2024 EthCC 演讲精选：MEV、FHE、TEE、Intent 等研究
精选 9 个关于 MEV 的重要演讲，涵盖 MEV 现状、FHE 和 TEE 加密技术的引入、意图机（Intent Machine）、预确认、市场机制优化等多个方面。
EthCC[7] 于 2024 年 7 月 8 日至 11 日在比利时布鲁塞尔举行。EthCC 是一个由 Ethereum France 组织的以太坊年度会议和社区活动，讨论和展示与以太坊生态系统相关的最新发展和创新。本文精选了 9 个关于 MEV 的重要演讲，展示 MEV 领域最新的发展和前沿研究。内容涵盖了 MEV 现状、FHE 和 TEE 加密技术的引入、意图机（Intent Machine）、预确认、市场机制优化等多个方面。
Decentralized Block Building
Flashbots 产品经理 Shea Ketsdever 指出实现快速、隐私性和去中心化的区块构建者是终极目标，但这同时也是一个三难问题（即难以同时达成这三个属性）。Flashbots 为了解决这个问题，做出了以下几方面的努力：
开发 MEV 相关产品：
MEV-Geth：通过将竞争从公共内存池（mempool）转移到一个更有组织的市场，让矿工和搜索者能够提取 MEV，降低了以太坊上的交易费用和网络拥堵。降低了以太坊上的交易费用和网络拥堵。
MEV-Boost：通过这个工具，验证者可以将他们的区块构建工作外包给一个区块构建市场，验证者可以选择最优的区块提议，而无需亲自处理复杂的 MEV 策略，这大大提高了效率。
MEV-Share：允许用户通过拍卖他们的交易以换取退款，用户得到了退款，验证者因为包含了更多创新的捆绑类型而得到了更有利可图的区块，为用户和验证者创造了额外的价值。
推广隐私 RPC 接口：为了保护普通用户免受抢跑（Front-running）攻击，Flashbots 推出了一个隐私的远程过程调用（RPC）接口，可以防止用户的交易被其他用户看到并抢跑。
使用可信执行环境（TEE）：Flashbots 探索使用 TEE 技术，通过这种方法，数据在处理过程中被加密，即使是运行硬件的操作者也无法访问这些数据。TEE 还可以确保只有指定的代码在执行，这样可以防止任何未经授权的代码干预处理过程。Flashbots 通过测试表明将 TEE 用于区块构建性能与传统方法相当，其在保持高性能的同时，也能保证数据的安全和私密。
Mitigating MEV with FHE - Blind Arbitrage on Ethereum
Flashbots 研究员 Jonathan 表明他们正在探索使用全同态加密（FHE）来处理区块链交易，以解决 MEV 问题。FHE 是一种允许在加密数据上直接进行计算的加密技术。在不解密数据的情况下，可以执行算术或逻辑运算。利用这项技术，交易在提交到区块链前可以保持加密，这意味着即使搜索者可以在这些加密数据上执行算法以探索套利机会，他们也无法看到交易的具体内容。因此，即便搜索者能进行某些计算和优化，也无法确切知晓原始交易的细节，从而有效保护用户隐私并减少抢跑的可能。
这种方法的挑战在于，FHE 通常计算成本很高，特别是涉及复杂的区块链交易处理时。此外，FHE 操作中逐渐积累的噪声（一种保护性质的干扰）也是一个问题。随着运算次数的增加，这种噪声逐渐累积，可能最终导致加密数据无法被正确解密或解密结果出现失真。为了管理这种噪声，FHE 系统需要定期进行一种称为「bootstrapping」的处理过程。Bootstrapping 是一种重置加密数据中噪声水平的操作，能有效控制噪声，但操作本身非常耗时和资源密集。
Ethereum: Reducing Trust Between Proposers and Builders
