隨著DeFi協議應用的發展，越來越複雜的智慧合約部署在以太坊網路中，合約與合約之間的互動過程不但複雜且頻次高，每一次合約互動都隱藏著財富機會，比如套利，比如清算，鏈上應用的繁榮也使鏈上交易可捕獲的價值增加，這些價值被統稱為Maximum Extractable Value，簡稱即MEV。
根據MEV資料網站Flashbots 統計，自2020年1月到今年6月，以太坊網路的MEV達7.49億美元，近30天被提取的價值高達2.39億美元，已經成為一塊不容忽視的市場。
但礦工可提取價值在網路交易過程中，存在搶跑和尾隨交易，往往會導致以太坊GAS過高，帶來鏈上擁堵、高交易滑點等問題，影響鏈上其他使用者的使用體驗。
於是，越來越多的專業開發者致力於解決礦工提取價值過程中的不透明、無秩序的現狀，以保護普通使用者的交易利益，這種解決方案甚至以應用的方式出現，MEV-Explore、keeperDAO、CowSwap便是這類應用。
本期DeFi蜂窩將帶來MEV及其相關應用的梳理。
什麼是MEV？
MEV是MinerExtractable Value簡稱，原本是指礦工可提取價值。
作為以太坊區塊資料的打包者，礦工有很多主動權。在打包區塊過程中，他們可以將交易包含進來或排除在外，要對交易進行排序，這個操作也讓礦工提取除了正常的交易費用和區塊獎勵之外的價值，這個價值就是MEV。
而當前在以太坊生態上，MEV並不僅僅有礦工在提取，還有專注於DeFi的交易員，也有機器人運營商，他們透過套利策略獲得MEV，留給礦工的只剩下交易員在挖掘MEV過程中支付的交易費，因此，礦工能獲得鏈上MEV僅僅是小部分。
DeFi交易員、套利機器人加入到鏈上提取價值的行列，因此，MEV定義不再僅僅是礦工可提取價值（Miner Extractable Value），它發生了詞變，變為最大可提取價值（Maximum Extractable Value）。
在理解MEV之前，需瞭解以太坊鏈上的運轉流程。這個區塊鏈網路上主要有3個角色，我們用一個形象的比喻做說明——礦工是生產者，礦池像是拍賣行，使用者相當於投標人。
每當使用者啟動交易後，交易資訊會廣播到節點，每筆交易均附有手續費，也就是GAS費。費用代表使用者購買區塊空間的意願，使其能夠讓他的這筆交易包含在區塊內。礦池會把這些交易資訊分配給礦工，而礦工為追求收益，會優先打包GAS費高的交易。
此時，交易使用者為了讓自己的交易被優先處理，就會出高價GAS費，這種行為就是「最優GAS費競拍」(Priority Gas Auction)，簡稱為PGA。
在DeFi應用繁榮以前，以太坊就是這樣按區塊順序有序執行的，鏈上MEV價值集中在礦工身上。隨著DeFi協議的爆炸式增長，超額抵押借貸、AMM、收益挖礦策略、衍生品等智慧合約的組合與互動越來越複雜。以太坊網路不再僅僅只支撐鏈上轉賬交易，可以捕獲的價值將越來越多，智慧合約的每次互動，都暗藏著巨大的財富，MEV也就變得豐富起來。
MEV在DeFi領域，主要產生於套利交易和清算這兩個主要場景。
套利交易——以Uniswap為例，當有一筆大額交易在該DEX上產生滑點時，假如有價值10000美元的套利機會，DeFi交易員或機器人套利者就會撲捉到這個資訊，執行套利交易。他們會提交這筆交易給礦工。為了讓提交的交易被礦工優先打包處理，他們通常會給出高價GAS，哪怕是價值3000美元。此時，剩餘的7000美元就是DeFi交易員或機器人套利者可提取的MEV。而那3000美元GAS費，則是礦工在此筆交易獲得的MEV。
套利機會不僅僅存在於大額交易的場景中，也會產生在不同DEX之間，比如，當ETH/SHIB在Uniswap和Bancor上出現不同的價格時，套利者就會在兩個DEX間搬磚，使價格最終趨於一致。
清算交易——在DeFi抵押借貸協議中，當抵押品價值下降時，如果沒有補足或者出售抵押資產，就會觸發清算程式，清算人可以以低於市場價格3%-5%的折扣，獲得如ETH這樣的抵押資產，而這3%-5%的折扣價值，也是MEV。
MEV市場存在諸多痛點
搶跑行為帶來利益分配不公平
當前的以太坊網路上，捕獲MEV的主要包括DeFi交易員、套利機器人運營商，也有普通使用者，他們都是MEV的搜尋者，在鏈上各種合約互動的場景中，尋找收益機會。
