向其中的每个网络以无需信任的方式提议区块。SUAVE链将由三个主要部分组成:普遍偏好环境、最优执行市场和去中心化的区块构建网络。

万字长文读懂以太坊MEV区块构建者

偏好环境被设想为尽可能灵活,这意味着用户应该能够表达他们的偏好,不仅是关于MEV,而且是任何类型的交易排序或在一个块中的位置。这个偏好将与一个竞标合约相关联,用户将锁定一定数量的ETH来激励他们所声明偏好的执行,这可以像表示区块链的状态是Y一样复杂,也可以像表示交易X将被包含在区块链的下一个区块中一样简单。

偏好随后被传递到执行市场,在那里被称为执行者的参与者相互竞争,尽可能提供用户偏好的最佳执行。今天,构建者可以被认为是搜寻者出价的执行者。在SUAVE链上,执行者将处理各种交易偏好,以换取用户在偏好市场锁定的ETH。SUAVE链的最后一部分是去中心化的构建者市场。在三个市场中,关于去中心化构建者市场的详细信息是最少的。在高层上,SUAVE链将使构建者之间能够使用secure enclaves来保护区块内容的隐私,从而协作构建区块。

执行者将监听偏好市场,并运行算法,在一个区块中合并不同的用户偏好和搜寻者交易包。这些区块将被迭代改进,并在执行者之间传播,这样最终区块将包含多个执行者的贡献。通过这种方式,虽然SUAVE的去中心化区块构建网络可能会在区块构建过程中引入更多延迟,但也可能会产生更有价值的区块,因为区块从许多构建者那里和区块构建算法中生利。

为了确保在区块构建过程中用户偏好不被泄露,构建者将被要求在一个安全的enclave中运行他们的交易排序算法,这是指在计算机上处理代码和数据的隔离计算环境。历来,一直存在涉及使用secure enclaves的硬件相关漏洞,这就是为什么在SUAVE中使用secure enclaves可能会带来安全风险。Flashbots表示,他们正在探索secure enclaves的替代方案,包括可信执行环境、完全同态加密、阈值加密以及多方计算。然而,根据Flashbots的说法,基于目前可用的技术,secure enclaves是未来3到6个月内促进去中心化区块构建的最佳短期解决方案。SUAVE的完整愿景(将支持上述所有三个组件)可能在数年内都无法实现。

Flashbots关于SUAVE的设想很大,但今天我们几乎看不到什么公开详情。关于SUAVE设计的一些重要方面仍然不明朗,包括:

跨域区块空间拍卖。目前尚不清楚SUAVE链如何能够支持跨域区块空间拍卖,并插入其他可替代L1区块链。对于偏好市场上以ETH计价和支付的竞标合约,SUAVE链将要求用户将其资产桥接,但这种桥接架构的细节尚不清楚。然而,最近Flashbots论坛上的一项提议建议将SUAVE构建为以太坊上的L2 rollup,而非L1区块链,这将降低桥接风险。

用户回扣。目前,用户针对从他们的交易中提取的MEV收取回扣的确切机制还不明确,但据报道,这将是SUAVE实现的第一部分。

secure enclaves的应用。目前还不清楚SUAVE将如何使用secure enclaves来去中心化区块构建者的角色,因为SUAVE可能允许执行者在他们自己的设备上托管他们自己的enclaves,或者可能要求执行者使用可信的云托管解决方案。

Flashbots和以太坊基金会的开发人员正在监控和讨论MEV其他几个领域的解决方案,这些解决方案与上面强调的关于降低构建者中心化程度的研究紧密相连,例如:

强化用户交易隐私保护。有时被称为可编程隐私,开发人员正在积极研究通过增强用户交易的隐私保证来降低构建者之间合作障碍的方法。

最终用户的MEV收益。当前以太坊上的MEV供应链确保了MEV的大部分价值收益流向了区块提议者,即以太坊上的验证者,这可能会激励验证者共谋。MEV smoothing是以太坊核心开发人员的另一个研究领域,试图将MEV的区块奖励差异最小化,并抑制验证者共谋。

跨链MEV人们对Cosmos等可替代L1区块链上的MEV缓解策略如何与以太坊上开发的策略相互作用的兴趣层出不穷,特别是鉴于其他链上去中心化金融活动不断增加的趋势。

6、结束语

MEV-Boost实现了更加去中心化的MEV供应链的早期开端,几个不同实体可以作为搜寻者、构建者、验证者或中继参与其中。Flashbots的主导地位应被认为是合并前以太坊现状的诠释,这需要时间来改变。尽管最初人们对网络审查和构建者中心化问题感到担忧,但合并以来关于以太坊上MEV的早期数据表明,构建者之间的竞争正在蓬勃发展,各种不可知的、抗审查的中继正在慢慢蚕食Flashbots中继的主导地位。然而,由于缺乏强有力的激励措施来鼓励搜寻者、构建者和中继之间的竞争,有人担心MEV供应链会被少数成熟的利益相关者所主导。

Flashbots作为一个组织,通过补贴其他中继以及开源他们的策略,继续致力于MEV民主化,以成为以太坊上高效的中继和构建者。以太坊开发人员和研究人员正在研究如何移除连接构建者和验证者所需的可信中继设置。然而,关于协议层PBS的实现,有几个悬而未决的问题,以太坊核心开发人员可能会优先考虑以太坊协议的其他重大升级,例如在PBS实现之前进行proto-danksharding。因此,Flashbots团队和MEV供应链中的其他新实体正在努力进一步优化构建者和中继技术,使其更具弹性和效率。

对于构建者中心化的担忧虽然还不是现实问题,但仍有可能成为现实,特别是在DeFi活动向好、MEV收益变得更加有利可图的情况下。因此,在此期间,开发人员正在寻求若干实现解决方案,即SUAVE和通过智能合约协议(如EigenLayer)进行部分区块拍卖。以太坊开发人员正在一点点接近解决“加密货币的千禧年大奖难题”,即MEV,但在MEV的负面外部性被视为中性化之前,还有很多工作要做。虽然Flashbots在这项工作中先行做了很大一部分,但MEV基础设施的开源旨在使参与的利益相关者的数量多样化。这可能会增加未来的资金和创新量,并提高以太坊上的DeFi成为比传统金融更公平的交易环境的机会。

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Tags: 以太坊 MEV
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