這個機制可以在像 OP Mainnet、Base 和 Blast 這樣的 OP Stack L2 上使用,因為這些鏈上的區塊提議者遵循我們稱之為競爭性優先順序的一套規則。
要在這些鏈之一上實施MEV稅,智能合約會收取一個費用,該費用是交易優先費用的函數。我們展示了,如果一個應用程序對搜索者收取每1美元的優先費用99美元的MEV稅,它可以捕獲該交易的99%競爭性MEV。
MEV稅是一種簡單的技術,它打開了廣闊的設計空間。您可以將它們視為允許鏈上的任何應用運行其自己的自定義MEV拍賣,而無需任何自己的離鏈基礎設施,只需連接到由區塊提議者運行的單一共享拍賣。
我們展示了MEV稅如何用於解決MEV研究中的三個主要問題:
然而,MEV稅收的強大與靈活性表明,對於能夠提供它的平台來說,優先順序可能是正確的選擇。而競爭性優先順序的相對簡單性則表明,可能存在一種分散式的有效方式來執行它,而不必依賴單一的序列器。我們希望這篇文章能夠激發對該問題的進一步研究。
在以太坊協議中,沒有規定區塊中的交易必須按照優先手續費每單位燃氣的降序貪心排序。然而,這是構建區塊的一種流行方式,例如,它是序列器的默認算法。OP Stack鏈,以及 geth 和 reth。優先順序排序不僅能讓交易者有效地表達其交易的緊急性,還能自然地將某些類型的 MEV 引導到區塊提議者。
這是因為優先順序排序將MEV競爭轉化為一個優先氣體拍賣當有機會從與鏈互動中獲利時,例如通過對抗集中式交易所的AMM進行套利,搜索者會競爭首先宣稱該機會。如果鏈使用優先排序來確定交易的包含和排序,搜索者通過在其交易上設置高優先級費用來競爭。
在競爭激烈的情況下,無風險利潤被壓縮至零,獲勝的搜索者最終應支付優先手續費中的全部 MEV 金額。3所以,如果與合約互動可以獲得100個ETH的利潤,第一筆索取利潤的交易將設置100個ETH的優先費用。(在限制事項中,我們討論了一些注意事項) 。
但事實上,我們不一定需要了解應用程式的任何事情。如果我們知道區塊是通過競爭性優先排序來構建的,那麼我們對交易中MEV的數量有一個通用的信號:優先費用。
我們建議智能合約可以查看交易的優先費用,並按照其自身費用的某個增加函數收取費用。例如,合約可能要求誰調用它,將應用程序優先費用= 99 *提議者優先費用以太幣轉帳給合約。4
這個新的費用是由發送交易的搜索者支付的,因此它會影響到該搜索者的行為。如果一個機會中有 100 MEV,那麼獲勝的交易現在只會設定 1 ETH 的優先費用,因為這將導致總支付 100 ETH(1 ETH 給區塊提議者,99 ETH 給智能合約)。任何更高的優先費用都會使交易變得不盈利;任何更低的優先費用都會導致失去機會,被設定了更高費用的競爭者搶走。這意味著智能合約捕獲了交易中的 99% MEV。

我們稱之為智能合約所徵收的額外費用為MEV稅。 MEV稅讓應用程序綁架優先順序以使自身受益,從而重新獲得MEV給其用戶,而不是流失給區塊提議者。
如果此費用隨著priorityFeePerGas的增加而快速增加,那麼提議者將只獲得微不足道的MEV。由於priorityFeePerGas以wei為單位(以太幣的十億分之一),我們有很高的精度可以使用。例如,只要MEV稅收足夠敏感,以至於priorityFeePerGas為50,000將導致過高的稅收,那麼對提議者的總付款將少於$0.01。5
然而,這裡有一個重要的警告。正如在限制性部分討論的那樣,MEV 稅只有在區塊提議者遵循某些規則時才有效,這些規則我們稱之為“競爭性優先順序”,而不是偏離這些規則以最大化自己收入。以無需信任的方式強制實施這些規則是一個懸而未決的問題。
目前的 UniswapX 版本使用兩種機制來運行這個競爭:一種荷蘭拍賣,其中 Alice 的限價隨時間變化,直到搜索者填滿它,以及一個初始的離線報價 (RFQ) 拍賣,以設置該荷蘭拍賣的起始價格。
在一個保證競爭優先順序的平台上,UniswapX 可以用一種機制取代這些:一種 MEV 稅。它可以通過讓用戶簽署一個訂單,該訂單可以立即由任何人填充,但執行價格是作為交易優先級的函數設置的。
舉例來說,如果愛麗絲有一個UniswapX訂單要出售1 ETH,她可以定義訂單的執行價格為minimumPrice + ($0.01 * priorityFeePerGas)。 minimumPrice可能是她預期顯著低於目前價格的某個固定值。
