介绍

比特币 MEV（矿工可提取价值）的概念早在2013 年就出现了。尽管相对于以太坊上的 MEV 而言还处于起步阶段，但随着 BRC-20s、Ordinals、Runes 等元协议的引入，蓬勃发展的比特币生态系统有望在未来带来更多的可编程性、表现力和 MEV 机会。

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

为什么人们越来越关注比特币 MEV？

在引入 Ordinals 之前，比特币上的 MEV 并未得到广泛认可和重视，人们主要关注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现力和可编程性，促进了 Ordinals 和 Runes 等元协议的推出，这些元协议将 MEV 的担忧推到了风口浪尖。比特币 10 分钟的出块时间也加剧了这一问题，使缺乏经验的用户更容易成为各种形式的 MEV 攻击的受害者，例如在铭文市场竞标时的费用狙击。随着区块奖励的下降，矿工的盈利能力受到影响，迫使矿工专注于最大化交易费用，这或许可以解释 MEV 活动的增加。

下图显示了备受期待的 Ordinals 和 Runes 发布后费用相对于区块奖励的激增，一度甚至占到比特币挖矿总收入份额的 60% 以上。

到目前为止，我们已经看到越来越多的 BTCFi 应用和开发，将比特币的地位从单纯的数字黄金/支付网络转变为一个蓬勃发展的生态系统，其效用迅速增长。这可能会给比特币带来更多的 MEV 机会。

比特币和以太坊上的 MEV 之间的差异

关于比特币上 MEV 的讨论有限，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

以太坊在以太坊虚拟机（EVM）上运行，可以执行智能合约，并通过维护全局状态机实现可编程性。

以太坊采用基于账户的模型，通过管理交易随机数按顺序运行交易。这意味着交易的顺序会影响其执行结果，从而导致搜索者能够轻松识别 MEV 机会并将其交易直接插入用户交易之前或之后的问题。例如，如果 Alice 和 Bob 都向 Uniswap 提交交易以将 1 ETH 兑换为 USDT，则区块中首先执行的交易将获得更多 USDT。

相比之下，比特币采用的是一种 UTXO 模型，它运行在脚本语言上，不像以太坊那样具有状态。如果这只是一次标准的比特币转账，那么只有预期的接收者可以通过有效的签名来花费输出，这不会导致其他用户争相花费这笔资金。然而，在比特币上，也可以使用脚本或 SIGHASH 构造可由多方解锁的 UTXO。最先确认的交易是可以使用 UTXO 的交易。尽管如此，由于每个 UTXO 的解锁条件仅与 UTXO 本身有关，而不依赖于其他 UTXO，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之外，引入 BTC 以外的有价值资产也为矿工可提取价值 (MEV) 创造了激励。这些场景中产生的 MEV 本质上是协议设计者在尝试使用脚本 + UTXO（BTC 原生的数据结构）在 BTC 上构建新的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。通过基于顺序定义的事件，可以激励人们争夺顺序，从而产生 MEV。

在没有考虑其他资产的情况下，理性的矿工只会根据交易费打包合法交易，并根据交易规模收取费用。然而，如果比特币交易不仅仅是一次标准转账，比如铸造一种新的有价值资产（如符文等），矿工可以采取各种策略，而不仅仅是考虑比特币交易费：1）审查交易并将其替换为自己铸造的交易；2）向用户收取更高的费用（链上、链下或侧链支付）；3）让多个用户相互竞价，从而引发费用战。

Mint

一个直接的例子是 Runes 或 BRC20 等资产的铸造过程，一般会设置铸造资产的最大限额。第一个确认的铸造交易被视为成功，其他交易则被视为无效。因此，这种背景下交易的顺序变得至关重要，并通过交易排序为 MEV 提供了机会。

此外，Ordinals 引入的稀有聪概念甚至引发了人们的担忧，即矿工可能会在减半期间引发区块重组，以争夺高价值的稀有聪。

质押

除了铸造之外，像 Babylon 这样的质押协议还对每个阶段可以质押的资产数量设置了上限。即使用户超过了上限，他们仍然可以构造比特币并将其发送到质押锁定脚本，但这将不再被视为成功质押，并且没有资格获得未来的奖励。换句话说，质押交易的顺序也至关重要。

