解码比特币MEV：见解与影响

摘要：比特币的矿工可提取价值（MEV）随着 Ordinals 和 Runes 等元协议的引入而增加。比特币的 UTXO 模型与以太坊的账户模型不同，但替代资产的出现创造了新的 MEV 机会。矿工通过操控交易顺序和费用竞价获利。未来，协议升级和挖矿奖励减少将影响 MEV 动态。

引言

比特币 MEV（矿工可提取价值）的概念早在2013年就已出现。虽然相较于以太坊上的 MEV 仍较为初期，但随着 BRC-20、Ordinals、Runes 等元协议的引入，比特币生态系统正逐步增加可编程性、表达能力及 MEV 机会。

本报告将分析比特币上 MEV 的复杂性增加，并评估其对更广泛生态系统的影响。

为什么比特币 MEV 越来越受关注？

在 Ordinals 推出之前，比特币上的 MEV 并不被广泛认可，主要关注点在于闪电网络和侧链挖矿攻击。然而，Taproot 升级为比特币带来了更多的表达能力和可编程性，促进了如 Ordinals 和 Runes 等元协议的推出，将 MEV 问题推到了前台。比特币 10 分钟的区块时间也加剧了这一问题，使得缺乏经验的用户更容易成为各种 MEV 攻击的受害者，如在铭文市场竞标时的费用狙击。随着区块奖励的减少，矿工利润受到影响，矿工开始专注于最大化交易费用，这可能解释了 MEV 活动的增加。

下图展示了围绕 Ordinals 和 Runes 推出的费用相对区块奖励的激增，甚至一度占比特币挖矿总收入的 60% 以上。

迄今为止，我们看到越来越多的 BTCFi 应用和发展，将比特币的地位从仅仅是数字黄金/支付网络转变为一个快速增长的生态系统，这可能会为比特币带来更多的 MEV 机会。

比特币与以太坊上的 MEV 差异

比特币上 MEV 讨论的有限性可以归因于比特币和以太坊之间截然不同的架构设计。

架构设计

以太坊通过以太坊虚拟机（EVM）实现智能合约的执行，通过维护一个全局状态机来实现可编程性。

以太坊采用基于账户的模型，通过管理交易 nonce 顺序执行交易。这意味着交易顺序会影响其执行结果，导致搜索者可以轻松识别 MEV 机会并在用户交易之前或之后插入他们的交易。例如，如果 Alice 和 Bob 都提交交易到 Uniswap 以 1 ETH 兑换 USDT，先在区块中执行的交易将获得更多 USDT。

相比之下，比特币运行在非状态化的 Script 语言上，采用 UTXO 模型。如果只是标准的比特币转账，只有预定的接收者可以通过有效签名花费输出，这不会导致其他用户竞争花费资金。然而，在比特币上也可以使用脚本或 SIGHASH 构建由多个方解锁的 UTXOs。首先确认的交易是可以花费 UTXO 的交易。然而，由于每个 UTXO 的解锁条件仅与 UTXO 本身相关，不依赖于其他 UTXOs，因此竞争条件仅限于此 UTXO。

比特币上的山寨币

除了上述设计上的根本差异，引入 BTC 以外的有价值资产也创造了矿工可提取价值（MEV）的激励。这些场景中出现的 MEV 本质上是协议设计者在尝试使用脚本+UTXO（比特币原生的数据结构）在 BTC 上构建新资产类别和链上行为时指定资产所有权和链上操作合法性的顺序。由于事件基于顺序定义，因此存在竞争顺序的激励，从而产生 MEV。

如果不考虑其他资产，理性的矿工只会根据交易费用打包合法交易，并根据交易大小收取费用。然而，如果比特币交易代表的不仅仅是标准转账，例如铸造新资产（如 Runes 等），矿工可能会采用各种策略，不仅仅考虑比特币交易费用：

