📜 [專欄新文章] 來聊聊MEV之亂

✍️ Anton Cheng

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MEVA vs Fair Ordering.

Credit: MP頭條

前言

最近這幾個月來，以太坊上面的MEV(Miner Extractable Value)的話題越來越紅，對於該如何解決這之中的不公平性，社群中展開了很大的爭論。由於最近剛好看到一篇很棒的Tweet統整了這半年來的一些好文章，就試這整理一下這幾篇的主要論點。（如果對MEV已經有基本概念的人，也可以直接follow這個thread就好xD）

— @benjaminsimon97

由於主要辯論的雙方剛好是目前做Optimistic Rollup最有名的兩大團隊：Optimism 和 Arbitrum，因此我們也可以透過這次辯論看出兩個團隊未來的開發走向。

前情提要: 什麼是MEV (Miner Extractable Value)

在Ethereum現有設計中，Miner有著選擇交易收入區塊(Tx Inclusion)，和決定交易先後順序(Tx Ordering)的權力。MEV指的就是礦工透過掌握這兩個權力所能提取的總價值。

雖然名詞定義上為礦工的可抽取價值，但是除了礦工之外，很多Front running 機器人在做的事情也是一樣的：透過觀察mempool裡面的交易，當發現front run機會的時候，透過付錢更高手續來讓自己的交易先被執行，這之中所抽取的價值，也是所謂的MEV，因此在後面會提到的很多文章中，大家直接用Front Run這個詞來代表了擷取MEV的行為。@danrobinson 在他經典的文章 Ethereum is a Dark Forest 中很好的闡述了如此的現況，也正式把這個問題帶進更多人的視野。

在那之後，一個名為FlashBots的組織現身，開始進行公開的MEV 相關研究與開發，旨在改善EVM帶來的負面影響，例如：front running 造成手續費提高、 MEV太高對以太坊安全性的影響。非常推薦大家Follow他們的進展。

接下來我們就來看看，一個重要的Proposal已經圍繞它而生的一些辯論。

MEVA (MEV Auction)

MEV Auction 是由 Karl Floersch 、Vitalik 、Philip Daian等人，於2020年一月共同提出的解決方法，字面上的翻譯就是透過一個拍賣(Auction)機制，讓MEV可以被更公平的分配。Karl 同時也是Optimism的CTO，也可能是因此設計出了這個能夠完美契合Layer2的架構。

更精準一點來說，這個拍賣要拍賣的是礦工的兩個權力中的「排序權」：它礦工未來只負責「選擇交易進入區塊」，而不再控制區塊內交易順序的排列，而把此權交給另外一個叫做Sequencer的角色來進行。至於Sequencer的選擇方式，就會是一個簡單的拍賣競標。在競標中獲勝的Sequencer將可以拿到未來一段時間的區塊排序權。至於整個協議競標中得來的錢，可以作為提供公共財的資金(fund public goods)。

為什麼說這個提案契合Layer2，是因為在L2原本的設計中，就是由一個Sequencer收取所有用戶的L2交易，在L2的鏈上執行，最後把執行結果以及所有交易資料Publish到L1上。換言之，這個排序者角色其實已經存在L2的架構中。若是L2層先實做看看這個拍賣機制，就可以在不改變以太核心協議的情況下，測試一下其可行性、參數等等。

對MEVA的質疑

在MEVA概念被提出之後，Ed Felton (Arbitrum 背後公司 Official Lab 的創辦人兼普林斯頓的教授)，對此提出了諸多的質疑。

1. 用戶最終體驗是否變差

Ed Felton最先寫了一篇名為「MEV auctions considered harmful」的文章，其中質疑了這個設計會讓使用者體驗更糟：這個Ordering權力的競標，無異於將「Front Running」這個行為專業化，因為理論上最會front run的人，將能夠一直出最高價得標。這在使得「Tx Ordering」這個權力中心化的同時，更變向鼓勵了大家開發厲害的front running程式，最終的受害者仍是的以太坊一般用戶，因為所有的MEV其實都是從用戶的身上抽出來的。

