MEV不太可能导致摧毁以太坊的频繁重组，但它的作用是促进为金融体系创造一个更公平、更民主的设计空间。
蜻蜓之前写过关于以太坊MEV的积极意义，请阅读：《Dragonfly 合伙人：MEV 没那么糟糕，如何与 MEV 共生和进化？》。
作者：资本的初级合伙人Saneel Sreeni，编译：Perry Wang。
在阅读本文之前，我个人强烈建议阅读我们上一篇关于矿工可提取价值(MEV)的文章(链式新闻发布的中文版)，宣布建立Flashbots的文章，以及这篇播客，从而了解Flashbots(旨在捍卫MEV生态系统透明性的Flashbots组织)和MEV的生态系统。本文讨论了关于Flashbots、MEV提取以及它们与以太坊共识的交互的一些更复杂的细节。
2021年6月29日，Flashbots的Discord讨论区出现了一个有趣的想法：
诡异！
使用Flashbots来推动审查有点可怕。这也违背了Flashbots降低MEV带来的负外部性的使命。然而，正如另一位机构群体成员很快指出的那样，这种审查在经济上不可行，因为它需要比MEV搜索者或希望包含相同交易的用户更多的费用：
@CuriousDefiUser干得好！
躲过了危机！
不完全是。尽管奥斯汀威廉姆斯最初的想法不一定会引起恐慌，但几天后，另一名社区成员内森沃斯利(Nathan Worsley)提出了一个后续想法，引发了一个更令人不安的问题。
与其审核未来的交易，不如鼓励审核/替换过去的交易。
经过一番讨论，最初的想法很快演变成：
实施模拟块重组将意味着在闪存机器人的MEV-Geth上构建必要的基础架构。
这些帖子的背后是一个故事，涉及Twitter上的愤怒声讨，优秀的独立黑客，以及为什么社会共识与加密算法共识一样重要的一些最好的例子。
让我们有更深入的了解。
GHOST协议和时光机上的“大叔”目前状态下，以太坊是一个使用中本聪提出的工作证明(PoW)共识机制的系统。这意味着保护网络的矿工之间的网络共识取决于原始散列率。这也意味着交易只有概率终结性；一个交易被包含在一个块中的时间越长，它被推翻的可能性就越小。因此，通常建议战俘区块链上的用户在交易“完成”之前耐心等待。在以太坊中，交易应该在7个街区后完成，这通常是一个安全的想法。
在PoW系统中，两个矿工可能同时挖掘出有效块，并试图向网络广播。最后发生的情况是，网络留下了两个有效区块，但在下一次挖矿比赛开始前，只能添加一个到主链中。这意味着其中一个块必须变得“过时”或被丢弃。这个解决方案不是很好，原因有二。首先，生产过时块的矿工白白浪费资源！其次，这使得网络容易出现集中化风险，因为矿工急于确保自己有足够的哈希速率，以避免产生过时的块。有关这方面的更多信息，请单击此处了解更多信息。
在比特币网络上，10分钟的分块制作时间和不到一分钟的传播时间，使得分块过时的概率相当低。但是在以太坊里，制块时间要短得多，——大概是12到13秒，——更容易出过时的块。这使得上述资源浪费和集权的问题更加突出。以太坊通过使用Ghost(贪婪最重观察子树，也称为Ghost协议)的改进版本解决了这个问题。GHOST协议设计于2013年，旨在解决快速生成块的区块链中过时块的精确问题。它的基本前提很简单：矿工接受的“最长”链是累计PoW挖掘难度最高的链，包括与当前区块同宗的过时区块。这种嵌段称为“第三嵌段”。以太坊采用GHOST协议的一个变种，使用相同的筛选原理，选择难度最长的链，但在难度计算中不包括三级块。它会给大叔区块分配一些区块奖励，让这些区块中的交易可以访问，但是主链中的那些交易不包括在内。采用新的“最长”链并忽略过时块的过程称为链重组。
