由以太坊研究員 Mike 和 a16z 研究員 Pranav Garimidi、Tim Roughgarden 合作撰寫的《On block-space distribution mechanisms》系統地探討了區塊空間分配機制如何影響 MEV。首先闡述了引入內協議機制處理區塊空間分配的必要性，隨後通過「誰、什麼、何時、何地、如何」（W^4H）的架構來評估和比邊現有的分配方案，並進一步深入分析了執行票模型（execution tickets）如何在提高 MEV 感知度和分配公平性之間取得平衡。以下是該文章的翻譯。

TL;DR：

區塊空間，即交易包含的容量，是區塊鏈導出的主要資源。隨著加密生態系的擴充功能和專業化，有效利用區塊空間（MEV）所產生的價值在無需許可共識機制的經濟學中扮演了重要角色。
研究社群已經撰寫了大量文章來探討協議應如何對 MEV（見相關工作）。過去幾年的討論類似於「盲人摸象」的故事情節，提出了許多不同的觀點、解決方案和理論，但每個角度看起來都是支離破碎，難以相互比較。
本文的前半部分旨在通過提煉一系列核心問題，並探索現有提案如何應對這些問題，來呈現「MEV 大象」的總體經濟圖景。後半部分則專注於執行票啟用的分配機制，展示一個重要的新見解——協議內 MEV 預言機的品質與機制的公平性之間存在權衡。

文章組織結構：

第 1 節闡述了為何需要協議內機制來處理區塊空間分配作為 Proof-of-Stake「終局」的一部分。
第 2 節列舉了可以用來評估區塊空間分配機制的五個維度，使用熟悉的一組問題：誰、什麼、何時、何地、如何（簡稱 W^4H 問題）。
第 3 節探討了如何選擇區塊構建者，重點關注執行票模型。
第 4 節通過總結和提出後續開放問題來展開討論。

說明：

本文篇幅較長，包含一些技術性元素。我們鼓勵讀者關注他們最感興趣的文章部分。第 1、2 和 4 部分提供了對現有提案及我們提出的分析方法的廣泛視角。第 3 部分（內容佔全文約 44%，但包含全部數學內容 100%）提供了通過執行票設計啟用的分配機制的詳細分析。這部分可以按順序閱讀、獨立閱讀、或者完全跳過——由您決定！

一、動機

在深入探討這個複雜的話題之前，我們先簡單說明一下區塊空間分配機制的必要性。在 Proof-of-Stake 中，驗證者的任務是生成和投票區塊。下圖來自 Barnabé 文章《More pictures about proposers and builders》中，將這些描述為提議（proposing）和見證（attesting）權。

1. 什麼

區塊空間分配機制是協議決定「提議」或「區塊構建」權所有者的過程。Proof-of-Stake 協議通常使用以下規則之一：

區塊空間（提議）權 – 隨機選擇一個驗證者作為領導者，允許其創建下一個區塊。
投票（見證）權 – 所有驗證者在某個時間窗口內對他們認為是規範頭的區塊進行投票。

驗證者因執行這些任務而獲得獎勵。我們根據獎勵的來源將其分類為共識層（協議發行，例如，新鑄造的以太幣）或執行層（交易費用和 MEV）：

1. 共識層

a. 見證獎勵 – （見 attestation deltas）。

b. 區塊獎勵 – （見 get_proposer_reward）。

2. 執行層

a. 交易費用 – （見 gas tracker）。

b. MEV（交易排序） – （見 mevboost.pics）。

獎勵 1a、1b 和 2a 是眾所周知且「在協議視野內」的。MEV 獎勵則更具挑戰性，因為完全捕捉通過交易排序實現的價值很困難。與其它獎勵不同，區塊中的 MEV 量實際上是不可知的（作為一個無需許可和匿名系統，不可能追蹤每個帳戶的控制者以及任何可能與之配合獲利的鏈下活動）。MEV 也會隨著時間劇烈變化（例如，價格波動），導致執行層獎勵比共識層獎勵的方差更大。此外，以太坊協議在實施時對其交易產生和提取的 MEV 沒有洞察。為了提高協議對 MEV 的可見性，許多機制嘗試估算給定區塊中的 MEV，我們稱之為 MEV 預言機。區塊空間分配機制通常有能力產生這樣的預言機，使協議「感知 MEV」。

