加密和DeFi领域的可提取价值与操纵市场行为（英）

国际清算银行公告58 号矿工作为中介：加密和 DeFi 中的可提取价值和市场操纵拉斐尔·奥尔、乔恩·弗罗斯特和何塞·玛丽亚·维达尔牧师2022 年 6 月 16 日 BIS 公告由国际清算银行的工作人员编写，其他经济学家不时编写，由银行出版。这些论文是关于热门话题的，并且是技术性的。其中表达的观点是其作者的观点，不一定是 BIS 的观点。作者感谢 Mike Alonso、Sirio Aramonte、Carlos Cantú、Stijn Claessens、 Giulio Cornelli、 Sebastian Doerr、 Leonardo Gambacorta、 Wenqian Huang、 Ross Leckow、 Andreas Schrimpf 和 Christian Upper 的评论，并感谢 Agostino Capponi、Arthur Gervais、Kaihua Qin和 Liyi Zhou 提供数据和输入。作者感谢 Louisa Wagner 的行政支持、Ann Neale 的图形支持和 Martin Hood 的编辑审查。BIS Bulletin 系列的编辑是 Hyun Song Shin。该出版物可在 BIS 网站 (www.bis.org) 上获取。© 国际清算银行 2022。保留所有权利。如果注明出处，可以复制或翻译简短的摘录。ISSN：2708-0420（在线）国际标准书号：978-92-9259-579-1（在线） 关键要点以太坊和基于它们的去中心化金融 (DeFi) 协议等加密货币依赖验证者或“矿工”作为中介来验证交易并更新分类账。由于这些中介可以选择将哪些交易添加到分类帐中以及按什么顺序添加，因此他们可以从事在传统市场中属于非法的活动，例如抢先交易和三明治交易。由此产生的利润被称为“矿工可提取价值”（MEV）。MEV 是伪匿名区块链的内在缺陷。解决这种形式的市场操纵可能需要对这类新的中介机构采取新的监管方法。拉斐尔·奥尔乔恩弗罗斯特何塞·玛丽亚·维达尔牧师矿工作为中介：加密和 DeFi 中的可提取价值和市场操纵加密货币和去中心化金融 (DeFi) 远非“无需信任”，而是依赖于必须受到激励以维护交易账本的中介机构。然而，更新区块链的每个验证者或“矿工”都可以确定执行哪些交易以及何时执行，从而影响市场价格并为抢先交易和其他形式的市场操纵打开大门。无许可区块链技术的这些内在缺点在计算机科学和加密货币行业领域众所周知（参见 Daian 等人（2020））。事实上，矿工可以通过选择包含哪些交易以及按何种顺序获得的利润创造了一个新术语：“矿工可提取价值”（MEV）。1这被定义为矿工可以通过操纵添加到区块链的交易的选择和排序从其他投资者那里获得的利润。本公告解释了 MEV 及其出现的原因，记录了所涉及的金额，并得出了对加密货币、DeFi 和其他基于区块链的应用程序的监管影响。什么是 MEV，为什么会出现？在传统金融市场中，用户交易由受信任和受监管的中介按照接收顺序进行排序。相比之下，在区块链中，块的更新是竞争性的和随机的。例如，在比特币等基于工作量证明的加密货币中，所有矿工都使用他们的计算能力来快速解决一个难题，该难题将只允许他们中的一个人添加下一个区块（参见 Auer（2019））。给定矿工添加下一个区块的概率等于该矿工在所消耗的总计算能力中所占的份额。这个过程可以被认为是“去中心化的”和公平的，因为有许多不同的矿工，没有一个矿工可以永远审查特定的交易。这是因为，如果交易支付的费用足够高，其他矿工最终会包括1有时，这也被称为“最大可提取价值”，因为措施通常衡量可以从无许可设置下的交易排序中提取的最大理论价值——即任何进入者都可以充当矿工的网络。它也可以称为“区块链可提取价值”。国际清算银行公告 1 它在块中。类似的论点适用于基于权益证明的网络，以太坊网络旨在过渡到该网络。2尽管如此，当矿工可以添加一个新区块时，他们可以自由地以任何他们想要的方式组装这个区块。这使他们能够从其他用户那里提取价值。除了收取合法交易费用（例如以太坊中的“gas”费用）外，他们还可以从所有待处理的交易（内存池或“mempool”）中组装他们的区块，以最大化 MEV。后者是通过对未决交易的特定排序甚至审查来操纵市场价格而获得的利润。3由于账本是公开可观察的，因此可以看到这些形式的市场操纵，即使矿工或其他相关方的基本身份未知。图 1 展示了矿工进行三明治交易的假设示例，该交易以稳定币 USD Coin (USDC) 和 Ethereum 的加密货币 Ether (ETH) 进行交易。几个不同的用户在内存池中进行买卖交易，矿工可以选择将哪些订单包含在该区块中。理论上，矿工应该只根据费用选择和订购交易（左图）。由于每笔以太坊交易都需要计算能力和资源才能执行，因此向矿工支付费用以执行交易，以小额 ETH 单位（gigawei 或“gwei”，每笔等于 0.000000001 ETH）支付。总费用是基本费用（被销毁或“烧毁”）加上优先费用（“提示”，由用户在将交易发送到内存池时决定）的总和。基于费用的采矿允许价值萃取图 1 挖矿应该优先考虑手续费收入1相反，一些矿工包括内幕交易21mempool 包含各种已签名但未决的交易，这些交易根据 Tip 的数量排序并添加到下一个区块，无论是买入还是卖出订单，假设基本 gas 费用不变。2矿工将自己的交易添加到区块中，以根据最大交易量的交易规模和方向从不同的待处理交易排序中获利，从而改变其市场价格并受益于交易优势。资料来源：作者的阐述。矿工应该根据 Tip 对交易进行排序来构建下一个区块——也就是说，应该优先考虑具有更高 Tip 的交易（Tx）。