MEV是什么？

我们从交易实现的流程开始：一个节点（例如Geth或MEV Geth）维护着一个未确认或待处理的交易列表，这些交易通过节点间的对等连接或直接通过RPC端点传递给其他节点。每个节点都有自己的交易池（Mempool），并没有全局交易池的概念。这意味着不同节点的交易池可能会有所不同，具体取决于它们的位置和所连接的对等节点。此外，节点会限制它们在交易池中存储的交易数量，以避免被过多的交易信息所压垮。

Source:Chainlink

最大可提取价值（MEV）是指区块链网络中，区块生产者（如矿工或验证者）通过操控交易顺序，从中提取的额外利润。MEV的运作依赖于区块链节点对交易池（Mempool）的管理。节点会限制在交易池中存储的交易数量，以避免过多交易信息导致的拥堵。MEV的产生通常涉及区块生产者在选择和排序交易时的优先级，尤其是通过优先处理高Gas费用的交易或插入对自己有利的交易，从而实现套利、强制平仓或抢先交易等行为，最终获取额外的经济利益。

MEV生态的参与者

矿工：

在工作量证明（PoW）区块链中，矿工负责验证和打包交易并将其加入区块链。由于矿工拥有选择和排序交易的权力，他们可以根据交易的Gas费用和潜在的盈利机会来决定交易的包含顺序。在MEV的场景中，矿工可以通过“抢先交易”和“三明治攻击”等手段获利。比如，矿工可以在套利机会出现时插入自己的交易，或调整交易顺序以赚取高额的Gas费用。区块链结构允许矿工在一定程度上控制区块内容的自由度，因而矿工具备利用MEV的天然条件。

验证者：

在权益证明（PoS）网络中，验证者的角色类似于PoW中的矿工，他们负责区块的验证和排序。验证者也有权限控制交易的顺序，尤其在当前高Gas费环境中，这种排序权利为他们提供了从MEV中获利的机会。PoS中的验证者可以通过识别具有较高Gas费的交易来增加收入。此外，一些验证者与搜索者合作，通过向MEV平台如Flashbots支付燃料费以保证其交易优先顺序，从而获得额外收益。这些操作依赖于区块链赋予验证者的排序控制权，这使得验证者能在不破坏共识的前提下追逐经济利益​。

搜索者：

MEV搜索者主要是寻找链上交易中的套利、抢先交易和强制平仓等获利机会。通过先进的算法和交易机器人，搜索者实时监控未确认的交易池中的数据，分析潜在的MEV机会。当某一资产在不同去中心化交易所的定价出现差异时，搜索者会通过买入低价、卖出高价的方式完成套利交易；在抢先交易中，搜索者会识别即将执行的目标订单，通过提前插入自己的交易来赚取价格差，通常称为“三明治攻击”；而在强制平仓机会中，搜索者会监测借贷协议中的抵押物，当其跌破平仓条件时第一时间进行清算，获取协议提供的奖励。

为了确保这些交易优先执行，搜索者常向矿工或验证者支付较高的gas费，或通过MEV生态中的Flashbots等平台与矿工合作，以锁定交易排序优先权。

综合以上内容，我们可以得到结论：MEV的本质是区块生产者对交易的排序权利所导致的附加价值获取，它依赖于区块链的去中心化架构与确认机制，具有高度的结构性原生性。

不同链的交易排序机制差异

MEV现象的出现源于区块链的交易排序机制和区块打包过程中的不确定性，这与区块链的交易排序设计紧密相关。区块链的交易排序权设计主要涉及如何在多个待打包交易中优先选择和排序，不同链的设计有较大差异。

以太坊

以太坊基于“优先权Gas拍卖”（Priority Gas Auction）机制，交易的优先顺序由Gas费用的高低决定，即Gas费越高的交易越优先被矿工打包。因此，交易发起者往往通过提高Gas费用来确保其交易的优先级，这也导致了抢先交易和三明治攻击等MEV现象。为了降低这种MEV风险，以太坊引入了MEV平台比如Flashbots等，通过私有交易通道减少公开的Gas竞拍。

