什麼是最大可提取價值 (MEV)？

雖然區塊鏈整體上承諾建立一個公平、permissionless且去中心化的金融系統，讓價值歸屬於使用者，但某些趨勢正威脅著這項承諾。其中一項趨勢就是 最大可提取價值 (Maximal Extractable Value, MEV)，指的是區塊鏈網路中的區塊生產者，透過納入、排除或重新排列區塊內交易，從使用者身上提取利潤的能力。

本文將說明 MEV 目前的運作動態、其對使用者與 Ethereum 的影響，以及 MEV 與 MEV-Boost 在合併後 Ethereum 環境中的未來走向。

什麼是 MEV？

最大可提取價值 (MEV) 指的是區塊鏈網路中生產區塊的實體，依其納入、審查或重新排序區塊內交易的能力，所能獲得的(潛在)利潤。

MEV 的概念——尤其是在 Ethereum 這類智能合約平台的脈絡下——最早出現於 Ari Juels 等人於 2019 年發表的研究論文 Flashboys 2.0。研究人員展示了 MEV 動態如何即時發生，並詳細說明了其對使用者及區塊鏈本身的影響。自那時起，MEV 領域已發展成一個價值數百萬美元的產業，迫使區塊鏈研究人員加大力度尋求有效因應之道。

「礦工提取價值(Miner Extracted Value)」是描述這個概念的原始用語，但此用語已逐漸被淘汰，部分原因是 Ethereum 已轉換為權益證明機制，由質押代幣的驗證者——而非解決工作量證明問題的礦工——來生產區塊。

MEV 是許多區塊鏈設計下的副產物，在這些設計中，礦工／驗證者同時負責建構區塊並提議將其加入鏈上。為了建構新區塊，節點會收集存放在 mempool 中的交易，mempool 是交易在加入鏈上之前暫存的地方。

然而，區塊鏈並不強制規範區塊的內容(即交易)或區塊內交易的排序方式。區塊生產者可以任意納入、排除或重新排序交易。作為理性的經濟行為者，區塊生產者通常會依據發送者願意支付的交易費用，來決定如何納入、排除及重新排序交易——這正是 MEV 成為數百萬美元產業的原因。

MEV 是如何運作的？

區塊生產者及區塊鏈網路中的其他行為者，會利用各種系統性的低效率與機會來獲利。

這些 MEV 利潤通常是以一般使用者為代價換來的，因為使用者的交易必須先經過公開的 mempool 才能執行。在公開的 mempool 中，可能發生以下兩種情況：

1. 區塊生產者攫取價值

區塊生產者可以拒絕處理該筆交易，讓交易者失去這個機會。他們也可以決定自己攫取這個機會，方式是複製該筆交易的細節、建立一筆類似的交易，並將其納入區塊中。

2. 另一個 MEV 機器人發起競價戰

另一位交易者(或交易機器人)監視 mempool 時，可以複製該筆交易的細節，並以更高的 gas 價格將類似交易送入 mempool，使區塊生產者優先執行他們的交易。原始發送者可能因此提高交易費用作為回應，進而引發一種競價戰(正式名稱為優先權 Gas 拍賣，Priority Gas Auction)。

假設上述套利機會的純利潤為 1,000 美元(即區塊生產者可提取的總 MEV)。這是因為區塊生產者最終決定該筆交易在區塊中是否納入及其位置。如果區塊生產者決定不攫取這個機會，交易者的利潤就是總可用 MEV 與支付給區塊生產者處理交易的費用之間的差額。

為什麼 MEV 是個問題？

MEV 會造成多種問題，包括攻擊交易者、提高全網交易費用、造成網路過載，並可能對區塊鏈安全性產生負面影響。以下逐一說明。

1. MEV 可能導致對交易者的「搶先交易」攻擊

搶先交易(Frontrunning)是指某個實體從 mempool 複製一筆交易，並以更高的 gas 費用賄賂區塊生產者，使自己的交易搶在原始交易之前被納入。或者在最壞的情況下，區塊生產者直接攫取該交易機會，並審查原始交易。

