MEV 与加密货币交易所的演变：第一部分
重新审视交易所格局
MEV 一经发现，就巩固了自己作为公共区块链不可动摇的一部分的地位。随之而来的是，MEV 被接受为加密资产交易过程的一部分，并导致了专注于最小化和减轻其不利影响的新产品和协议的爆炸式增长。无论这些努力是神圣的、一致的、链下的还是链上的，它们都聚集了才华横溢的团队和大量的资本注入来改进“MEV堆栈”。然而，在盲目地攀爬以太坊黑暗森林的树木之前，我想回到森林底层，并重新审视我们的建设基础。
为了一窥加密资产交易的未来，我们需要重访今天面临的关键设计挑战。本文是探讨加密货币交易所设计路径的两篇文章中的第一篇，涉及市场微观结构和分布式系统的交集，探讨创建未来加密资产交易所的当前机遇、挑战和发展路径。
我们今天在哪里？
执行质量 ——交易者以反映“真实市场价格”的价格买卖资产的紧密程度——通常是市场做市商提供流动性的功能。这些做市商作为交易中介发挥着至关重要的作用，并因承担随着时间的推移而匹配双方的风险而获得补偿。负责与做市商和交易者交互的交易所组件是一个订单匹配引擎 — 实际上是一个根据特定规则配对买卖订单的数字系统。
从架构上讲，订单匹配系统匹配用户交易的有效性取决于自由度和对向匹配引擎提交订单的做市商施加的约束之间的平衡的功能。交易所设计的订单匹配系统使做市商能够有效、可靠地更新报价，从而吸引最具竞争力的做市商和流动性，从而为交易者带来最高的执行质量。
尽管为无需许可的信任最小化交换铺平了道路，但通过AMM 尚未赶上链下替代方案。即使在考虑前置交易风险之前，DeFi中的用户费用今天也远高于传统金融（tradfi）。最深的Uniswap池的平均费用约为0.05%，或5个基点（bps），而传统交易所零售订单的平均标记约为0.007%，或0.7个基点。这在性能方面几乎是10倍。
AMM 执行质量差的原因在于，它们创造的环境未能有效吸引足够的、高质量的做市商来促进买家和卖家之间的交易。
尤其是过去一年，订单流聚合器 从 Uniswap 等交易所到 MetaMask 等钱包，在设计提高执行质量的订单匹配系统方面变得更加固执己见。其中一些聚合商正在构建内部解决方案以提高执行质量。与此同时，一系列旅行商人正试图向他们出售软件——从账户抽象 SDK 到 OFA 的意图解决方案——承诺为他们解决问题。推动这一趋势的主要力量是AMM无法为用户提供高质量的交易执行。
AMM 问题的简要概述
经典 AMM 的这些挑战已经被详细讨论过，所以我将简短地讨论一下。在 AMM 上，做市商 承担流动性风险的（流动性提供者）必须公开声明其做市策略。这些记录在区块链上的策略指定了每笔交易如何影响他们为其资产提供的价格。然而，由于区块链更新缓慢，这些做市商无法足够快地调整价格以避免被套利者狙击。因此，做市商参与 AMM 的积极性受到抑制，链上订单执行也受到影响。
支持 AMM 的一个论点是，与专业做市商相比，被动做市商应该能够在为用户提供优惠价格方面进行竞争，因为专业 tradfi 做市商之间的竞争源于争夺市场顶端的延迟战争。执行优先级队列。因此，专业做市商为赢得这场竞争所做的努力并不一定能为交易者带来更好的执行质量。
如果 ETH 唯一的做市商是从流动性提供者那里收取资金的 AMM，那么看到专业做市商提供的价格或多或少相同就不足为奇了，就好像专业做市商获得了垄断一样。然而，这种对当今做市现实的正确观察只能在真空中得到很好的运用，因为专业做市商更快、更具表现力的交易所的存在会导致 AMM 上的被动流动性提供者无论如何都会采取亏损策略（通过前面描述的手段AMM 问题的简要概述）。