搜尋者將競爭填寫愛麗絲的訂單,提交交易。具有最高優先手續費且不回滾的交易將獲得填寫訂單的權利,這應該保證交換者可以獲得搜尋者能找到的最佳價格。(這裡有一些例外情況,在限制部分中討論。)
如果愛麗絲的最低價格為$3,000,而當前的ETH價格為$3,500,則獲勝交易中的priorityFeePerGas大約為50,000。(請注意,在一筆花費200,000 gas的交易中,這將導致僅約支付10億wei(約$0.000035)給區塊提議者。)
這比UniswapX現有的機制有一些潛在的優點。
使用MEV稅款的訂單可能比使用荷蘭拍賣的訂單更快完成且價格更優。正如討論中所提到的,這份文件相比之下,使用 MEV 稅收的訂單通常可以在下一個區塊中完成,同時獲取大部分的 MEV,而在鏈上的荷蘭式拍賣會因為區塊之間的價格變動而洩露一些價值,可能需要很多區塊才能完成。
與離線RFQ不同,使用MEV稅填充訂單的拍賣將與鏈上交易執行同步進行。這意味著中標人可以確保只有在他們的鏈上交易成功的情況下,才會承擔填充訂單的責任。這可能使得鏈上流動性(如AMM)能夠與離線流動性競爭,進而使UniswapX成為像Uniswap v4這樣的多池系統的更有效路由器。
一個AMM可以通過根據交易的優先費用收取額外費用的方式來捕獲MEV,從而使其有權在區塊中首先進行交易的權利進行拍賣。有許多方法可以計算和計價這個費用。我們將討論一種可以說是中立的方法——以池子流動性的單位來計價,即sqrt(xy)。獲勝的交易將是使池子的流動性增加最多的交易。
在區塊中對池子執行第一筆交易時,不是強制執行條件x_end。y_end大於x_starty_start,池塘可以強制執行條件(其中a為某個常數):
x_endy_end > (sqrt(x_start y_start) + a*priorityFeePerGas)^2
這個公式將激勵套利交易者按照真實價格進行交易,交易完成後,池中的中間價格應該是真實價格。6
在那次首次交易之后,交易可以像在Uniswap v2上那样工作,具有固定的兑换费用。希望在池中进行交易而不支付额外MEV税的未知交易将设置较低的优先费用。
在 AMM 上實施 MEV 稅的方式有很多種,會產生不同的效果。例如,MEV 稅可以以交換的輸入或輸出代幣計價,可能會影響池塘應用的交換費百分比,或可能確定用戶交易的最低價格。我們認為這是一個有趣的設計空間可以進行探索。
例如,當艾麗絲在 AMM 上進行大額交易時,她有時會為“追價者”創造套利機會,以將價格拉回。這通常會被泄露給 MEV,而不是給艾麗絲。
MEV-Share和MEVBlocker是兩種允許用戶從其交易中捕獲MEV的協議,但它們依賴於一個複雜的離線拍賣系統。訂單流程拍賣設計空間描述了一些其他解決方案。
MEV 稅收,當與基於意圖的智能合約錢包結合時,可以讓我們構建一個替代系統,用於捕獲 Alice 的預先執行 MEV。假設,與其創建在 AMM 上交易的交易,Alice 簽署一個任何人都可以提交到 Alice 的智能合約錢包的意圖,以引起其執行該操作。Alice 的智能合約錢包對提交該交易的人收取 MEV 稅,該稅金支付給 Alice。
提交艾麗絲的意圖的搜索者將擁有排在她後面的獨家權利,因為他們可以在同一筆交易中以原子方式進行。因此,如果搜索具有競爭性,從排擠艾麗絲中獲得的所有利潤都應通過她的MEV稅歸屬於艾麗絲。
請注意,此系統不一定能保護用戶免受涉及預先排列用戶交易的攻擊,因為預先排列用戶的交易可能能夠避免向該用戶支付 MEV 稅。這個問題(以及一些可能的緩解方法)在下面的限制部分中進行了更詳細的討論。儘管如此,這至少可以是使用公共 mempool 沒有任何緩解措施的系統的改進。
如果這些應用程式中只有一個收取了MEV稅,那麼交易中的所有MEV都應該支付給收取了MEV稅的應用程式,無論該MEV稅高低如何。
但如果搜索者的交易與使用 MEV 稅的兩個應用程序互動呢?例如,如果有一些 MEV 只能通過填充上面描述的 MEV 課稅 UniswapX 訂單中的一個來捕獲,而這個 MEV 又與一個受 MEV 稅的 AMM 產生交互作用呢?