這引出了一個問題，協議為何關心 MEV 感知？一個答案是：MEV 感知可能增加協議在驗證者具備不同程度的複雜性時保持獎勵均等的能力。例如，如果協議能夠準確燃燒所有 MEV，那麼驗證者的激勵將完全在協議視野內（如同上述的 1a、1b 和 2a）。或者，一種無論驗證者複雜性如何都能在驗證者之間分享所有 MEV 的機制（例如，mev-smoothing）似乎會促進一個更大、更多樣化和去中心化的驗證者系列，同時保持 MEV 獎勵作為額外的質押激勵。沒有 MEV 感知，最能提取或平滑 MEV 的驗證者（例如，由於與區塊構建者的關係、專有演算法 / 軟體、對獨家訂單流的訪問和規模經濟）可能會獲得高得不成比例的獎勵，並對協議施加顯著的中心化壓力。

以太坊協議設計努力以一切代價保持去中心化的驗證者系列。不言而喻，但為了完整性：協議的可信中立性、反審查性和無需許可性直接取決於去中心化的驗證者系列。

目前的區塊空間分配

在今天的以太坊中，mev-boost 佔了大約 90% 的區塊。使用 mev-boost，提議者（隨機選擇的驗證者領導者）通過拍賣將他們的區塊構建權賣給出價最高的競標者。下圖展示了這一流程（我們排除了中繼，因為它們實際上是構建者的延伸）。

提議者被激勵將其區塊構建外包，因為構建者（專業從事交易排序以提取 MEV 的代理）支付給他們的報酬高於他們自己構建區塊所能獲得的報酬。回到我們「保持驗證者獎勵均等在 MEV 存在的情況下」的目標，我們看到 mev-boost 允許所有驗證者進入構建者市場，實際上保持了獨立質押者和專業質押服務提供商之間接近等同的 MEV 獎勵——很好！但是…

當然，mev-boost 有一些問題，這些問題仍然讓以太坊社群的一些成員感到困擾。簡而言之，以下是服用 mev-boost 藥物的一些負面副作用：

中繼：這些受信任的第三方在提議者和構建者之間撮合區塊的銷售。對中繼的巨大依賴增加了協議整體的脆弱性，如通過重複、事件、涉及、中繼所展示的。此外，由於中繼沒有固有的收入來源，正在實施更多的（和封閉源程式碼）捕獲利潤的方法（例如，作為服務的時序遊戲和出價調整）。
協議外軟體脆弱：除了中繼，參與 mev-boost 市場需要驗證者運行額外的軟體。獨立質押的標準套件現在涉及運行四個二進制文件：（i）共識信標節點，（ii）共識驗證者客戶端，（iii）執行客戶端，以及（iv）mev-boost。對於獨立質押者來說，這不僅增加了顯著的開銷，依賴這些軟體在硬分叉期間也提供了另一個潛在的故障點。參見 Shapella 事件和 Dencun 升級，瞭解由更多協議外軟體引起的複雜性。
構建者集中化和審查：儘管這可能不可避免，但 mev-boost 的大規模採用加速了構建者的集中化。三個構建者佔了大約 95% 的 mev-boost 區塊（佔所有以太坊區塊的 85%）。mev-boost 實施的是公開喊價，第一價，勝者全得拍賣，導致高水準的構建者集中化和戰略出價。包含列表或其它反審查工具尚未實施，構建者對交易的包含和排除有極大的影響——（見 censorship.pics）。
時序遊戲：雖然時序遊戲被認為是 Proof-of-Stake 協議的一個基本問題，mev-boost 推動質押服務提供商在薄利競爭。此外，中繼（代表提議者進行 mev-boost 拍賣）作為複雜的中間商，促進了時序遊戲。因此，我們看到行銷鼓勵通過與特定提供商進行質押來提高收益。

二、列舉

必要的「設定舞台」之後，讓我們更仔細地看看區塊空間分配機制的本質。

區塊空間分配的要素

考慮獲取區塊空間的遊戲；MEV 激勵代理參與，而協議內和協議外軟體的組合定義了規則。設計這個遊戲時，應考慮哪些要素？為回答這個問題，我們使用了「誰、什麼、何時、何地、如何」這一熟悉的修辭模式（希望第 1 節足夠回答了「為什麼」），我們稱之為 W^4H 問題。

