一個關於MEV的零基礎快速入門指南——by Wyeeeh
注意：本文僅涉及時事熱點的學術分析和交流。
事件緣起
2023 年 3 月 8 日，矽谷銀行（SVB）的母公司 SVB Financial Group 宣佈虧本出售價值 210 億美元的證券資產，以應對在美聯儲加息、科技股持續低迷背景下，使用者提款造成的資金持續流出。虧本賣出資產以應對流動性危機的訊息在市場上進一步引發了投資者的恐慌， 9 日，SVB Financial 的股價暴跌 60.41 ％，投資者和儲戶試圖從矽谷銀行撤資 420 億美元，是 10 多年來美國最大的銀行擠兌之一。10 日，加州監管機構關閉了矽谷銀行，並將其送入破產管理程序。
SVB 倒閉的黑天鵝引發了一系列連鎖危機，並蔓延至了加密市場。3 月 11 日，穩定幣USDC發行商 Circle 發推表示，在其共計約 400 億美元的資金儲備中，有大約 33 億的現金儲備存放在 SVB。Circle 釋出宣告後，其對 SVB 的風險敞口同樣引發市場的恐慌。為了減少損失，投資者開始拋售他們的 USDC 以換取如 Tether (USDT)的其他穩定幣，USDC 面臨嚴重擠兌，其價格出現持續性脫錨，最低降至 0.88 美元。同時，Binance、Coinbase 等中心化交易平臺均宣佈關閉 USDC 的部分兌換服務。
在恐慌擠兌潮和一片市場混亂中，代幣價格出現劇烈波動，MEV 搜尋者反而能夠看到獲利機會。而成為 MEV 目標的受害者，則可能不幸承受鉅額損失。在本輪 USDC 擠兌潮中，就出現了一例這樣的 MEV 套利事件。一位地址開頭為0x 8 ff 的投資者試圖轉換其穩定幣倉位，想要將其持有的 203 萬個 3 CRV 代幣換成 USDT（3 CRV 為Curve 流動池的 LP 代幣，由 USDT、USDC、DAI 三種穩定幣組成），但其並未直接透過 Curve 解除 LP token，而是經由 KyberSwap 聚合路由將交易傳送給了Uniswap上的一個幾乎完全沒有流動性（僅有約 2 美元的流動資金）的 LP，這個資金池在過去的 251 天裡一直處於閒置狀態。
此外，據推特使用者@BowTiedPickle 分析，除了 KyberSwap 路由的問題外，這個巨鯨在匆忙之中很可能沒有正確設定滑點，使得該筆交易不幸成為了 MEV 機器人套利的物件。
在該筆交易傳送後，MEV 機器人完成了一筆尾隨交易，支付了 45 美元的 Gas 費和 23.8 個ETH（價值約 3.9 萬美元）的 builder 小費，用 1.45 枚 USDC 在 LP 中換得了受害者傳送的 203 萬個 3 CRV，搶走了約 204.5 萬美元的利潤。而受害者傳送的 203 萬個 3 CRV，最終僅換回了 0.05 個 USDT。
受害者交易：
https://eigenphi.io/mev/eigentx/0x de 46 a 6 bb 1 fc 7834 dde 4 d 01428 c 88 f 84 d 65 a 607 f 4 dc 11 b 7 f 3d d 710 e 86 b 7 d 226 a 8
MEV 機器人的尾隨交易：
在DeFi生態中，MEV 是交易者在DEX中進行代幣兌換過程中最頭疼但也難以繞開的風險問題。特別是在危機中，MEV 反而是在動盪市場中最具活力和破壞性的存在。
什麼是 MEV？它如何為交易者帶來利潤？一個完整的套利交易過程是什麼樣的？如何利用 DeFi 的閃電貸功能實現“零本萬利”的回報？本文的目的旨在回答上述問題，為對 MEV 有興趣的交易者提供入門指南。歡迎來到 MEV 的世界。
MEV 概述
在工作量證明（PoW）的背景下，MEV 最初是指礦工可提取價值（Miners extractable value），即指代礦工透過在其生產的區塊內任意新增、排除或重新排序交易的能力可以獲得的利潤。