说了半天，这跟MEV有什么关系？
激励网络用户利用三级封锁和重组造成的局面获利的方式主要有两种。第一种情况已经在实践中发生了，而且威胁性要小得多。它被称为“强盗叔叔”，由Flashbots独家启用。到2021年7月中旬，约86%的以太坊哈希值使用Flashbots的MEV-Geth客户端；然而，Flashbots捆绑包仍可能存储在大叔块中，从而为“强盗大叔”创造了机会。罗伯特米勒(Robert Miller)在一篇系列推文中首次详细介绍了这一点。由于三级块中包含的交易不会改变以太坊的状态，但它们仍然对其他人可见，并且是有效的交易，因此精明的MEV搜索者可以检查进入三级块的Flashbots捆绑包，并发布新的捆绑包，其中包括原始捆绑包中的一些交易和自己的一些交易，以便捕捉主链上的套利机会。
但“强盗叔叔”本身不会对协议构成威胁；说到底，它们是捆绑以一定概率被纳入三级区块的结果，而另一些则抓住这个边缘化的机会获利。不过强盗大叔的脏大表哥——时间强盗更让人担心。正如关于MEV的开创性研究论文中所详述的，时间强盗是一种理论上的攻击，当来自MEV的奖励开始超过block奖励时就会发生。时间强盗攻击的前提是，能够获得以太坊大量散列率的矿工，可以通过一系列操作，比如挖掘前面的区块，捕获这些区块中的所有MEV，重组以太坊链，来逆转以太坊的时钟。最简单的方法是租用以太坊51%的哈希率；通过这些操作，攻击者会回过头去夺取一定数量的区块，获得这些区块现在和过去所有的MEV利润，并用这些利润来填补攻击成本。
MEV利润大致占交易成本的百分比。来源：Flashbots
如上图所示，MEV利润占矿工经济回报的比重越来越大，时间强盗攻击重组的威胁越来越大。这也意味着理论上应该可以通过贿赂矿工来重组链条。策略是等待其他用户提交有利可图的捆绑包，贿赂矿工重组链条，然后进行“强盗大叔”或时间强盗攻击来获利。我们这篇文章要讨论的戏码揭开了。
混沌魔术师与核重组当内森首次提出MEV-Geth(可以启发大叔/时间强盗链重组)的改进版本的想法时，MEV搜索者立即开始开发该软件，而加密货币领域的Twitter博主们则陷入了激烈的争论。这个迷因准确地总结了社区的主要情绪：
MEV Intern是一个受欢迎的Twitter帐户，它对这种软件没有工具来保护它深表担忧；毕竟这种受刺激的链重组虽然在共识范围内技术上是允许的，但确实破坏了协议的稳定性，并且通过创造矿工行为安全假设受到挑战的场景，在以太坊上进行了太多的压力测试。
反正潘多拉的盒子已经打开了。
不久之后，两位高调的MEV战略家和研究者—— Edgar Arout和0xbunnygirl——提出了自己个人版本的“重组请求”。
Edgar的仓库是由Flashbots创建的MEV-Geth客户端的一个分支。存储库已经私有化，但代码库仍然活跃，这将使MEV搜索者能够请求重组过去的一定数量的区块，省略一些交易并增加新的交易，包括向矿工付款。
0xbunnygirl受到启发，在以太坊上启动了一个智能合约，它将提供一个非常简单的支付通道。需要链重组的契约使用户能够附加一个请求，其中包含对矿工的相关奖励以及他们想要重组回来的块。然后，矿工会进行一次时间强盗攻击，攻击内容包括使他们能够在链重组中索取报酬的交易，需要省略/包含的交易，以及矿工会因不诚实行为而受到资产减少的约定。当然，这个合同也是一个概念证明；在回滚状态下，矿工可以决定不诚实，并审查资产减少交易。合同中没有代码在实际合同中包含特定的交易或审查另一个交易。然后.