Hooks 和 TEE – 未来 AMM 的限制
创新设计，例如LVR（损失与再平衡）-通过动态费用减少挂钩，正在兴起，通过帮助做市商预测未来交易并重新定价其库存来应对逆向选择。然而，做市商采用它们仍然存在一个关键障碍，那就是AMM 迫使做市商公开承诺策略，导致抢先交易问题。
一般来说，抢先跑动 发生是因为对手知道做市商的订单在它被执行之前。但是，当做市商公开承诺实施做市策略时，他们会告诉市场在给定一组输入的情况下他们将进行的交易顺序。这使得对手有可能在做市商之前抢先一步甚至下订单。做市策略越复杂，攻击向量的表面积就越大。
出于同样的原因，在玩扑克的同时告诉每个人你将出价什么是很糟糕的，Citadel 等传统金融做市商让他们的员工签署保密协议，以将他们的做市策略保密。对这些公司来说，对这些策略保密非常重要，以至于他们不会让前员工在离职后为竞争对手工作一两年。他们甚至可能支付全职工资和福利，让他们在这段时间一直坐在家里。
隐私解决方案如TEE （例如新交所）与 Uniswap 等工具结合钩子，可以为自动做市商提供一种方法，将类似于复杂的高频交易做市商所使用的高度复杂的策略纳入其中，同时对公众隐藏这些策略。尽管有这些潜在的改进，但这种方法面临的挑战是，为了保持竞争力，成熟的做市商需要不断更新其做市算法。
例如，UniswapV4 上的流动性池创建者使用基于 SGX 的挂钩实施其做市策略，必须定期更改其在 SGX 内运行的算法，以便随着市场条件的变化保持竞争力。此外，这些算法的机密性并不能保证防止对手推断和利用它们，这将是推动流动性管理者更新在新交所内运行的算法的另一个因素。
这就产生了一个权衡：您可以拥有一个交易所，流动性提供者可以在投入资金之前公开验证策略，或者您可以拥有可定制性以适应不断变化的市场条件。因此，AMM 作为信任最小化工具的价值主张需要重新考虑，该工具定义了有关资产管理的严格规则。
您的订单匹配器知道得太多、太少还是足够？
由于这些挑战，我们看到AMM模型的部分变革以及AMM模型的重新出现，包括订单簿和询价（RFQ）加密货币系统，试图吸引做市商、提高流动性并实现高质量的执行，形成了一个良性循环。
面向用户的订单流聚合器，在从钱包到dapp再到交易所等不同领域扮演不同角色，它们的激励措施和责任各不相同。它们通过两种方式盈利：一是提供吸引交易者注意力和信任的前端，二是创建促进交易的交易所。在关注后者时，我们需要了解在不同市场和资产系统之间进行订单匹配时所涉及的权衡和挑战。交易所的长期竞争力主要取决于甲方和乙方的匹配效率，特别是在这些地方的做市商受到限制或没有限制。而其中一个交易所的主要区别在于它们采用询价系统还是订单簿。
询价和订单簿中的信息不对称
如果我们离开区块链背景，独立审视这些系统，学术界和工业界普遍更青睐订单簿，而不是询价系统，以实现卓越的订单执行。订单簿通过公开所有相关方的价格意向，创造更动态的供需平衡，实现高效的价格发现并降低用户的价差。
这一点可以通过分解匹配交易的利益相关者来理解：
甲方（买方）
乙方（卖方）
做市商——促进互动的中介机构
在订单簿系统中，价格意向由所有相关方公开声明。用户直接发布订单，做市商竞相执行。例如，如果甲方希望以不超过10,000美元的价格购买1个ETH，而乙方希望以不低于11,000美元的价格出售1个ETH，那么这两个价格之间的价差明显为1,000美元。通过公开这些信息，参与者可以根据实时订单深度和流动性做出决策。如果做市商或其他参与者的报价与当前市场状况不符，他们的订单将保持未完成状态，直到他们进行调整。