隨著以太坊合併（Merge），加入權益證明共識層（PoS）後，實行了提議者 / 構建者分離 (PBS：Proposer/Builder Separation)，將收集交易及提議區塊的角色和排序構建區塊的角色（即確定哪些交易以何種順序包含在區塊中）分開。其中，之前礦工的角色由 PoS 網路中的驗證者（Validator）負責。在 PoS 的背景下，MEV 的定義擴充套件為了最大提取價值 (Maximal extractable value) ，指驗證者透過新增、刪除並更改區塊中的交易順序，在超過標準區塊獎勵和 gas 費用的區塊生產中所能提取的最大價值。
雖然從理論上講，MEV 應該完全由驗證者獲得，因為他們是唯一能夠保證將套利機會付諸實踐的一方。然而，實際中 MEV 並不會完全被驗證者所提取，而是可能被稱為“搜尋者（searcher）”的套利交易者和機器人（MEV-bot）所瓜分。
事實上，MEV 的邏輯和證券交易中的高頻交易（HFT）類似。在基於自動做市商（AMM）的 DEX 中，每一筆交易都會產生滑點：每出售一美元資產，就會將新的兌換價格壓低一點。這為那些想透過價格差異賺取利潤的搜尋者提供了可能。MEV 搜尋者依靠以太坊區塊中交易的特定順序來賺取利潤。他們透過掃描區塊鏈資料來捕獲普通使用者的 DEX 交易，並從不同 DEX 之間的價差中尋找潛在的套利機會，然後支付高額 gas 費用以搶佔先機。在一般情況下，MEV 也是發生在鏈上套利交易的總稱。
MEV 的幾種型別
搶先交易 (front-runs)
這種型別的 MEV 指在記憶體池(mempool)中的已知交易之前執行交易。MEV 搜尋者會掃描記憶體池以尋找可盈利的交易。例如，如果 MEV 機器人發現了一筆大額交易，它會複製使用者的交易並支付更高的 gas 費用，以確保在區塊的交易順序中處於最高優先順序，能夠被更早確認。
尾隨交易 (back-runs)
尾隨交易指在已知待處理交易之後立即放置交易。搜尋者通常使用此類機器人來監控記憶體池中的新代幣對列表或在 Uniswap 等 DEX 上建立的流動性池，在發現新的代幣對上市後，機器人可以在初始流動性之後立即下達交易訂單，併購買儘可能多的代幣，只留下少量供其他交易者購買。透過尾隨交易，機器人可以在某個代幣以極低的價格購買流動性池中出售的代幣，然後在另一家交易所溢價出售，這筆溢價（減去交易費）就是搜尋者的利潤。與搶先交易不同，尾隨交易可能是 MEV 機器人向網路傳送很多相同的交易，其附加的交易費用會略高於目標交易，因此這可能會造成網路擁堵。
套利
套利的基礎邏輯就是在不同的 DEX 流動性資金池（Liquidity Pool）之間進行“低買高賣”，利用兌換價差賺取利潤。
雙邊套利又稱作直接套利，它是透過發現同一交易對（如 WETH/USDC）在兩個資金池間存在的價差關係，進行高賣低買，並從中套取差價利潤。一個典型的雙邊套利過程如下：
首先，搜尋者透過掃描鏈上資料，發現在 Uniswap V3的一個資金池 LP 1 中，WETH/USDC 的兌換價格是 1300 ；在另一個資金池 LP 2 中，WETH/USDC 的兌換價格是 1305 。那麼，搜尋者可以利用兌換價差，①在 LP 1 用 130, 000 個 USDC 兌換 100 個 WETH，②並在 LP 2 將這 100 個 WETH 兌換為 130, 500 個 USDC，③這兩筆兌換交易需要向網路支付 gas 費用，一共 0.02 個 ETH。綜上，搜尋者可獲得的總收入是 500 個 USDC，淨利潤等於 500 USDC 減去 0.02 ETH 的費用。
在簡單的雙邊套利基礎上，搜尋者還可以掃描三個及以上的資金池之間的代幣對價差（如 WETH/USDC, WETH/DAI, DAI/USDC），透過三次、四次及以上不斷兌換不同的代幣對，實現套利。
一個三邊套利的流程如下：首先，假設發現在 LP 1 中，WETH/USDC 的兌換價格是 1300 ；在另一個資金池 LP 2 中，WETH/DAI 的兌換價格是 1305 ；在 LP 3 中，DAI/USDC 的兌換價格是 1.1 。那麼，搜尋者可以利用兌換價差，①在 LP 1 用 130, 000 個 USDC 兌換 100 個 WETH，②在 LP 2 將這 100 個 WETH 兌換為 130, 500 個 DAI，③在 LP 3 將 130, 500 DAI 兌換為 143, 550 USDC。這三筆兌換交易需要向網路支付 gas 費用，一共 0.03 個 ETH。綜上，搜尋者可獲得的總收入是 13, 550 個 USDC，淨利潤等於 13, 550 USDC 減去 0.03 ETH 的費用。
