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溫習：什麼是最大可提取價值MEV
Part 1：以太坊POS中MEV
驗證者中心化
許可內存池
Part 2：MEV兩種解決方案
Proposer -Builder Separation
PBS如何減輕MEV 的影響？
Builder API
Builder API 如何減輕MEV 的影響？
Part3：MEV 是以太坊獨有的嗎？
Part4：MEV 遵循複雜性
Part5：為什麼說MEV 很難修復
正文開始
首先我們舉例回顧一下什麼是MEV？
例如，在大量交易導致價格下滑後，Uniswap 上有10,000 美元的套利機會。套利機器人注意到機會並提交交易以捕獲它，向礦工提供10 美元的交易費。可能會發生以下兩種情況之一：
礦工將復制並審查套利者的交易，以便自己抓住機會。
其他機器人會注意到並出價更高的txfee，開始一場爭奪套利權的競標戰。拍賣被稱為“優先Gas拍賣”（Priority Gas Auction：PGA）。
10,000 美元的潛在利潤是MEV。如果礦工沒有捕獲它，並且開始了PGA，拍賣成交的價格與可用的總MEV 之間的差額就是獲勝交易者的利潤（例如，如果向礦工支付了7,000 美元的費用，則剩餘的3,000 美元留給交易者）。
在MEV系列的第一篇文章裡我們詳細介紹了MEV的形式及其影響，接下來我們繼續討論MEV對以太坊的影響。
Part.1 以太坊Po S中的MEV
在上一篇文章裡，我們介紹了MEV 對整體用戶體驗和共識層安全性有負面影響。但以太坊向權益證明共識的過渡（即合併）中可能會引入新的MEV 相關風險：
驗證者中心化
在合併後的以太坊中，驗證者（已質押32 ETH ）就添加到信標鏈的區塊的有效性達成共識。由於32 個ETH 可能對許多人來說是遙不可及的，加入一個質押池（staking pool）可能是一個更可行的選擇。然而，獨立質押者（solo stakers）的良好分佈是最理想的，因為它減輕了驗證者的中心化並提高了以太坊的安全性。
然而，MEV 提取被認為能夠加速驗證者的中心化。這部分是因為，由於驗證者提出區塊的收入低於之前礦工的收入，MEV 提取可能會極大地影響合併後驗證者的收入。
更大的質押池可能會有更多資源投資於必要的優化以捕捉MEV 機會。這些池提取的MEV 越多，他們就有越多的資源來提高其MEV 提取能力（並增加整體收入），從根本上創造規模經濟。由於可支配的資源較少，獨立質押者可能無法從MEV 機會中獲利。這可能會對獨立驗證者施加壓力，加入強大的質押池以增加收入，從而降低以太坊的去中心化程度。
許可內存池
為了應對三明治攻擊和搶先交易攻擊，交易者可能會開始與驗證者進行鏈下交易以保護交易隱私。交易者代替將潛在的MEV 交易發送到公共內存池（mempool），而是直接將其發送給驗證者，驗證者將其包含在一個區塊中並與交易者分享利潤。
“暗池”（Dark pools）是這種安排的放大版本，其功能是經過許可的、僅限訪問的內存池，向願意支付一定費用的用戶開放。這種趨勢將減少以太坊的無許可和去信任，並有可能將區塊鏈轉變為有利於出價最高者的“pay-to-play”機制。許可內存池（Permissioned mempools）也會加速上一節中描述的中心化風險。運行多個驗證者的大型池可能會受益於為交易者和用戶提供交易隱私，從而增加他們的MEV 收入。
Part.2 MEV的兩種解決方案
在合併後的以太坊中解決這些與MEV 相關的問題是一個核心研究領域。迄今為止，為了減少MEV 在合併後對以太坊的去中心化和安全性的負面影響，提出了兩種解決方案，分別是Proposer-Builder Separation (PBS)和Builder API 。
Proposer-Builder Separation
Proposer-Builder Separation (PBS) 旨在減輕MEV 的影響，尤其是在共識層。 PBS 的主要特點是區塊生產者和區塊提議者（Proposer）規則的分離。驗證者仍然負責區塊提議和投票；但區塊構建者——block builders，則負責排序交易和構建區塊。
在PBS 下，一個區塊builder 創建一個交易包（transaction bundle），並出價將其包含在信標鏈區塊中（作為“執行負載”（execution payload））。選擇提議下一個區塊的驗證者然後檢查不同的出價並選擇費用最高的交易包。 PBS 實質上創建了一個拍賣市場， builders與驗證者協商出售區塊空間。