假如一個DeFi交易員在Uniswap上發現了套利機會，把交易提交給礦工，但由於鏈上資料都是公開的，所有人都能監控到這個交易員提交的套利交易資訊，當MEV價值十分可觀時，包括礦工在內的搜尋者，就有可能以更高的GAS費「搶跑」——複製這條交易資訊，出更高價格的Gas費「搭個便車」。
於是，一個以GAS費競價爭取此次套利機會的場面出現了，這對第一個發現套利機會的交易員顯得很不公平，如果他出不起更高的GAS費，那麼他發現這個「寶藏」便只能拱手讓給「有錢人」。
GAS費過高浪費區塊空間
OK，如果你認為崇尚交易自由的DeFi，就應該遵循優勝劣汰的市（叢）場（林）法則——MEV一旦被搜尋者發現，就要儘快以高價GAS費提交此筆收益，爭奪機會。
想想礦工會怎麼做？最大的可能是打包出錢（GAS費）最多的那筆交易。這就會造成因優先打包而帶來的區塊空間被減少的問題，此時，網路有可能變得擁堵起來，鏈上交易的GAS費也被抬高了。
三明治夾擊
除了上述問題外，大額的DEX交易場景中還會存在「三明治夾擊」這種頗受爭議的獲利方式。一些指令碼能力更強的「科學家」交易員，透過使目標交易夾在兩筆特定交易中間從而獲利。
同樣以Uniswap的AMM式兌換場景舉例，假如ETH價值1000美元，使用者A用1000 USDT買入ETH，科學家盯上了A。他先於A構造了一筆1100 USDT買入ETH的交易；排在後面的A想要成交，就要用更多的USDT買入ETH，比如1150USDT。此時，科學家賣出ETH,從而賺了一筆差價，而真實的交易使用者還要承受更大的滑點損失。
礦工雙重角色挑戰
在以太坊生態中，礦工的主要收入由四部分組成：區塊獎勵，叔塊獎勵，交易費用，MEV收益。你發現了嗎？作為處理交易順序的礦工，既有機會當裁判員，也有機會當運動員。
當鏈上其他使用者提交的MEV收益高於區塊獎勵和交易費用時，礦工就會進入兩難抉擇之中——到底是選擇搶奪此筆交易，還是選擇重挖區塊來捕獲區塊中的MEV。這對礦工來說是個誘惑，為了使下一個塊建立在自己套利成功的區塊上，他會努力使包含自己套利交易的塊成為最長鏈。
解決MEV痛點的應用出現
當鏈上交易秩序甚至網路效率因MEV的豐富而帶來不利時，一些開發者試圖透過一些方案解決痛點。
MEV-Explore瀏覽器
MEV-Explore是一款以太坊MEV 交易實時資訊面板和瀏覽器，用來展示MEV 價值、分類、最新MEV交易、MEVGas 費消耗等相關資訊，網站資料每 3 小時更新一次。這款應用旨在幫助社羣瞭解和量化MEV，從而觀察它對以太坊網路的影響。
MEV-Explore的開發方是Flashbots——一家專門研究礦工可提取價值（MEV）的機構。既然MEV 客觀存在，無法避免，Flashbots希望能為搜尋者和礦工建立MEV利益分配秩序，降低MEV對公鏈的影響和風險。
Flashbots緩解 MEV影響的解決方案分為三部分：點亮黑暗森林，價值挖掘民主化，分配利潤。
由於MEV目前對以太坊使用者不透明，普通交易使用者即使曾遭受過搶跑或三明治夾擊也感受不到MEV的存在，理解它需要大量的資料分析和智慧合約的深入瞭解。Flashbots希望MEV-Explore能夠讓MEV活動透明化，減少資訊不對稱，同時希望能將MEV量化，有衡量指標並且這些指標視覺化。
對於在提取MEV過程中的高GAS費，Flashbots提出的解決方案是MEV-Geth，簡單來說就是把MEV交易隔離起來，用專屬渠道進行礦工和搜尋者交易競拍，通俗理解就是把這些交易移到鏈下，以緩解鏈上GAS費過高和擁堵。
Alchemist解決方案
Alchemist(MIST)基於Flashbots技術推出了首個去中心化交易所mistX,號稱第一個FlashDEX，主要是解決搶跑問題，用來保護普通使用者在交易過程免受搶跑攻擊和三明治夾擊。若抗搶跑失敗，不需要支付任何費用。
這就意味著在mistX上，你的交易，要麼在沒有搶跑交易的情況下交易成功，要麼無需支付任何費用。不像傳統的鏈上交易，不但面臨著被搶先交易，還要損失提交的GAS費。
mistX交易宣稱交易無需GAS費，所有交易的GAS價格都是0。但這並不意味著沒有手續費，只是支付方式與傳統的交易方式不同——mistX使用者在交易過程中是向礦工支付小費，這些小費以ETH支付。如果交易中包含ETH，就會把消費包含在交易中；交易中沒有ETH，那麼需要從你錢包的ETH中扣除。