以此類推，在實際的套利交易中，搜尋者還可以從多個資金池中利用多個代幣對的價差實現低買高賣的套利。目前，透過智慧合約，MEV 機器人甚至可以瞬時間內，從上百個資金池中完成上百個代幣對的兌換。例如，下面這個套利交易中，MEV 機器人就在 172 個資金池中完成了代幣對兌換，共涉及 81 種代幣。
對於整個市場來說，套利交易實際上起到了“價格發現”的作用。換句話說，透過上述套利交易，不同交易資金池中的代幣對兌換價差會減小並趨向一致，實際上能夠提高市場效率。然而，接下來要介紹的三明治攻擊是最為糟糕的 MEV 型別，其實際上是損害了市場中投資者的利益。
三明治攻擊
三明治 MEV 的存在是因為 DeFi 交易使用者必須將預期的交易傳送到區塊鏈的記憶體池（memepool）等待確認。換言之，這些交易並不是即時放上區塊，而是根據支付的 gas 費/優先費用在區塊內排序的。而 MEV 機器人通常會在記憶體池中尋找特定交易，並試圖根據預定的演算法進行搶先交易或尾隨交易。
一個典型的三明治過程如下：首先，搜尋者發現有一個使用者傳送了一筆交易，想用 130, 500 USDC 兌換 WETH。此時資金池中 WETH/USDC 的兌換價格是 1300 。搜尋者這時可以①傳送一筆用 130, 000 USDC 兌換 WETH 的交易，並支付更高的 gas 費用以提前交易順序，完成搶先交易，以 1300 的兌換價格購買了 100 WETH。如上文所述，每一筆兌換都可能在 DEX 中產生滑點。在搶先交易後，假設 DEX 中的 WETH/USDC 的價格被拉昇至 1305 。②使用者初始提交的 130, 500 USDC 兌換 WETH 的交易得到執行，以新的兌換價格購買了 100 WETH。③搜尋者同時傳送一筆尾隨交易，以 1305 的價格用 100 WETH 兌換回了 130, 500 USDC。綜上，搜尋者可獲得的總收入是 500 個 USDC。假設為了保證搶先交易的執行需要支付的優先 gas 費用是 0.05 ETH，那麼淨利潤等於 500 USDC 減去 0.05 ETH。
從上述流程不難看出，三明治攻擊並沒有提高市場效率；相反，它給最開始傳送交易的使用者帶來了損失，給市場參與者帶來了更高的交易風險。在 T 1 時刻下，WETH/USDC 兌換價格為 1300 ，因此受害者實際上可以本應該獲得約 100.384 個 WETH。然而，由於搜尋者的搶先交易拉昇了 WETH/USDC 的兌換價格，受害者最終只獲得了 100 個 WETH，其損失為 0.384 個 WETH，摺合為 500 USDC。搜尋者的攻擊為其帶來了 500 USDC 的收入，這筆收入實際上是對受害者的一種“搶劫”。
清算
通常來說，諸如 AAVE、Compound等借貸協議會要求使用者存入一定數額的資產作為抵押品，然後將這些存入的抵押品借出給其他使用者。隨著抵押資產價值的波動，使用者的借貸能力也隨之波動。當借款人的抵押品價值不足以彌補其債務價值時，借貸協議就會對借款人進行清算，而市場中任何人都能夠完成清算。為了激勵清算，協議向借款人收取清算費，並將其中一部分費用交給清算人。因此，搜尋者會競相監控所有借款人的頭寸，以確定哪些借款人可以被清算，併成為第一個提交清算交易並收取清算費的人。
基於閃電貸的 MEV 鏈上套利
閃電貸