1. 审查交易并用自己的铸造交易替换；
2. 向用户要求更高的费用（链上、链下或侧链支付）；
3. 让多个用户相互竞价导致费用战。

铸造代币

一个直接的例子是 Runes 或 BRC20 等资产的铸造过程，通常会设置铸造资产的最大限制。第一个确认的铸造交易被认为是成功的，而其他则被视为无效。因此，在这种情况下，交易顺序变得至关重要，并通过交易排序提供 MEV 机会。

此外，Ordinals 引入的稀有聪概念甚至引发了矿工可能在减半期间进行区块重组以竞争高价值稀有聪的担忧。

质押

除了铸造，像 Babylon 这样的质押协议也对每个阶段可以质押的资产数量设定了上限。即使用户超过上限，他们仍然可以构建并发送比特币到质押锁定脚本，但将不再被视为成功的质押，也无法获得未来的奖励。换句话说，质押交易的排序也至关重要。

例如，在 Babylon 主网启动后不久，第一阶段的质押上限 1k BTC 已达到，导致约 300 BTC 溢出并需要解除绑定。

除了链上铸造/铭刻资产和质押，侧链或 rollup 上的一些活动也受到 MEV 的影响。我们将在“比特币上的 MEV 事件”部分提供更多例子。

被视为比特币 MEV 条件

那么，究竟什么可以被视为比特币上的 MEV？毕竟，MEV 的定义在不同情况下有所不同。

一般来说，比特币上的 MEV，指的是矿工可以操纵区块创建过程以提取最大利润的各种方式。我们可以大致将其分类如下：

• 用户支付额外费用：用户希望加速交易的常见渠道是通过链下交易加速服务，这通常成本高昂，因为用户获得优先权以使其交易被包含。交易者也可以通过 RBF（Replace-by-Fee）和 CPFP（Child Pays for Parent）等机制向矿工提供更高的费用，以优先处理交易并实现更快的确认时间。费用率和费用低的交易通常面临更长的确认时间，因为以利润为导向的矿工优先考虑盈利交易以纳入区块。
• 用户 - 矿工勾结：用户和矿工勾结审查或包含具有特定重要性的交易。例如，恶意用户和矿工勾结审查并排除闪电网络上的惩罚交易以非法获取通道内资产。其他新系统如 BitVM 及其惩罚交易也面临此类风险。
• 比特币矿工在侧链/L2 上挖矿：这包括各种早期的合并挖矿方案，其中矿工在比特币上重用计算能力以保护另一个网络。通过合并挖矿，它可以鼓励矿工集中化，因为大型矿工可能利用其主链上的计算能力影响区块生产、排序等，从而获得过多的 L2 挖矿奖励，并可能影响 L2 网络安全。

一种倾向于公共市场的费用竞价方法（如 RBF），在整体经济系统中发挥了相对积极的作用，促进了自由市场经济。然而，当用户与矿池进行 out-of-band 支付时，无疑对网络的去中心化和抗审查性构成了威胁，这被标记为“MEVil”。

比特币 MEV 的例子

根据上述分类，我们可以观察到几个 MEV 案例。

非标准交易

比特币核心软件仅允许节点处理最多100 kvB的标准交易。然而，矿池仍然在区块中包含高费用的非标准交易，往往以排除其他低费用交易为代价。

一些典型例子包括：

• 区块 776,884：由 Terra 矿池挖掘，该区块包含一个大小为 849.93 kvB 的铭文交易。铭文是一个 1 分钟的青蛙喝饮料的 MP4 视频，为矿工赚取了 0.5 BTC 的费用。
• 区块 777,945：包含一个 4000 x 5999 像素的 WEBP 图像，大小为 975.44 kvB，为矿工赚取了 0.75 BTC 的费用。
• 另一个区块 786,501，为一本比特币杂志封面上的 Julian Assange JPEG 图像的铭文赚取了约 0.5 BTC 的费用，占用 992.44 kvB。

默认情况下，比特币核心节点仅允许中继标准交易。因此，非标准交易必须通过私有内存池直接提交给矿池。私有内存池允许矿池接受非标准交易并优先处理用户的交易。虽然这可以加速交易处理，但更多交易转向私有内存池可能导致矿池的集中化增加和审查风险加剧。显然，一些矿池已经在利用运营私有内存池的盈利能力。

