拓展閱讀：Gate Ventures 研究院：深度解析 MEV，照亮黑暗森林（上）
MEV 減緩探索方向過去 Ethereum 生態內部，PBS 的解決方案是外包給 Flashbots 來實現的，Flashbots 專門用于研究以太坊的 MEV 問題，其最新一輪估值已經達到了 10 億美元。但是由于 Relayer 毫無經濟效益，并且實現 Relay 需要很高的技術和經濟門檻，Blocknative 放棄這一賽道項目的研發。為了解決去信任化以及 0 經濟激勵的問題，以太坊也在考慮使用 e-PBS 協議級別改進，來避免基于第三方協議 mevboost 的 Relayer 的存在。
當前 MEV 似乎是一個無法很好解決的問題，因為本質上這是生態系統復雜度提升以及用戶時間段內信息不對稱的必然產物，對于黑暗森林的以太坊來說，特別是在無需許可和抗審查的黑客思想影響下，以太坊無法在協議層面進行審查和改進來一次性切斷 MEV，這不可能做到也不會出現。以太坊生態下，更多的是想辦法減輕 MEV 的負外部性，增強其正外部性。許多的項目、社區成員、開發者、VC 都在探索一些值得嘗試的方式，也就衍生出了許多潛在的機會。接下來，我們將大致介紹一些減緩負外部性的嘗試，總的來說，所有的嘗試都是三個方向：協議級別、應用級別、拍賣機制。
SUVAE
SUAVE（Single Unifying Auction for Value Expression）是 Flashbots 提出的，旨在改善 MEV 負外部性。同樣，其不訴諸于解決 MEV，而是引導 MEV 變得去中心化、透明。
SUAVE 鏈的架構，圖源：Flashbots
其通過構建一個新的區塊鏈 SUAVE，內置了一個 MEVM 虛擬機，該虛擬機能夠運行 EVM 智能合約。同時配套的開發者工具能夠支持開發基于 EVM 虛擬機的 MEV 智能合約。從而允許當今任何集中式 MEV 基礎設施轉換為分散式區塊鏈上的智能合約。這大幅降低創建新 MEV 應用程序的門檻，可以最大限度地提高不同機制之間的競爭，并且帶來了去中心化和透明性。最后，它有助于通過使中心化基礎設施（構建器、中繼器、中心化 RFQ 路由等）能夠被編程為去中心化區塊鏈上的智能合約來分散 MEV 產業鏈的中心化問題。
Rollup 交易的供應鏈，圖源：dba:
SUAVE 能夠作為去中心化的排序器以及意圖識別機器提交給鏈上的 Proposer，最后使用以太坊作為結算層。執行節點會在鏈下執行，采用可信執行環境或者零知識證明技術。用戶能夠使用意圖交易，將交易交給 SUAVE 去解析，并且最大化的透明 MEV，以進行智能合約間的 MEV 競拍，這樣通過透明的市場機制就能有效的減緩負外部性。同時，根據 Paradigm 的應用稅文章，比如針對 MEV bot 行為，征收應用稅，也是比較適合在 SUAVE 上實施的。而 Paradigm 正好也是本項目的顧問和投資人。
OFA
我們以 OFA（Order Flow Auction）為例，來一覽其對拍賣機制的改進。
OFA 拍賣機制，圖源：Frontier Research
訂單發起人（錢包 / 應用）將訂單發送給 OFA，OFA 選擇性的披露部分信息，包括訂單價值等，這個是設計空間。
競標者 Bidders 出價，獲得對應的信息并且提出能夠為此訂單流支付的價格，之后 Bidders 就會對這個訂單流進行 MEV。
這部分私人的訂單流只有 Bidders 能夠看到，并且引入了市場化競爭以后，能夠讓 MEV 更透明，以及盡量減少用戶的損失。
目前業內有不少基于 OFA 拍賣機制的項目正在研發，整體的運行機制和流程都非常相似，不同點在于四個核心組件之間的細節與實施方式不同。
私人交易池加密
OFA 類似于構建了一個私人交易池，但是這些用戶訂單只能由某個拍賣機制下獲勝的 Bidders 提取 MEV，拍賣的手續費返還給訂單所有者。實際上這套架構下仍然存在某種拍賣機制下的 MEV 提取。內存隱私池是希望解決對 Searcher 的保密問題，因為 Searchers 是 MEV 的主要參與方。因此只需要通過隱私交易池，讓訂單只有中繼者和區塊構建者才能看到。其中，加密意味著用戶的交易可能需要支付更高的 Gas，這本身應該是可選的，目前有以下幾種值得探索的加密方法。
