作者：Jeffrey Hu,HashKey Capital 來源：medium 翻譯：善歐巴，金色財經

介紹

比特幣MEV（礦工可提取價值）的概念早在2013 年就出現了。儘管相對於以太坊上的MEV 而言還處於起步階段，但隨著BRC-20s、Ordinals、Runes 等元協議的引入，蓬勃發展的比特幣生態系統有望在未來帶來更多的可編程性、表現力和MEV 機會。

本報告將分析比特幣上MEV 日益增加的複雜性，並評估其對更廣泛生態系統的影響。

為什麼人們越來越關注比特幣MEV？

在引入Ordinals 之前，比特幣上的MEV 並未得到廣泛認可和重視，人們主要關注閃電網路和側鏈挖礦攻擊。然而，Taproot 升級為比特幣帶來了更多的表現力和可編程性，促進了Ordinals 和Runes 等元協議的推出，這些元協議將MEV 的擔憂推到了風口浪尖。比特幣10 分鐘的出塊時間也加劇了這個問題，使缺乏經驗的用戶更容易成為各種形式的MEV 攻擊的受害者，例如在銘文市場競標時的費用狙擊。隨著區塊獎勵的下降，礦工的獲利能力受到影響，迫使礦工專注於最大化交易費用，這或許可以解釋MEV 活動的增加。

下圖顯示了備受期待的Ordinals 和Runes 發布後費用相對於區塊獎勵的激增，一度甚至占到比特幣挖礦總收入份額的60% 以上。

資料來源：Dune analytics (@data_always)，交易費佔挖礦獎勵的百分比，資料截至2024 年7 月22 日

到目前為止，我們已經看到越來越多的BTCFi 應用和開發，將比特幣的地位從單純的數位黃金/支付網路轉變為一個蓬勃發展的生態系統，其效用迅速增長。這可能會為比特幣帶來更多的MEV 機會。

比特幣和以太坊上的MEV 之間的差異

關於比特幣上MEV 的討論有限，可以歸因於比特幣和以太坊之間截然不同的架構設計。

架構設計

以太坊在以太坊虛擬機器（EVM）上運行，可以執行智慧合約，並透過維護全域狀態機實現可編程性。

以太坊採用基於帳戶的模型，透過管理交易隨機數按順序運行交易。這意味著交易的順序會影響其執行結果，從而導致搜尋者能夠輕鬆識別MEV 機會並將其交易直接插入用戶交易之前或之後的問題。例如，如果Alice 和Bob 都向Uniswap 提交交易以將1 ETH 兌換為USDT，則區塊中首先執行的交易將獲得更多USDT。

相比之下，比特幣採用的是一種UTXO 模型，它運行在腳本語言上，不像以太坊那樣具有狀態。如果這只是一次標準的比特幣轉賬，那麼只有預期的接收者可以透過有效的簽名來花費輸出，這不會導致其他用戶爭相花費這筆資金。然而，在比特幣上，也可以使用腳本或SIGHASH 構造可由多方解鎖的UTXO。最先確認的交易是可以使用UTXO 的交易。儘管如此，由於每個UTXO 的解鎖條件僅與UTXO 本身有關，而不依賴其他UTXO，因此競爭條件僅限於此UTXO。

比特幣上的山寨幣

除了上述設計上的根本差異之外，引入BTC 以外的有價值資產也為礦工可提取價值(MEV) 創造了誘因。這些情境中產生的MEV 本質上是協議設計者在嘗試使用腳本+ UTXO（BTC 原生的資料結構）在BTC 上建立新的資產類別和鏈上行為時指定資產所有權和鏈上操作合法性的順序。透過基於順序定義的事件，可以激勵人們爭奪順序，從而產生MEV。

在沒有考慮其他資產的情況下，理性的礦工只會根據交易費打包合法交易，並根據交易規模收取費用。然而，如果比特幣交易不僅僅是一次標準轉賬，例如鑄造一種新的有價值資產（如符文等），礦工可以採取各種策略，而不僅僅是考慮比特幣交易費：1）審查交易並將其替換為自己鑄造的交易；2）向用戶收取更高的費用（鏈上、鏈下或側鏈支付）；3）讓多個用戶相互競價，從而引發費用戰。