搶先交易會造成「滑價」(即預期取得的代幣數量與實際收到數量之間的差異)。舉例來說，交易者 A 分析當前代幣價格後執行一筆兌換或買單，但交易者 B 搶先於交易者 A 之前執行交易，在交易者 A 的交易執行前觸發價格變動。

這將導致交易者 A 收到的代幣數量減少，或者——如果其資金無法在變動後的新價格下購買所需數量的代幣——導致交易失敗。這不僅為交易者帶來不良的使用體驗，也違背了 DeFi 讓所有使用者公平累積價值的目標。

2. MEV 可能提高交易費用並造成網路過載

MEV 相關交易的另一個影響，是它們對全網交易費用造成的壓力。由於 MEV 機會利潤豐厚，交易者與機器人有誘因透過支付高 gas 價格，來表達優先納入交易的偏好。gas 價格的上漲也會影響一般使用者，他們必須跟進套利者的出價，否則就得承擔交易被延遲的風險。

此外，優先權 Gas 拍賣(PGAs)會使交易者／交易機器人多次發送相同的交易，增加透過點對點網路傳播的交易數量。這會影響節點運行者，因為他們必須投資更高的頻寬，才能應付訊息傳播的額外負擔。

3. MEV 可能影響區塊鏈的安全性、無需許可性與去中心化程度

如果礦工或驗證者開始審查交易並攫取 MEV 機會，公共區塊鏈的去中心化程度可能受到威脅。MEV 也可能助長「暗池」的擴散，這是由區塊生產者操作的許可制 mempool，直接與交易者分享 MEV 利潤。暗池可能破壞 Ethereum 的無需許可特性，並導致中心化。

但更重要的是，MEV 對區塊鏈安全性也有影響。

Flashboys 2.0 論文中提出的一項 MEV 相關安全疑慮，是以攫取 MEV 利潤為目標的「時間盜賊攻擊(time-bandit attacks)」。以下說明這類攻擊的運作方式。為簡化說明，我們將區塊生產者稱為礦工，但他們也可能是驗證者。

• Bob 和 Charlie 是 Ethereum 上的兩位礦工。
• Bob 挖出區塊 A，其中包含一筆價值 5,000 美元 MEV 利潤的交易，隨後又挖出區塊 B。
• Charlie 沒有在 Bob 的區塊上繼續建構，而是暗中重新挖出區塊 A，並在其中插入一筆自己攫取該 MEV 的交易。
• Charlie 同時也重新挖出區塊 B，並另外挖出一個區塊 C，使他的鏈比 Bob 的鏈更長。
• Charlie 將新產生的區塊廣播給網路上的其他節點，導致鏈重組。
• PoW 區塊鏈遵循「最長鏈規則」(即區塊數較多的鏈被視為有效鏈)
• Charlie 的鏈現在取代了 Bob 的鏈
• Bob 先前的區塊就這樣「消失了」

時間盜賊攻擊不僅威脅到區塊鏈中**最終性(finality)**的概念，還可能導致共識機制崩潰。當多個礦工都觸發鏈重組時，其他節點將難以判斷哪一條才是正確的鏈——如上述範例所示，「最重鏈」規則並非總是足以判斷一條鏈的有效性。

MEV 有什麼好處？

雖然 MEV 帶有負面意涵，但它並非總是有害的。舉例來說，套利交易者能確保使用者——尤其是在去中心化交易所上——取得資產的最佳價格，同時自己也能獲利。

如果某代幣在某個 DEX 上定價過低，大額賣單會拉低其掛牌價格；如果代幣定價過高，大額賣單則會降低其估值。如果沒有交易者找出各去中心化交易所之間的價格差異，DeFi 市場就會缺乏效率。

什麼是 MEV-Boost？

MEV-Boost 是由 Flashbots 團隊開發的解決方案，旨在為因應 Ethereum 轉換至權益證明共識機制(即 The Merge)而預先設計，藉此協助緩解 MEV 帶來的中心化力量。

研究人員希望 MEV-Boost，以及未來的 Proposer-Builder Separation 與 danksharding，能協助緩解 MEV 對無需許可且去中心化 Ethereum 所構成的實質威脅，並持續進一步協助降低使用者的 gas 費用與網路壅塞情況。