例如，Babylon主网启动后不久，就达到了第一阶段 1000 BTC 的质押上限，导致约 300 BTC 溢出并需要解除质押。

除了链上铸造/雕刻资产和质押之外，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”部分提供更多示例。

什么被视为比特币 MEV？

那么，比特币上的 MEV 到底是什么呢？毕竟，MEV 的定义在不同情况下是不同的。

总体来说，比特币上的 MEV 指的是矿工操纵区块生成过程以获取最大利润的各种方式。我们可以粗略地将它们分为以下几类：

用户支付额外费用：对于希望加快交易速度的用户来说，一种常见的渠道是通过链下交易加速服务，但由于用户的交易优先被纳入，因此这种服务通常成本高昂。交易者还可以通过 RBF（费用替代）和 CPFP（子代付费）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。费率和费用较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会优先考虑有利可图的交易以纳入区块。

用户-矿工合谋：用户和矿工合谋审查或纳入某些具有特定意义的交易。例如，恶意用户和矿工合谋审查并排除闪电网络上的惩罚交易，以非法获取通道内的资产。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，矿工重复使用比特币上的计算能力来保护另一个网络。通过合并挖矿，它可以鼓励矿工集中化，因为大型矿工可能会利用他们在主链上的计算能力来影响 L2 上的区块生产、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。

偏向公开市场的竞价方式（如RBF）对整体经济体系起到了比较积极的作用，促进了自由市场经济的发展。但当用户与矿池进行带外支付时，无疑对网络的去中心化和抗审查性构成了威胁，被贴上了“MEVil”的标签。

比特币 MEV 示例

根据上述分类，我们可以观察到几种 MEV 病例。

非标准交易

Bitcoin Core 软件仅允许节点处理最大100 kvB 的标准交易。然而，矿池仍然会以高额费用将非标准交易纳入区块中，通常以排除其他费用较低的交易为代价。

一些典型的例子包括：

区块 776,884：由 Terra 矿池开采，该区块包含大小为 849.93 kvB 的铭文交易。铭文是一段 1 分钟的 MP4 视频，视频中一只青蛙拿着一杯饮料，矿工从中赚取了 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，矿工可获得 0.75 BTC 的费用。

另一个区块 786,501 因在比特币杂志封面上刻上朱利安·阿桑奇的 JPEG 图像而获得了约 0.5 BTC 的费用，占用了 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。虽然这可以加快交易处理速度，但更多交易转移到私有内存池可能会导致矿池中心化程度提高和审查风险增加。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”，这是一项直接交易提交服务，允许客户提交复杂和非标准的交易。

侧链 / L2 上的 MEV 事件

Stacks 侧链使用独特的共识机制——转移证明 (PoX)，它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，同时获得 STX 奖励。

过去，Stacks 采用了简单的矿工选举，其中哈希率高的比特币矿工更有可能开采 Stacks 区块，审查其他矿工的承诺交易，从而为自己赚取所有奖励。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，最终传递给堆叠者的奖励会减少。

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，则可能会导致集中化问题，从而使少数矿工获得全部奖励。

但是，Stacks Nakamoto 升级将缓解这一问题，并使该策略再次无利可图。此次升级将从简单的矿工选举转变为使用抽签算法，并采用假定总承诺结转 (ATC-C) 技术来降低 MEV 挖矿的盈利能力。矿工需要在最后 10 个区块中表现出持续的参与度才有资格参加抽签。在最后 10 个区块中至少有 5 个区块未参与挖矿的矿工将被取消赢得任何 Stacks 奖励的资格。有了 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 个区块中 BTC 总承诺的中位数。这减少了矿工通过排除其他矿工的区块承诺来获取不成比例利益的动机。