例如，Marathon Digital 推出了“Slipstream”，这是一种直接交易提交服务，允许客户提交复杂和非标准交易。

侧链/L2 上的 MEV 事件

Stacks 侧链使用一种独特的共识机制，转移证明（PoX），允许比特币矿工挖掘 Stacks 区块并在比特币区块链上结算交易，同时赚取 STX 奖励。

过去，Stacks 采用简单的矿工选举，其中比特币矿工拥有更高的算力有更高的机会挖掘 Stacks 区块，审查其他矿工的承诺交易，从而独占所有奖励。如果更多矿工采用这种策略，未来的 Stackers 可能会遭受次优收益。

对生态系统的影响：

1. 通过排除其他诚实矿工的承诺，奖励最终传递给 Stackers 减少。
2. 如果大型矿工继续滥用其计算能力并排除诚实矿工的承诺，可能导致集中化问题，使少数矿工获得全部 Stacks 奖励。

然而，这一问题将在 Stacks Nakamoto 升级中得到缓解，该升级将使这种策略再次无利可图。此升级将从简单的矿工选举转向使用排序算法并采用假设总承诺带前进 Carryforward（ATC-C）技术以减少 MEV 挖矿的盈利性。矿工预计需要在过去 10 个区块中表现出持续参与，以符合排序资格。在最近 10 个区块中至少没有挖掘 5 个区块的矿工将被取消赢得任何 Stacks 奖励的资格。使用 ATC-C，矿工赢得 Stacks 区块的概率现在等于矿工的 BTC 支出除以最近 10 个区块的中位总 BTC 承诺。这减少了矿工通过排除其他矿工的区块承诺获得不成比例利益的动机。

替代资产 (Alternative Asset) 交易的竞价

与 Ordinals 和 Runes 等替代资产相关的 MEV 可以分为前述两种类型：

• 矿池提取额外价值：矿池可以通过在区块和交易中包含比特币 Ordinals 或稀有聪等资产来获得额外价值。
• 费用狙击交易：交易者可能会竞价将其与这些替代资产相关的交易包含在区块中。

对于矿池而言，Runes 的初步成功提供了额外的利润来源。例如，在减半事件期间，Runes 的隆重推出导致网络交易量和费用创下新高，许多用户竞相将其交易包含在历史性的比特币减半区块中。减半后交易费用飙升至超过 1,500 sats/vByte（从减半前不到100 sats/vByte）。ViaBTC利用这一激增，通过挖掘与Runes推出同时发生的减半区块获得40.75 BTC 的利润，其中 37.6 BTC 来自 Runes 相关交易费用。由于区块奖励现已减半，Runes 的交易费用已被证明是矿工的一个有利可图的收入来源。

对于交易者而言，使用 Runes 和 Ordinals 的比特币交易采用 SIGHASH_SINGLE|SIGHASH_ANYONECANPAY 用于 PSBTs（部分签名比特币交易），这允许只有一个签名输入对应一个输出。结合内存池的透明性，这使得许多买家能够发现潜在的有利可图交易。因此，交易者经常使用 RBF 和 CPFP 进行竞争性费用战，使矿工能够从这种需求中捕获 MEV。例如，当卖家列出其资产出售时，买家可以竞价并在有竞争者时使用 RBF 增加其交易费用，希望其交易得到确认。

交易 ID 为 2ffed299689951801a68b5791f261225b24c8249586ba65a738ec403ba811f0d 的交易是交易者之间竞争的典型例子。卖家列出其资产后，交易被反复使用 RBF 替换，费用率为 238、280、298 和 355 sat/vB。

另一个例子涉及 Magic Eden 平台上的 OrdiBots 铸造过程。多名用户成为交易池抢先攻击的受害者。OrdiBots 在 Magic Eden 上的铸造铭文使用 PSBTs。PSBT 的存在和 10 分钟的比特币区块间隔允许任何潜在买家通过引入不同地址、签名，仅通过支付更高费用来竞争同一交易。这导致一些白名单用户由于抢先机器人干扰而无法铸造。（团队后来道歉并承诺用定制的 OrdiBots 补偿受影响的用户。）