多方計算 MPC：多個參與方使用 MPC，這將對多個參與方隱藏交易細節，在共享排序器處也可以應用 MPC 來分散單一排序節點的中心化權利。
可驗證延遲函數 VDF：該函數需要一定的時間 T 來進行計算，并且一旦計算完畢，能夠快速驗證其正確性。通過使用 VDF 可以讓交易順序變成串行執行，但是卻會讓大量用戶環境下體驗變得非常糟糕，延遲時間 T 是一個權衡下的值。
閾值加密 TSS：允許多個參與者共同參與加密和解密過程，而不需要任何單個參與者擁有完整的密鑰。閾值加密可以通過加密交易內容，防止攻擊者在交易被確認前看到交易細節，從而有效防止前跑攻擊。相比于 MPC，TSS 更加簡單，更適合與單一的簽名與私鑰生成等環節。Shutter Network 使用 TSS，它允許驗證者在不知道交易內容的情況下對交易進行排序和打包,從而防止 MEV 攻擊。
零知識證明 ZKP，能夠在不公布具體信息的情況下，驗證該信息的正確性。目前發展主要受制于硬件發展的影響，成本高昂，具體商業化落地需要時間。Automata Network 提出了一個名為"Conveyor"的隱私中繼網絡,使用多方計算(MPC)和零知識證明來保護交易隱私,同時允許驗證者執行必要的計算。
私人交易池加密方案對比，圖源：Flashbots
對于私人交易池的加密有多種可選的加密算法，包括 MPC、TSS、VDF、ZKP 等，但是每種加密算法都有其弊端需要開發者權衡。其中具備探索性的項目有使用 TSS 算法的 Shutter Network 以及使用的 MPC 和 ZKP 來解決 MEV 的 Automate Network 值得關注。
Execution Tickets
Execution Tickets 是 Justin 在哥倫比亞加密經濟學研討會上提出的一種解決 MEV 方案，這是對共識層面上的改進，其經歷三個步驟：
其提出了一個 Tickets 市場，獲得 Ticket 的人能夠獲得在未來某個時間段提議執行區塊的資格。通過動態定價機制，能夠實時調控流通中的 Tickets 數量和現有供應調整價格。每個 Ticket 具體針對哪個 slot 也是隨機選擇的。
其將區塊分為執行和提議兩種，區塊提議者是隨機選擇的，執行區塊需要 Ticket 才有資格。
執行區塊的 Ticket 持有人有權在分配到的時間段內提議執行區塊，并獲得相關的執行層獎勵（EL Rewards = TX Fees MEV）。執行區塊提議者需要提供抵押，以確保他們在分配的 slot 中生成執行區塊。如果他們出現雙花或離線，抵押將被沒收。
Slot 被分為了執行輪和信標輪（共識輪），當一個 Ticket 被銷毀，那么相當于對應的 ETH 被銷毀，增加了 ETH 的通縮壓力，由于執行區塊和共識區塊是隨機選擇了，因此這極大的增加了兩者串通的可能性，其問題在于：
但是這個機制會衍生出多塊 MEV 的問題，也就是購買多個連續區塊的執行 Ticket，這樣可能會擴大 MEV 的利潤以抵消購買 Ticket 的成本。因此這個機制需要很好的設計 Ticket 價格的變化函數。
該機制仍然沒有解決用戶 MEV 三明治攻擊的問題，只是把用戶的損失，補償到了全體網絡的通縮上。
e-PBS
實際上，在 Merge 以后，以太坊并沒有實現 PBS，也就是說，構建者和區塊提議者都需要從驗證者中選擇，但是為了網絡的經濟效益最大化，使用 MEV-Boost 作為第三方的 PBS 協議外解決方案，目前已經有 90% 的 Relayer 市場份額。
e-PBS（enshrined PBS）是以太坊為了應對 MEV-boost Relay 作為第三方構建的信任化中間件的解決方案，其將 PBS 納入共識級別，而不再依賴于 Flashbosts 這種三方提供協議外解決方案。該提案代號為 EIP-7732 。該協議的目標是讓以太坊協議層能實現信任最小化的 PBS 解決方案，通過以太坊協議內的機制捕獲絕大多數 MEV，并以以太坊協議利益最大化的方式，將捕獲的 MEV 分配給參與者。該 e-PBS 類似于我們在 PBS 章節中提到的工作流程，但是其特點在于消除了 Relayer 角色，Builder 向 Proposer 競價被寫成了共識層的代碼。
