信息來源自Paradigm ，略有修改，作者Georgios Konstantopoulos & Leo Zhang
轉自公號：老雅痞（laoyapi）
區塊空間市場概述
區塊空間是為所有加密貨幣網絡提供動力的商品。在區塊空間市場中，礦工是生產者，礦池是拍賣商，用戶是競標者。區塊空間市場的影響是如此普遍，幾乎涉及加密貨幣生態系統的每個方面。
用戶發起交易後，它會在每個節點的內存池中進行點對點傳播。每筆交易都附加一筆費用。該費用表明了購買區塊空間的意願，這使交易被處理並打包進一個區塊中。
每時每刻都有無數的提議區塊存在於這個未確認和確認之間的“薛定諤狀態”中，他們的競爭尋找滿足難度目標的第一個哈希輸出。每個區塊都有成為下一個區塊的概率。通過每秒貢獻數十億次的計算，礦工們可以分解概率波，並將賬本歷史具體化。
由於一個區塊的大小是有上限的，所以在特定時間內可以通過的交易數量是有限的，從而使區塊空間具有隱含的時間價值。長期未確認的交易可能會受到市場波動的影響，或者被套利機器人搶先。用戶為購買區塊空間支付的費用反映了他們的出價意願。區塊空間市場將礦工和用戶聯繫在了一起。
從表面上看，區塊空間市場因為缺乏中央協調而顯得複雜混亂。它依靠詳細的規則、程序和供求的融合來進行自我調整。我們如何知道當前的市場設計是否為成功進行了優化？
諾貝爾獎得主Alvin E. Roth被認為是市場設計領域的先驅。在他的開創性著作《誰得到了什麼——以及為什麼》中，他指出，為了正常運作，市場至少需要做三件事：
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市場深度：有足夠多的潛在買家和賣家進行互動。在區塊空間市場的情況下，供應商受到區塊獎勵的激勵來提供算力。另一方面，隨著越來越多的人使用網絡進行交易，對區塊空間的需求也在增加。
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安全：市場參與者必須感到安全才能披露或處理他們可能持有的機密信息。由於鏈上交易的透明性，提交密封投標的用戶可能不總是得到他們想要的結果。此外，交易需要高度的結算保證。也就是說，應該有足夠的算力使重組變得昂貴。
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無擁堵：交易應該及時完成或取消。當一個市場不能有效地應對交易量帶來的擁堵時，參與者可能無法在沒有太多延遲的情況下將他們的交易納入區塊。從最近以太坊Dapp的流行可以看出，gas費也因擁堵而暴漲。
在比特幣和以太坊的歷史上，如何優化區塊空間市場結構的設計常常引發許多激烈的爭論。在接下來的章節中，我們將從供給(礦工)和需求(用戶)的角度來說明以太坊區塊空間市場的結構。我們考察了當前區塊空間市場設計是否提供了深度、緩解了擁堵，或者參與是否安全簡單。之後我們將討論優化市場結構的熱門建議，以及區塊空間市場未來可能的發展方向。
供應方：以太坊挖礦的結構
整個挖礦業的最終目的是為區塊空間提供一個去中心化的透明清算所。
這項任務絕不是微不足道的。在一個沒有權威協調者的全天候全球範圍運行的分佈式系統中，礦工需要為匿名拍賣的區塊空間提供強大的結算保證，通過在硬件和能源上投入大量資金來產生極其複雜的計算來確保網絡的安全。
儘管人們普遍擔心算力的集中化，但挖礦業並不是一個單一的有機體。區塊空間市場的波動對每個組成部分都有不同程度的影響；而每個礦工都受到地點、機器類型、溫度、維護和挖礦策略等因素的嚴重影響。
比特幣和以太坊的挖礦有著截然不同的市場結構。比特幣和一些PoW幣幾乎已經完全遷移到了ASIC時代。另一方面，儘管以太坊市值第二，但幾乎沒有ASIC的存在。雖然每隔一段時間就會出現新的ASIC製造商的傳言，但據估計，目前以太坊的算力約有80-90%是由GPU主導的。