什么也没发生(矿工不会受到惩罚)。
即使没有功能工具，人们对这种开发工作也不满意。创建重组激励系统的工作让该领域的许多知名研究人员、开发人员和行业领导者感到愤怒。埃德加最终会搁置重组协议。Flashbots发表官方声明，谴责连锁重组是负和游戏，强调它们将导致博弈论的不稳定、系统性风险和可能减少矿工的长期收入。针对像Ethermine这样的矿池可能会提出自己的系统重组请求的断言，Flashbots的回应如下：
社会共识，而不是算法共识，阻止了看似伤害以太坊的工具的发展，仅此而已。
加密货币尚未对这些消息做出回应。
我们会成功的。匿名，虽然所有围绕重组请求的发展和争论最终可能不会带来任何威胁，但问题依然存在：现在和未来对时间/strong盗大叔攻击的威胁到底有多大？
事实证明，也许不是。我们来看看为什么。
经济考虑MEV研究员0x9116对重组可能有利可图的领域进行了一些粗略的数学计算。简单总结一下他的连发推送，假设需要30%的hash率(Ethermine大概就是这个量)，其MEV需要超过总开销的3.3倍，加上0.58 ETH。
让我们进一步扩展这个例子。既然在PoW系统中控制51%的网络哈希率就可以控制整个网络(从而达到最大的MEV)，那么我们就来看看当我们刚好低于这个水平或者50%时，微积分是如何变化的。在这种情况下，我们可以使用与上述串行推送相同的计算框架，并进行一些修改。我们没有假设我们(作为一个寻找时间劫匪进行攻击的矿工)一定可以从接下来的两个街区获得奖励，而是放宽了假设，用概率来加权这些结果。基本块奖是2 ETH。
假设有一个块A我们没有挖到，我们的哈希率是50%。A块的矿工奖励用X表示，期望MEV支付用y表示，我们希望挖出两块(要么是时间劫匪，要么是正常操作)。如果我们在A之后挖接下来的两个块，我们有50%的几率独立挖到每个块，那么期望收益是0.5 * (4 ETH 2Y)或者2 ETH Y .如果我们进行时间强盗攻击(如0x9116最初假设的，如果挖到下一个块B，我们就退出):
有0.5的概率挖出下一块B，然后我们就可以把A当成“强盗叔叔”，用A '代替。然后我们再回到原点，在这里我们只需要公平地挖出下两个区块。在这种情况下，预期回报率为0.5 *(0.5 *(4 ^ 2Y))或10.5y.A '块被挖出来的概率是0.5 *0.5=0.25，但是我们还没来得及挖B '块，B块就被挖出来了。A '成为B的叔叔，得到1.75 ETH奖励，然后想把B之后的块挖出来，这种情况下期望收益是0.25 * (1.75 0.5 * (2 Y))或者0.6875 0.125 y，我们把A '和C '挖出来的概率是0.25。在这种情况下，预期收益是0.25 * (4 X Y)或10.25 x 0.25 y .这意味着预期收益是2.6875 0.875Y 0.25X，这一定大于老老实实挖出下两块的预期收益。这意味着x0.5y-2.875eth是必要条件。这意味着即使受控散列率接近51%，X也大于当前块中捕获的MEV的一半减去2.875 ETH。虽然这种情况偶尔会发生，但截至2021年7月中旬，在以太坊租用51%的网络哈希速率一小时的费用约为110万美元。这意味着租用50%的哈希率(在不完全劫持共识的情况下最大化时间劫匪的可能性)将花费大约100万美元。因此，从经济效益的角度来看，要使重组盈利，需要X亿美元，按照撰写时的市场价计算，约550 ETH。如下图所示，每天提取的MEV总量通常在几百万美元左右，所以尝试租用50%的hash率来启动时间劫匪攻击的成本很可能远远超过收益。
当然，也许一些单独的街区可以证明这个花费是合理的。例如，Sun在Liquity的10亿美元头寸几乎被平仓，因此它必须支付3亿美元的保证金以避免头寸爆炸。如果是在链条末端重组，重组的利润会超过租用50% hash率的成本。但是，单个攻击者不太可能租到——的50%散列率。目前在NiceHash上任何给定时间可供出租的以太坊计算能力通常不到10%。
如果您想在这里进行参数计算，我制作了一个工具，允许您自己决定诚实挖掘两个区块并在最近的区块上尝试时间劫匪攻击的预期收益，使用可用的网络哈希率份额、时间劫匪攻击中矿工的总支付以及挖掘未来区块时矿工的预期支付：