ePBS 執行流程圖，圖源：mikeneuder
上圖是，ePBS 機制下的 Slot N 流程：
區塊廣播：t= 0 時，選定的 POS 驗證者提議 N 號插槽的共識層（Consensus Layer，CL）區塊，該區塊包含 Builder 的拍賣區塊出價，但是不包含執行負債。
證明截止時間：t=t 1 時，委員會會根據分叉規則選擇正確的區塊，并進行證明。
聚合證明和 payload 傳播：t=t 2 時，廣播 Slot N 的聚合證明，便于驗證。同時 bulider 發布他們的 ExecutionPayload，以構建該塊的完整版本。
PTC 投票廣播：t=t 3 ，PTC 負責監督 Builder 的 Payload 是否按照規則進行，并且判斷其時機是否有效。
t=t 4 ，下一個區塊的提議者是將 slotN 的區塊視為空塊還是正確構建的滿塊就至關重要，這需要下一個區塊的提議者根據 PTC 的投票和證明來判斷。
需要特別注意的是，為了保證 Builder 在一個 Slot 內能及時的提交區塊負載，（在 Ethereum 2.0 上也需要保證驗證者委員會在一定時間內投票以及提議區塊），在協議級別的 PBS 中，Builder 仍然傾向于較晚發布 Payload 內容，這樣就有更多機會尋找 MEV，因此在協議中引入了 PTC（Payload-Timeliness Committee）,顧名思義，其是針對 Payload 構建者的監督機制， PTC 可以從經濟角度促進 bulider 及時發布 payload，保證以太坊的安全性。如果 Builder 的 Payload 被定義為不及時，那么 Builder 將無法獲得對應執行負載的獎勵。
區塊解析圖示，圖源：mikeneuder
因此在 ePBS 中，一整完整的區塊需要兩部分共同組裝，一個是空的 CL Block，是在 slot 剛開始時，由 proposer 構建，里面包含了 Execution Payload Header 和 Builder Bid，但是具體的 Payload 內容暫時為空。只有在證明聚合以及區塊傳播階段，也就是 PTC 認可 payload 有效性后，才會主裝到區塊中，形成一個完整區塊（Full Block）。
總的來說，EIP-7732 ePBS 能夠解決：
無需信任的中間第三方的透明區塊拍賣方案。
分離共識層和執行層來減少驗證者的計算負荷，從而提高網絡效率和速度。
驗證者能夠立即專注于驗證共識，并將執行負載的驗證推遲到以后的時間，引入額外的時間窗口和投票機制，確保了系統的高效運行和公平性，同時允許更多的時間來處理執行負載。
但是也提出了一些問題有待討論：
本質上這只是使得過去第三方 Relayer 的工作被取代，以此來實現區塊提議流程中的去中心化和透明，但是本質仍然沒有解決用戶的糟糕 MEV 體驗。
這次升級是共識層的更改，是不具備向后兼容性質的，如果 ePBS 的機制設計在實踐中被驗證失敗，后續的補丁較難。
假設在一個插槽中，提議者發布了區塊，但構建者由于某種原因延遲發布執行負載。這時，部分驗證者可能會基于提議者的區塊進行驗證，而另一些驗證者可能會等待構建者的執行負載，導致網絡分裂。這樣的分叉會增加網絡的不穩定性和維護成本。
如果某個提議者故意在接近證明截止時間發布區塊，可能會導致部分驗證者看到區塊，另一些驗證者未看到區塊，那么 N 1 個 Slot 的 Proposer 的行為將變得不可預測，極大增大鏈上分叉的可能性。
PEPC
同時 EigenLayer 也提出了一些解決方案，包括 AVS 組件 PEPC（protocol-enforced proposer commitments）來解決 MEV 的問題。這個組件也希望解決第三方中間件 Relayer 的信任問題。主要是希望 Proposer 在提交 CL 塊時，能夠附帶一個 PEPC 簽名，來承諾。Builder 通過驗證 Proposer 的 PEPC 之后再執行負載，這在協議內引入了一個信任機制。通過內置的信任機制，也能解決 Relayer 作為第三方的潛在信任問題。