誰控制遊戲的結果？
什麼是玩家爭奪的商品？
何時遊戲發生？
何地 MEV 預言機來自何處？
如何選擇區塊構建者？

這些問題看似過於簡單，但單獨考慮時，每個問題都可以看作是評估機制設計空間的一個軸。為了證明這一點，我們強調了一些過去探索過的區塊空間分配機制的不同種類。雖然它們看起來不相關，但通過理解它們如何回答 W^4H 問題，它們之間的關係變得清晰。

執行票和其它方法

我們呈現了許多不同的提出機制的綱要。請注意，這只是這些設計周圍相當龐大文獻的一個子集——（見 infinite buffet）。對於以下每一個，我們只總結了關鍵思想（詳見相關工作）。

執行票：區塊構建和提議權直接通過協議發行的「票證」出售。票證持有者被隨機抽樣為區塊構建者，提前通知。票證持有者有權在分配的時間段內生產區塊。
區塊拍賣 PBS（Proposer-Builder Separation）：協議通過隨機領導人選舉過程授予區塊生產權。選定的驗證者可以將其區塊直接賣給構建者市場或在本地構建。構建者必須在拍賣中承諾特定區塊。mev-boost 是區塊拍賣 PBS 的協議外實例；如最初提出的，ePBS 是協議內等效。
MEV 燃燒 / MEV 平滑：一個委員會負責在提議者在拍賣中選擇的出價上設置最低值。通過要求提議者選擇「足夠大的」出價，創建一個 MEV 預言機。MEV 要麼在委員會成員之間平滑，要麼燃燒（平滑到所有以太幣持有者）。
插槽（slot）拍賣 PBS：類似於區塊拍賣 PBS，但代替銷售插槽給構建者市場無需承諾特定區塊——有時稱為區塊空間期貨。通過不要求構建者承諾特定區塊，未來的插槽可以提前拍賣，而不是等待插槽本身。
部分區塊拍賣：允許出售區塊空間的更靈活單元。不是出售整個區塊或插槽，而是允許提議者出售他們的一部分區塊，例如，區塊頂部（對套利者最有價值），而保留其餘區塊構建。在其它 Proof-of-Stake 網路中運行，例如 Jito 的區塊引擎和 Skip MEV lane。
APS 燃燒即執行拍賣：來自 Barnabé 的新提案，迫使提議者提前拍賣區塊構建和提議權。插槽提前（固定時間）出售，無需承諾特定區塊；委員會（如同 MEV 燃燒 / 平滑）確保競標足夠大。

通過比較這些提案在 W^4H 問題上的回答，我們可以看到它們是同一設計空間中的不同部分。

應用 W^4H：比較分析

對於每個 W^4H 問題，我們描述了上述提案中不同的權衡。為了簡潔起見，我們不會分析每個問題對應每個提案的情況，而是重點強調每條問題線索帶來的關鍵差異。

誰控制遊戲的結果？

在執行票機制中，協議通過隨機選擇持票者來決定遊戲的贏家。
在區塊拍賣 PBS 中，提議者（協議選出的領導者）單方面選擇遊戲的贏家。
在 MEV 燃燒機制中，提議者仍然選擇贏家，但勝出的出價受到委員會的約束，從而減少了提議者的自主權。

競爭的是什麼？

在區塊拍賣 PBS 中，整個區塊被出售，但出價必須承諾區塊內容。
在插槽拍賣 PBS 中，整個區塊被出售，但不需要承諾特定的區塊內容。
在部分區塊 PBS 中，區塊的一部分被出售。

遊戲何時進行？

在區塊拍賣 PBS 中，拍賣在插槽期間進行。
在插槽拍賀 PBS 中，拍賣可以在許多插槽（例如 32 個）之前進行，因為沒有區塊內容的承諾。
在執行票機制中，票據被分配到固定提前期的插槽。