请记住ETH计算的总值！
另一方面，如果重组足以获得足够的经济刺激，也应该有足够的经济利益来抑制重组。
资料来源：丹尼尔古德曼
开发商丹尼尔古德曼刚刚撤销了名为Deorg的0xbun nygirl的原始重组请求合同，该合同将允许任何用户在未来的街区为矿工创造奖金。如果矿工被发现是恶意的，他们的奖励会减少(在一定量的确认后，Deorg实际上通过要求一定高度块不变来确认好的行为，丹尼尔善意地指出了这一点)，但这确实表明链重组所面临的大多数经济激励是可以重新设计的。
降低重组风险的另一个潜在方法是采用“成本平滑”方法(正如Ivan Bogatyy在MEV.wtf虚拟峰会中提到的)。作为一个诚实的矿工，你把MEV交给任何一个挖出前面那块的矿工。这个领域的设计空间和激励重组的空间一样丰富；正如汤姆施密特在我们上一篇关于MEV的文章中所说，“每出现一种新的枪支，1000个枪支销售员和1000个防弹衣制造商就会创造出繁荣的商机。」
最后，值得注意的是，链式重组和自私挖矿可能会演化成一种递归的负和博弈，这种博弈实际上可能会让矿商付出代价，而不是带来利润。如果所有矿工都在等别人找到MEV再重组，网络可能会陷入困境，导致交易完成时间长，对抗性的来回博弈。随着矿商继续试图攻击被其他矿商掠夺的利润，这将减少利润。
来源：查理诺伊斯
IC3研究人员的一篇论文使用强化学习(RL)来模拟比特币网络中的自私挖掘，并结合各种模型发现，当所有矿工都采取自私挖掘策略(时间强盗攻击来夺取区块奖励)时，矿工的相对奖励会降低。
这张图说明了本文中RL模型模拟的自私矿工的相对报酬。
你肯定会在以太坊看到类似的效果。事实证明，重组战略只有在少数人执行的情况下才会奏效；三个和尚没水吃！这些假设甚至不包括连锁重组破坏共识时可能出现的ETH自反价格趋势。一个链的不断重组和贪婪的矿工所暴露出来的不利的公关影响，很可能对市场上链代币的价格产生不利的影响，甚至可能通过beta破坏建立在这个链上或者其他链上的其他资产。从长远来看，这些只会损害矿工和生态系统。
权益证明(PoS)与社会共识如上文所述，反对MEV-Geth发展的强烈声音“强盗大叔”的分叉或重组要求是社会共识作用的有力例证。社会共识一直是加密货币的一部分。典型的例子包括：迁安决定不回滚比特币追回被黑客盗取的比特币，更根本的是矿池本着去中心化的精神决定将哈希率控制在50%以下！
随着以太坊走向以太坊2.0的PoS共识机制，MEV不会消失，重组风险也不会消失。虽然PoS确实提供了绝对的交易终结性，但只发生在两个历元之后(每个历元为6.4分钟，期间最多提出/证明32个区块，提出者在一个历元之前知道，证明者为2)，但存在以下场景：交易完成后13分钟左右可以发生重组，13分钟可以完成交易终结。然而，受时间窗口和其他因素的限制，重组将变得更加困难。
但可以说，PoS对重组最大的隔离措施不是两个纪元后的绝对终结，而是“身份”这个概念。鉴于提议者身份的透明性，被发现恶意的验证者可能被列入黑名单，不得参与网络活动和Flashbots网络。此外，随着现有的大型矿商(如Ethermine)转向质押矿业资产，大型交易所和平台(如利多和北海巨妖)主导了验证者领域，这些机构越来越不可能承担因重组甚至收取MEV费用(作为一个社会和监管问题)而导致声誉受损的风险。
现在很多质押储户都是知名机构！
MEV尾声游戏
显然，MEV短时间内不会在以太坊消失。但这也许不是一件可怕的事情。MEV不太可能导致破坏以太坊的频繁重组，无论是现在还是未来。然而，MEV的作用是促进为金融体系创造一个更公平、更民主的设计空间。Flashbots等研究小组的建立，交易公平排名的进展，协议和应用层零知识证明、门限解密等密码技术的采用，都在试图降低和民主化MEV的过程中取得进展。从长远来看，我们所了解和喜爱的加密经济系统将变得更加强大。重组大戏等事件都是积极的警钟，时刻提醒我们在构建金融未来的时候，加密社区永远不能想当然的做系统假设，必须不断创新追求抗漏洞，而我们有强大的社区和人才来做这件事。
感谢Haseeb Qureshi、蜻蜓资本的Tom Schmidt和Celia Wan和Flashbots的夏羽戈塞林为本文提供了大量反馈。
来源链接：medium.com