Flashbots的MEV競拍是最優的嗎？_NDL

由 Flashbots 開創的MEV競拍服務已受到了礦工們的歡迎，那么這種競拍是否是最優的呢？

注：原文作者是斯坦福大學電氣工程博士Guillermo Angeris，placeholder 研究員Alex Evans以及Gauntlet創始人Tarun Chitra。

在包（Bundle）分配問題中，礦工面臨著固定數量的交易，而他們要將這些交易包含在給定的區塊中，此外，礦工還可以選擇在該區塊中包含（或排除）哪些包（Bundle）。礦工通過將每個包（Bundle）包含在區塊中來賺取利潤，然而，包（Bundle）具有很多必須要考慮的分配約束。在這篇文章中，我們給出了一個簡單的整數線性規劃問題（ILP）公式，并提供了一些基本的擴展。

礦工可提取價值（MEV）這個術語，指的是礦工根據交易排序可獲得的任何超額利潤。在區塊鏈等去中心化系統中，用戶通過點對點的gossip網絡向礦工提交一組交易和費用。而礦工們會收集這些交易，并將它們分批成一個完全有序的序列，然后由大多數礦工驗證并接受作為下一個區塊。

然而，在很多區塊鏈中（例如以太坊），礦工可選擇要包含的交易集以及提交交易的順序。

如果一名礦工提交一筆具有經濟意義的交易，他們可以對交易重新排序以確保他們的交易首先執行，這也被稱為搶先交易（front running）。自從MEV這一概念被提出以來，已經出現了很多涉及閃電貸、借貸以及三明治攻擊的新型 MEV 形式。MEV代表了一種價值提取形式，而用戶無法通過簡單地修改其交易競價行為來消除它。

公平（Fairness）。從理論上講，MEV 可能導致區塊鏈共識不穩定，并可能迫使用戶在預期交易費用之外支付額外的費用來處理交易。這也引出了很多研究，而這些研究的重點是保證交易排序及包含方面的“公平性”。而公平算法嘗試使用密碼學方法，例如對交易排序或待處理交易狀態的時間鎖承諾（time-locked commitments），以強制基于時間的“公平”保證。

Free-to-Play H5游戲Flappy Moonbird將于5月9日在以太坊鏈上開啟鑄造:4月27日消息，Free-to-Play H5 游戲 Flappy Moonbird 宣布將于 5 月 9 日在以太坊鏈上開啟鑄造。

此前消息，Flappy Moonbird 于 4 月 25 日宣布以 6000 萬美元估值完成 200 萬美元 Pre Series B 融資，FBG Capital 領投。Flappy Moonbird 由法國視頻游戲開發商和發行商 Voodoo 旗下工作室 Helix Table 制作，該公司開發了 100 多款休閑游戲。[2023/4/27 14:30:46]

MEV競拍。或者，有一些研究工作表明，MEV是區塊鏈獨有的，它無法通過純粹的密碼學方式刪除。這一系列工作有效地表明，相比用密碼學方式刪除MEV，礦工和用戶共享MEV利潤將導致穩定的均衡。

在這個由 Flashbots 開創的世界中，“探索者”試圖找到交易的最佳順序，然后競標由礦工以特定順序執行的“包”交易。這種出價通過 MEV 拍賣進行調解——即參與者愿意在鏈下拍賣中向礦工支付額外的優先出價。因此，MEV競拍是更受歡迎的，并且這種方式在2021 年為礦工創造了超過 7 億美元的額外收入。

最優性（Optimality）。然而，一個自然要問的理論問題是，這種競拍是否是最優的呢？目前，Flashbots競拍通過使用約束求解器解決背包問題(Knapsack problem)來有效地執行交易包（bundle）。但是從理論上講，我們應該期望近似整數線性規劃 (ILP) 的解決方案是“最優”的嗎？應該如何描述最優性？由于 MEV 是根據所有資產的可提取價值來定義的，因此任何最優概念都取決于任何一組交易和包（bundle）可實現的最大利潤。

以太坊研究員：Flashbots正在審查Tornado Cash交易:金色財經報道，以太坊研究員發布了一份報告顯示，MEV運營商Flashbots正在審查來自Tornado Cash的所有交易，根據Wahrst?tter的說法，在The Merge之后使用Flashbots的中繼軟件（用于 MEV Boost）在以太坊上生成的所有 19,436 個以太坊區塊中，沒有一個區塊包含與Tornado Cash相關的交易。雖然Flashbots僅占以太坊區塊的23%，但合規以太坊區塊的實際百分比可能要高得多，這意味著至少23%的以太坊區塊符合美國財政部的制裁。[2022/9/28 5:59:13]