Mint

一個直接的例子是Runes 或BRC20 等資產的鑄造過程，一般會設定鑄造資產的最大限額。第一個確認的鑄造交易被視為成功，其他交易則被視為無效。因此，這種背景下交易的順序變得至關重要，並透過交易排序為MEV 提供了機會。

此外，Ordinals 引入的稀有聰概念甚至引發了人們的擔憂，即礦工可能會在減半期間引發區塊重組，以爭奪高價值的稀有聰。

質押

除了鑄造之外，像Babylon 這樣的質押協議還為每個階段可以質押的資產數量設定了上限。即使用戶超過了上限，他們仍然可以建構比特幣並將其發送到質押鎖定腳本，但這將不再被視為成功質押，並且沒有資格獲得未來的獎勵。換句話說，質押交易的順序也至關重要。

例如，Babylon主網啟動後不久，就達到了第一階段1000 BTC 的質押上限，導致約300 BTC 溢出並需要解除質押。

Babylon主網啟動時，Feerate 飆升超過1k sat/vBytes，來源：Mempool.space

除了鏈上鑄造/雕刻資產和質押之外，側鍊或Rollup 上的一些活動也受到MEV 的影響。我們將在「比特幣上的MEV 事件」部分提供更多範例。

什麼被視為比特幣MEV？

那麼，比特幣上的MEV 到底是什麼呢？畢竟，MEV 的定義在不同情況下是不同的。

總體來說，比特幣上的MEV 指的是礦工操縱區塊生成過程以獲取最大利潤的各種方式。我們可以粗略地將它們分為以下幾類：

• 用戶支付額外費用：對於希望加快交易速度的用戶來說，常見的管道是透過鏈下交易加速服務，但由於用戶的交易優先被納入，因此這種服務通常成本高昂。交易者還可以透過RBF（費用替代）和CPFP（子代付費）等機制向礦工提供更高的費用，以優先處理交易並實現更快的確認時間。費率和費用較低的交易通常面臨更長的確認時間，因為以利潤為導向的礦工會優先考慮有利可圖的交易以納入區塊。

• 使用者-礦工合謀：使用者和礦工合謀審查或納入某些具有特定意義的交易。例如，惡意用戶和礦工合謀審查並排除閃電網路上的懲罰交易，以非法取得通道內的資產。其他新系統如BitVM 及其懲罰交易也面臨此類風險。

• 比特幣礦工在側鏈/L2 上挖礦：這包括各種早期的合併挖礦方案，礦工重複使用比特幣上的運算能力來保護另一個網路。透過合併挖礦，它可以鼓勵礦工集中化，因為大型礦工可能會利用他們在主鏈上的運算能力來影響L2 上的區塊生產、排序等，從而獲得過多的L2 挖礦獎勵並可能影響L2 網路安全。

偏向公開市場的競價方式（如RBF）對整體經濟體係起到了比較積極的作用，促進了自由市場經濟的發展。但當用戶與礦池進行帶外支付時，無疑對網路的去中心化和抗審查性構成了威脅，被貼上了「MEVil」的標籤。

比特幣MEV 範例

根據上述分類，我們可以觀察到幾種MEV 病例。

非標準交易

Bitcoin Core 軟體僅允許節點處理最大100 kvB 的標準交易。然而，礦池仍會以高額費用將非標準交易納入區塊中，通常以排除其他費用較低的交易為代價。

一些典型的例子包括：

• 區塊776,884：由Terra 礦池開採，該區塊包含大小為849.93 kvB 的銘文交易。銘文是一段1 分鐘的MP4 視頻，視頻中一隻青蛙拿著一杯飲料，礦工從中賺取了0.5 BTC 的費用。

• 區塊777,945：包含一個4000 x 5999 像素的WEBP 影像，大小為975.44 kvB，礦工可獲得0.75 BTC 的費用。

• 另一個區塊786,501 因在比特幣雜誌封面上刻上朱利安·阿桑奇的JPEG 圖像而獲得了約0.5 BTC 的費用，佔用了992.44 kvB。

預設情況下，比特幣核心節點僅允許中繼標準交易。因此，非標準交易必須透過私有記憶體池直接提交給礦池。私有記憶體池允許礦池接受非標準交易並優先處理使用者的交易。雖然這可以加快交易處理速度，但更多交易轉移到私人記憶體池可能會導致礦池中心化程度提高和審查風險增加。顯然，一些礦池已經在利用營運私有記憶體池的獲利能力。