竞标另类资产交易

与 Ordinals 和 Runes 等另类资产相关的 MEV 可分为前面提到的两种类型：

矿池提取额外价值：矿池可以通过将比特币序数或稀有聪等资产纳入区块和交易中来获取额外价值。

费用狙击交易：交易者可以竞标将与这些另类资产相关的交易纳入区块中。

对于矿池来说，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，备受期待的 Runes 的推出导致网络交易量和费用创下历史新高，因为许多用户竞相将他们的交易纳入历史性的比特币减半区块。减半后交易费飙升至 1,500 sats/vByte 以上（减半前不到 100 sats/vByte）。ViaBTC 利用这一激增，通过开采与 Runes 发布同时发生的减半区块，在 840,000 个区块中获得了 40.75 BTC 的利润，其中 37.6 BTC 来自与 Runes 相关的交易费。随着区块奖励减半，Runes 的交易费已被证明是矿工的一项有利可图的收入来源。

对于交易者来说，使用 Runes 和 Ordinals 的比特币交易对 PSBT（部分签名的比特币交易）采用SIGHASH_SINGLE|SIGHASH_ANYONECANPAY，这只允许一个签名的输入与一个输出相对应。再加上内存池的透明度，这使得许多买家能够发现潜在的有利可图的交易。因此，交易者经常使用 RBF 和 CPFP 来引发竞争性费用战，让矿工能够从这种需求中获取 MEV。例如，当卖家列出他们的资产进行出售时，买家可以出价并使用 RBF 在有竞争对手时提高他们的交易费用，希望他们的交易得到确认。

交易者之间这种竞争的一个典型例子是ID为2ffed299689951801a68b5791f261225b24c8249586ba65a738ec403ba811f0d的交易。卖方上架资产后，该交易被反复使用RBF替换，费率分别为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。一些用户成为交易池抢先交易攻击的受害者。OrdiBots 在 Magic Eden 上的铸造铭文使用了 PSBT。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的地址、签名来竞争同一笔交易，只需支付更高的费用即可。这导致一些白名单用户由于抢先交易机器人的干扰而无法铸造。（该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 相关的技术或事件都对用户不利。MEV 技术在某些情况下还可以保护用户资产免受损失。例如，如果没有 RBF，错误的交易就无法挽救，卡住的交易可能会长时间处于不确定状态，从而产生机会成本。此外，运行 RBF 有利于比特币网络安全。由于未来区块补贴相对于交易费预计会下降，交易费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，并建议矿工全面运行 RBF。

促进比特币 MEV 的关键技术组件

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

交易池

与以太坊等典型区块链网络类似，比特币也拥有交易池结构，用于存储已被 P2P 节点接收但尚未被打包进区块的交易。mempool 的透明和去中心化特性使得所有交易都可以传播给矿工，为 MEV 机会提供了有利的环境。

不过与以太坊的 gas 机制不同，比特币的手续费只与交易大小有关。因此，比特币的交易池可以看作是一个更直接的区块空间拍卖市场，可以观察到哪些用户在竞标下一个区块，以及竞标价格是多少。

由于不同的节点从 P2P 传播中接收不同的交易，因此每个节点都有不同的内存池。此外，每个节点都可以主动定制自己的转发策略（内存池策略），定义它想要接收和中继哪些交易。矿池还可以根据自己的偏好选择将哪些交易包含在区块中（尽管从经济角度来看，他们会优先考虑费用较高的交易）。例如，比特币Knots节点会过滤掉任何 Ordinals 交易，而 Marathon Mining 在浏览器中创建了一个像素风格的徽标。

因此，用户可能会考虑将交易直接发送给特定的矿工或采矿池以加速交易包含，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（例如通过 RPC 端点）发送给矿工或采矿池的交易有助于掩盖交易的来源，使矿工和采矿池更难根据已识别的信息审查交易。

除了使用交易加速服务外，用户还可以选择通过 RBF 和 CPFP 来加速交易。

RBF 和 CPFP

费用替代（RBF）和子级为父级付费（CPFP）是用户常用来提高交易优先级的方法。

RBF（Replace-by-Fee）允许将交易池中未确认的交易替换为另一笔与其冲突的交易（也引用了至少一个相同的输入），但需要支付更高的费率和总体更高的费用。与前面讨论的交易池策略类似，RBF 可以以多种方式实现。最常见的实现是BIP125设计的可选 RBF（opt-in RBF） ，其中只有特殊标记的交易才能被替换。另一种方法是完全 RBF，其中交易可以被替换，无论它们是否被标记。