相反，在询价系统中，甲方和乙方请求报价，但不能指定价格限制，只能指定他们所关注的资产数量。当做市商收到此请求时，他们会被激励扩大价格，预计甲方和乙方可能会容忍一定的滑点。在某些情况下，询价允许交易者更好地控制信息的传播，包括何时以及向谁展示信息，以限制在流动性差的市场中大宗交易期间的不利市场反应。在这些情况下，询价可能比暗池更有效，因为它们使交易者能够将订单执行外包给专业做市商，做市商会从确保交易者不会搞砸订单执行的情况中抽取佣金。
一般来说，询价中的做市商的利润会比订单簿中的做市商高，因为在甲方和乙方指定他们想要多少资产之前，他们不需要承诺流动性。如果没有透明订单簿的定价压力，甲方和乙方可能会在询价系统中产生更高的成本，从而使做市商受益，而交易者则付出代价。
鉴于这些差异，我们应该谨慎地接受这样的说法：订单簿和询价之间的差异微不足道，足以接受询价作为加密货币交易的前进道路。加密行业的许多参与者都提到 Robinhood 询价系统中零费用的存在以及询价目前在债券市场中的主导地位，作为其合法性的证据。
然而，我们不应该忘记，这些市场的特点是与加密货币目的相反的非竞争行为。以罗宾汉为例，确实，像 Citadel 这样的做市商只有在改进时才能获得零售订单流全国最佳买入价和卖出价（NBBO）跨越众多股票交易的订单簿场所。然而，如果这些 Robinhood 用户集体在纳斯达克发送交易，他们支付的点差就会减少，因为 Citadel 必须与其他所有人竞争。
我们不应依赖寡头垄断行业的证据来证明其所使用的订单匹配系统的存在。债券市场（由摩根大通、花旗和美国银行控制）等不透明的市场结构使人们受益于更多信息。不言而喻，当集中的实体控制了市场的很大一部分时，他们就有信息、杠杆和动力来抵制可能影响其主导地位的市场结构变化。
尽管如此，很明显，我们在改善询价作为一个行业的运作方式方面取得了长足进步。例如，传统市场中的询价系统具有高接触流程和低效率的特点。商品衍生品交易对手之间典型的基于询价的互动将迫使甲方、乙方及其做市商设定初始保证金和变动保证金。财务合同与传统公司票务系统上的法律合同以及到期时容易出错的手动通信来回概述。这一复杂的流程加上 T+2 结算期，给有效验证、对账和风险管理带来了挑战，其负面结果都会转嫁给最终用户。加密货币可以在其中发挥作用，这方面还有很大的改进空间。
在加密货币询价开发中，我们也观察到了一些快速发展的改进。在许多加密货币询价系统中，做市商不再需要事先承诺提供流动性以与交易匹配，而只需根据前一个区块的AMM价格进行调整。
从表面上看，如果做市商决定不提高价格，那么交易者可能的最差价格应该与直接通过AMM交易相同。然而，通过查看买入订单的示例，我们可以看到情况并不那么简单。
当AMM价格低于链下价格时，询价提供商可能会将订单发送至AMM（而不是自己进行填写）。在这种情况下，套利者为什么会愿意以最后一个区块的价格将其资产出售给该询价交易者，而不是在币安等交易所以更高的价格出售资产呢？因此，交易者被引导到AMM，在那里他们必须与专门的套利者竞争才能达到区块的顶部。如果他们成功达到区块的顶部，交易者可以获得他们最初报价的价格，但交易者不一定会获胜。
在UniswapX的询价实施中，用户订单的填充价格是填充者之间竞争的结果，填充者不仅有能力，而且被迫根据链上/链下数据的获取、分析速度以及订单提交速度进行竞争。如果填充者决定不履行他们在链下竞争中获胜的交易，那么他们之前承诺的价格将用于参数化链上荷兰式拍卖。