然而，并非所有与 MEV 相关的技术或事件对用户都是有害的。在某些情况下，MEV 技术也可以保护用户资产免受损失。例如，没有 RBF，错误交易无法挽救，卡住的交易可能长时间停留在中间，导致机会成本。此外，运行 RBF 有利于比特币的网络安全。随着未来区块补贴相对于交易费用的减少，交易费用将在激励矿工继续参与比特币网络方面发挥关键作用。比特币开发者 Peter Todd 也一直在宣传 RBF 的好处，并建议矿工运行完整的 RBF。

促进比特币上 MEV 的关键技术组件

那么，比特币上支持这些 MEV 机会的关键技术组件或方法是什么？常涉及的技术领域包括内存池、RBF（Replace-by-Fee）、CPFP（Child Pays for Parent）、矿池加速服务和矿池协议。

内存池

与以太坊和其他典型区块链网络类似，比特币也有一个交易池结构，用于存储已被 P2P 节点接收但尚未包含在区块中的交易。内存池的透明和去中心化特性允许所有交易传播到矿工，为 MEV 机会提供了有利环境。

然而，与以太坊的 gas 机制不同，比特币的费用仅与交易大小相关。因此，比特币的交易池可以被视为一个更直接的区块空间拍卖市场，人们可以观察到哪些用户在为下一个区块竞价以及以何种价格竞价。

由于不同节点从 P2P 传播接收到不同的交易，每个节点都有不同的内存池。此外，每个节点可以主动定制其转发策略（内存池策略），定义其想要接收和转发的交易。矿池也可以根据自己的偏好选择哪些交易包含在区块中（虽然从经济上讲，他们会优先考虑费用较高的交易）。例如，Bitcoin Knots节点过滤掉任何 Ordinals 交易，而 Marathon Mining 在浏览器中创建了一个像素风格的 logo。

Block 836361 (the color of pixels show the fee rates), Source: mempool.space

因此，用户可能会考虑直接向特定矿工或矿池发送交易以加速交易包含，但这种方法可能会损害比特币社区高度重视的两个关键特性：隐私和抗审查性。

通过 P2P 节点传播的交易而不是直接发送（例如，通过 RPC 端点）给矿工或矿池有助于模糊交易的来源，使得矿工和矿池更难根据识别信息审查交易。

除了利用交易加速服务，用户还可以选择通过 RBF 和 CPFP 加速其交易。

RBF 和 CPFP

Replace-by-Fee（RBF）和 Child Pays for Parent（CPFP）是用户常用来提高交易优先级的方法。

RBF（Replace-by-Fee）允许内存池中的未确认交易被另一个与其冲突的交易（也引用至少一个相同的输入）替换，但支付更高的费用率和总体更高的费用。类似于之前讨论的交易池策略，RBF 可以通过多种方式实现。最常见的实现是 BIP125 设计的可选 RBF（opt-in RBF），其中只有特别标记的交易可以被替换。另一种方法是完整 RBF，其中无论是否标记交易都可以被替换。

CPFP（Child Pays for Parent）采用不同的方法来加速交易确认。不同于 RBF 中替换卡住的交易的方式，接收者可以通过发送使用待定交易中的 UTXO 的子交易并具有更高费用率来加速待定的父交易。这可能激励矿工将这些交易一起打包到下一个区块中。因此，您有时可能会看到费用非常低的交易被包含在区块中，尽管在特定时刻费用率很高；这些交易可能正在使用 CPFP（因为后续交易支付了费用）。

The transaction used CPFP to let the parent transaction with low fee rate (7.01 sat/VB) confirmed, Source: mempool.space