簡單來說，交易無需GAS費，但需從每筆交易中扣除一定比例的小費。最重要的一點是在mistX取消提交的交易時，沒有任何費用。
mistX獨特之處是利用了Flashbots機構提出的解決方案，將使用者交易捆綁在一起。也就是說，透過mistX交易資訊不會發布到公開池，這樣有效地向搶跑者隱藏了資訊，從而防止交易被操縱，或被搶跑，或被夾在中間。
KeeperDAO解決方案
KeeperDAO（ROOK）旨在讓DeFi使用者和交易搜尋者（Keeper）利益最大化，這種方式也強調並非保護礦工利益。
KeeperDAO專門為套利者建立了一個資金池：任何人都能向這個資金池借錢套利，並獲得套利收益的一部分。
它相當於鏈上流動性承銷商，流動性提供者將資金存入資金池中，套利者或清算人（Keeper）會利用流動池中的資金捕捉鏈上套利機會。當有套利機會發生時，套利者會以閃電貸的形式借用流動池中的資金，並在套利成功後將本金還回流動池中，套利者所得收益會被存入社羣池中然後等待分配獎勵，提供流動性的使用者也將獲得原生代幣ROOK作為獎勵。
在其整個套利或清算過程中，Keeper主要面臨的挑戰就是提交套利交易過程的PGA競拍，比如，當你捕捉到套利機會時，為了讓此筆交易優先被礦工打包，就面臨著是否要提供高價GAS費競拍交易順序。如果提供高昂的GAS費，而這無休止的GAS費混亂爭奪中，套利者利潤相比原始利潤少之又少。
獲益的總是掌握交易控制權的礦工，他們可以獲得MEV最大價值。如果不提供高價GAS費，交易會不會被競爭者搶跑？為避免此種情況，KeeperDAO透過專門的智慧合約將此筆交易封裝，消除MEV。
也就是說，出現一筆套利交易機會時，搜尋者（Keeper）提交給KeeperDAO，讓它分析是否有套利機會（透過搶先交易或尾隨交易）。如果有套利機會，KeeperDAO獲得套利和清算優先權，同時能降低以太坊礦工為獲取MEV價值控制交易排序的風險。交易完成後，KeeperDAO用ROOK對搜尋者加以獎勵。
儘管搜尋者（Keeper）獲得利潤減少，但損失少於 PGA 競爭的GAS損失。對KeeperDAO 和搜尋者來說，這是雙贏。
目前使用者可以透過提供ETH、WETH、USDC、renBTC、DAI等資金池的流動性來獲得收益。ROOK初始供應量共100萬個，截至6月9日，其市值2.1億美元，暫報價為179$，持幣地址數有18777個。
ArcherDAO解決方案
ArchrDAO（ARCH）旨在增加礦工的收入，希望透過聯合策略提供者提供高價值的鏈上交易機會（如套利/清算），然後在以太坊上重新排序交易來提高礦工收入，並最佳化交易者體驗。
ArcherDAO生態主要有3個角色，分別是策略提供者、礦工、流動性提供者。後兩者較好理解，而策略提供者是發現並提交鏈上收益機會的一方，這些機會包括DEX中的套利、貸款清算及其它機會。
ArcherDAO系統評估這些收益機會後，會將高價值的機會傳送給礦工，由礦工打包進入區塊併產生收益。
整體來看，ArcherDAO 是一個讓套利者和礦工直接合作的平臺，透過聯合策略提供者和礦工，用執行有利可圖的鏈上機會，為礦工帶來新收入來源。不同於PGA解決方案，ArcherDAO讓套利者和礦工雙方合作，從而使MEV利益最大化，避免了為實現套利而浪費GAS費用。
CowSwap方案
CowSwap用批次拍賣來抵禦MEV攻擊，並整合各去中心化交易所作為流動性來源，為交易者提供最優價格。
CowSwap是採用一種獨特的需求匹配CoW(Coincidence of Wants)的方式進行撮合交易。當交易雙方兩人同時擁有彼此需求的資產時，雙方便可以不透過貨幣媒介，直接進行交易，可以理解為鏈上的「物物交易」。
也就是說，當一批交易發生時，CowSwap首先在鏈下為交易者匹配訂單，如果它沒有找到可匹配的需求交易，則將交易提交到鏈上其他 DEX。
在 CowSwap 上，兩個人同時持有彼此想要的資產，即可直接匹配交易，而無需做市商或流動性提供者撮合交易。這樣既然可以為個人交易者帶來最佳的價格，也免除透過做市商或流動性提供者產生的手續費。
CowSwap需要鏈上的外部流動性，因此採用批次訂單的方式，按統一價格結算。所有訂單價格一致，沒有交易排序的問題，所以不能透過將交易按特定順序排序來提取任何價值，從根本上免除MEV情況。