從結構上看，主要由GPU組成的區塊空間供應商市場與主要由ASIC組成的市場有何不同？
GPU挖掘都源於NVIDIA和AMD。他們要么直接銷售獨立顯卡，要么將GPU芯片和內存批發給下游顯卡製造商。這些製造商反過來刪除了與挖礦無關的功能，因此這被稱為“礦卡”。
與ASIC市場相比，OEM的數量要多得多。因此，以太坊的算力構成要比典型的ASIC網絡多樣化得多。這也使得分銷商很難壟斷渠道。礦工有了更多的選擇，他們不必等待比特大陸、Whatsminer等ASIC製造商來解決供應鏈的限制。這意味著初始供應通常不會像使用先進後端流程的ASIC那樣遇到瓶頸。此外，GPU礦工不受任何特定網絡的束縛。從事投機開采的礦工幾乎只使用GPU礦機。此外，零售GPU顯卡在遊戲、數據中心和人工智能工作等其他計算領域也很有價值。總的來說，GPU礦工在他們的硬件選擇上更加靈活。
結構決定性質。硬件構成決定了行業的資本支出和能源消耗。在計算挖礦費用時，這兩個因素至關重要，它們對挖礦生態系統的其他部分產生了連鎖效應：從製造、分銷、託管設施、gas費波動、對EIP的偏好，到其挖礦週期的定義特徵。
在The Alchemy of Hashpower中，我們根據比特幣價格和網絡哈希率的相對變化率介紹了挖礦週期的四個典型階段：
由於硬件固有的流動性不足，網絡算力往往滯後於價格變化。 “硬件反應時間”是由製造商的供應鏈限制、代工晶圓積壓、設備產能，甚至航運物流等各種外生因素決定的。
去年牛市，礦工和投資者爭相訂購新機器。另一方面，製造商剛剛開始從疫情期間的供應鏈中斷中恢復，全球集成電路短缺迫使礦業、汽車、消費電子等所有半導體企業排隊等待晶圓分配。
此外，NVIDIA宣布他們將人為地削弱最新顯卡上Ethash的性能，以阻止礦工買走所有的GPU庫存。這意味著，除非幣價或費用繼續大幅上漲，否則當積壓的機器最終上線時，“庫存清理”和“洗牌”階段可能會非常痛苦。
在以太坊中，挖礦收入主要來自三個方面：
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coinbase獎勵(每個區塊2ETH +uncle reward)
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交易費
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礦工可提取價值
以太坊的交易費用佔總區塊獎勵的百分比遠高於比特幣。這意味著以太坊礦工不僅關注幣價，還會關注Gas費的走勢。即使幣價保持不變，交易費的增加也將足以激勵以太坊礦工增加算力。
此外，正如前面幾節所討論的，由於GPU在選擇和分佈上的靈活性，與ASIC網絡相比，它更容易擴大或縮小算力。因此，以太坊的挖礦週期往往更短：
更短的周期意味著當挖礦收入較高時，競爭會加速，而硬件選擇的靈活性則意味著當挖礦收益低時，算力更容易解套。單位利潤率(每Megahash/s的區塊獎勵)可能會出現劇烈波動，因此預測收益將具有挑戰性：
幣價和費用的顯著上漲吸引了更多的礦工參與。然而，與大多數商品市場不同，更多的生產者並不意味著區塊空間供應的增加。區塊空間的供應由區塊大小和平均區塊時間決定。這意味著算力的增加並沒有降低網絡交易費用，而是增加了網絡的安全預算。隨著越來越多的礦商加入競爭，重組歷史區塊的成本變得越來越高，從而提高了網絡的結算保障。
需求方：區塊空間的時間價值
由於區塊大小有限，用戶需要競爭系統的資源。對於任何發起鏈上交易的用戶來說，收費模式決定了核心的用戶體驗。
作為存儲和執行智能合約的最受歡迎的平台，以太坊的效用迅速上升。 DeFi的“貨幣樂高”使產品和服務可以以無許可的方式相互連接，並極大地推動了新金融方案的創新。
