PBS架构下MEV格局演变:从集中化到去信任化探索

2025-07-13 16:13:27

照亮黑暗森林:揭开MEV神秘面纱

TL;DR

随着链上活动剧增和基础设施演进,链上MEV一直被视为以太坊暗森林中最危险的部分,直接造成用户利润损失和体验降级。本文目标是从Ethereum 2.0区块生成机制和PBS技术演进为基础,分析该机制带来的中心化和信任化问题与以太坊价值观的矛盾。

链上MEV是把双刃剑,有正负外部性。正向包括减少DEX价差、帮助清算;负向包括对用户的夹层交易损害。因此MEV解决方案更多是减轻负外部性,而非根除。在减轻MEV负外部性和解决基于第三方信任中间件Relayer问题的探索中,主要有三类措施:拍卖机制改进、共识层改进、应用层改进。这些方案各有利弊,需要结合尝试。

此外,MEV作为机制设计副产品,未来会更复杂。我们也探讨了Layer2架构、EIP-4337等新交易类型下,可能出现的MEV技术挑战和机会。

最后,我们希望探索减缓MEV负外部性的潜在解决方案,对当前MEV方案利弊进行全方位认知,为用户和研究者点亮黑暗森林。

Ethereum 2.0

自The Merge后,以太坊采用POS机制确保网络安全,区块产出放弃计算密集型竞争,转为权益证明。合并后以太坊分为执行层和共识层。区块产出也变化,每个Epoch为一个POS周期,分32个Slot,每个Slot为12秒出块时间。

整个网络每Epoch随机挑选验证者委员会,随机选出区块提议者打包排序交易产出区块,其他委员会验证者监督投票。委员会每Epoch重选。还有操作时间限制保证效率。Payload是执行负载,即交易状态更改,可视为执行区块部分。区块提议者实施执行负载和区块提议。

PBS架构

实际上,验证者被选为区块提议者时,往往没动力执行Payload,因为需大量计算能力。原本认为通过去中心化委员会选举,把执行负载纳入其中,交易排序就去中心化了。但验证者天然想把这部分交给第三方,自己专注提议区块。因此衍生出PBS构想,将区块提议和构建分离,提议者仅负责验证区块,不参与构建。这促进了开放市场,提议者可从构建者获取区块。构建者相互竞争构造区块,向提议人提供最高费用,称为"区块拍卖"。

简要介绍PBS密封第一拍卖模型。用户通过RPC代理提交交易到公开Mempool,多个Builder找最适合交易排序生成利润最大化区块(利润最大化指交易手续费Base+Priority+MEV),然后通过MEV-Boost Relayer与Proposer交互,Relayer是多个Builder与Proposer交互的桥梁,Builder向Relayer提交报价,Relayer向Proposer提交多个区块头及报价,Proposer一般采纳最高报价。Relayer实现MEVBboost规范,这是Flashbot提出的规范Builder与Proposer交互竞标的技术规范。此过程中所有信息密闭,Relayer只提交区块头给Proposer,因此Proposer具抗审查性。

PBS下各类参与者以及博弈

主要参与者有Builder、Relayer、Proposer、MEVbot(Searcher)。

Builder

Builder负责构建区块内容,使用MEV-Boost后在竞标中更有利,因支持Gas Fees和MEV收益。Builder能直接审查用户和Searcher交易,这一直被诟病,特别是美国政府公布OFAC后,大量Builder参与OFAC Compliant,虽然近期审查区块比例下降,但Builder对交易审查仍有直接作用。

当前Builder市场份额来看,beaverbuild.org这种无需审查的Build正逐步扩大市场份额,一切以利润为导向。

Searcher

本质上,利润最大化需Searcher与Builder共同努力,Searcher往往与特定Builder合作,形成Dark Pool或Private Pool,Searcher交易只对特定Builder显示,一些Builder获得最大化利润的MEV交易,进而竞标区块空间。理论上如Builder作恶或审查,Searcher可选其它Builder,导致Builder市场份额降低,因此Builder会考量作恶隐性成本。MEV和每日Gas收益情况显示,Searcher贡献的MEV收益在行情波动明显时,甚至能达当日Gas收益的两倍。

Searcher分为CEX-DEX(链下)套利及DEX、夹层、清算两大类(纯链上)。

目前Wintermute占据CEX-DEX套利交易市场份额第一。

对纯链上MEV机会,有逐步形成工作室化趋势,jaredfromsubway.eth市场份额占37.2%,擅长对Etheruem链上用户三明治攻击,曾成为链上gas消耗最高用户,约消耗一天1.5%gas。2023年2月至2024年6月共花费76,916个ETH,约1.75亿美元。由于Seacher与Builder联系紧密,许多Searcher把订单流发送给前三名Builder,本可广播所有Builder,但小Builder可能拆分订单流,导致MEV策略失效造成亏损风险。绑定Builder也能维持生态影响力。