區塊上可以包含多筆交易，而一個交易裡面可以執行多個操作，只要是這個交易的最終狀態是正確的，就可以完成操作。鑑於這種特點，DeFi 借貸平臺 AAVE 創造了“閃電貸（flash loan）”。閃電貸是一種即時的無抵押貸款，允許使用者在沒有抵押品的情況下從鏈式流動性池中借入資產，但是借入的資產必須在同一區塊鏈交易中償還。這意味著借款人必須呼叫智慧合約，在交易結束前即時還款，並按一定比例支付貸款服務費。因為交易結束通常是幾秒鐘，這種借貸行為被稱為閃電貸。如果借款人沒有在同一交易中償還貸款，則整個交易將被撤銷，包括初始借入和之後採取的任何操作。閃電貸可以為 DeFi 使用者提供低成本、即時的流動性，目前已有多家協議（如 AAVE、Balancer Vault、Uniswap V3、dYdX等）提供閃電貸服務，這為流動性不足的 MEV 搜尋者創造了“一本萬利”甚至“零本萬利”的機會。接下來文章將介紹如何利用閃電貸實現無風險套利。
套利交易分析實戰
目前可用於分析 MEV 交易的資料產品有 EigenPhi、zeromev、flash bots 的 MEV-Explore 等，下文將利用 EigenPhi 的 EigenTx 視覺化工具，對一筆真實的閃電貸套利交易進行分析。在這筆交易中
（0x2ac586b83b5222cac59c854cca1e202605919fe2fdacfbef1d2e0489bbb26e53），搜尋者以$ 5.6 的成本，獲得了$ 11, 981 的淨利潤。
下圖呈現了一筆利用 Uniswap V3的閃電貸套利交易的代幣流向。
圖上共五個交易節點：兩個 WOOL/WETH 代幣對流動性池（UNI-V2 LP 1 與 UNI-V3 LP 2 ），to 地址（即搜尋者提交的智慧合約地址），閃電貸借貸協議（Uniswap V3 Pool），以及搜尋者的錢包地址（leaf 葉子節點）。
該筆交易整體的套利邏輯是：搜尋者發現在兩個流動性池（LP 1 位於 Uniswap V2，LP 2 位於 Uniswap V3）中，WOOL/WETH 代幣對的兌換價格存在差價，具有套利空間。搜尋者先是在 LP 1 中用 1.1474 WETH 兌換了 851, 424 WOOL（見圖中步驟 1, 2 ），並將換到的 851, 424 WOOL 在 LP 2 中換回了 11.4902 WETH（見步驟 3, 4 ）。該筆套利的收入等於步驟 3 獲得的 11.4902 WETH 減去步驟 1 付出的 1.1474 WETH，即約 10.34 WETH。
而在上述套利的過程中，步驟 1 的“啟動資金”，即 1.1474 WETH，是從 Uniswap V3借得的閃電貸（見步驟 0 ）。待到完成套利，搜尋者償還了該筆閃電貸並支付了服務費，共歸還平臺 1.1479 WETH（見步驟 5 ）。最終，搜尋者從這筆交易中獲得的利潤等於其收入（10.34 WETH）減去閃電貸服務費與 gas 費用（見步驟 6 ）。
需要注意的是，雖然上述圖將整個交易拆分為了幾個步驟，但在智慧合約中上述步驟都是同時完成的。搜尋者甚至不需要支付初始資本就能完成套利，因此這筆交易其實是零成本的“空手套白狼”。
對於三明治攻擊者來說，其閃電貸的使用邏輯也是類似的。搜尋者可以使用閃電貸即時借出大額資金，在搶先交易階段製造更大的滑點。等到受害者的交易被執行，搜尋者只需要緊接著在尾隨交易中償還該筆閃電貸即可。由於三筆交易（搜尋者的搶先交易、受害者的交易、搜尋者的尾隨交易）都是同時被驗證並被記錄上區塊，閃電貸的借款-償付同樣能順利完成。
總結
MEV 是 DeFi 生態的特別產物，其中像套利和清算能夠促進市場效率，但三明治攻擊則會威脅每一個 DeFi 交易者。根據 MEV-Explore 的資料，目前以太坊上的 MEV 累計利潤已經達到了 6.87 億美元。隨著以太坊合併，MEV 的活躍度有所抑制，但仍是不可忽視的市場干擾力量。
本文的目的在於對 MEV 的概念和交易基礎邏輯進行快速入門，涉及的概念都相對基礎。但在真實的 DeFi 世界，不乏各種組合式套利型別和新式三明治攻擊。無論是如果你是想規避鏈上風險，還是想成為一名合格的 MEV 搜尋者，都不妨以此文作為指南，開始你的 MEV 進階之旅。
參考
- 以太坊開發文件 https://ethereum.org/en/developers/docs/mev/