如今，以太坊用戶通過重複的首價拍賣參與區塊空間市場。這是一種簡單的拍賣模式，用戶為他們的交易提交競價，以納入下一個區塊，該出價以交易費的形式支付給礦工。用戶可以通過其交易的“gas費”選擇他們的出價（以gwei/gas為單位）。對礦池交易選擇方法的觀察表明，超過75%的礦池遵循默認策略，沒有優先順序。也就是說，只是簡單地將交易按費用降序列入，而沒有對任何特定地址進行優先排序。
它的市場結構很簡單：用戶希望盡量減少支付給礦工的費用，以享受平穩的體驗，而礦工則希望最大化收入，因為他們是營利實體。
一個不爭的事實是，用戶支付的費用將始終遵守供求法則：每秒的區塊空間是稀缺資產，因此，希望立即納入其交易的用戶將始終比願意等待下一個區塊的用戶支付更多的費用，這一點從下面等待交易的隊列形狀可以明顯看出。
區塊空間是加密貨幣領域中最接近“數字房地產”的東西。區塊空間具有作為經濟活動發生地的“房地產”的內在價值。
對於礦工來說，由於價格、網絡難度、費用等不確定性，未來區塊空間的時間價值較低。對於用戶而言，由於其交易的盈利能力和效用存在不確定性，未來區塊空間的時間價值同樣較低。
擁堵和費用
區塊空間的時間價值將直接轉化為用戶支付的費用金額。在這種收費模式下，預估“正確”的gas費是一個困難的問題，這可以從單個區塊的gas費波動中明顯看出：
回想一下Roth的成功市場設計的三個要求：深度、安全性和克服擁堵。很明顯，在擁堵的情況下，gas費往往對普通用戶來說往往飆升得太厲害。其瓶頸到底在哪裡？
這種不可預測性源於這樣一個事實：用戶無法協調包含在接下來的1個、5個或10個區塊中的正確費用。如今，大多數用戶都採用“一次出價”的方式：他們只廣播一次交易，然後等待它被納入。通過允許用戶在一系列區塊上表達其費用偏好，例如使用費用升級算法，可以實現持續的改進。
一項新技術的最初版本總是粗糙的。多年來出現了多種版本來解決擁堵問題。區塊空間的市場設計涉及到平衡生態系統中多個派系的利益。在目前的關頭，我們已經討論了三種可能的途徑：
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短期：增加區塊大小，臨時補丁可能存在安全風險。
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中期：改變拍賣機制，需要社區共識。
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長期：可擴展性的解決方案，比如rollup和ETH 2.0。
一些人可能會試圖增加區塊大小，以便它可以容納更多的交易(即增加供應，假設需求不變)。這一變化只能是暫時緩解高收費帶來的痛苦的一劑止痛藥，因為新的需求會迅速填滿區塊，再次推高收費。另外，區塊大小的增加會使區塊鏈節點軟件更加資源密集，為了保持系統的去中心化，應該避免區塊大小的增加。
另一種方法是重組競標流程。如今，所有區塊鏈的收費機制都實施了“廣義的首價拍賣”。 EIP-1559提案將該機制改變為在系統不擁擠時以固定價格出售，允許用戶根據自己的偏好輕鬆地選擇“最優”出價(與現狀相反)。
EIP-1559也是以太坊迄今為止最具爭議的話題之一。超過60%的礦池表示反對該提議，EIP-1559已經演變成了區塊空間用戶和生產者之間的“貿易戰”。雖然它對礦工費用收入的確切影響還難以量化，但挖礦業普遍認為，gas費需要大幅上漲以彌補差額。中國以太坊社區對該提議的直言不諱的批評者A ‘ jian認為EIP-1559“會失去礦工的忠誠”。 Poolin的創始人Kevin Pan認為，這實際上不會對挖礦收入造成太大影響，但它的“侮辱性極強”。
