MEV 不可避免,爲了緩解危機,提取必須以無需信任、公平、高效的方式進行。

原文標題:《礦工積極參與 MEV 遊戲,Gas 費上漲,是福是禍?
撰文:Alex Obadia
編譯:屏風

都說 DeFi 要革傳統金融的命,是不是智能合約和礦工取代中介角色,傳統金融的弊端就能被消除呢?如果說金融系統的進化就像打補丁之路,今天我們發現有一個補丁來到區塊鏈之上仍未能被打上。在傳統金融市場上,經紀人作爲客戶和市場之間的中介,對未來可能會影響到市場的買賣單交易有着內幕信息優勢。經紀人有可能會在執行客戶的交易行爲之前,優先執行自己的交易從而獲利,這種行爲在受監管的金融市場中是非法的。

然而這種非法操作卻在鏈上「合法」地上演着。據 CoinDesk 報道,研究顯示在過去一個月,利用以太坊網絡「缺陷」進行合理套利的機器人至少已獲利 1.07 十億美元,這些獲利被稱爲礦工可提取價值(Miner Extracted Value,簡稱 MEV),這種「合法」操作,這就是我們經常聽到的搶跑交易(frontrunning),如今越來越多礦工積極參與獲取 MEV 的遊戲。礦工的權力也許比我們想象的要大多了,他們是如何進行搶跑以獲得 MEV 的,這些操作將會對以太坊生態造成什麼影響?

致力於減輕 MEV 給智能合約區塊鏈帶來的負面外部性和風險的研究和開發組織 Flashbots 首次對 MEV 進行深入研究,他們從 2020 年的第一個區塊開始扒底研究 Ethereum 區塊鏈,對超過 130 萬筆 MEV 交易進行了分類,發現自 2020 年 1 月 1 日以來,至少有價值 3.14 億美元的 MEV 被提取,失敗的 MEV 交易浪費了 450 萬美元的 Gas 費,相當於浪費了 4500 個以太坊區塊空間!以下是 Flashbots 通過公共儀表板和實時 MEV 交易瀏覽器 MEV-Explore 發佈的研究結果。

MEV 提取量近兩月逾 3 億美元,以太坊生態會受何影響?

引介

MEV 是一個度量指標,它指的是無需許可地對區塊鏈上一個區塊內的交易對進行重新排序、插隊或刪減,從而可以提取的總價值。到目前爲止,以太坊上的 MEV 主要是由 DeFi 交易者和機器人執行那些交易順序很重要的策略時提取的,有一小部分則是這些交易者或者機器人提取 MEV 時所產生的 gas 費。MEV-Explore V0 並不會給出特定區塊中可以提取的理論價值,例如礦工從他們正在生產的區塊中對交易進行重新排序可以獲得多少 MEV,而是專注於目前在 Ethereum 上發生的 MEV 活動的經驗證據。

在 Ethereum 上已經提取了多少 MEV?DeFi 交易員和機器人獲取了多少 MEV?MEV 交易花費的 gas 裏有多少給到挖掘出 MVE 交易方案的礦工?最常見的 MEV 提取策略有哪些類型?哪些 DeFi 協議包含的 MEV 最多?成功和失敗的 MEV 交易會佔用多少網絡資源?

帶着這些問題,我們對 Ethereum 進行了搜刮,覆蓋到 8 種以上的主要 DeFi 協議,並收集了 2020 年 1 月 1 日以來鏈上的 130 多萬筆 MEV 交易。通過我們推出的 MEV-Explore v0 (explore.flashbots.net)公開儀表盤,大家可以實時跟蹤 Ethereum 上最新的 MEV 交易等情況。

自 2020 年 1 月 1 日以來,MEV 提取量至少達 3.14 億美元

從 2020 年第一個區塊(9193266)開始,我們發現以太坊上被提取的 MEV 至少達到了 3.14 億美元(約 54 萬 ETH)的規模,其中包括成功的、被退回的和被檢查的 MEV 交易,以及和這些交易相關的 Gas 費。