RBF 和 CPFP 之间的主要区别在于 RBF 允许发送者用费用率更高的交易替换待定交易，而 CPFP 允许接收者通过发送费用率更高的子交易来加速待定交易。CPFP 对于需要从闪电网络退出的交易也很有用（例如，锚定输出）。在费用方面，RBF 相对更具成本优势，因为它不需要额外的区块空间。

带外费用 Out-of-Band Fee 支付和矿池加速服务

除了 RBF（Replace-by-Fee）和 CPFP（Child Pays for Parent）等方法，用户还可以选择使用带外费用支付来加速其交易。例如，许多矿池提供免费和付费的交易加速服务，通过提交其 txID 来加速交易的打包。如果是付费服务，用户需要支付服务费以补贴矿池。由于这种服务涉及通过比特币网络之外的系统（如通过网站、信用卡支付等）支付费用，因此被称为带外费用支付。

虽然带外费用支付为无法使用 RBF 或 CPFP 的交易提供了补救措施，但长期广泛使用可能会影响比特币的抗审查性。

矿池协议

在之前的讨论中，我们将矿池和矿工视为一个单一的群体，但实际上，在它们之间存在分工和合作的需要。矿池聚合矿工的计算能力进行挖矿，并根据计算能力的贡献分配奖励。这一合作过程需要某些协议进行协调。

在常见的矿池协议中，如 Stratum v1，矿池只需要向矿工提供一个区块模板（包括区块头和 coinbase 交易信息），矿工根据此模板进行哈希计算。还有工具，如 stratum.work，可以可视化来自各种矿池的 Stratum 信息。

在这个过程中，矿工无法选择打包哪些交易；相反，矿池选择交易并构建模板以分配任务给矿工。

因此，在 Stratum v1 协议中，我们可以大致将角色映射到以太坊生态系统如下：

矿工：承担部分提议者的职责（进行哈希计算）。 矿池：既充当构建者，使用矿工计算的哈希，也充当区块的提议者。

未来展望

一些有前景的解决方案已经开发或正在进行中，以减轻比特币上 MEV（矿工可提取价值）的负面影响。

新协议

在一些新的矿池协议中，如Stratum v2和BraidPool，矿工可以自主选择打包哪些交易。Stratum v2 已经被一些矿池（如 DEMAND）和矿机固件（如 Braiins）采用，允许个人矿工构建自己的区块模板。这提高了安全性、去中心化和数据传输效率，同时减少了比特币上的交易审查和 MEV 风险。

因此，顺应这一趋势，未来矿池和矿工的角色可能不会像以太坊 PBS（提议者/构建者分离）模型那样演变。

此外，Bitcoin Core 节点中与交易池相关的新设计可能会带来变化，主要包括备受讨论的 v3 交易中继策略和集群内存池的增强。然而，这些新设计的影响，如对闪电网络通道退出的实施，仍在讨论中。

挖矿奖励减少的影响

挖矿奖励的减少是一个重要问题。随着未来区块奖励的进一步减少，可能对网络产生多种影响。

一些问题已被比特币开发者早期认识到并讨论，例如费用狙击问题，矿池可能故意重新挖掘先前的区块以捕获交易费用。Bitcoin Core 已实施了一些措施来对抗费用狙击，但目前的方法尚不完美。

除了原生交易费用，替代资产也可能在未来成为可持续的收入来源。因此，一些项目正在尝试构建基础设施，以更好地识别涉及替代资产的有价值交易。例如，Rebar 正在开发一个替代公共内存池，以更好地识别具有有价值替代资产的交易。

然而，正如在“带外费用支付”部分讨论的那样，这些链下比特币经济激励对比特币自我调节激励兼容性系统的影响仍有待观察。

无论如何，比特币上的 MEV 与以太坊有相似之处，但也因架构和设计理念的差异而有所不同。比特币的实用性增加、区块补贴奖励减少以及 BTCFi 生态系统的演变将使 MEV 相关因素受到更多关注。

原文：https://medium.com/hashkey-capital-insights/decoding-bitcoin-mev-insights-and-implications-bcfb54a707ff
翻译：老码农不上班 https://x.com/idhww/