總結（Summary）。在這篇短論文中，我們給出了在單個區塊中包含交易包（bundle）的最優ILP的首個正式描述。我們的描述側重于 MEV 的三種操作形式，包括搶先交易（front running）、尾隨交易（back running）以及三明治交易（sandwiching）。我們假設在實踐中使用的精確gas模擬方法是作為預處理步驟執行的，它將分配問題（尋找最優包分配的問題）與正確估計單個包（bundle）利潤的問題解耦。我們的公式可以很容易地用高級描述語言（例如CVXPY）進行優化并在實踐中使用。

定義

在這節內容中，我們首先來描述一下這篇論文中使用的基本定義。

交易（Transaction）：礦工通常從一系列的交易開始，我們把這些交易寫成一些集合T（將包含在區塊中）。這些交易由區塊鏈的用戶提供，它們可以是Uniswap 或Curve的swap交易、借貸或預言機更新等交易。

MetaMask宣布推出以開發人員為中心的MetaMask發行版MetaMask Flask:1月19日消息，官方消息，MetaMask宣布推出MetaMask Flask：以開發人員為中心的MetaMask發行版，用于試驗其最前沿的功能。

Snaps是第一個通過Flask發布的功能，Snaps允許開發人員在運行時擴展MetaMask的功能，無需MetaMask參與。[2022/1/19 8:58:34]

包（Bundle）：礦工還接受許多由用戶提交的包（Bundle），所謂包（Bundle）是一個帶有關聯交易的操作（action，我們稍后定義），每個包（Bundle）還包括了一些出價，例如，用戶愿意支付多少錢才能將其包（Bundle）包含在區塊中。礦工可以決定區塊中包含哪些包（Bundle）以及交易。而礦工從包（Bundle）中獲得的利潤，等于區塊中包含的各個出價的總和。

操作（action）：從以前開始，每個包（Bundle）都將一個操作（action）與一筆交易（t ∈ T）相關聯。可能的操作（action）是：搶先交易t（在t之前執行一筆交易），尾隨交易（在 t 之后立即執行一筆交易），以及三明治交易（在t前后都執行一筆交易）。

對于給定的交易 t ∈ T，要么是進行三明治交易t，要么是進行搶先交易以及尾隨交易t。例如，如果有三個包（Bundle）與交易t關聯，其中一個在t之后進行尾隨交易，一個執行搶先交易，另一個執行三明治交易，那么礦工可以選擇包括搶先交易包（Bundle）和尾隨交易包（Bundle），或者是三明治交易包（Bundle），但不能同時包括這兩個類型。

VitalikButerin提議使用Flashbots系統實現“賬戶抽象”:3月11日消息，以太坊聯合創始人 Vitalik Buterin 在研究機構 Flashbots 的 GitHub 倉庫中提議利用 Flashbots 作為“賬戶抽象”的一種實現方式。“賬戶抽象”是以太坊社區中討論的改進提案之一，以實現交易不需要從私鑰控制的 EOA 賬戶發起，而是可以直接從智能合約發起，具體的用例包括智能合約錢包、Tornado.Cash 這類隱私保護工具等。Vitalik Buterin 認為 Flashbots 可以解決這個問題，通過搭建一個插件將其變成智能合約錢包的中繼器以實現。他表示該方案不需要對以太坊底層協議進行很多改動。

Flashbots是由五位區塊鏈行業人士發起成立的開放研究機構，旨在針對以太坊及各智能合約公鏈所面對的 MEV 問題進行研究，并實施解決方案。[2021/3/11 18:35:51]

我們把這三個操作的空間稱為A。現在我們可以很容易地將包（Bundle）定義為與交易t ∈ T 相關聯的操作（a ∈ A），而它會有一個出價金額（ p > 0）。即包（Bundle）是一個三元組(a,t, p) ∈ A × T × R+，所有包（Bundle）的集合將由 B ? A × T × R+ 給出。

利潤最大化（Profit maximization）。剩下的問題是：礦工如何選擇哪些交易包含在他們的區塊中，以實現利潤最大化？在下一節中，我們將展示這一問題可表述為一個簡單的整數線性規劃問題（ILP），而其通常可通過現代計算機在合理的時間內解決。

我們將利潤最大化問題表述為整數線性規劃 (ILP)，我們將其稱為包（Bundle）分配問題。

Coinbase和Kraken瑞波幣用戶或將錯過Flare Networks的Spark代幣空投:還有不到兩周時間，主流加密貨幣交易所和錢包中持有瑞波幣（XRP）用戶都可獲得瑞波合作伙伴Flare Networks的Spark代幣空投，但由于準備不足，Coinbase瑞波幣用戶可能會錯過這場盛宴。根據Flare Network上周公布的Spark代幣分配方案，他們將于12月發布基于XRP Ledger的代幣Spark，空投將在定于12月12日進行的地址快照之后進行，瑞波幣投資者可以為他們持有的每一個XRP索取一個免費的Spark代幣。但根據Flare Network披露的最新消息稱，加密貨幣交易所Coinbase幾乎沒有與之溝通，雙方也沒有就本次空投討論過合作。據悉，Flare Network已經向Coinbase用戶發送了通知信息，其中告知他們可能會錯過本次空投，因為Coinbase準備時間很短。除了Coinbase之外，加密貨幣交易所Kraken的瑞波幣用戶也可能會因同樣問題錯過本次空投。截止本文撰寫時，Coinbase官方尚未就此事做出回應。（decrypto）[2020/11/30 22:32:29]