MEV 提取量近兩月逾 3 億美元,以太坊生態會受何影響?圖 1:2020 年 1 月至今累計的 MEV

提取的 MEV 大幅增長:2021 年 1 月,MEV 提取額爲 5700 萬美元(4.76 萬 ETH),與 2020 年 1 月記錄的 18 萬美元(1.1 萬 ETH)相比,以美元計價絕對值增長了 300 多倍,以 ETH 數量計算增長了 43 倍。鑑於在數據收集過程中並沒有覆蓋全部的協議和交易類型,我們相信實際提取的 MEV 會高於上述的衡量標準。預計該指標將繼續增長,因爲 DeFi 將會繼續增長、Ethereum 的複雜性會日益增加,複雜性增加將衍生出從交易排序中獲取價值的新方法,更復雜的 MEV 提取方法的出現也將把 MEV 數值推高。

在 MEV-Explore v0 中,我們通過 MEV-Inspect 對 MEV 活動進行量化和分類。目前,我們基於這些指標進行了數據收集,以此觀測了下表所列的 8 個協議(見圖 2)。有許多新興的 DeFi 協議,其 MEV 暴露比較顯著(例如 ESD/DSD),同時也有在 DeFi 大爆發之前就存在 MEV 暴露的 DeFi 協議(例如 Bancor、Kyber、Etherdelta、Airswap),我們正計劃在下一個版本中增加對這些協議的觀察。此外,尚有大量的 MEV 活動未被涵蓋到,比如多重交易機會(例如三明治交易)和 CEX-DEX 價格套利。

MEV 提取量近兩月逾 3 億美元,以太坊生態會受何影響?圖 2:覆蓋的協議

提取的 MEV 都包含什麼?

如上所述,如今 MEV 主要是由交易者抓住那些依賴於交易順序的交易機會而獲得的。這包括 Uniswap 上代幣之間的價格套利、dYdX 上預言機更新後的貸款清算、ESD (算法穩定幣)的兌換券贖回等機會。

我們將 MEV 交易分爲兩大類:成功的和失敗的。失敗的交易包含兩個子類型:退回交易和檢查交易。

成功的 MEV 交易是指那些追蹤 MEV 機會併成功將其捕獲的交易。

退回交易是一種失敗的 MEV 交易,交易者追蹤一個 MEV 機會,但出於種種原因沒能抓住它,比如有人比他們先搶到了機會、他們沒 gas 了或者市場條件發生了不利的變化。

檢查交易是另一種的失敗的 MEV 交易,失敗的原因比較微妙,發送者爲了節省 gas 費,首先會檢查機會是否還存在,然後才啓動他們的 MEV 交易。雖然發送者最終還是要爲他們的檢查支付 gas 費,但其成本比直接啓動交易要低得多。

讓我們來看幾個例子 :

例 1:通過優先拍賣 gas 費的成功 MEV 交易

在 3 個流動性池:Balancer 的 ETH/USDC、Sushiswap 的 USDC/SIL 和 Sushiswap 的 SIL/ETH 之間進行 3 跳套利,支付了 12 個 ETH (當時爲 1.41 萬美元)的交易費用,價值 16.7 個 ETH (當時爲 1.96 萬美元)的提取 MEV。

https://etherscan.io/tx/0x2bde6e654eb93c990ae5b50a75ce66ef89ea77fb05836d7f347a8409f141599f

高額的交易費表明了這樣一個事實,發送者爲了與其他交易者競爭套利機會,在其現有的交易被打包之前,反覆競價提高其套利交易的 gas 價格。一個 gas 拍賣的失敗者在這裏損失了 1.18ETH 的 「檢查」MEV (見例 3)。上面這個獲勝的交易最終支付了 5.16 萬 gwei 的 gas 價格,比當時的平均 gas 價格(94gwei)高 547 倍,但只比失敗者高 2 倍(2.76 萬 gwei)。

tx#1 的提取 MEV 明細:發送方爲 4.7ETH (當時爲 5.5 千美元),該區塊的礦工 F2Pool 爲 12ETH (當時爲 14.1 千美元)。

tx #2 的提取 MEV 明細:該區塊的礦工 F2Pool 爲 1.18 ETH (當時爲 1.4 千美元)。

例 2:失敗的退回交易

一筆試圖從 Cream Finance 的清算中獲取 MEV 的交易,因爲沒 gas 了而失敗,發送者損失了 5.75ETH (當時約 1 萬美金)的交易費用

https://etherscan.io/tx/0x8cfb46876ce1d40250e9690482bdaaffc1f6b60e18c3405ff5e98b636840875f