例如，Marathon Digital 推出了“Slipstream”，這是一項直接交易提交服務，允許客戶提交複雜和非標準的交易。

側鏈/ L2 上的MEV 事件

Stacks 側鏈使用獨特的共識機制－轉移證明(PoX)，它允許比特幣礦工挖掘Stacks 區塊並在比特幣區塊鏈上結算交易，同時獲得STX 獎勵。

過去，Stacks 採用了簡單的礦工選舉，其中哈希率高的比特幣礦工更有可能開採Stacks 區塊，審查其他礦工的承諾交易，從而為自己賺取所有獎勵。如果更多礦工採用這種策略，未來的Stackers 可能會遭受次優收益。

對生態系的影響：

1.透過排除其他誠實礦工的承諾，最終傳遞給堆疊者的獎勵會減少。

2.如果大型礦工繼續濫用其計算能力並排除誠實礦工的承諾，則可能會導致集中化問題，從而使少數礦工獲得全部獎勵。

但是，Stacks Nakamoto 升級將緩解這一問題，並使該策略再次無利可圖。此次升級將從簡單的礦工選舉轉變為使用抽籤演算法，並採用假定總承諾結轉(ATC-C) 技術來降低MEV 挖礦的獲利能力。礦工需要在最後10 個區塊中表現出持續的參與度才有資格參加抽籤。在最後10 個區塊中至少有5 個區塊未參與挖礦的礦工將被取消贏得任何Stacks 獎勵的資格。有了ATC-C，礦工贏得Stacks 區塊的機率現在等於礦工的BTC 支出除以最近10 個區塊中BTC 總承諾的中位數。這減少了礦工透過排除其他礦工的區塊承諾來獲取不成比例利益的動機。

競標另類資產交易

與Ordinals 和Runes 等另類資產相關的MEV 可分為前面提到的兩種類型：

• 礦池提取額外價值：礦池可以透過將比特幣序數或稀有聰等資產納入區塊和交易中來獲取額外價值。

• 費用狙擊交易：交易者可以競標將與這些另類資產相關的交易納入區塊中。

對於礦池來說，Runes 的初步成功提供了額外的利潤來源。例如，在減半事件期間，備受期待的Runes 的推出導致網路交易量和費用創下歷史新高，因為許多用戶競相將他們的交易納入歷史性的比特幣減半區塊。減半後交易費飆升至1,500 sats/vByte 以上（減半前不到100 sats/vByte）。 ViaBTC 利用這一激增，透過開採與Runes 發布同時發生的減半區塊，在840,000 個區塊中獲得了40.75 BTC 的利潤，其中37.6 BTC 來自與Runes 相關的交易費。隨著區塊獎勵減半，Runes 的交易費已被證明是礦工的一項有利可圖的收入來源。

來源：Mempool.space

來源：Mempool.space

對於交易者來說，使用Runes 和Ordinals 的比特幣交易對PSBT（部分簽名的比特幣交易）採用SIGHASH_SINGLE|SIGHASH_ANYONECANPAY，這只允許一個簽名的輸入與一個輸出相對應。再加上內存池的透明度，這使得許多買家能夠發現潛在的有利可圖的交易。因此，交易者經常使用RBF 和CPFP 來引發競爭性費用戰，讓礦工能夠從這種需求中獲得MEV。例如，當賣家列出他們的資產出售時，買家可以出價並使用RBF 在有競爭對手時提高他們的交易費用，希望他們的交易得到確認。

交易者之間這種競爭的典型例子是ID為2ffed299689951801a68b5791f261225b24c8249586ba65a738ec403ba811f0d的交易。賣方上架資產後，該交易被重複使用RBF替換，費率分別為238、280、298和355 sat/vB。