設置函數。為方便起見，我們將編寫定義以下函數。這里，t ∈ T是一筆交易，而B是所有包（Bundle）的集合。

我們將s（t）定義為與三明治交易t關聯的包（Bundle）集合：

類似地，f（t）是與t相關聯的搶先交易，b（t）是與t相關聯的尾隨交易。我們假設 B 由 b = 1, 2, ... 索引，其中 n 是提議的包（Bundle）的數量。

問題陳述：將包（Bundle）分配問題寫成整數線性規劃問題的一種簡單方法如下：

是優化變量，如果當前區塊中應包含包（Bundle）b，則xb為1，否則為0。問題數據是

，這是一個向量，使得 cb ≥ 0 是礦工在他們的區塊中包含包（Bundle）b所獲得的利潤，而T是要包含在此區塊中的交易集（不包括包（Bundle））。

標準形式。問題 (1) 可以用矩陣表示法寫得更簡潔一些。為此，我們將定義m = |T|，交易總數，以及矩陣

為：

對于每筆交易t∈ T和包（bundle）b ∈ B，使用這些新的定義，問題（1）可用以下方式編寫：

其中1是適當維度的全1向量，而

是優化變量。

解釋。我們可以將目標和約束解釋如下。目標

僅僅是包含在區塊中的包（bundle）給出的利潤總和。第一個約束意味著區塊中最多包含一個三明治包（bundle），或者區塊中最多包含兩個搶先交易或尾隨交易 t的包（bundle）。第二個約束意味著對于每筆交易t，最多包含一個搶先交易包（bundle），以及最多包含一個尾隨交易包（bundle），而最后一個約束是將x的條目約束為布爾值。

放寬松。一般來說，除了非常小的實例之外，問題 (1) 可能很難解決，因為x的條目有布爾約束。但是，在許多實際情況下，將布爾約束放寬為邊界約束（box constraint，即 0 ≤ x ≤ 1），經過一些簡單的舍入方案后，可以產生合理的實際性能以及合理的解決方案。一般來說，這個寬松問題的最佳目標，始終是礦工可能獲得的最大利潤的上限，而任何舍入方案都會給出一個下限。這可以用來給出所提議的包（bundle）分配的次優程度的一個界限。例如，如果放寬后的利潤為1.2 ETH，而擬議分配的利潤為1 ETH，則擬議分配的次優性最多為 1.2/1 ? 1 = 20%。換句話說，最多可將提議的分配提高20%。

問題（1）有幾個簡單但非常有用的擴展。

包（bundle）約束。例如，用戶可能希望指定幾個包（bundle），這些包（bundle）必須由礦工一次性全部包含，或者根本不包含。我們可以把它寫成包（bundle）Bi ? B的子集。對于 i = 1, 。. . , ?，如果Bi中包含任何一個包（bundle），則礦工必須包含包（bundle）Bi的整個子集。

新的優化問題由下面的公式給出：

其中優化變量是

，而問題數據是在(2) 中定義的矩陣

和矩陣

換句話說，D是一個對角矩陣，其對角條目是集合Bi的大小，而 F 是一個矩陣，使得 (Fx)i 給出了 Bi 中要包含在區塊中的包（bundle）的數量。約束Fx=Dy簡單地表示，對于每個可能的i，要么包含所有| Bi | 包（bundle），要么只包含0個包（bundle）。

gas限制。另一種可能（且非常簡單）的擴展，是在優化問題上包含總gas約束。例如，當包含在區塊中時，每個包（bundle）b ∈ B可能使用一些最大量的gas（由gb ≥ 0給出）。我們可以很容易地附加約束，即包（bundle）使用的最大 gas 總量不超過交易（但不包括 包（bundle））執行后剩余的 gas 量；即

，其中 M ≥ 0 是剩余的gas量。我們注意到，這可能是一個很難獲得合理限制的數量，因為當區塊中包含包（bundle）時，交易使用的gas可能會發生巨大變化。有其他可能的方法來進行計算，但我們不在這里討論它們。

在這篇論文中，我們提供了一個簡單但非常通用的公式，它可以用于解決礦工利潤最大化包（bundle）分配的問題。雖然該問題通常是NP問題，但我們懷疑大多數整數線性規劃求解器（甚至線性規劃松弛）在實際情況下可能有很好的表現。

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