回到链上传递的购买订单的例子，因为它对填充者来说并不具有吸引力（他们可以在链下以更高价格出售），交换者的价格可能会从参数化的荷兰式拍卖中获得，而不是在询价中获得更好的价格。在询价中，他们几乎没有机会在区块的顶部获得价格。
MafiaEV 还是 MonarchEV？链上订单簿中的信息不对称权衡
在MafiaEV和MonarchEV之间，链上订单簿中的信息不对称是一个权衡问题。因此，如果订单比询价更具吸引力，我们将其放在链上，并就此结束！无论是理论还是实践，事情都不是那么简单。
链上订单簿被定义为一个平台，其中用户可以在链上发布订单。订单按照价格最优和提交时间最早的原则进行优先执行，同时利用共识或领导者选择算法来抵制审查。在创建高性能的链上订单簿方面，有一些令人惊奇的尝试，旨在与链下订单簿竞争。通常，这是通过在计算成本低廉的环境中运行来实现的，以降低在链上下订单的成本并实现更快的出块时间，这两者都将降低LVR（杠杆倍数）。即使可以获得这些特征，使链上订单簿可以与链上AMM竞争，但固有的区块链限制仍然会带来关键挑战，这些挑战包括争夺来自链下可用的流动性和交易量。
链上订单簿没有统一的架构，并且根据构建的链的不同，其外观也会有所不同。但在所有情况下，基本流程都是相似的——零售用户提交订单，订单经过共识机制决定订单的顺序，然后订单出现在链上。
无论选择多个领导者为订单序列提供输入还是单个领导者决定命令的顺序，链上订单簿都会遇到一种类型的MEV（最大可提取价值）- MafiaEV和MonarchEV可以被归类为三种不同类型MEV中的两种，它们分别是通过多个领导者产生的左室容积率和通过单个领导者产生的交易重新排序。这些不同类型的MEV非常适合@sxysun1在这次演讲中的框架，其中MafiaEV利用信息不对称的协调策略，而MonarchEV则通过区块链协议中的中心化权威控制可提取的价值，特别是对交易排序和状态最终确定具有决定性权力的实体，例如区块构建者。
MafiaEV：多位领导者的设计
在基于区块链的订单簿系统中，使用多领导者共识时，延迟主要源于以下三个关键技术方面：冲突解决、网络延迟和交易处理。多个领导者同时处理交易可能导致冲突，需要经过耗时的共识轮次。此外，地理位置分散的节点会引入显著的网络延迟。还需要考虑到每个节点的独立验证和账本状态复制，这会增加处理时间。
无论共识机制的具体细节如何，多个领导者维护的链上订单簿都必须应对 MafiaEV（恶意行为的利用），这种 MafiaEV 源于对手利用做市商无法快速更新他们在订单簿中分配流动性的方式。尽管做市商在与订单簿交互时经历的绝对延迟非常重要，但必须强调的是，交易所的生存更多地取决于其相对于其他交易所的延迟。
假设最快的链上撮合引擎 Y 需要 10 秒才能完成一笔交易，但链下订单簿 X 只需要半秒。在这种情况下，价格发现将在链下进行，所有套利机会都将转移到其他交易所。现在，假设链上订单簿 Y 成功将延迟降低到半秒，但 Coinbase 交易所需要 10 毫秒。在这种情况下，链上订单簿 Y 的价格将变得过时，其流动性和用户吸收率也将受到影响。
当然，区块链的区块时间、成本以及提交和取消报价的延迟都可以通过创新和技术突破来减少，共识和网络层也可以不断进步，以使链上订单簿的相对延迟接近链下订单簿。
然而，我们仍然需要考虑跨时间和订单类型的延迟保证。在任何订单簿上，如果订单取消比订单提交慢（反之亦然），则做市商将无法有效处理各种市场条件。虽然他们可能已经在提交订单时承受了合适的延迟，但他们不能依赖这些信息来推断如果这些报价变得陈旧，他们将多快地取消这些报价。在链上订单簿中，共识机制不可预测的延迟可能会加剧这个问题。
