深度解析:MEV对以太坊生态的影响与演进

2025-07-18 01:28:32

揭开MEV的神秘面纱:照亮以太坊的"黑暗森林"

随着以太坊链上活动的剧增和基础设施的演进,MEV(最大可提取价值)一直被视为以太坊生态系统中最具争议的部分之一。它不仅直接影响用户的链上交易体验,还引发了对中心化和信任问题的担忧。本文旨在从Ethereum 2.0的区块生成机制和提议者-构建者分离(PBS)的技术演进出发,深入分析当前MEV格局所面临的挑战及其潜在解决方案。

MEV的存在确实是把双刃剑。一方面,它有助于减少DEX间的价格差异,促进清算交易的执行;另一方面,也可能通过夹层交易等手段损害用户利益。因此,MEV相关的解决方案更多聚焦于如何减轻其负面影响,而非彻底根除。目前业界主要探索三个方向:拍卖机制改进、共识层改进和应用层改进。这些方案在不同程度上影响着MEV的现状,但部分方案并未从根本上解决用户面临的三明治攻击等问题。未来可能需要引入更多隐私池技术来保护用户交易的可选隐私性,各种MEV方案也值得进一步整合尝试。

此外,随着Layer2架构的普及和EIP-4337账户抽象等新交易类型的实施,MEV的未来也将面临更多技术挑战和机遇。本文将探讨减缓MEV负面影响的潜在解决方案,并对当前MEV方案的利弊进行全面分析,以期为未来MEV研究指明方向。

Ethereum 2.0

自The Merge以来,以太坊采用了PoS机制来确保网络安全,同时在区块生成方面放弃了计算密集型的竞争,转而采用权益证明。合并后的以太坊被划分为执行层和共识层。区块生成机制也发生了变化:每个Epoch作为一个PoS周期,每个Epoch又被划分为32个Slot,每个Slot代表一个12秒的出块时间单位。

网络会在每个Epoch内随机选择一个验证者委员会,并从中随机选出区块提议者。区块提议者负责打包交易、排序执行并最终生成区块,其他委员会成员则负责监督和投票。委员会成员每个Epoch后重新选择,同时还设有操作时间限制以保证效率。这里需要明确,Payload指的是执行负载,即交易的状态更改,可视为执行区块的一部分。区块提议者将实施执行负载并提议区块。

PBS架构

实际上,当验证者被选为区块提议者时,往往缺乏动力去执行Payload(即排序和执行交易),因为这需要大量计算资源。原本的设想是,通过去中心化的委员会选举将执行负载纳入其中,使交易排序等成为去中心化的过程。但验证者似乎天然倾向于将这部分工作外包,而自身只专注于提议区块。这就催生了PBS(提议者-构建者分离)的构想:将区块提议和构建分离,提议者只负责验证区块,不参与构建。

这种分离促进了一个开放市场的形成,区块提议者可以从构建者那里获取区块。构建者之间相互竞争来构造区块,并向提议者提供最高费用,这个过程被称为"区块拍卖"。

PBS(提议者-构建者分离)密封第一拍卖模型的工作流程如下:用户通过RPC代理提交交易至公开的Mempool,多个Builder寻找合适交易并排序,生成利润最大化的区块(利润=Base Fee + Priority Fee + MEV)。Builder通过MEV-Boost Relayer与Proposer交互,Relayer作为中间桥梁收集Builder报价,向Proposer提交多个区块头及对应报价。Proposer通常选择报价最高的区块。Relayer遵循Flashbot提出的MEV-Boost规范,规范了Builder与Proposer的竞标交互。整个过程信息都是封闭的,Relayer只向Proposer提交区块头,保证了Proposer的抗审查性。

PBS下各类参与者及其博弈

主要参与者包括Builder、Relayer、Proposer和MEV bot(Searcher)。

Builder

Builder负责构建区块内容。采用MEV-Boost技术后,Builder在竞标中处于更有利地位,因为不仅支持Gas Fees,还包括MEV收益。Builder可以直接审查用户和Searcher的交易,这一直备受争议。特别是美国政府公布OFAC后,大量Builder参与了OFAC合规,虽然近期审查区块的比例有所下降,但Builder在交易审查方面仍有直接影响。

目前Builder市场份额中,无需审查的beaverbuild.org正逐步扩大占比,市场呈现利润导向。

Searcher

利润最大化需要Searcher与Builder共同努力。Searcher往往与特定Builder合作,形成Dark Pool或Private Pool,Searcher的交易只对特定Builder可见。某些Builder因此获得最大化利润的MEV交易,进而竞标区块空间。理论上,如果Builder作恶或审查,Searcher可选择其他Builder,导致作恶Builder市场份额下降。因此Builder会权衡作恶的隐性成本。

Searcher主要分为CEX-DEX(链下)套利和纯链上(DEX、夹层、清算)两大类。目前Wintermute在CEX-DEX套利交易中占据市场第一。

对于纯链上MEV机会,呈现工作室化趋势。jaredfromsubway.eth占据37.2%的惊人市场份额,擅长对以太坊用户进行三明治攻击,一度成为链上gas消耗最高用户,日均消耗约1.5%的gas。2023年2月至2024年6月,该机器人共计花费76,916 ETH,约合1.75亿美元。