以太坊2.0

以太坊2.0中，验证者（而非矿工）控制区块生成。PoS链中的排序权与PoW链相似，但通过引入MEV-Boost等工具来优化排序流程，减少Gas竞拍。验证者通常会选择高费率交易，但他们也可以与Flashbots等MEV平台合作，以减少公开的抢先交易。Danksharding设计中，通过将区块提议者的角色与交易构建者分离来解决MEV问题。构建者（Builder）根据提议者提供的“交易清单”来选择并重新排序交易，以最大化他们的MEV获益，但是他们并不能修改交易内容或排除交易。

比特币

比特币的交易排序也依赖于交易费用，但由于比特币网络的设计相对简单、交易量较低，Gas竞拍的现象不如以太坊明显。此外，比特币的交易机制主要用于价值转移，而非复杂的智能合约执行，因此较少出现MEV现象。比特币矿工一般根据费用和交易体积来选择交易，以确保区块在容量限制内获得最大收入。

但在BTC铭文爆发时期，也出现了MEV和网络拥堵的现象。BTC铭文（Ordinals）利用比特币Taproot升级的技术，将图像、文本等数据直接嵌入比特币区块链，类似NFT。BTC矿工优先选择高额手续费的铭文交易，从中获取更多收益。铭文交易占用大量区块空间，导致普通交易手续费竞价加剧，矿工不再仅仅按照时间顺序或手续费标准化处理交易，而是会根据铭文交易的费用情况优先打包。甚至出现“抢跑”行为，通过观测未确认交易池，选择打包那些带有特定铭文数据的高额交易以实现最大化收益。

Solana

Solana 的共识机制结合 Proof of History（PoH）和 Tower BFT，共识设计及网络特点为 MEV（最大可提取价值）提供了独特的机会。验证者在轮换成为 Leader 后，拥有对交易排序的高度自主权，可以优先打包高额手续费交易或进行抢跑操作。Solana 的交易池并非完全公开，信息传播存在延迟，进一步为 Leader 利用信息不对称提取 MEV 提供了可能性。尽管 Solana 高吞吐量和并行执行特性降低了交易拥堵，但针对依赖特定排序的交易（如套利和清算），验证者仍可通过干预排序获利。Solana在2022年引入的Local Fee Market 机制通过账户分片处理交易费用，但在高需求分片中，验证者可以针对性地优先打包高价值交易，从中提取 MEV。全球验证者节点的地理分布和网络传播延迟也带来了抢跑和排序操控的机会。为缓解这些问题，Solana 正探索公平排序服务（FSS）、优化手续费机制和去中心化排序节点等措施，以降低 MEV 对用户体验的影响。

其他的区块链

一些隐私链通过加密交易数据和隐藏交易金额，减小了MEV攻击的空间。比如，Mina Protocol以“零知识证明”技术隐藏交易内容，交易排序权对于矿工或验证者的获利价值较小。Aztec则使用zk-Rollup技术，将多个交易打包后上链，进一步降低抢先交易和排序操纵的风险。

MEV交易类型

MEV中常见的攻击类型主要包括抢先交易、三明治攻击、清算交易和时间盗贼交易四种。除此之外也存在暗池攻击和夹层攻击等。

抢先交易（Front-running）

Source:https://hacken.io/discover/front-running/

抢先交易是指矿工或验证者在用户交易之前插入自己的交易，尤其是在已知即将发生的交易可能会引发价格变动的情况下。比如，如果即将有一个大额买单，矿工可以在此之前先买入该资产，再在大额订单将价格推高后立即卖出，从中获利。这类交易利用了对交易排序的控制，形成了一种短期的“交易抢占”。

三明治攻击（Sandwich Attack）

Source:Ethereum

三明治攻击是一种特殊的抢先交易形式，通常出现在DEX的交易过程中。攻击者首先在目标交易之前插入一笔买入或卖出交易，以抬高或压低目标交易的执行价格，随后在目标交易之后立刻完成相反方向的交易，从而实现套利。这种“夹击”策略不仅导致目标交易者的执行价格变差，还增加了其交易成本，对普通用户和去中心化市场的公平性构成威胁。