當前的PBS 設計使用提交-顯示方案（ commit-reveal scheme ），其中builders僅發布對區塊內容（區塊頭）的加密承諾及其出價。在接受中標後，Proposer創建一個包含區塊頭的已簽名區塊提案。區塊builder在看到已簽名的區塊提案後應發布完整的區塊主體，並且在最終確定之前還必須收到來自驗證者的足夠證明。
PBS如何減輕MEV 的影響？
通過從驗證者的權限中移除MEV 提取，協議內PBS減少了MEV 對共識的影響。相反，運行專用硬件的區塊builders將抓住未來的MEV 機會。
不過，這並不完全排除驗證者與MEV相關的收入，因為builders必須出高價才能讓驗證者接受他們的區塊。然而，隨著驗證者不再直接專注於優化MEV 收入，時間強盜（time-bandit）攻擊的威脅減少了。
PBS也降低了MEV 中心化風險。例如，使用commit-reveal 方案消除了builders信任驗證者不會竊取MEV 機會或將其暴露給其他builders的需要。這降低了獨立質押者從MEV 中受益的門檻，否則，builder將傾向於青睞在鏈下享有聲譽的大型池並與他們進行鏈下交易。
同樣，驗證者不必相信builders不會因為支付是無條件的而扣留區塊主體或發布無效區塊。即使提議的區塊不可用或被其他驗證者宣布無效，驗證者的費用仍會處理。在後一種情況下，區塊被簡單地丟棄，迫使區塊builder損失所有交易費用和MEV 收入。
Builder API
雖然提PBS有望減少MEV 提取的影響，但實現它需要更改共識協議。具體來說，信標鏈上的分叉選擇規則需要更新。 Builder API是一種臨時解決方案，旨在提供PBS的有效實施，儘管具有更高的信任假設。
Builder API 是Engine API的修改版本，共識層客戶端使用它來從執行層客戶端請求執行負載。正如誠實驗證者規範中所概述的那樣，被選為區塊提議職責的驗證者從連接的執行客戶端請求一個交易包，它們將交易包含在提議的信標鏈區塊中。
Builder API 還充當驗證者和執行層客戶端之間的中間件；但它是不同的，因為它允許信標鏈上的驗證者從外部實體獲取塊（而不是使用執行客戶端在本地構建塊） 。
Builder API 的工作原理如下：
Builder API 將驗證者連接到運行執行層客戶端的區塊builder網絡。就像在PBS 中一樣，builder是專門的團體，它們投身於資源密集型區塊建設，並使用不同的策略來最大化從MEV + priority tips中獲得的收入。
驗證者（運行共識層客戶端）請求執行有效載荷以及來自builder網絡的出價。來自builder的投標將包含執行有效負載塊頭——對有效負載內容的加密承諾——以及支付給驗證者的費用。
驗證者審查傳入的出價並選擇費用最高的執行負載。使用Builder API，驗證者創建一個“blinded”的信標塊提案，其中僅包含它們的簽名和執行有效負載塊頭，並將其發送給builder。
運行Builder API 的builder預計會在看到blinded塊提議後，會響應完整的執行負載。這允許驗證者創建一個“簽名的”信標塊，它們在整個網絡中傳播。
使用Builder API 的驗證者仍然需要在本地構建區塊，以防區塊builder未能及時響應，這樣他們就不會錯過區塊提案獎勵。但是，驗證者不能使用現在公開的交易或另一組交易創建另一個區塊，因為這相當於模棱兩可（在同一個插槽內簽署兩個區塊），這是一種嚴重的錯誤。
MEV-Boost 是BuilderAPI的一個示例實現（有關MEV-Boost下期內容我們會單獨介紹），它是對Flashbots 拍賣機制的改進，旨在抑制以太坊上MEV 的負面外部性。 Flashbots 拍賣允許礦工在工作量證明中將構建有利可圖的區塊的工作外包給稱為搜索者：Searchers的專業團體。
Searchers尋找有利可圖的MEV 機會，並向礦工發送交易包以及包含在區塊中的密封價格投標。運行mev-geth（go-ethereum (Geth) 客戶端的分叉版本）的礦工只需選擇利潤最高的交易包並將其作為新區塊的一部分進行開採。為了保護礦工免受垃圾郵件和無效交易的影響，交易包在到達礦工之前通過中繼器Relayers進行驗證。