來源：Mempool.space

另一個例子涉及Magic Eden 平台上的OrdiBots 鑄造過程。有些用戶成為交易池搶先交易攻擊的受害者。 OrdiBots 在Magic Eden 上的鑄造銘文使用了PSBT。 PSBT 的存在和10 分鐘的比特幣區塊間隔允許任何潛在買家透過引入不同的地址、簽名來競爭同一筆交易，只需支付更高的費用即可。這導致一些白名單用戶因為搶先交易機器人的干擾而無法鑄造。 （團隊後來道歉並承諾用客製化的OrdiBots 補償受影響的用戶。）

然而，並非所有與MEV 相關的技術或事件都對使用者不利。 MEV 技術在某些情況下還可以保護用戶資產免受損失。例如，如果沒有RBF，錯誤的交易就無法挽救，卡住的交易可能會長時間處於不確定狀態，產生機會成本。此外，運行RBF 有利於比特幣網路安全。由於未來區塊補貼相對於交易費預計會下降，交易費將在激勵礦工繼續參與比特幣網路方面發揮關鍵作用。比特幣開發者Peter Todd 也一直在宣傳RBF 的好處，並建議礦工全面運作RBF。

促進比特幣MEV 的關鍵技術組件

那麼，比特幣上支撐這些MEV 機會的關鍵技術組件或方法是什麼？常見的涉及的技術領域包括mempools、RBF (Replace-by-Fee)、CPFP (Child Pays for Parent)、礦池加速服務和礦池協議。

交易池

與以太坊等典型區塊鏈網路類似，比特幣也擁有交易池結構，用於儲存已被P2P 節點接收但尚未被打包進區塊的交易。 mempool 的透明和去中心化特性使得所有交易都可以傳播給礦工，為MEV 機會提供了有利的環境。

不過與以太坊的gas 機制不同，比特幣的手續費只與交易大小有關。因此，比特幣的交易池可以看作是一個更直接的區塊空間拍賣市場，可以觀察到哪些用戶在競標下一個區塊，以及競標價格是多少。

由於不同的節點從P2P 傳播接收不同的交易，因此每個節點都有不同的記憶體池。此外，每個節點都可以主動自訂自己的轉發策略（記憶體池策略），定義它想要接收和中繼哪些交易。礦池還可以根據自己的偏好選擇將哪些交易包含在區塊中（儘管從經濟角度來看，他們會優先考慮費用較高的交易）。例如，比特幣Knots節點會過濾掉任何Ordinals 交易，而Marathon Mining 在瀏覽器中創建了一個像素風格的標誌。

區塊836361（像素顏色表示費率），資料來源：mempool.space

因此，用戶可能會考慮將交易直接發送給特定的礦工或採礦池以加速交易包含，但這種方法可能會損害比特幣社群高度重視的兩個關鍵特性：隱私和抗審查。

透過P2P 節點傳播的交易而不是直接（例如透過RPC 端點）發送給礦工或採礦池的交易有助於掩蓋交易的來源，使礦工和採礦池更難根據已識別的資訊審查交易。

除了使用交易加速服務外，用戶還可以選擇透過RBF 和CPFP 來加速交易。

RBF 和CPFP

費用替代（RBF）和子級為父級付費（CPFP）是用戶常用來提高交易優先順序的方法。

RBF（Replace-by-Fee）允許將交易池中未確認的交易替換為另一筆與其衝突的交易（也引用了至少一個相同的輸入），但需要支付更高的費率和總體更高的費用。與前面討論的交易池策略類似，RBF 可以以多種方式實現。最常見的實作是BIP125設計的可選RBF（opt-in RBF） ，其中只有特殊標記的交易才能被取代。另一種方法是完全RBF，其中交易可以被替換，無論它們是否被標記。

CPFP（子支付父交易）使用不同的方法來加速交易確認。接收者不必像RBF 那樣替換卡在記憶體池中的交易，而是可以透過發送使用待處理交易中UTXO 的子交易來加速待處理的父交易，並且費用率更高。這可能會激勵礦工在下一個區塊中將這些交易批量處理。因此，儘管某一時刻的費用很高，但有時您可能會看到費用非常低的交易被包含在一個區塊中；這些交易很可能使用CPFP（因為後續交易會支付費用）。