清算交易（Liquidation）

清算交易通常出现在借贷协议中。当借款人的抵押物价值低于某个清算门槛时，协议允许清算人偿还部分贷款并获得清算奖励。搜索者会实时监控抵押品的价值，当触发清算条件时，立即执行清算交易以获取奖励。这类交易具有高度竞争性，因此清算人通常会支付较高的Gas费用来优先获得清算权。

Time-Bandit Attack（时间强盗攻击）

Time-Bandit Attack 是一种针对链重组的攻击形式，矿工会选择重组之前的区块链状态，重新排序甚至修改交易，以提取更高的利润。这种攻击依赖于算力或验证权的集中，从而能够控制一段区块历史，进而修改过去的交易执行顺序。这种攻击会破坏区块链网络的稳定性和信任基础，因为频繁的链重组会导致共识效率降低，增加交易的延迟和不确定性，并削弱用户对交易最终性的信心。

MEV对Defi的影响

MEV现象为矿工、验证者以及搜索者提供了新的经济激励，使得他们在原有交易手续费之外可以获得额外利润。这种激励推动了“抢先竞价”的发展，使得Gas费大幅上涨，进一步加剧了网络拥堵。在DeFi中，这不仅增加了普通用户的交易成本，还使得小额交易难以在Gas费用高企的情况下顺利完成，从而限制了部分用户的参与度​。

MEV攻击导致的套利和交易前置，使得LP的收益不稳定，甚至可能降低。攻击者通过操纵价格波动获利，可能导致池内资产失衡，增加LP的无常损失。此外，流动性提供者的收益不再仅仅取决于交易量，还受到MEV搜索者和矿工操控交易排序的影响，这对普通LP而言构成了潜在的经济威胁。

控制MEV现象本质上是将这部分搜索者获得的利润返还给所有的交易者，并且保持交易机制的有效执行。

目前的解决方法

解决的基本思路

DEX可以通过在订单提交前公开部分订单信息或采用拍卖机制，让交易者能够预判市场动态，降低被抢跑的风险。Layer 2方案则通过链下撮合和批量处理交易，避免在主链上公开交易细节，从而减少MEV搜索者的监控机会；利用zk-rollups等隐私保护技术，将交易在链下完成，使攻击者难以获取详细信息。时间锁定机制进一步增强了安全性，限制了交易必须在特定区块后才执行，避免了多笔快速交易带来的套利风险，尤其在对抗闪电贷攻击时效果显著。引入随机排序和公平拍卖机制，可以实现更加公正的交易排序。加密排序协议在满足特定条件之前隐藏了交易内容，降低了提前泄露的可能性。隔离Mempool将特定敏感交易与公共Mempool隔离开来，保护了MEV捆绑包的安全性。社区治理和激励机制的透明性能够确保系统的公平性和去中心化，使得MEV防范措施能够通过社区投票共同制定，避免单方面控制带来的风险。

不同层级的解决方法

在区块链中，为了减少不利的MEV现象，各层级和工具提供了多种解决方案，包括从共识层、执行层到应用层、L2方案，以及专门的MEV工具。

共识层：共识层主要通过调整区块生产和交易排序的机制来减少MEV现象，使区块生产者无法随意操控交易顺序。以太坊2.0提出的Proposer-Builder Separation（PBS）是一项创新，将区块提议者与构建者角色分离，使得构建者只能创建区块而无法任意排序交易。此外，去中心化排序协议通过增加交易排序的透明度和随机性，进一步减少MEV风险，保证了公平的区块生产流程。

执行层：在执行层，MEV现象主要通过隐私保护措施和优化Gas竞拍机制来缓解。Flashbots开发的私密交易中继系统允许用户通过私密方式提交交易，避免交易在公共交易池中被窥探。此外，一些平台改进了Gas拍卖机制，降低了用户为提升交易优先级而支付高额Gas费用的需求，从而减少抢先交易和其他MEV问题的频率。