在這種情況下,每個應用程式捕獲的多餘MEV量是由這些應用程式設置其MEV稅收的方式決定的。如果值app_i收取的MEV稅收是由函數tax_i(priority)給出的,那麼可以通過在這個方程中解priority來確定優勝交易的優先級:
tax_1(priorityPerGas)+ tax_2(priorityPerGas)= 總MEV
(從技術上講,我們可以添加第三個術語,即priorityPerGas * gasUsed,來考慮支付給區塊提議者的優先費,但我們將忽略這一點,因為如附錄A所討論的那樣,在正常情況下這可能是微不足道的。)
在優先權每單位燃氣的線性MEV稅收的簡單案例中(因此tax_1(priorityPerGas) = a_1 * priorityPerGas),您可以解出每個應用程序接收的MEV份額:
a_1 priorityPerGas + a_2priorityPerGas = MEV
priorityPerGas = MEV/(a_1 + a_2)
tax_1(priorityPerGas)=(a_1/(a_1+a_2))*MEV
tax_2(priorityPerGas) = (a_2/(a_1+a_2))*MEV
在設定自己的MEV稅時,應用程式面臨一個取捨-更高的稅率讓它在發生時捕獲到更大比例的跨應用程式MEV,但這意味著它可能錯過一些跨應用程式MEV,如果有競爭的方式來提取它。例如,如果有一個在每筆交易上收取MEV稅的AMM,那麼MEV稅的UniswapX訂單可能更有可能被不同的AMM或離線填充器填充。
在許多情況下,可能會出現一種平衡,兩個應用程式設計其 MEV 稅,以便以最大程度地最大化各自的福利來分享 MEV。例如,一個 MEV 稅的 AMM 可能希望從區塊頂部附近的單個消息傳遞交易者那裡捕獲價值,但隨後希望以較低的固定費用向其他交易者和應用程式(包括使用 MEV 稅的應用程式)提供流動性。在這種情況下,AMM 可能會設置相對較低的 MEV 稅(比如,$0.00001)。*priorityFeePerGas), 以便套利交易(如果有的話)能夠在區塊早期發生,然後在區塊中的後續交易不收取任何 MEV 稅。像 UniswapX 這樣想要與 AMM 互動的應用程式可以設定更高的 MEV 稅(比如 0.01 美元)。*使用相對稅費(如priorityFeePerGas),以確保在交易池進行套利後,他們的交易可以被包含。在這些相對稅費的作用下,即使在AMM上只有1美元的MEV,而在UniswapX訂單中有50000美元的MEV,AMM也會先被套利。
我們認為這是值得未來研究的廣泛設計空間。
不幸的是,雖然在協議層面輕易執行第一個屬性,但信任地執行其他屬性卻是一個開放問題。
在協議層面缺乏執行力的情況下,一個承諾遵守這些規則的單個排序器需要受到信任,不偏離這些規則,如果建議者將區塊構建外包給競爭性收益最大化拍賣(例如以太坊L1的情況)MEV-Boost), 區塊可能不會跟隨它們。
這些問題可以通過一個承諾使用競爭性優先順序進行區塊構建的單一可信序列器“解決”。它們也可以通過使用某種共識、加密和/或可信執行環境的分散機制來解決,例如Sorella的Angstrom、Flashbots的SUAVE。無領導拍賣,或者多重性.