MEVBoost保留了與原始Flashbots拍賣相同的運作方式，儘管具有專為以太坊轉向權益證明而設計的新功能。 Searcher仍然會發現有利可圖的MEV交易，並將其包含在區塊中，但是稱為builder的新的專業團體，負責將交易聚合併捆綁到區塊中。 builder接受來自Searcher的密封價格出價並運行優化以找到最有利可圖的訂單。
Relayers仍然負責在將交易包傳遞給提議者之前驗證交易包。然而，MEV Boost 引入了託管，負責通過存儲builder發送的區塊主體和驗證者發送的區塊頭來提供數據可用性。在這裡，連接到中繼器的驗證者請求可用的執行有效載荷，並使用MEV Boost 的排序算法來選擇具有“最高出價+ MEV 費用”的有效載荷標頭（payload header）。
Builder API 如何減輕MEV 的影響？
Builder API 的核心優勢在於它有可能使對MEV 機會的訪問民主化。使用commit-reveal方案消除了信任假設，並降低了驗證者尋求從MEV 中獲益的進入門檻。這應該會減輕獨立質押者與大型質押池整合以提高MEV 利潤的壓力。
Builder API 的廣泛實施將鼓勵區塊builder之間更激烈的競爭，從而增加審查阻力。當驗證者審查來自多個builder的出價時，意圖審查一項或多項用戶交易的builder必須出價高於所有其他非審查builder才能成功。這大大增加了審查用戶的成本並阻礙了這種做法。
一些項目，如MEV Boost，使用Builder API 作為整體結構的一部分，旨在為某些方提供交易隱私，例如試圖搶先交易/三明治攻擊的交易者。這是通過在用戶和區塊builder之間提供私人通信渠道來實現的。與前面描述的許可內存池不同，這種方法是有益的，原因如下：
市場上多個builder的存在使得審查變得不切實際，這對用戶有利。相反，中心化和基於信任的暗池的存在會將權力集中在少數區塊builder手中，並增加審查的可能性。
Builder API 軟件是開源的，任何人都可以提供區塊builder服務。這意味著用戶不會被迫使用任何特定的區塊builder，並提高了以太坊的中立性和無許可性。此外，尋求MEV 的交易者不會通過使用私人交易渠道無意中為中心化做出貢獻。
Part.3 MEV是以太坊獨有的嗎？
我們不禁要問：MEV 是以太坊獨有的嗎？
不，假設MEV 也可以在比特幣上看到。審查閃電通道或雙花代幣的動機在技術上是MEV。然而，我們的假設是，與以太坊等區塊鏈相比，比特幣本質上更不容易受到MEV 的影響。
其原因在於各自區塊鏈的複雜性和“狀態性”：
MEV 在給定區塊鏈上的累積速度通常與其應用層行為的複雜性成正比。
任意靈活的協議，如以太坊，不能限制這種複雜性，並且隨著時間的推移，它固有地傾向於更大的複雜性。
如果不改變Ethereum 的用戶體驗，MEV 激勵措施就無法輕易減輕。
這就是為什麼我們說以太坊的複雜性可能是一個詛咒。
Part.4 MEV遵循複雜性
在某種純粹的理論意義上，即使是比特幣也無法限制其潛在的MEV 敞口。然而，比特幣的設計很好地阻止了意外的高MEV 用例，在實踐中很少見。這似乎不太可能在未來發生變化，因此我們預計MEV 不會成為比特幣的更大問題。
相比之下，我們可以觀察到以太坊上的MEV 表面呈指數級增長，這主要是由於通過DeFi 應用程序的大量價值流動。這些看起來很有前途的金融基礎也可以被看作是以太坊的寄生蟲：編織了一個無邊無際的MEV網絡，並一天天變得越來越大、越來越複雜。
Part.5 MEV很難修復
最後，很自然地會問以太坊是否可以建立一種機制來抵消MEV 進入協議。簡而言之，不會，至少不會改變以太坊的開發者和/或用戶體驗。
任何阻止礦工/驗證者獲得收入流的嘗試都可能會刺激協議外市場的創建。例如，如果所有的交易都只允許支付一個統一的利率，我們預計礦工/驗證者會與交易者串通，接受支付獲得交易優先權。同樣，如果所有交易費用都被銷毀或支付給一個“公共罐子”，礦工們/驗證者只需單獨收取費用。
這就是為什麼我們說MEV 不容易被抵消。雖然存在潛在的緩解措施，但它們需要對以太坊應用程序的架構方式以及用戶與之交互的方式進行結構性更改。
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參考文章
https://research.paradigm.xyz/MEV
https://ethereum.org/en/developers/docs/mev/#mev-in-ethereum-proof-of-stake
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