最重要的是，参与者必须依赖区块构建者不会以某些时候对他们非常有利的方式安排交易请求的顺序。实际上，如果链上订单簿吸引了大量交易量，区块生产者可能会专门捕获由此产生的 MEV（最大化可执行价值）。这可能导致底层区块链集中化，从而可能损害其作为可信、中立的结算层的价值主张。
MonarchEV：单一领导者的设计
在链上交易所中，为了解决订单匹配过程中的延迟问题，有可能取消许多共识步骤。其中一种简单的解决方案是授权单一领导者来决定订单的顺序。
MonarchEV 是一种单一领导者的设计，灵感来自于在非许可环境中赋予单一做市商临时垄断权的情况，允许他们重新排序交易。
一些团队，例如dYdX，试图通过要求做市商在获得垄断权之前提供抵押品来应对这一问题，以此来控制垄断者。然而，这种要求增加了做市商所需的资本成本，更重要的是，增加了交易所错误估价抵押品，从而对区块链生产者造成风险。随着资产种类、数量和波动性的增加，这最终可能导致交易所的可扩展性问题。
交易所需要面对的另一个重大挑战是如何设定适当的费用削减。如果削减得太少，即使在考虑到削减后，操纵市场仍然会变得有利可图。但如果削减得太多，将增加更多的资本风险，使良性错误（即配置错误）的代价更高。如果交易所希望确定正确的费用削减金额，可能需要采取类似拍卖的方法，这可能会重新引入延迟问题。
另一种限制垄断者对交易排序权力的方法是实施新的交易所或使用阈值加密。然而，这些方法只能保证对于特定一组交易，领导者承诺不会重新排序或插入自己的交易等行为。但无法保证每个交易都能被公平地纳入，因此无法完全解决问题，只是减轻了部分攻击可能性。
汇总交换
解决抢先交易带来的困难的一种方法是设计一个系统，对订单匹配系统的单个操作员进行检查。这可以通过以下方式来实现：迫使运营商承诺在提交交易时向用户发出订单收据，并将交易历史记录发布到数据可用性（DA）层。
在这里，值得强调的一个令人兴奋的方法是将交易所的操作转变为汇总，就像LayerN所做的那样。通过将交易汇总，订单匹配系统可以在链下执行，并提供可验证的证据在DA层上。在更高层面上，该系统可以向市场参与者保证，如果定序器以违反匹配引擎规则的方式进行交易，交易者可以提交防欺诈证据，并依赖充满交易历史的DA层来执行此操作。这也意味着交易所的吞吐量将受到底层DA层性能的限制。
通过结合可以替代审查排序器的领导者选择算法（无论是自动还是基于治理），这种交易模型可以保持无需许可的市场创建所需的审查阻力，同时摆脱基于共识的订单簿的限制。此外，交易所汇总还可以改进安全模型，通过欺诈检测或有效性证明来减轻审查和抢先交易，从依赖于诚实多数的假设到依赖于诚实少数的假设。
然而，需要注意的是，欺诈证明无法检测到交易所运营商的轻微延迟操纵。因此，受影响的做市商将无法确定他们遇到的延迟问题是否由于网络问题均匀分布或定序器未对准而导致的有针对性操作。虽然所有参与者都可能经历一些延迟差异，但持续几毫秒的劣势可能会严重影响做市商的生存。因此，以这些基于单一序列器的订单匹配系统为基础的交易所可能很难获得做市商的采用，因为这些做市商希望法规和声誉能够为他们提供在面对这些风险时的保障。
值得注意的是，不幸的是，新交所并没有解决这个问题。是的，如果包含订单信息的数据可以直接发送到新交所内运行的订单匹配引擎，市场参与者就可以确保延迟得到公平应用。然而，这些包含交易订单信息的数据包不会直接从用户发送到飞地。它们依赖于一些不受信任的计算机（例如路由器）来处理它们之间的通信。因此，定序器始终可以操纵在SGX enclave中运行的订单匹配引擎看到订单的时间。