CPFP（子支付父交易）使用不同的方法来加快交易确认。接收者不必像 RBF 那样替换卡在内存池中的交易，而是可以通过发送使用待处理交易中 UTXO 的子交易来加速待处理的父交易，并且费用率更高。这可能会激励矿工在下一个区块中将这些交易批量处理。因此，尽管某一时刻的费用很高，但有时您可能会看到费用非常低的交易被包含在一个区块中；这些交易很可能使用 CPFP（因为后续交易会支付费用）。

RBF 和 CPFP 之间的主要区别在于，RBF 允许发送者用具有更高费率的交易替换待处理交易，而 CPFP 允许接收者通过发送具有更高费率的子交易来加快待处理交易的速度。CPFP 对于需要退出闪电网络的交易（例如，锚定输出）也很有用。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。

额外付费及矿池加速服务

除了RBF（Replace-by-Fee）、CPFP（Child Pays for Parent）等方式，用户还可以选择带外支付的方式来加速交易。例如，很多矿池都提供免费和付费的交易加速服务，通过提交txID来加速交易的打包。如果是付费服务，用户需要支付一定的服务费来补贴矿池。由于这类服务是通过比特币网络之外的系统来支付费用（比如通过网站、信用卡支付等），所以被称为带外支付。

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，但长期大量使用可能会影响比特币的抗审查性。

矿池协议

在前面的讨论中，我们将矿池和矿工视为一个整体，但实际上，两者之间需要分工合作。矿池将矿工的算力聚合起来进行挖矿，并根据算力的贡献分配奖励。这个合作过程需要一定的协议来协调。

在常见的矿池协议中，比如 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），矿工根据这个模板进行哈希计算。也有工具可以可视化各个矿池的 Stratum 信息，比如stratum.work 。

在这个过程中，矿工无法选择打包哪些交易，而是由矿池选择交易，并构建模板，将任务分配给矿工。

因此，在 Stratum v1 协议中，我们可以粗略地将角色映射到以太坊生态系统中，如下所示：

矿工：承担提议者的部分职责（进行哈希计算）。

采矿池：既充当建造者，使用矿工计算的哈希值，又充当区块的提议者。

未来将会如何？

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

新协议

在一些新的矿池协议中，例如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（例如 DEMAND）和挖矿固件（例如 Braiins）采用，允许个体矿工构建自己的区块模板。这提高了数据传输的安全性、去中心化和效率，同时降低了比特币的交易审查和 MEV 风险。

因此，按照这个趋势，未来矿池和矿工的角色可能不会按照以太坊PBS（提议者/建造者分离）模型的方式演变。

此外，Bitcoin Core 中与交易池相关的新设计可能会带来变化，主要包括备受关注的 v3 交易中继策略和集群内存池的增强。不过，这些新设计对闪电网络通道出口实现等的影响仍在讨论中。

挖矿奖励减少的影响

挖矿奖励的减少是一个重大问题。随着未来区块奖励进一步减少，它可能会对网络产生各种影响。

比特币开发者很早就意识到并讨论了一些问题，例如费用狙击问题，即矿池可能会故意重新开采之前的区块以获取交易费用。比特币核心已经实施了一些措施来应对费用狙击，但目前的方法还不够完善。

除了原生交易费之外，另类资产未来也可能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，以更好地识别涉及另类资产的有价值交易。例如，Rebar正在开发一个另类公共内存池，以更好地识别有价值的另类资产交易。

然而，正如“带外费用支付”部分所讨论的，这些链下比特币经济激励对比特币自我调节激励兼容系统的影响还有待观察。

无论如何，比特币上的 MEV 与以太坊相似，但由于架构和设计理念的差异而有所不同。比特币的实用性不断提高、区块补贴奖励不断减少以及不断发展的 BTCFi 生态系统将使 MEV 相关因素受到更多关注。