Relayer

Relayer负责集合竞价,作为中转站对Proposer提交区块头和竞拍价格,此时Proposer不知区块交易细节。Proposer选择并签名区块头后,Relayer释放全部交易内容给Proposer。Relayer作为无经济激励第三方获得极大信任,Builder依赖Poposer报价,Proposer依赖Relayer报价和区块内容。历史上发生过Ultrasound Relayer潜在漏洞导致Proposer提取超2000万美元MEV。虽可修补漏洞,但Relayer本身仍可恶意行事窃取MEV。

Relayer市场份额显示,运行纯MAX Profit的Builder市场占有率自Merge后逐步扩大,自由市场中无法通过Builder人为控制MEV。

同时Relayer面临无经济激励问题。Blocknative退出Relayer研发。Relayer目前依赖Flashbots提出的MEVBoost规范构建,以太坊依赖第三方提供PBS非长久之计,目前以太坊社区探索将PBS纳入协议级别。

Proposer

对Proposer而言,在所有验证者中算法随机选择委员会,每个slot选择区块提议者,区块提议者具备执行负载能力,但天然想外包,易造成Builder与Proposer垂直合作,MEV-boost的Relayer希望作为中间点减少直接沟通带来的垂直合作勾结。由于现在都是矿池作验证者池,但矿池和LSD验证者池具强规模效应,特别是LSD释放质押代币潜力,增强资本效率,加上背后DEFI积木影响,验证者池处于更集中化趋势。

Lido目前占约28.7%市场份额,Coinbase、Ether.fi名列二三。过去未主动实施MEV-BOOST PBS解决方案时,Proposer需负责Builder任务即执行负载,但大部分Proposer放弃对交易排序执行能力,因繁重计算工作会严重拖累验证性能,不如将执行负载外包,让第三方拍卖区块。

User

最后讲User,用户在整个架构设计中最弱势,因交易都放入Mempool中,会被各种MEVbot赚取MEV利润,但这些利润不会流向用户。但不全是坏处,比如DEX中,链上行情波动大或用户交易量大于DEX流动性时,MEVbot会通过套利减轻滑点及各平台价差。因此MEV存在有正负外部性,需分开讨论,这也是其复杂之处。

为避免用户被MEVbot监测造成损害,许多RPC节点供应商能帮用户将交易放在非公开Mempool中,如可通过Builder的RPC直接与Builder交互。一种新颖方式是通过OFA(Order Flow Auction)订单流拍卖为用户补偿MEV利润,OFA RPC运营商与Searcher合作,将用户订单向Searcher拍卖,Searcher获得最大化MEV,让整个订单流包含进区块,然后Searcher返还这些利润给用户。

当前使用私人订单流用户比例仍不高,约10%,主要因用户教育成本高,许多用户无法正确普及MEV知识及应对措施,操作复杂。要优化用户体验,用户更多需被动而非主动接受。

总结

当前PBS架构下,自MEV-BOOST规范引入后,这一利润最大化密封竞标拍卖机制导致Builder与Searcher逐步向合作与信任方向引导,无论Searcher还是Builder利益捆绑后,集中化趋势非常明显。POS下又导致Validator集中化,整个MEV产业链各环节都变得很集中化,还引入多方信任问题,Searcher信任Builder,Builder和Proposer信任Relayer。MEV集中化与信任化发展,与以太坊最终去中心化与去信任化愿景明显违背。以太坊社区目前讨论三个提案以减轻这种集中化方式:

针对Builder与Searcher捆绑集中化:Flashbot提出SUAVE技术,让交易更透明,降低Searcher对Builder信任门槛,鼓励Searcher将订单流发送给所有Builder。
针对Relayer信任化:使用Enshrined PBS代替当前PBS方案,消除竞价过程中对Relayer依赖。
针对Validator集中化:采用去中心化AVS,如SSV等,目前Lido已与其合作。

MEV现状

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

实际上一笔交易平均利润约0.8美元,依靠大量交易,近30天Ethereum链上三明治攻击利润约88万美元。

MEV分正负外部效应,正外部效应包括套利搬砖带来DEX间价差减小,帮助DEFI协议清算抵押品等,这些是正向作用。负面作用主要来自对用户夹层交易,让用户损失部分利润。当前链上费用机制上,虽以太坊进行Gas Fees平滑机制,但链上套利机会增多时,MEV bots与用户共同在链上交易,仍导致短时间链上Gas Fees飙升,对用户造成经济和体验损失。

不仅因PBS及POS架构带来MEV和中心化问题,以太坊往Layer2架构转移过程中也衍生Layer2间跨链MEV问题。