如果一個序列器能夠完全排除失敗的交易,那將有助於解決這個問題,儘管即使是在中央序列器上實現這一點也可能很困難。(這也不嚴格遵守上面描述的抗審查性質,儘管這個定義可以進行調整。)更複雜的序列器可能能夠通過允許交易指定它們參與哪些有爭議的拍賣,從而優化這個過程,使序列器獲得足夠的信息以跳過它知道會失敗的後續交易。
在某些情況下,在用戶的意圖實現之前從廣播中暫時失去的隱私可能會以一種無法通過 MEV 稅收回的方式洩露價值。
例如,假設愛麗絲想使用上述的後奔競價協議購買低流動性代幣。她公開發布了一個已簽署的意圖,即她的智能合約錢包要在AMM上購買該代幣,並設置了一定的滑點容忍度。搜索者可以競相將該代幣的價格推至她的滑點容忍度,以高優先級交易的方式,而不是填充用戶的訂單。贏家鮑勃可以通過在低優先級交易中包括並奔跑她的意圖,從而夾取愛麗絲的交易,在回避她的MEV稅的同時給她一個更糟糕的價格。類似的問題也可能在NFT的購買中發生。
請注意,對Bob來說,這樣的攻擊是很冒險的,因為他無法保證在購買代幣和將其賣給Alice之間的原子性。一個天真的Bob可能會成為“夾餅撕裂”陷阱的受害者,因為Alice公佈了從自己購買一個無價值代幣的意圖,使Bob在期待夾住她的交易時購買該代幣,但Alice在Bob完成夾餅之前撤銷了她的意圖。
應用程式也可以通過限制與其分享意圖的搜索器集合並監控其行為來減輕此問題,就像許多現有的訂單流程拍賣一樣。
也可能將MEV稅與隱私感知的建構者功能結合起來,就像Flashbots設計中所設想的那樣。斯文.
最後,在Alice決定分享她的意圖所產生的成本超過競爭搜索所獲得的好處的情況下,她可以自行構建交易並直接提交到區塊中。如上所討論,競爭性優先順序的理想實現將提供來自區塊提議者的交易前隱私。
先到先得。一些嘗試通過交易排序規則來減輕MEV的影響,例如 Themis或者Arbitrum One的當前序列器,7我們專注於執行不同的排序規則,即先到先得(有時稱為“公平排序”),其中區塊提議者必須按照他們看到的順序排序交易。
優先順序排序採取不同的方法-將在一定時間內到達的交易視為平等,並按其聲明的優先順序排列。
在具有多個驗證器的實際網絡環境中,要強制執行甚至定義先來先得是困難的。即使僅有一個受信任的順序器,也可能導致浪費的延遲競賽和垃圾郵件。最後,MEV 稅可能能夠消除某些類型的 MEV,而先到先得排序無法做到,例如在資產價格的不連續“跳躍”中套利利潤。優先順序排序相較於先到先得排序的潛在優勢,與所討論的離散時間交易相較於連續時間交易的優勢有些相關。Budish, Cramton, Shim (2015).
同時,優先訂單似乎預設情況下會洩露價值給MEV,但這篇文章展示了應用程序如何設計以重新捕獲它。
費用共享。Blast,一個以太坊L2,股份在交易中使用的智能合約可以獲取優先費用和基礎費用的一部分。
MEV 稅收允許類似的機制(至少對於優先費用),但可以在使用競爭性優先順序的任何鏈上的應用層上實現,而無需對費用共享提供特殊支持。它們還允許應用程序將自己的稅收定義為優先費用的自定義函數,提供更大的靈活性,並可能導致更大程度的 MEV-aware 應用程序的組合能力。
無需信任的解決方案。本篇帖子著重於平台使用競爭性優先排序的動機,以及利用這種方式的方法,而不是討論如何無需信任地執行它。
對於競爭性優先順序所需的其他屬性,已經進行了重要的先前討論。例如,在Fox, Pai, Resnick (2023)在没有审查制度的情况下,作者讨论了在链上拍卖中的漏洞,并描述了使用多个并发提案者进行拍卖的设计。然而,他们没有提出具体的交易排序。
有關於構建信任最小化區塊建構機制的其他研究,包括Flashbots的。SUAVE,Sorella的安格斯特龙無領導拍賣, Espresso 和 Offchain Labs' @espressosys/espresso-systems-and-offchain-labs-release-r-d-roadmap-for-decentralized-timeboost-5d0007dff66d">decentralized Timeboost, and 強制公開交易紀錄由彼得·席利亞吉(Péter Szilági)提供。
我們還希望這能激發更多對於信任最小化競爭性優先順序在L1和L2上的協議的研究。如果您對合作解決這個問題感興趣,並且在6月6日星期四之前閱讀到這封信,您仍然可以申請TLDR研究員計畫。MEV-resistant L2序列器與丹聯繫。或者隨時隨地聯繫我們dan@paradigm.xyz和dave@paradigm.xyz用想法!