參考資料
《The MEVM, SUAVE Centauri, and Beyond》：https://writings.flashbots.net/mevm-suave-centauri-and-beyond
《Blockchains, MEV and the knapsack problem: a primer》：https://arxiv.org/html/2403.19077v1
《MEV ECOSYSTEM EVOLUTION FROM ETHEREUM 1.0 》
《The Future of MEV》 by Blockchain Capital
《FRP-18: Cryptographic Approaches to Complete Mempool Privacy》by Flashbots
《Execution Tickets》:https://ethresear.ch/t/execution-tickets/17944
《Payload-timeliness committee (PTC) – an ePBS design》：https://ethresear.ch/t/payload-timeliness-committee-ptc-an-epbs-design/16054
免責聲明：
以上內容僅供參考，不應被視為任何建議。在進行投資前，請務必尋求專業建議。
訂單發起人（錢包 / 應用）將訂單發送給 OFA，OFA 選擇性的披露部分信息，包括訂單價值等，這個是設計空間。
競標者 Bidders 出價，獲得對應的信息并且提出能夠為此訂單流支付的價格，之后 Bidders 就會對這個訂單流進行 MEV。
這部分私人的訂單流只有 Bidders 能夠看到，并且引入了市場化競爭以后，能夠讓 MEV 更透明，以及盡量減少用戶的損失。
目前業內有不少基于 OFA 拍賣機制的項目正在研發，整體的運行機制和流程都非常相似，不同點在于四個核心組件之間的細節與實施方式不同。
私人交易池加密
OFA 類似于構建了一個私人交易池，但是這些用戶訂單只能由某個拍賣機制下獲勝的 Bidders 提取 MEV，拍賣的手續費返還給訂單所有者。實際上這套架構下仍然存在某種拍賣機制下的 MEV 提取。內存隱私池是希望解決對 Searcher 的保密問題，因為 Searchers 是 MEV 的主要參與方。因此只需要通過隱私交易池，讓訂單只有中繼者和區塊構建者才能看到。其中，加密意味著用戶的交易可能需要支付更高的 Gas，這本身應該是可選的，目前有以下幾種值得探索的加密方法。
多方計算 MPC：多個參與方使用 MPC，這將對多個參與方隱藏交易細節，在共享排序器處也可以應用 MPC 來分散單一排序節點的中心化權利。
可驗證延遲函數 VDF：該函數需要一定的時間 T 來進行計算，并且一旦計算完畢，能夠快速驗證其正確性。通過使用 VDF 可以讓交易順序變成串行執行，但是卻會讓大量用戶環境下體驗變得非常糟糕，延遲時間 T 是一個權衡下的值。
閾值加密 TSS：允許多個參與者共同參與加密和解密過程，而不需要任何單個參與者擁有完整的密鑰。閾值加密可以通過加密交易內容，防止攻擊者在交易被確認前看到交易細節，從而有效防止前跑攻擊。相比于 MPC，TSS 更加簡單，更適合與單一的簽名與私鑰生成等環節。Shutter Network 使用 TSS，它允許驗證者在不知道交易內容的情況下對交易進行排序和打包,從而防止 MEV 攻擊。
零知識證明 ZKP，能夠在不公布具體信息的情況下，驗證該信息的正確性。目前發展主要受制于硬件發展的影響，成本高昂，具體商業化落地需要時間。Automata Network 提出了一個名為"Conveyor"的隱私中繼網絡,使用多方計算(MPC)和零知識證明來保護交易隱私,同時允許驗證者執行必要的計算。
私人交易池加密方案對比，圖源：Flashbots
對于私人交易池的加密有多種可選的加密算法，包括 MPC、TSS、VDF、ZKP 等，但是每種加密算法都有其弊端需要開發者權衡。其中具備探索性的項目有使用 TSS 算法的 Shutter Network 以及使用的 MPC 和 ZKP 來解決 MEV 的 Automate Network 值得關注。