Prysm Ethereum Client 成员 Terence 指出目前在以太坊网络中，提议者和构建者之间需要依赖可信第三方来协调和验证交易。这种依赖导致了效率低下，包括增加成本和延迟，以及潜在的安全漏洞。为了解决这些问题，需要通过协议内的验证机制来取代第三方服务。这样可以减少中间环节，降低成本，减少延迟，并增加整个网络的透明度和安全性。Terence 介绍了一个具体的改进提案 EIP-7732，这是在以太坊协议内实现 PBS 的提案。EIP-7732 提出了一种新的区块拍卖机制，优化了区块提案和生产过程，类似于现有的 MEV-Boost 机制。该提案的设计使得所有更改都在共识层内处理，无需对执行层进行修改。（EIP-7732 提案详解见：此处）
Don’t let your friends do MEV
Geth 开发者 Marius 指出，MEV 基础设施包括验证者、MEV-Boost、中继器和构建者。每个实体都试图从用户那里提取尽可能多的价值，这种基础设施导致了一定程度的中心化问题和以太坊网络的脆弱性。MEV 提取的高收益使得某些构建者能够投资更多的基础设施，从而进一步提高他们的 MEV 提取能力，导致一些大型构建者在网络中占据优势地位，进而形成集中化趋势。
一些验证者会推迟提交区块以获得更高的奖励，但这种做法可能导致区块未能及时传播，增加了网络的脆弱性。此外，乐观提交（Optimistic Submissions）允许中继器在未经完整验证的情况下将区块转发给验证者，可能导致不良区块的出现。这些问题让以太坊网络更加脆弱。
为了解决这些问题，Marius 在演讲中提到了以下解决方案：
包含列表：可以通过包含列表强制构建者包含某些交易。
提议者构建者分离：将构建者和提议者的角色分离，减少对中继器的依赖。
实际操作建议：运行自己的节点、构建自己的区块、设置最低出价、参与包含列表等。
Execution auctions
以太坊研究员 Justin Drake 讨论了执行拍卖，这项研究属于证明者提议者分离（APS）的一部分，旨在解决 MEV 分配不公平和中心化的风险。
执行拍卖的构造非常简单，其核心概念是通过一个链上的拍卖机制，选择出未来的执行提议者。这个拍卖池类似于内存池，但它包含的是未来执行槽位的竞标。具体来说，slot N 的信标提议者将出售成为 slot N+32（或其他数字）的执行提议者的权利。通过分离信标提议者和执行提议者的角色，执行拍卖简化了验证者的任务。验证者只需要进行简单的见证，而无需处理复杂的提议过程。
此外，执行拍卖通过公开拍卖机制，促进了更公平的 MEV 分配，防止某个验证者长期占据执行提议的主导地位。由于执行提议者的权利通过公开拍卖获得，更多的参与者可以公平竞争，减少了中心化风险。
The cost of artificial latency in PBS context
Chorus One 研究员 Michael Moser 讨论了验证者选择出价的时间对其收益的影响，以及通过优化网络硬件和时序策略来提高 MEV 收益的实验和结果。
验证者在 240 毫秒时选择出价的中位数，50% 验证者在 500 毫秒时已选择出价。如果将出价时间延长到 950 毫秒（MEV-Boost 的默认超时参数），可能会增加 MEV 收益（最高可达 30%），但也可能带来更高的风险。
通过优化网络硬件和时序策略，验证者可以显著提高 MEV 收益。实验表明，大节点运营者（例如 13% 投票权）的 MEV 收益增加约为 6%，波动较小，收益更稳定。这主要归功于其更稳定的网络和硬件性能，以及更大的数据量，使其能够更精准地优化时序策略。相比之下，小节点运营者（例如拥有 1% 投票权）的收益增加幅度较大，但波动也更大，风险更高。这是由于小节点运营者在网络延迟和硬件性能上不如大节点稳定，且其数据量较小，难以精确优化时序策略。
Anoma: Ethereum’s Intent Machine
Anoma 联合创始人 Adrian Brink 介绍了以太坊的意图机（Intent Machine），允许开发者用意图来编写应用程序。使用 Anoma 编写的意图和应用程序可以在任何地方被排序、求解和结算，包括以太坊主链、EVM 和非 EVM 的 rollup，或任何足够可编程的状态机上。