有這樣一筆交易,爲了清算 Cream Finance 的倉位,使用 1.5M gas,花費近 6ETH 的費用,以申請 8.8 萬 USDC 閃電貸。它一開始是這麼執行的,然後由於缺乏需要的 gas 費而中途失敗。雖然從表面上看 0x8cfb4 看起來很無辜,但其內部交易顯示超過 237 筆。這是一個非常複雜的交易,在 EVM 計算中有着複雜的邏輯,最終使用了 1.5M 的 gas,幾乎是它所包含的區塊的 13%! 不管用了多少 gas,這筆交易還是因爲用完 gas 而失敗了,最終讓發送者損失了約 5.75ETH (當時約 1 萬美元)的交易費用。

在這次「被退回的」交易後,機會仍然存在,被 gas 費第二高(或第一個失敗者)拍賣者抓住了,總的 MEV 提取值爲 4.125 ETH,其中支付的 gas 費爲 3.75 ETH。

tx#1 的 MEV 提取明細:發送者的收入爲 0 美元,該區塊的礦工 Sparkpool 的收入約爲 5.75 ETH (當時約 9.3K 美元)

tx#2 的 MEV 提取明細:發送者#2 的收入爲 0.375 ETH (當時爲 600 美元),該區塊的礦工 Sparkpool 的收入爲 3.75 ETH (當時爲約 6 千美元)

例 3:一個失敗的檢查交易

有一筆交易,檢查了 Uniswap WETH/PRT、Uniswap SFI/PRT 和 Sushiswap SFI/WETH 的流動性池想要尋找 3 跳套利機會,發現機會不存在於是返回,只消耗了 43K gas,讓發送方損失了約 0.01ETH (當時 19 美元)的交易費用。

https://etherscan.io/tx/0xf629036e2740a98e1ca5ce32fff85f27337d224e94cbeee6c3d7aabb7507b050

有些交易者比我們例 2 中的第一個發送者更節約成本,在發送一個邏輯複雜、消耗大量 gas 的交易之前,會執行一個「檢查」,以驗證機會是否還在。我們認爲這些也是失敗的 MEV 交易,因爲 MEV 交易最終沒有被髮送,因爲檢查返回的結果是機會已經消失了。

提取的 MEV 明細:發送者的收入爲 0 美元,出這個塊的礦工收入爲 0.01ETH (當時爲 19 美元)

MEV 交易有很多迷人之處,比如其複雜性、或多或少優雅地失敗的方式,以及由於它們講述的關於化名用戶的故事(就像來自看似錯位的 0x 開放訂單簿的這筆套利,它爲發送者淨賺了 190 萬美元的收入,收取了 73 美元的交易費用)。

提取 MEV 的網絡費用

DeFi 交易機器人通過參與像例子 1 中的搶跑 / 優先 gas 拍賣和參與追跑(backrunning)來爭奪 MEV 機會(即在同一區塊中,通過向網絡發送許多 gas 價格略低於或等於目標的交易以圖有一個被打包上,從而儘可能地跟在特定交易(如預言機更新)的後面)。

這兩種做法對 Ethereum 都是不利的,因爲它使鏈上的交易量激增,對 gas 費施加上行壓力,就像上面例子 2 中高企的 gas 價格。這樣高企的價格會對 Ethereum 的無需許可性造成衝擊,因爲對小用戶來說成本太高,迫使他們離開這個網絡。

此外,一筆交易會贏得一個 MEV 機會,我們發現 Ethereum 區塊鏈上到處都是被退回的和被檢查的交易,我們將其歸類爲失敗 MEV 交易。我們認爲這些失敗的 MEV 交易都不需要記錄在鏈上,佔用寶貴的區塊空間。

自 2020 年 1 月 1 日以來,提取 MEV 的操作至少佔 Ethereum 網絡整體 gas 消耗的 3%(見圖 4)。放大還原和校驗的 MEV 交易,我們發現它們的 gas 消耗至少可以填滿 4500 個 Ethereum 區塊,浪費了大量寶貴的區塊空間 !