Execution Tickets
Execution Tickets 是 Justin 在哥倫比亞加密經濟學研討會上提出的一種解決 MEV 方案，這是對共識層面上的改進，其經歷三個步驟：
其提出了一個 Tickets 市場，獲得 Ticket 的人能夠獲得在未來某個時間段提議執行區塊的資格。通過動態定價機制，能夠實時調控流通中的 Tickets 數量和現有供應調整價格。每個 Ticket 具體針對哪個 slot 也是隨機選擇的。
其將區塊分為執行和提議兩種，區塊提議者是隨機選擇的，執行區塊需要 Ticket 才有資格。
執行區塊的 Ticket 持有人有權在分配到的時間段內提議執行區塊，并獲得相關的執行層獎勵（EL Rewards = TX Fees MEV）。執行區塊提議者需要提供抵押，以確保他們在分配的 slot 中生成執行區塊。如果他們出現雙花或離線，抵押將被沒收。
Slot 被分為了執行輪和信標輪（共識輪），當一個 Ticket 被銷毀，那么相當于對應的 ETH 被銷毀，增加了 ETH 的通縮壓力，由于執行區塊和共識區塊是隨機選擇了，因此這極大的增加了兩者串通的可能性，其問題在于：
但是這個機制會衍生出多塊 MEV 的問題，也就是購買多個連續區塊的執行 Ticket，這樣可能會擴大 MEV 的利潤以抵消購買 Ticket 的成本。因此這個機制需要很好的設計 Ticket 價格的變化函數。
該機制仍然沒有解決用戶 MEV 三明治攻擊的問題，只是把用戶的損失，補償到了全體網絡的通縮上。
e-PBS
實際上，在 Merge 以后，以太坊并沒有實現 PBS，也就是說，構建者和區塊提議者都需要從驗證者中選擇，但是為了網絡的經濟效益最大化，使用 MEV-Boost 作為第三方的 PBS 協議外解決方案，目前已經有 90% 的 Relayer 市場份額。
e-PBS（enshrined PBS）是以太坊為了應對 MEV-boost Relay 作為第三方構建的信任化中間件的解決方案，其將 PBS 納入共識級別，而不再依賴于 Flashbosts 這種三方提供協議外解決方案。該提案代號為 EIP-7732 。該協議的目標是讓以太坊協議層能實現信任最小化的 PBS 解決方案，通過以太坊協議內的機制捕獲絕大多數 MEV，并以以太坊協議利益最大化的方式，將捕獲的 MEV 分配給參與者。該 e-PBS 類似于我們在 PBS 章節中提到的工作流程，但是其特點在于消除了 Relayer 角色，Builder 向 Proposer 競價被寫成了共識層的代碼。
ePBS 執行流程圖，圖源：mikeneuder
上圖是，ePBS 機制下的 Slot N 流程：
區塊廣播：t= 0 時，選定的 POS 驗證者提議 N 號插槽的共識層（Consensus Layer，CL）區塊，該區塊包含 Builder 的拍賣區塊出價，但是不包含執行負債。
證明截止時間：t=t 1 時，委員會會根據分叉規則選擇正確的區塊，并進行證明。
聚合證明和 payload 傳播：t=t 2 時，廣播 Slot N 的聚合證明，便于驗證。同時 bulider 發布他們的 ExecutionPayload，以構建該塊的完整版本。
PTC 投票廣播：t=t 3 ，PTC 負責監督 Builder 的 Payload 是否按照規則進行，并且判斷其時機是否有效。
t=t 4 ，下一個區塊的提議者是將 slotN 的區塊視為空塊還是正確構建的滿塊就至關重要，這需要下一個區塊的提議者根據 PTC 的投票和證明來判斷。
需要特別注意的是，為了保證 Builder 在一個 Slot 內能及時的提交區塊負載，（在 Ethereum 2.0 上也需要保證驗證者委員會在一定時間內投票以及提議區塊），在協議級別的 PBS 中，Builder 仍然傾向于較晚發布 Payload 內容，這樣就有更多機會尋找 MEV，因此在協議中引入了 PTC（Payload-Timeliness Committee）,顧名思義，其是針對 Payload 構建者的監督機制， PTC 可以從經濟角度促進 bulider 及時發布 payload，保證以太坊的安全性。如果 Builder 的 Payload 被定義為不及時，那么 Builder 將無法獲得對應執行負載的獎勵。