意图机在现有虚拟机之上运行，提供更高层次的抽象，使开发者和用户能够实现更高效的状态组合。意图机通过处理一批意图，计算可能的有效状态转换，根据某些标准选择一个最佳方案，然后更新系统状态。虚拟机通常按顺序执行交易，每次只处理一个完整的状态更新。而意图机则处理部分状态转换。意图表示的是部分状态转换，即从状态 A 到状态 B 的过渡，这种转换需要协调和发现与之匹配的其他意图来完成。换句话说，意图是部分的状态更新，必须找到匹配的对手方才能完成整个状态转换。相比之下，交易是独立的、完整的状态更新，可以直接影响区块链上的全局状态。
意图机的一个关键特性是它可以在以太坊上运行，不需要与特定的中介（如某个区块链）交互，只需使用 Anoma 协议即可。这意味着开发者和用户可以利用现有的虚拟机基础设施，通过更高层次的抽象实现更多的功能和灵活性。Adrian Brink 强调意图机并不是要取代虚拟机，而是作为其上的补充抽象层次。这种补充层次使得开发者能够在更高的抽象层面上工作，从而简化开发过程，并提高系统的效率和灵活性。
How to price your Preconfirmation
Primev 创始人 Murat Akdeniz 谈到在早期 MEV 生态系统还未完全形成和明确的时候，用户希望能够保证他们的交易能被包含在下一块区块中，但由于当时网络覆盖率有限，单个区块构建者无法提供这样的保证。这促使了 Primev 的创立，目的是为用户提供跨多个区块构建器的交易预确认保证。预确认提供了一种「可信的提前通知」，使用户能够在交易被正式确认前，获得交易将成功执行的高可信度保证。
Primev 目前正在构建 MEV-Commit。MEV-Commit 网络旨在为用户提供跨多个区块构建器的交易预确认保证。以下是其工作原理：
投标发起：在 MEV-Commit 网络中，任何参与者（称为投标节点）都可以发起一个执行预确认投标。这个投标包含了用户希望被包含在区块中的交易信息以及相关的出价。投标节点需要指定希望被预确认的交易的哈希值、投标金额、目标区块号，以及其他相关参数。例如，某些交易允许回滚，而某些则要求必须执行成功。
投标评估：提供者主要是当前的区块构建者，但未来可能扩展到其他角色，如L2 定序器。提供者接收到投标后，会根据当前的市场条件和自身的策略评估投标的市场价值。市场价值主要由投标金额和交易的重要性决定。
提供者承诺：如果提供者认为投标具有足够的市场价值，并且在其构建的区块中能够包含该交易，他们会做出承诺。承诺的核心是提供者在特定的时间内，保证在其构建的区块中包含并执行该交易。提供者的承诺信息会实时反馈给投标节点，同时也会发送到 MEV-Commit 链上。承诺信息以哈希形式上链，保证承诺过程的隐私和不可篡改性。
执行交易：当区块构建者开始构建区块时，他们会优先考虑已经承诺的交易。区块构建者通过模拟和优化来确保这些承诺的交易不会因为状态冲突或其他原因而回滚。
验证和奖励：当交易被包含在区块中并成功执行后，MEV-Commit 链上的智能合约会对这些承诺进行验证。验证成功后，提供者会根据投标节点的出价获得相应的奖励。
Modular Summit: The State of MEV
Sorella 研究员 Yuki 讲述了 MEV 现状。MEV 的类型有原子套利（从交易排序中提取价值）、夹心套利（利用 uninformed user 的交易）、中心化交易所套利（利用 CEX 和 DEX 之间的价格差异）、即时流动性套利（赚取 LP 费用并控制交易环境提高之后套利成功率）。自合并以来观察到的各种类型的 MEV 中原子套利占比约 40%，中心化交易所套利约 35%，夹心套利约 25%。
提议者获得大部分 MEV 收益，约 6.93 亿美元，主要集中在一些主要的交易公司，如 SCP、Wintermute 和 Jared from Subway。构建者收益较少，约 3 亿美元，大概 50% 来自 MEV，另 50% 来自非 MEV 收益（如优先费）。
未来，提议者的收入将减少，因为 DApps 会内部化大部分 MEV。这将使可信中立的构建者变得非常稀缺且有价值。由于 L2 解决方案的区块时间较短且跨交易所套利的利润较低，L2 MEV 的动态将有所不同。此外，随着更多复杂的交易者和做市商进入这一领域，跨交易所套利的比例将会增加。