MEV 預言機從哪裡來？

在 MEV 燃燒 / 平滑機制中，委員會強制要求選出的出價足夠大，這個出價就是預言機。
在執行票機制中，票據的總花費作為預言機。

如何選擇區塊構建者？

在區塊拍賣 PBS 中，任何外包的區塊生產都是贏家通吃分配，最高出價者獲得區塊構建權。
在執行票機制中，可以實現許多不同的分配機制。例如，在原始提案中，隨機選擇票據，機制是「按票據數量比例分配」；在這種情況下，最高出價者（持有最多票據者）只是擁有最高的被選中機率，並不保證獲得區塊構建權。

如果以上內容看起來晦澀難懂，不要擔心。接下來的部分將深入探討這些不同的分配機制。

動機回顧

在繼續之前，讓我們回顧一下我們最初的動機：

區塊空間分配機制旨在在存在 MEV 的情況下保持驗證者獎勵的同質性。

這是一種很好的基礎，但如果這是我們唯一的目標，為什麼不繼續使用 mev-boost？記住，mev-boost 有一些負面影響，可能需要我們設計的最終協議具有抵抗能力。我們強調區塊空間分配機制的其它四個潛在設計目標：

鼓勵更廣泛的構建者競爭。
允許驗證者和構建者之間的信任互動。
在基礎層協議中納入 MEV 意識。
完全從驗證者獎勵中移除 MEV。

請注意，雖然（1、2、3）相對無爭議，（4）則更具爭議性（並且需要（3）作為前提條件）。協議可能希望通過消除 MEV 獎勵，確保共識層獎勵（協議控制的部分）更準確地反映整個系統的激勵。這也涉及到質押總體經濟經濟學和協議發行等問題——這是一個更具政治性的討論。另一方面，MEV 獎勵是網路使用的副產品；MEV 可以被視為原生代幣的價值捕獲機制。我們在這裡不試圖解決這些問題，而是探索不同答案如何影響機制設計。

我們可以在協議設計層面做些什麼來符合這些期望？如上所述，有許多權衡需要考慮，但在接下來的部分中，我們將探討「如何選擇區塊構建者？」以在某些方面進行改進。

三、質詢

編輯註：正如之前提到的，這部分比其它部分更長、更技術化——如果你時間（或興趣）有限，可以直接跳到第 4 節。

部分目標：展示在兩種最熟悉的分配區塊提議權利的方法（我們稱之為「按比例全額支付（Proportional-all-pay）」和「贏家通吃（Winner-take-all）」）之間，MEV 預言機品質和機制公平性之間的定量權衡。

我們打算通過以下子部分來實現這一目標：

基礎知識

在深入探討執行票可能實現的分配機制之前，我們必須先建立模型。考慮一個協議，出售執行票的規則如下：

價格固定為 1 WEI，且
可以無限量購買和出售票據。

注意：這種版本的執行票實際上相當於創建了兩種獨立的質押機制——一個用於證明，一個用於提案。設計上的小改動，例如不允許票據轉售給協議，可能對市場運作產生巨大影響，但這不是本文的重點。我們只是狹隘地探討在已有票據持有者系列的情況下的區塊空間分配問題。

值得注意的是，從協議的角度看，區塊生產者和證明者是獨立的個體——個人必須選擇參與協議的哪個部分，通過決定質押還是購買票據。次級票據市場可能會發展成為一個在拍賣市場及時出售構建權的場所（就像今天的 mev-boost 一樣）。

此外，構建者可能選擇直接與協議互動，購買執行票，但他們的資本可能更適合作為活躍的流動性，捕捉交易場所之間的套利。因此，他們可能更願意在次級市場上在拍賣時購買區塊空間。

為什麼我們要局限於這種發布價格無限供應的機制？兩個原因：

1. 不清楚一個複雜的市場是否可以在共識層實現。客戶端優化使得任何具有消費級硬體設備的驗證者都可以參與網路。這個需求可能與快速拍賣、綁定曲線或其它可能的票據銷售機制不兼容。關於售出的票據數量、鏈上票據銷售包含的 MEV（meta-MEV？！）以及票據銷售的時間（和時間遊戲）的問題似乎更接近執行層關注的問題，而不是以太坊共識可以合理實現的問題，同時保持硬體設備要求有限。

「可以想像 ET 市場相關交易的包含可能會引發 MEV，無論這些交易是包含在信標區塊中還是執行有效負載中。」——Barnabé 在《More pictures about proposers and builders》中說。