區塊解析圖示，圖源：mikeneuder
因此在 ePBS 中，一整完整的區塊需要兩部分共同組裝，一個是空的 CL Block，是在 slot 剛開始時，由 proposer 構建，里面包含了 Execution Payload Header 和 Builder Bid，但是具體的 Payload 內容暫時為空。只有在證明聚合以及區塊傳播階段，也就是 PTC 認可 payload 有效性后，才會主裝到區塊中，形成一個完整區塊（Full Block）。
總的來說，EIP-7732 ePBS 能夠解決：
無需信任的中間第三方的透明區塊拍賣方案。
分離共識層和執行層來減少驗證者的計算負荷，從而提高網絡效率和速度。
驗證者能夠立即專注于驗證共識，并將執行負載的驗證推遲到以后的時間，引入額外的時間窗口和投票機制，確保了系統的高效運行和公平性，同時允許更多的時間來處理執行負載。
但是也提出了一些問題有待討論：
本質上這只是使得過去第三方 Relayer 的工作被取代，以此來實現區塊提議流程中的去中心化和透明，但是本質仍然沒有解決用戶的糟糕 MEV 體驗。
這次升級是共識層的更改，是不具備向后兼容性質的，如果 ePBS 的機制設計在實踐中被驗證失敗，后續的補丁較難。
假設在一個插槽中，提議者發布了區塊，但構建者由于某種原因延遲發布執行負載。這時，部分驗證者可能會基于提議者的區塊進行驗證，而另一些驗證者可能會等待構建者的執行負載，導致網絡分裂。這樣的分叉會增加網絡的不穩定性和維護成本。
如果某個提議者故意在接近證明截止時間發布區塊，可能會導致部分驗證者看到區塊，另一些驗證者未看到區塊，那么 N 1 個 Slot 的 Proposer 的行為將變得不可預測，極大增大鏈上分叉的可能性。
PEPC
同時 EigenLayer 也提出了一些解決方案，包括 AVS 組件 PEPC（protocol-enforced proposer commitments）來解決 MEV 的問題。這個組件也希望解決第三方中間件 Relayer 的信任問題。主要是希望 Proposer 在提交 CL 塊時，能夠附帶一個 PEPC 簽名，來承諾。Builder 通過驗證 Proposer 的 PEPC 之后再執行負載，這在協議內引入了一個信任機制。通過內置的信任機制，也能解決 Relayer 作為第三方的潛在信任問題。
參考資料
《The MEVM, SUAVE Centauri, and Beyond》：https://writings.flashbots.net/mevm-suave-centauri-and-beyond
《Blockchains, MEV and the knapsack problem: a primer》：https://arxiv.org/html/2403.19077v1
《MEV ECOSYSTEM EVOLUTION FROM ETHEREUM 1.0 》
《The Future of MEV》 by Blockchain Capital
《FRP-18: Cryptographic Approaches to Complete Mempool Privacy》by Flashbots
《Execution Tickets》:https://ethresear.ch/t/execution-tickets/17944
《Payload-timeliness committee (PTC) – an ePBS design》：https://ethresear.ch/t/payload-timeliness-committee-ptc-an-epbs-design/16054
免責聲明：
以上內容僅供參考，不應被視為任何建議。在進行投資前，請務必尋求專業建議。
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