然而，並不是所有的礦工都這麼想。 F2Pool的創始人本身就是DeFi產品的活躍用戶，他們支持這個提議。就連比特幣區塊規模內戰臭名昭著的煽動者Jihan Wu也表示支持改變收費機制。最終，在一個植根於世界不同地區的無結構開放生態系統中，人類的協調仍然是最大的挑戰之一。
從長遠來看，允許供應方水平擴展是適當的解決方案，而不會對第1層系統的信任需求產生重大影響。畢竟，用戶想要低費用，而低費用不是一個經濟機制設計問題，而是一個基本的區塊鏈可擴展性問題。值得注意的是，可擴展性還將允許更多的需求進入系統，這將抵消每筆交易平均費用的下降。這裡的主要方法是Optimistic和ZK rollps等所謂的第2層解決方案。
Dark Forest和Dark Pool
如果我們是在比特幣的背景下，那麼圍繞需求方的討論將在這裡結束。然而，在以太坊中，整個金融系統正在被構建，這扭曲了遊戲規則。以太坊網絡中可能存在某些“機會”，這些機會以套利或以某項高需求資產在出售時僅提供有限的參與名額(例如ICO)的形式存在。與人們爭相排隊購買限量版服裝類似，開發人員已經開發出了智能競爭鏈上機會的軟件，這甚至可以通過gas費競價與其他機器人競爭。
這一概念被稱為優先gas拍賣(PGA)，在Phil Daian等人的開創性論文“Flash Boys 2.0”中首次被提出。由PGA產生的“不規則”收入流被稱為Miner Extractable Value或MEV。參與PGA的機器人能夠獲得一個潛在的非常可觀的盈利機會，他們願意為gas費出上高價，最高可以達到他們要賺的利潤。
在Ethereum is a Dark Forest中，作者描述了大約價值1.2萬美元的代幣落入“掠奪者”手中的一次提取。這些掠奪者是套利機器人，它們不斷監視內存池上的活動，並試圖根據預先確定的算法提前運行特定類型的交易。 Uniswap等DEX平台很可能充斥著套利機器人。
因此，一些服務提供商開始提供“Dark Pool”——交易繞過公共內存池，因此在進入鏈上之前對公眾不可見。這些Dark Pool不向網絡廣播，而是直接將交易轉發給礦工，這樣它們就不會廣播給網絡上的其他節點。這些Dark Pool並不完全用於利潤最大化的目的。在《Escaping the Dark Forest》中，安全研究員samczsun記錄了他的團隊如何使用這種技術從一個有缺陷的智能合約中拯救了25k ETH。
搶先交易和Dark Pool並非加密貨幣市場的獨有現象。它們代表了金融領域一股亙古不變的驅動力：保密。華爾街長期以來一直接受這種有爭議的方式。據估計，2015年後，Dark Pool交易占美國上市證券交易活動的15-18%
MEV的“總潛在市場”正在呈指數級增長，自2020年初以來，至少有3.5億美元的MEV被提取，其中三分之一發生在2021年2月。提取的MEV大多集中在Uniswap、Sushiswap、Curve和Balancer等熱門自動做市商之間的套利行為中，此外，Compound和Aave的清算也佔了一小部分。
蝴蝶效應是驚人的：套利和清算機會創造了MEV。 MEV通過PGA進行競爭。費用估算者使用經PGA誇大的gas費作為參考，導致用戶為他們的交易支付過高的費用。這個問題的核心在於，不管他們是否追求MEV，用戶和機器人處於同一個交易池中。
理想情況下，MEV交易與非MEV交易應該處於獨立的交易池中。這可以使提取MEV的機器人相互競爭，而所有其他交易(例如轉讓一個CryptoPunk)將在非MEV交易池中進行，這將使用戶可以享受一個更穩定的Gas市場。
不幸的是，這種對以太坊的巨大改變很難執行。解決這個問題的一種更簡單的方法是為礦工引入一個新的API端點，在這裡他們將接受僅有MEV交易的bundle。這樣一來，交易者將直接向終端提交交易，而用戶則像今天一樣繼續使用系統的其他部分。這就是Flashbots所採取的方法，據我們所知，這是最不具破壞性的一種方法。