应用层：在应用层的DeFi协议和DEX中，为降低MEV带来的用户损失，一些平台采用批量竞价和原子交换等方式。Balancer和Uniswap V3通过将所有交易按时间批量处理，有效防止三明治攻击等有害的MEV行为。同时，预言机（如Chainlink）通过提供链上价格参考，减少了套利空间，降低了MEV发生的概率。

Layer 2 ：L2扩展方案通过将大量交易离线处理并最终上链来降低主链的拥堵和MEV风险。Optimistic Rollups和ZK-Rollups等L2技术将交易批次上链并验证，避免了区块生产者对交易顺序的操控。此外，一些针对DEX的L2协议采用链外订单匹配和结算，进一步减少了潜在的MEV机会。

代表性的解决方案

一些专注MEV领域的产品已经解决了许多问题。最为知名的服务商包括Flashbots和Blocknative等，它们帮助矿工、验证者以及搜索者在DeFi平台中识别和提取MEV。

Flashbots

Flashbots通过“MEV捆绑交易”将一组交易作为原子操作提交，确保交易要么全部执行，要么全部失败，避免了前置交易和抢先交易的问题；通过Flashbots中继连接搜索者和矿工，提供一个透明的交易提交机制；采用改进的优先Gas拍卖机制，使矿工和验证者能够根据MEV价值选择交易，同时减少了网络拥堵；整个系统通过提供透明的MEV提取机会，增加了公平性，使得任何有能力的用户都能参与到MEV的提取中。通过这些设计，Flashbots 实现了更高效和公正的MEV提取。

Blocknative

Blocknative的核心设计围绕提供透明、高效的MEV中继平台，使验证者能够通过连接到该平台来获取包含MEV的完整区块。与传统矿工主导的系统不同，Blocknative采用开放式中继模型，允许多个构建者和验证者在平台上公平竞争，从而降低MEV集中化的风险。此外，Blocknative还提供了MEV捆绑RPC端点，帮助搜索者优化MEV策略，将交易捆绑并提交到区块链。

BloxRoute

BloxRoute创新在于“区块链分发网络（BDN）”的协议，支持多个节点通过开源网关或BloxRoute的公共API参与其中，从而确保网络的低延迟、高吞吐量，并保持协议中立性。这种设计让各个节点能够快速同步，帮助区块链项目提高交易速度、减少拥堵并降低交易费用。

Eden Network

Eden Network 通过创建一个名为“槽租户”的机制，让用户通过抵押 EDEN 代币来租用优先区块空间，确保交易能够在预定的区块中得到优先处理，并得到 MEV 保护。这种设计为交易者提供了保障，尤其是在高网络拥堵时，可以有效避免受到前置交易等不利 MEV 攻击的影响。

Eden Network 还通过代币激励的方式，鼓励区块生产者遵循协议规则，确保交易按顺序正确地进行处理。对于任何违反交易排序规则的区块生产者，网络将采取处罚措施，甚至可以将其从网络中剔除。

总结

综合来看，MEV对区块链生态系统的公平性、交易合理性和长期发展产生了复杂的影响。MEV在某种程度上为矿工和验证者提供了额外的激励，带动了更多项目和社区的关注与参与。但是，对普通用户而言，MEV带来了高昂的交易成本。MEV带来的抢先交易和三明治交易等行为，使普通用户的交易无法按照其预期执行顺序，增加了交易的不可预测性。这种机制下，技术熟练的参与者或有资源的矿工能够利用信息优势获利，而普通用户则处于劣势。这种不公平的交易环境可能破坏区块链的透明性和去中心化的初衷。更重要的是，MEV会造成信息不对称和网络拥堵。

无论如何，MEV对区块链公平性带来非常大的挑战。MEV本质上是一种系统设计中的“套利机会”，矿工或验证者能够通过信息与排序优势牟利，改变了区块链最初设计中的公平原则。MEV集中化问题突出，部分有资源的验证者获得了更多的利润机会，而普通用户或小型矿工难以从中获益。

未来的解决方案可能在共识机制、排序规则等方面进行改进。并且在各个layer上都将看到层出不穷的设计创新。尤其是在越来越多公链生态爆发之后，跨链MEV也将成为之后的重点。