2. 即使（一個大假設）協議能夠實施一個更嚴格的票證銷售市場，該機制的設計空間也是巨大的。已討論了許多潛在的定價機制，例如，綁定曲線、1559 風格的動態定價、拍賣等；對這些進行一般性陳述超出了本文的範圍。

因此，我們專注於「無限量、1 WEI 固定價格」的執行票版本，在這種情況下，協議內化的複雜性最小。在這種架構下，我們可以問一個可能正在燃燒你的問題，「給定一組執行票持有者，如何選擇贏家？」……聽起來很簡單，對嗎？事實證明，即使是這樣一個看似簡單的問題，我們也有很多可以說的；讓我們探索幾種不同的選擇。

模型

考慮通過購買執行票獲得 MEV 獎勵的重複遊戲：

每個週期，每個玩家提交一個出價，表示他們購買的票證數量。用向量 b 表示出價，其中 bi 是第 i 個玩家的出價。
每個玩家對贏得區塊生產權有一個估值。用向量 v 表示估值，其中 vi 是第 i 個玩家的估值。
每個時間步，一個分配機制根據出價向量決定每個玩家的分配。假設競標者是風險中立的，我們可以等效地說他們每個人被分配到「區塊的一部分」，這也可以解釋為「贏得某個區塊的機率」。在 n 個玩家的遊戲中，用 x:b→[0,1]^n 表示實現分配機制的映射，其中 xi(b) 是第 i 個玩家的分配，在 ∑ixi(b)=1 的約束下（即機制完全分配）。
每個玩家的付款在每輪收取。用 p:b→Rn≥0 表示根據出價集確定的支付規則，其中 pi(b) 是第 i 個玩家的付款。
每個玩家的遊戲效用函數定義為 Ui(b)=vi xi(b)-pi(b)，即玩家效用等於其贏得區塊的價值乘以獲得部分再減去支付的金額。

熟悉的分配機制

考慮兩種（完全不同的）可能機制。

比例全付（對原始執行票提案的輕微修改）

每輪期間，所有玩家提交出價。用向量 b 表示出價。
出價贏得遊戲的機率是出價值除以所有出價值的總和。

每個玩家無論遊戲結果如何都要支付其出價（因此稱為「全付」），pi(b)=bi。

勝者全得（目前 PBS 的實現）

每輪期間，所有玩家提交出價。用向量 b 表示出價。
最高出價者贏得遊戲，因此 xi(b)=1，如果 max(b)=bi 且 xi(b)=0（例如，平局時優先考慮出價較低的玩家）。
只有贏得的玩家支付其出價，因此 pi(b)=bi，如果 max(b)=bi 且 pi(b)=0（同樣的平局處理方式）。

比較結果

為了展示這兩種機制的不同結果，考慮一個有兩個玩家的遊戲，其中玩家 1 的估值為 v1=4，玩家 2 的估值為 v2=2（我們考慮一個完全資訊的設置，其中個人估值是常識。）。

比例全付結果：

均衡出價：b1=8/9，b2=4/9
均衡分配：x1=2/3，x2=1/3
均衡支付：p1=8/9，p2=4/9

這感覺是直觀正確的；當 v1=2·v2（玩家 1 對區塊的價值是玩家 2 的 2 倍），玩家 1 出價、接收和支付的金額是玩家 2 的兩倍。

勝者全得結果：

均衡出價：b1=2+ϵ，b2=2
均衡分配：x1=1，x2=0
均衡支付：p1=2+ϵ，p2=0

這相當不同。玩家 1 的出價剛剛超過玩家 2 的價值（我們用 ϵ 表示一個小量），接收全部分配。玩家 2 什麼都沒得到也沒支付。

現在考慮每種情況下機制收集的「收入」（或出價總和）：

比例全付收入：b1+b2=4/3
勝者全得收入：b1=2+ϵ

勝者全得的收入更高，相當於更準確的 MEV 預言機（因此協議燒毀或平滑的 MEV 更多），而不是比例全付。直觀上，通過將區塊生產權分配給價值較低的玩家（如比例全付所做），我們放棄了如果將整個權利分配給價值最高的玩家本可以獲得的收入。對於更完整的處理，請參見附錄 1。