礦工將如何適應MEV？
在過去，當費用佔總區塊獎勵的百分比可以忽略不計時，礦工的主要重點是盡可能多地獲取區塊的份額。礦工往往會選擇一個擁有足夠多算力的礦池來託管自己的算力。經過多年的發展，礦池基礎設施已或多或少地優化到了相同的性能範圍。一個落後於同行的群體將很容易被發現，並迅速被競爭對手淘汰。除了基本參數外，礦工並不真正關心他們使用的是哪個礦池。用戶並不真正關心哪個礦池處理他們的交易，而只要費用有吸引力，礦池也不關心用戶是誰。但隨著MEV相對於區塊獎勵的增長，礦工、礦池和用戶的考慮開始變得更加細緻。
有了MEV，區塊空間市場機制將從純粹的商品市場轉變為包含有匹配市場的一些元素。當用戶提交交易時，他們應該意識到礦池及時執行交易的能力。
在其他條件相同的情況下，MEV將導致gas費高於MEV不存在時的價格。這意味著礦工已經間接提取了被交易者提取的總MEV的一小部分，目前估計約為12%。最近的一項分析還暗示，由MEV而賺取的費用最終將超過“常規”收入流賺取的費用。也就是說，礦工是追求利潤的實體，他們可能希望提取更多的MEV。通過利用他們對交易排序的權力，礦工可以選擇插入、重新排序甚至審查交易，以使他們的交易業務利潤最大化。
在極端情況下，由於試圖從過去的區塊中提取MEV(俗稱“時間強盜”攻擊)，礦工將會一遍又一遍地重組區塊鏈。雖然存在可能，但這種情況顯然是不可行的：礦工(在大多數情況下)在結構上做多ETH，這種行動將直接對其ETH投資產生負面影響。
更樂觀的看法是，礦工決定將MEV提取外包給交易者。他們可以採用前面提到的Flashbots方法，保留區塊獎勵並將訂單外包出去，或者將哈希率出租給專門的交易公司。
無論採用哪種方法，我們預計以太坊礦池將不可避免地開始在MEV提取過程中更加活躍。隨著MEV提取競賽的升溫，這一市場結構變化將如何影響以太坊的(去)中心化挖礦生態系統還有待觀察。
生態系統的其他用戶如何參與MEV？
算力的金融化是挖礦領域的一個重要趨勢。如果區塊空間類似於房地產，那麼算力就是房產的權益，而算力的遠期合約類似於抵押貸款。對於礦工來說，通過算力工具出售算力是他們鎖定未來收入的一種方式。類似於在雲挖礦平台上租用算力，遠期合約允許礦工在一段時間內以預付價格出售固定數量的算力。
那些預期網絡MEV活動將增加的活躍DeFi用戶可以通過購買這些算力工具進行投機。例如，預期網絡MEV活動在未來15天內激增的交易者可以在未來15天內以預付價格購買x數量的算力。在合約期內，挖礦獎勵加上礦工提取的MEV 收入將隨後轉給交易者。如果交易者處於有利地位，購買可能會賺回交易者自己支付給礦池的MEV費用。流動算力工具和MEV都代表了挖礦資本市場的前沿發展。正在積極構建新的工具，以朝著這些方向發展。 MEV+算力工具為用戶和礦工完成了一個完整的循環。
結論
以太坊區塊空間市場結構是一個引人入勝的研究課題。在本分析中，我們觀察到了GPU和ASIC算力市場的供應方之間的關鍵差異。我們還確定了創造需求方動態的關鍵機制。然後，我們將這兩者結合，置於礦工可提取價值的背景之下。
正如Charlie Noyes在《MEV and ME》中所寫的那樣：“任何阻止礦工獲得收入流的嘗試都有可能刺激非協議市場的創建。”MEV是以太坊交易類型日益複雜的必然結果。隨著MEV工具和知識庫變得越來越主流，將會出現更多有趣的MEV模式。這些行為將深刻影響DeFi用戶規劃區塊空間購買策略的頻率。
改變商品在市場上的銷售方式也會改變商品的生產方式。 MEV為挖礦創造了新的收入渠道，從而將反過來影響挖礦行業與區塊空間買家的互動方式。以太坊挖礦週期將會出現新的模式。