MEV auctions considered harmful

Vitalik 對Ed的看法提出了反駁：他認為「MEV來自用戶」這件事是一個已知且不可避免的事實，這個機制主要的重點，在於分離MEV的收入與礦工的收入，藉由把這個金流轉給Sequencer這個非礦工的角色，可以去除礦工中心化等危及Layer1 安全的疑慮。一個簡單的例子就是：若是有一個MEV很高的區塊（假設礦工可以透過re-ordering拿到100個ETH），那麼礦工就有動機在這個區塊高度進行fork（希望最終自己的挖到區塊被網路接受）。這個例子讓我們看到，考慮MEV會使得礦工的行為比起「單純領block reward」更難預測，這將危及到Layer1的安全。

Vitalik也表示，專業化帶來的「中心化tx ordering」並不見得是件壞事，儘管它對於使用者體驗是有害的，但無論如何MEV是有個上限的，Sequencer並沒有權力從使用者口袋偷錢，而且用戶可以在任何時候決定不使用這種比較容易被Front-run的合約。

2. 沒有MEV Auction的話，L1真的會變得更中心化嗎

Ed 接著寫了一篇名為「Front Running as a service」的文章，簡單回應了中心化tx ordering的問題，也挑戰了另一個MEV Auction的假設：「MEV將使得L1 Mining power趨於中心化」。

這個假設背後的理由很簡單，假如有一個礦池特別會front run，它將能夠獲得比其他礦池更高的收入，這會吸引所有礦工轉到這個礦池。

Ed 提出的反駁理論也十分有趣：假設現在有兩個礦工：A與B，其中兩者都有一定的算力，但A有較好的MEV程式，因此能夠透過排列交易獲得更高的收益。在任何時間點，只要B還存在，A礦工就有動機把這個MEV程式「賣給」B，因為本來B也有機會挖到一些區塊，在這些區塊中A的收益為0。若是能夠達成一個互惠的條件：B將使用A的程式多賺的收入分一部分給A，那麼這筆交易對於礦工A與B而言都是有益的，因此這筆交易必定會發生。

Front-Running as a Service

其衍伸意義為：身為MEV專家的礦工，其實有動機提供「Front Running as a service」，所以最終這個Service會自然被分離出來，並且形成一個自己的市場，本質上跟MEVA是類似的，並不會導致L1算力中心化。

3. MEV Auction是否真的能分離Tx Inclusion 與 Tx Ordering

Ed 還寫了另外一篇「MEVA(What is it good for?)」的文章，用經濟學解釋為什麼這個Auction最終會失效。

MEVA (What is it good for?)

簡而言之，不管我們如何想要分離這兩個權力，最厲害的front-runner若是能夠同時掌握Tx Inclusion的權力，它必定能夠提高自己的收入。這也表示，最厲害的Sequencer會想要自己成立一個礦池，因為當他同時掌握Tx Inclusion和Tx Ordering 兩個權力時，他能夠提供最高的報酬。因此一個理性的Sequencer會願意透過提高給礦工們更高的獎勵，來壟斷Tx Inclusion + Tx Ordering的權力（這是一個在現實商業世界中非常常見的壟斷策略）。這會使得最後這個模式會變得跟現在一模一樣：由單一角色決定Tx Inclusion和Tx Ordering的權力。

Fair Sequencing

不難看出，Ed所有的論點都圍繞一個重點：MEV Auction最終並沒有辦法解決任何問題，而且這個拍賣還會為社群帶來更多問題：例如一次拍賣24小時的交易排序權力，會讓這個權力過度中心化。

那麼Ed所在的Official Lab有提出什麼解法嗎？其實有：他們認為真正解決這個問題的方法並不是在鼓勵專業化Front Run並且拍賣這個權力，而是從根本上消除Front Run的機會，也就是說，應該要設計一個機制「避免」任何人任意排列交易順序。也就是所謂的Fair Sequencing問題。

在Arbitrum目前的計畫中，在未來他們會在Arbitrum Layer2中引入一個這樣的「公平排序」。實際的細節還沒有太明朗，他們計劃在幾個月內上線的第一個Rollup 版本也不會包含這些功能，所以其實他們的Mainnet Launch會類似Optimism，由單一Sequencer決定所有交易排序。但還是很期待他們未來能不能夠真的實作出更好的方法。