由于Searcher与Builder关系紧密,许多Searcher只将订单流发送给前三大Builder,以防小Builder拆分订单流导致策略失效和亏损风险。绑定Builder也有助于维持生态影响力。

Relayer

Relayer负责集合竞价,作为中转站向Proposer提交区块头和竞拍价格。此时Proposer不知晓区块交易细节。一旦Proposer选择并签名区块头,Relayer才释放完整交易内容。

Relayer作为无经济激励的第三方获得极大信任,Builder依赖Proposer报价,Proposer依赖Relayer的报价和区块内容。历史上曾发生Ultrasound Relayer漏洞导致Proposer提取超2000万美元MEV的事件。虽然漏洞可修复,但Relayer本身仍可能恶意行事窃取MEV。

目前以纯利润最大化运行的Builder市场份额自The Merge后逐步扩大,表明在自由市场中,通过Builder人为控制MEV是不可能的。

同时Relayer面临无经济激励的问题。Blocknative已退出Relayer方向研发。Relayer目前依赖Flashbots提出的MEV-Boost规范构建,以太坊依赖第三方提供PBS并非长久之计,以太坊社区正探索将PBS纳入协议级别。

Proposer

Proposer从验证者中随机选出。原本具备执行负载能力,但倾向于外包,易造成与Builder垂直合作。MEV-boost的Relayer希望作为中间点减少直接沟通带来的勾结。

目前矿池和LSD验证者池都具强规模效应,特别是LSD的出现增强了资本效率。验证者池呈集中化趋势,Lido占28.7%市场份额,Coinbase、Ether.fi紧随其后。

过去未实施MEV-BOOST PBS方案时,Proposer需负责Builder任务(执行负载),但大多放弃了交易排序执行能力,因繁重计算影响验证性能,不如将执行负载外包,让第三方拍卖区块。

User

用户在整个架构中最为弱势,交易被放入Mempool供MEV bot赚取利润,但这些利润不会流向用户。然而也并非全是坏处,如在DEX中,当链上行情波动大或用户交易量超DEX流动性时,MEV bot可通过套利减轻滑点和各平台价差。因此MEV存在正负外部性,需分开讨论。

为避免被MEV bot监测造成损害,许多RPC节点供应商可帮助用户将交易放入非公开Mempool。一种新颖方式是通过OFA(订单流拍卖)为用户补偿MEV利润,OFA RPC运营商与Searcher合作,拍卖用户订单,Searcher获得最大化MEV并将订单纳入区块,然后返还部分利润给用户。

目前使用私人订单流的用户比例仍低,约10%,主要因用户教育成本高,难以普及MEV知识和应对措施,操作复杂。优化用户体验需要用户更多被动而非主动接受。

总结

当前PBS架构下,自MEV-BOOST规范引入后,利润最大化的密封竞标拍卖机制导致Builder与Searcher逐步向合作与信任方向发展,集中化趋势明显。POS也导致Validator集中化,MEV产业链各环节都变得集中化,并引入多方信任问题:Searcher信任Builder,Builder和Proposer信任Relayer。MEV的集中化与信任化发展与以太坊去中心化和去信任化愿景明显违背。

以太坊社区目前正讨论三个提案以减轻集中化:

针对Builder与Searcher捆绑集中化:Flashbot提出SUAVE技术,增加交易透明度,降低Searcher对Builder信任门槛,鼓励Searcher向所有Builder发送订单流。
针对Relayer信任化:使用Enshrined PBS代替当前PBS方案,消除对Relayer的依赖。
针对Validator集中化:采用去中心化AVS,如SSV等,Lido已与其合作。

MEV现状

目前链上主要MEV包括套利、三明治攻击、清算等。套利利润最大,近30天MEV bots可统计下共获260万美元利润。

实际上单笔交易平均利润约0.8美元,依靠大量交易累积。近30天以太坊链上三明治攻击利润约88万美元。

MEV有正负外部效应。正面包括减少DEX间价格差异,帮助DEFI协议清算抵押品等。负面主要是对用户的夹层交易,损害用户利润。当前链上费用机制下,尽管以太坊实施了Gas Fees平滑机制,但链上套利机会增多时,MEV bots与用户共同交易仍会导致短期Gas Fees飙升,造成用户经济和体验损失。

除PBS和POS架构引发的MEV和中心化问题外,以太坊向Layer2迁移过程中也衍生出跨链MEV问题。

Layer2架构设计的潜在MEV复杂性

随着大量交易转移至Layer2,未来大规模链上套利活动将转向更复杂、技术要求更高的多链跨链MEV。

跨链MEV研究较少,但已有一些应对措施,主要针对Layer2排序器改进。跨链桥是不同Layer2间跨链的必备产品,Searcher可帮助减缓Layer2间碎片化流动性。目前影响不显著,主要因跨链桥体验和安全性待改进,不同桥的Finality差异也增加了策略定制难度,使跨Layer2 MEV门槛较高。