該交易使用CPFP 讓低費率（7.01 sat/VB）的父交易得到確認，來源：mempool.space

RBF 和CPFP 之間的主要區別在於，RBF 允許發送者用具有更高費率的交易替換待處理交易，而CPFP 允許接收者透過發送具有更高費率的子交易來加快待處理交易的速度。 CPFP 對於需要退出閃電網路的交易（例如，錨定輸出）也很有用。在費用方面，RBF 相對更具成本優勢，因為它不需要額外的區塊空間。

額外付費及礦池加速服務

除了RBF（Replace-by-Fee）、CPFP（Child Pays for Parent）等方式，使用者也可以選擇帶外支付的方式來加速交易。例如，許多礦池都提供免費和付費的交易加速服務，透過提交txID來加速交易的打包。如果是付費服務，用戶需要支付一定的服務費來補貼礦池。由於這類服務是透過比特幣網路以外的系統來支付費用（例如透過網站、信用卡支付等），因此稱為帶外支付。

雖然帶外費用支付為無法使用RBF 或CPFP 的交易提供了補救措施，但長期大量使用可能會影響比特幣的抗審查性。

礦池協議

在前面的討論中，我們將礦池和礦工視為一個整體，但實際上，兩者之間需要分工合作。礦池將礦工的算力聚合起來進行挖礦，並根據算力的貢獻分配獎勵。這個合作過程需要一定的協議來協調。

在常見的礦池協議中，例如Stratum v1，礦池只需要向礦工提供一個區塊模板（包括區塊頭和coinbase 交易資訊），礦工根據這個模板進行哈希計算。也有工具可以視覺化各個礦池的Stratum 訊息，例如stratum.work 。

在這個過程中，礦工無法選擇打包哪些交易，而是由礦池選擇交易，並建立模板，將任務分配給礦工。

因此，在Stratum v1 協議中，我們可以粗略地將角色映射到以太坊生態系統中，如下所示：

• 礦工：承擔提議者的部分責任（進行哈希計算）。

• 採礦池：既充當建造者，使用礦工計算的哈希值，又充當區塊的提議者。

未來將會如何？

一些有前景的解決方案已經開發出來或正在進行中，以減輕MEV（礦工可提取價值）對比特幣的負面影響。

新協議

在一些新的礦池協議中，例如Stratum v2和BraidPool，礦工可以自主選擇打包哪些交易。 Stratum v2 已經被一些礦池（例如DEMAND）和挖礦固件（例如Braiins）採用，允許個體礦工建立自己的區塊模板。這提高了資料傳輸的安全性、去中心化和效率，同時降低了比特幣的交易審查和MEV 風險。

因此，按照這個趨勢，未來礦池和礦工的角色可能不會按照以太坊PBS（提議者/建造者分離）模型的方式演變。

此外，Bitcoin Core 中與交易池相關的新設計可能會帶來變化，主要包括備受關注的v3 交易中繼策略和叢集記憶體池的增強。不過，這些新設計對閃電網路通道出口實現等的影響仍在討論中。

挖礦獎勵減少的影響

挖礦獎勵的減少是一個重大問題。隨著未來區塊獎勵進一步減少，它可能會對網路產生各種影響。

比特幣開發者很早就意識到並討論了一些問題，例如費用狙擊問題，即礦池可能會故意重新開採先前的區塊以獲取交易費用。比特幣核心已經實施了一些措施來應對費用狙擊，但目前的方法還不夠完善。

除了原生交易費之外，另類資產未來也可能成為永續的收入來源。因此，一些項目正在嘗試建立基礎設施，以更好地識別涉及另類資產的有價值交易。例如，Rebar正在開發一個另類公共記憶體池，以更好地識別有價值的另類資產交易。

然而，正如「帶外費用支付」部分所討論的，這些鏈下比特幣經濟誘因對比特幣自我調節激勵相容系統的影響仍有待觀察。

無論如何，比特幣上的MEV 與以太坊相似，但由於架構和設計理念的差異而有所不同。比特幣的實用性不斷提高、區塊補貼獎勵不斷減少以及不斷發展的BTCFi 生態系統將使MEV 相關因素受到更多關注。