因此，进入新区块的第一笔交易应该是 Tx 1，这涉及出售 0.4 ETH 并包括 20 gwei 的小费（除了基本的 gas 费用）。随后，Tx 4 是下一个进入区块的，因为它具有第二高的组合费用。2在这些网络中，矿工必须“质押”一定数量的硬币，如果确定他们伪造了账本，他们将失去这些硬币。3只有一定的概率，单个矿工实际上将获得将下一个区块添加到区块链并收取这些费用和 MEV 的特权。如果取而代之的是另一个矿工添加了下一个区块，则内存池会发生变化，并且游戏会重新开始。从单个矿工的角度来看，MEV 是概率性的：它有时会产生额外的利润。2 BIS 公告 上市）。他们提取价值的能力源于他们对添加到区块链的区块组成的控制。这是否构成非法内幕交易尚待确定。虽然开发商和矿工可能会声称去中心化以保护自己免受法律责任，但有人认为监管机构不应不加批判地接受这些主张（Walch（2019））。即便如此，由于矿工的身份未知，因此可能难以执行任何监管干预。除了这些对非法性的考虑之外，MEV 也给行业本身带来了一个典型的问题，因为它与去中心化的想法背道而驰。一系列新的 DeFi 应用程序寻求在无许可区块链上构建金融服务（Aramonte 等人（2021 年））。然而，MEV 会直接限制这些应用程序的实用性。6需要大量投资的大型机器来筛选所有 MEV 可能性。利用 MEV 的“机器人”现在活跃在不同的去中心化交易所。这强加了固定的采矿成本，鼓励集中。诸如转移到只有矿工才能看到交易的黑暗场所等解决方案迄今为止并没有降低抢先风险（Capponi et al (2022)）。用户的额外费用和不可预测性意味着 DeFi 市场中存在另一种形式的内幕租金。展望未来，MEV 可能会加强。实际上，在一般均衡中，矿工可能被迫从事 MEV 以求生存。从事 MEV 的矿工平均会获得更高的利润并购买更多的计算能力，因此他们最终可能会排挤不从事 MEV 的矿工。7因此，一种激烈的竞赛形式是由更新的竞争性和去中心化性质以及每个矿工可以按照他们想要的任何方式组装他们的区块这一事实相结合而发展起来的。有人认为，MEV 对以太坊账本的完整性构成存在风险（Daian 等人（2019）；Obadia（2020））。这些租金构成了基于区块链的活动的基本缺点。虽然区块链的去中心化治理在某些低信任环境中可能有用（参见 Auer 等人（2021）），但它给用户和分配效率带来了可观的成本。类似的因素导致缺乏可扩展性（Boissay et al (2022)）。 MEV 和相关问题可以在许可的分布式账本技术中得到解决，该技术基于一个身份公开的可信中介网络。在这里，由于任何攻击者的身份都是已知的，因此可以根据监管追究其责任。6区块链的伪匿名性也意味着信贷申请迄今为止依赖于超额抵押。这使得 DeFi 系统中的借贷效率低下且存在风险，尤其是当基础抵押品波动时（Aramonte 等人（2022 年））。7这可以与高频交易中的执行速度竞争相提并论（参见 Baron 等人（2012 年））。国际清算银行公告 5 参考Aramonte、S、W Huang 和 A Schrimpf（2021 年）：“DeFi 风险和去中心化幻觉”，BIS Quarterly Review，12 月，第 21-36 页。Aramonte、S、S Doerr、W Huang 和 A Schrimpf（2022 年）：“DeFi 借贷：没有信息的中介？”，BIS 公告，第 57 期，6 月。Auer、R、C Monnet 和 H S Shin（2021 年）：“许可分布式账本和货币治理”，BIS 工作文件，第 924 号。Auer, R (2019)：“超越加密货币中“工作量证明”的末日经济学”，BIS 工作论文，第 765 期。Baron, M, J Brogaard 和 A Kirilenko (2012)：“高频交易者的交易利润”，mimeo。 Boissay F、G Cornelli、S Doerr 和 J Frost（2022 年）：“区块链可扩展性和加密的碎片化”，BIS 公告，第 56 号，六月。Capponi、A、R Jie 和 Y Wang（2022 年）：“区块链的演变：从光明到黑暗”，arXiv：2202.05779。Daian、P、S Goldfeder、T Kell、Y Q Li、X Y Zhao、I Bentov、L Breidenbach 和 A Juels（2020 年）：“Flash boy 2.0：去中心化交易所的领先优势、矿工可提取价值和共识不稳定性”，2020 年 IEEE 研讨会关于安全和隐私 (SP)，第 1 卷，第 910-27 页。Ethereum (2022)：“Gas and fee”，https://ethereum.org/en/developers/docs/gas/，3 月 1 日访问。Obadia, A (2020)：“Flashbots：引领 MEV 危机”，Medium。Qin、K、L Zhou 和 A Gervais（2021 年）：“量化区块链可提取价值：森林有多黑？”，arXiv：2101.05511。Scopino, G (2015)：“期货市场中高速 ping 和抢先交易的（可疑）合法性”，康涅狄格法律评论，第 47 卷，第 3 期，第 607-97 页。Ventoruzzo, M（2014 年）：“比较美国和欧盟的内幕交易：历史和近期发展”，欧洲公司治理研究所 (ECGI) – 法律工作文件，第 1 期。 257/2014。Walch, A（2019 年）“解构‘去中心化’：探索加密系统的核心主张”，载于 C Brummer（编），加密资产：法律和货币视角，牛津大学出版社。6 BIS 公告