MEV 提取量近兩月逾 3 億美元,以太坊生態會受何影響?圖 3:自 2020 年 1 月 1 日以來,按成功的(綠色)和失敗的(紅色) MEV 交易劃分,提取的 MEV 的 gas 量相對於整體網絡 gas 量

MEV 的演進:礦工最大可提取價值

今天以太坊在轉向 POS 之前,礦工在交易打包和排序方面擁有最大的權力,因爲他們是區塊生產者。MEV 一詞最初是由 Phil Daian 等人在 2019 年的研究報告《閃電男孩 2.0:搶跑、交易重新排序與 DEX 的共識不穩定》中提出的,意爲礦工可提取價值。然而,MEV 存在於所有智能合約區塊鏈上,其中會有一方負責交易排序,執行這個操作的不一定是礦工,比如還有 ETH2.0 中的驗證者和 Optimistic Rollups 上的 rollup 提供者。因此,我們建議將 MEV 改名爲最大可提取價值(maximal extractable value),擴大範圍以涵蓋其他區塊鏈架構,同時仍保留 MEV 這個命名。

從 MEV 的名稱中去掉礦工這個詞也解決了另一個常見的困惑:認爲只有礦工是獲取這個價值的唯一角色。現實情況是,到目前爲止,以太坊上的 MEV 主要是由非挖礦的 DeFi 交易者和機器人提取的。

MEV 提取量近兩月逾 3 億美元,以太坊生態會受何影響?圖 4:自 2020 年 1 月 1 日起,MEV Tx 發送者和 MEV Tx 開採者之間的提取 MEV 分成 (gas 費)

然而最近幾個月,我們開始看到更多的礦工積極參與 MEV 遊戲,他們可以通過自己運行機器人直接提取、與 DeFi 交易者達成利潤分成協議,或者採用提取 MEV 的市場基礎設施,比如 Flashbots 的 MEV-Geth。

避免 MEV 危機

MEV 危機可能在以下幾個方面發生:

礦工激勵失調導致共識不穩定,單方面的礦工交易導致不公平的信息不對稱,以及網絡費用過高導致 Ethereum 無法使用。這個危機很難解決,因爲任何阻止礦工或交易者獲取 MEV 收入流的嘗試都可能導致不透明的協議外市場的滋生,然而 Ethereum 越來越高的複雜性(比如新智能合約部署,新用戶加入,新的可組合性)表明 MEV 的規模只會繼續增長。

我們認爲提取 MEV 是不可避免的。爲了避免 MEV 危機,提取必須以無需信任、公平、高效的方式進行。爲避免這一危機,我們採取的第一步是創建一個高效和公平提取的機制,並努力改善其信任保證。

展望

雖然圍繞 MEV 有了很多的關注,但一直停留在理論階段,但直到最近幾個月纔有點走向實踐,可以看到 Zhou 等人發表的研究論文《量化區塊鏈可提取價值:森林有多黑》,以及 1 月 21 日我們 MEV 研討會進行的討論。這可能是因爲量化 MEV 很麻煩,它需要大量的基礎設施、數據分析和與智能合約交互進行深入瞭解。更糟糕的是,隨着越來越多的安全關鍵基礎設施轉移到鏈外(例如,清算器機器人的交易邏輯轉移到鏈外),以及鏈上狀態和規模的增長,理解 MEV 將變得越來越複雜。

我們相信未來 MEV 對以太坊是一個重要的話題,並且在 2021 年會有越來越多的關注。人們無法將 Ethereum 的社會層面與其技術面分開。最終,MEV 的爭論,以及 Ethereum 的未來,也將關乎社區將達成共識的社會規範。我們希望 MEV-Explore 能夠在圍繞這些規範的討論中提供幫助。

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