“拍卖”方面的情况如何？
在链上订单簿中，MafiaEV和MonarchEV之间的权衡之一是批量拍卖的激动人心解决方案。批量拍卖是一种操作，通过在预定时间范围内累积一系列买卖订单来完成。当这个时间间隔结束时，收集到的订单将以相同的清算价格同时执行。
一个值得关注的进展是通过隐私增强批量拍卖的效率。例如，在Penumbra的密封投标批量拍卖实施中，订单首先被加密，然后区块构建者承诺将这些加密订单包含在区块中。只有这样，这些订单才会被解密并通过批量拍卖执行。
然而，批量拍卖在实时价格发现方面遇到了困难，这主要是因为整合新的市场信息需要时间。这种基于时间间隔的执行所固有的延迟与链上订单簿的连续即时处理形成鲜明对比，后者更适合需要快速注入流动性的高频交易者。
当市场对资产价值的共识迅速变化时，批量拍卖无法跟上，导致实时市场估值与下一个时间间隔开始之前的批量拍卖价格不匹配。高频交易员（HFT）认为这种延迟不具吸引力，因此他们回避使用这些平台，这可能导致流动性减少并减缓新价格信息融入市场的速度。虽然积极的结果是延迟套利的利润减少，但寻求更即时价格的交易者也会回避在这些批量拍卖中下订单。
这种现象得到了台湾证券交易所从批量交易过渡到连续交易的实证研究的支持。研究发现，连续交易显著提高了中小盘股的价格效率，表明市场迅速整合新信息的能力至关重要。需要注意的是，交易活动的增加并不是因为延迟套利，而是因为连续交易的引入，这表明价格效率的提高是由于这两种交易方式的结合所致。
尽管如此，围绕批量拍卖的相对优点和缺点的讨论似乎还远未结束，至少在学术界是如此。虽然批量拍卖可能只有在获得针对高频交易的监管压力的支持时才能在传统金融市场中占据一席之地，但由于其在消除三明治攻击和降低Gas成本方面具有吸引力的特点，它们可能成为链上交易解决方案不可或缺的一部分。
第二部分何时发布？
本文旨在阐述我们目前面临的加密货币交易所和 MEV 的挑战和机遇，包括 AMM 的缺点、加密货币中订单簿和询价的到来，以及它们在链下和链上实施的设计空间。在查看链上订单簿时，可以通过 MafiaEV 和 MonarchEV 的视角来进行这些权衡。在更高的层面上，似乎任何使链上交易系统变得更加复杂的尝试都会导致我们陷入效率和完整性之间的斗争。
在第二部分中，我们进一步探讨密码学和系统设计中快速新兴的原语的机遇、挑战和影响，从意图到 OFA 和全新的金融产品。从这一点来看，我们希望能够更清晰地描绘出未来链上价值的管道可能如何形成。
我们很高兴看到团队解决这些困难的设计挑战。如果您正在研究这些开放性问题的前沿，请与我们联系！
特别感谢 @soumyab8、@Autoparallel、@0xjepsen、@tylerinternet、@katiewav、@mountainwaterpi、@willkantaros、@AshAEgan 和 @DannySursock 对第一部分的反馈和见解，以及还有许多其他人帮助完善第二部分（即将推出）。
我还要向 @thebellcurvepod 和 @MikeIppolito_、@danrobinson 以及 @hasufl 致以问候。感恩能够坐在播客节目各季度所有出色的主持人和嘉宾之间进行深思熟虑的对话中学习。
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