- MEV 的第一個五年：從 Flashbots 誕生前說起 https://foresightnews.pro/article/detail/22060
- MEV 的下一個五年：讀懂 MEV 領域最新趨勢 https://foresightnews.pro/article/detail/23394
- 一文讀懂 MEV 鏈上套利 https://foresightnews.pro/article/detail/16585
- 深度研究：MEV 的過去、現狀與未來 https://foresightnews.pro/article/detail/18044
- 深度| 一文全覽 MEV 前沿發展與賽道專案全景圖 https://www.defidaonews.com/article/6790242
- The 0 to 1 GuideforMEVhttps://calblockchain.mirror.xyz/c 56 CHOu-Wow_ 50 qPp 2 Wlg 0 rhUvdz 1 HLbGSUWlB_KX 9 o
- EigenPhi Classroom https://eigenphi-1.gitbook.io/classroom/
- MEV 是不是一個好的投資機會？https://mp.weixin.qq.com/s/s 7 fTlOIlxP 92 w 5 fK 7 wsE 3 Q
- Ethereum is a Dark Forest https://www.paradigm.xyz/2020/08/ethereum-is-a-dark-forest
- 一文看懂 MEV 是如何產生的，以及它在以太坊網路中的流動機制 https://cointelegraphcn.com/news/best-understand-mev
- AAVE’s documentation of flash loans https://docs.aave.com/developers/guides/flash-loans
- What Is a Flash Loan? A guide to one of DeFi’s most innovative and controversial features. https://www.coindesk.com/learn/what-is-a-flash-loan/
- Aave and Flash Loans: Uncollateralized Lending in DeFi https://www.gemini.com/cryptopedia/aave-flashloans
- What Are Flash Loans? https://chain.link/education-hub/flash-loans
- How to Use AAVE Loan to Launch a Sandwich MEV Attack? https://eigenphi.substack.com/p/aave-loan-sandwich-attack
- Get Everything for Nothing: How to Use Flash Loans to Launch an Arbitrage? https://eigenphi.substack.com/p/complicated-flash-loan-mev
- What Is MEV, aka Maximal Extractable Value? https://www.coindesk.com/learn/what-is-mev-aka-maximal-extractable-value/
- Ethereum’s Hidden Tax: Maximal Extractable Value (MEV) https://www.treehouse.finance/insights/ethereums-hidden-tax-maximal-extractable-value-mev
- https://www.mev.wiki/