Chainlink Labs: Fair Sequencing Service

另一位Chainlink Labs 研究員(身兼康乃爾的教授) Ari Juels，也因為最近在CoinDesk發表了一篇類似的文章質疑MEVA，讓這個問題加溫不少。在這篇文章中，用了一個非常極端的譬喻：把Front Run這種惡意行為比喻為犯罪，若是一個城市充滿了罪犯，一個政府該做的事情並不是拍賣大家入室盜竊的權力、再將這些拍賣所得拿來回饋人民。反之，政府應該想辦法阻止犯罪。

這篇文章透過這樣的比喻，來表達對於MEVA機制的不認同，同時譴責Flashbots這類的社群專案是在系統化的傷害使用者，並指出「如何解決MEV應該成為以太社群的研究重點」。

Opinion: Miners, Front-Running-as-a-Service Is Theft - CoinDesk

文末的結論跟Ed Felton 相同，都是認為Fair Sequencing 才是此問題真正的解決之道。這其實是呼應自己Chainlink Labs幾個月前發佈的一個 Fair Sequencing Service。簡而言之，就是透過Chainlink 最擅長的預言機（Oracle network）來投票、避免讓一個中心化Sequencer角色單獨掌握這個權力。

其實這個Fair Sequencing 問題是一個非常大的研究領域、除了Chainlink labs提出的Oracle解決方法以外，還有許多包括ZKP的其他解決方法。我會盡量多Follow一些，以後有機會再來做更多介紹。

社群中其他的聲音

對於這個MEVA vs Fair Ordering的爭論，除了理論派以外，也有不少其他的聲音讓我們可以更全面地看看的整個局勢。其中一則Tweet表示：MEV Auction在實作上比Fair Ordering單純許多、也不需要牽扯一些複雜的密碼學：

— @tarunchitra

最後一定要提一下的是另一個以太坊大佬 Hudson 對於Ari這篇文章的回應。他認為MEV問題在短期內將會持續困擾使用者，Flashbots這種公開透明的開發流程能夠吸引更多社群關注，並且能夠讓MEV更公平的分配給更多角色、而非只是少部分的玩家。同時他也指出，以太坊核心開發者目前有更重要的2.0開發工作要做，面對這個議題，大家應該更踴躍參與以太坊公開的研究流程，而不是把所有的責任丟到所謂的「Core Devs」身上。

— @hudsonjameson

個人覺得Hudson這一段回應其實很值得大家更多思考，除了在學術上的辯論以外，真正實質上的社群參與也是很重要的。

小結

整個MEV議題到目前為止還是一個ongoing debate，在接下來幾天會不會愈演愈烈、會不會有人提出新的觀點，都是非常值得大家關注的問題。就像文章開頭低一篇Tweet所說的，這是非常高學術性良性辯論，我這裡只簡單的收錄了一部分，由於是順著Official Lab的脈絡撰寫、難免有些偏頗，希望大家可以到Flashbots的Github了解更多，會對於目前Optimism + Flashbot那一派目前所在做的事情有更多的了解。

如果還沒有follow Philip Daian這個人，非常建議大家Follow他。他除了是Flashbots目前最主要的推手之一，更有趣的是，他現在還在Cornell 念PHD，並且是Ari的學生。這場師生大戰讓整個辯論更加戲劇性，但卻不失其高質量的本質。對於接下來還會有什麼發展，讓我們一起期待吧。

— @phildaian

來聊聊MEV之亂 was originally published in Taipei Ethereum Meetup on Medium, where people are continuing the conversation by highlighting and responding to this story.

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今天分享這個句子：
Diversity without inclusion is harmful.
多元而欠缺包容，那是會產生傷害的。

diversity 名詞，意思是「多元，多樣性」。
inclusion 名詞，意思是「不排斥任何群體，包容」。

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2 【recall 罷免】- 動詞
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Do colored face masks contain harmful substances?

4【estate tax 遺產稅】- 名詞
The local government has collected a total estate tax of NT$2.6 billion dollars these years.

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