另一個需要考慮的因素是分配機制的「公平性」或「分配」。例如，假設我們同意以下指標：√x1⋅x2（我們使用幾何平均，因為如果 x1+x2 的總和固定，幾何平均在 x1=x2 時最大，如果任意 x1 或 x2 為零，則為零）。現在，讓我們看看兩種候選機制的公平性結果：

比例全付公平性：√1/3⋅2/3≈0.471
勝者全得公平性：√1⋅0=0

這裡，兩個機制的「性能」翻轉了——贏家通吃不如按比例全額支付公平，因為「玩家 2」沒有獲得任何分配。這展示了在分配區塊提案權利時，MEV 預言機品質和機制公平性之間的定量權衡。

這個小例子揭示了一個關鍵結論：MEV 預言機的品質和公平性之間存在根本性權衡。按比例全額支付機制（也就是原始的執行票提案）更為公平，因為兩位玩家都有一定機率贏得遊戲，這鼓勵每個玩家（尤其是高價值玩家）相應地調整他們的出價，從而降低了機制的收入和 MEV 預言機的準確性。第一價格機制引發了更高的出價，因為投標者只有在贏得整個區塊生產權時才需支付，從而增加了收入，但這種贏家通吃的動態使得分配變得不公平。

開放性問題：按比例全額支付機制是否是「最佳」的防 Sybil 攻擊機制？在無需許可的環境中，我們只考慮防 Sybil 攻擊的機制，即玩家通過分拆其出價為多個身份不會受益。我們認為按比例全額支付機制處於防 Sybil 攻擊機制的理想區間，在收入 /MEV 預言機準確性和公平性方面都表現良好。我們留下一個有趣的開放問題，即確定按比例全額支付機制的「最優性」程度（例如，我們未能找到另一個在收入和公平性上都優於它的防 Sybil 攻擊機制）。

四、推論

讓我們總結一下學到的東西。第 3 節展示了執行票機制實例中 MEV 預言機準確性和公平性之間的基本權衡。一個協議可能願意為更多的分配和熵付費（以減少收入的形式），以改善和維持協議的可信中立性。此外，使用模型推導出平衡出價有助於我們瞭解代理在面對各種分配和支付規則時可能的反應。

進一步的問題（回到我們的三個 W^4 問題）：

玩家競爭的是什麼？我們能否擴充功能模型維度，允許不同玩家對區塊的不同部分有不同的價值（例如，套利者可能特別重視區塊頂部，但對其餘部分沒有價值）？
遊戲何時進行？如果遊戲提前很久進行而不是在插槽期間進行，MEV 預言機的準確性會如何變化（例如，定價未來預期的 MEV 與目前可實現的 MEV）？
如何選擇區塊構建者？是否存在在收入和公平性上都優於按比例全額支付的防 Sybil 攻擊機制？我們能否更正式地描述收入和公平性之間的基本權衡？考慮到防 Sybil 攻擊的約束，應該探索哪些替代的分配和支付規則（例如，圖洛克競賽，其中分配規則由參數 α>1 決定，公式為 i=bi^α/∑jbj^α），我們能否確定最優選擇？

回到更廣泛的視角，其它版本的 W^4H 問題可能需要不同的模型來推理。

誰控制遊戲的結果？在委員會強制執行的機制版本中，可能會出現怎樣的合謀行為？如果即時區塊拍賣繼續在協議外進行，我們是否應該明確描述次級市場？
遊戲何時進行？在考慮提前銷售區塊空間與同插槽銷售時，網路延遲有多關鍵？值得建模部分同步環境嗎？如果多插槽 MEV 是可行的，區塊構建者的估值會如何變化？
MEV 預言機來自哪裡？如果來自委員會，委員會成員是否有不誠實行為的激勵？這些激勵是否取決於協議捕獲的 MEV 是被燃燒還是被平滑？

如常，開放性問題層出不窮，但我們希望（a）W^4H 問題有助於擴充功能對區塊空間分配機制的理解，（b）對分配機制的深入探討有助於瞭解執行票的潛在設計空間。

【免責聲明】市場有風險，投資需謹慎。本文不構成投資建議，使用者應考慮本文的任何意見、觀點或結論是否符合其特定狀況。據此投資，責任自負。

本文經授權轉載自：《深潮 TechFlow》
原文作者：Mike 5, Pranav 8, & Dr. Tim Roughgarden

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