随着区块链生态的快速发展，最大可提取价值（MEV）已经成为影响公链性能、公平性与用户体验的重要问题。MEV是指矿工、验证者或其他网络参与者通过重排序、插单或删单等方式，从交易排序中提取的额外价值（在前一篇MEV综述中有详细介绍）。这种现象广泛存在于区块链网络中，尤其在DEX、清算以及套利场景中尤为突出。
尽管以太坊等链已经产生了丰富的研究和应对策略，但每条区块链的独特设计都会导致MEV的表现形式和严重性有所差异。作为一条高性能的公链，Solana以其高吞吐量和低延迟著称，然而，这些特性在缓解一些MEV问题的同时，也引发了新的挑战：高并发性带来了竞价问题，Solana的高性能架构使得更多参与者能同时争夺链上资源，从而加剧了插单与重排序的风险；Solana广泛采用CLOB模式，这种模式虽然提升了流动性，但也为高频套利者和MEV机器人提供了更大的操作空间；低延迟虽然提升了用户体验，却使得节点之间的延迟敏感性进一步显现，强化了“先发优势”问题……
针对这些问题，社区和开发者已经提出了许多潜在解决方案，包括优化共识机制、引入延迟交易池，以及设计更公平的订单撮合算法。本文将深入探讨Solana上MEV问题的独特表现形式，并结合当前已有的研究和实践，总结并分析可能的解决方案，为构建一个更公平、更高效的Solana生态提供参考。
Solana链MEV概况2024年6月，被称为“arsc”的MEV三明治机器人在过去两个月内通过MEV攻击，从Solana用户处窃取了约3000万美元。加之随后与以太坊的关于基础设施架构设计的辩论，Solana上的MEV问题再次吸引了人们的关注。
根据最新数据，Solana网络当前每年因MEV生成的收入估计超过5亿美元。Jito Labs作为Solana上的flashbot，我们可以从它的收入数据一窥Solana上MEV收入规模。下图为核心defi协议收入对比图，从图中可以看到，Jito Labs在10月份的月费收入达到了7892万美元，相比5月份创下的3945万美元纪录实现翻倍。在10月24日，该协议单日仅通过小费就获得了614万美元的收入，突显了Solana网络对MEV提取服务的强劲需求。
Source: Defillama
在今年热门的meme交易中，Solana上的MEV活动尤其频繁。主要原因是，meme代币的交易通常集中在低流动性池中，使得价格极易受到操控；meme投机性高、价格波动剧烈，为MEV机器人创造了大量获利机会；并且，在低流动性池子中下单失误也会给MEV提供机会。一位交易者误将dogwifhat代币买至每枚3美元的高价（市场价仅为0.2美元），直接导致MEV机器人迅速利用这一机会获利。目前，meme代币交易在MEV活动中占据了相当重要的位置。在2024年初BONK代币热潮期间，日交易量高达5000万至6000万美元，其中很大一部分与MEV相关。
Solana的设计如何为MEV交易创造条件的？历史证明（PoH）历史证明（Proof of History, PoH）是一种依赖于可验证延迟函数（VDF）生成并验证时间序列。每个时间戳都包含前一个时间戳的哈希值，确保事件按顺序记录。每次运算的结果依赖于前一个输出，使得输出无法预测。该过程在GPU单核上执行，周期性地记录当前输出和调用次数。验证节点通过并行计算来验证这些输出，从而确保时间顺序和安全性。PoH充当去中心化时钟，减少节点间的同步需求，简化了共识过程。
Source:https://solana.com/solana-whitepaper.pdf
在没有PoH的情况下，交易的顺序可能依赖于其他因素，如矿工费的竞标或节点间的同步延迟，但由于Solana上的所有事件（如交易、区块生产）都有一个明确且公认的时间戳，其他节点和验证者可以通过PoH轻松验证交易发生的时间顺序。对于MEV交易者来说，这种透明性至关重要，因为它提供了一个清晰的框架来确定哪些交易会首先被执行，哪些可能存在套利空间。MEV交易者可以利用PoH生成的时间戳预判哪些交易可能对市场产生影响，从而在这些交易之前执行自己的套利交易。
PoH的设计使得Solana的交易处理和验证具有极高的速度。通过每个节点计算PoH的时间序列，Solana网络能够实现低延迟的交易确认。这对于MEV交易者来说，是一个巨大的优势，因为MEV交易的本质通常依赖于对市场变化的快速响应。在DeFi市场中，某些资产的价格可能因一笔交易而波动，MEV交易者能够迅速捕捉这种价格波动进行套利，而PoH的低延迟特性使得他们能够在其他交易者之前抢先一步执行交易。PoH的加密时间戳验证为Solana网络的高吞吐量提供了支持。与传统的区块链相比，Solana能够以极高的速度处理大量交易，这也为高频交易和MEV提取提供了更加充足的机会。
PoH通过减少了节点间的通信需求，solana也因此一直以高网络效率著称。这一条件使得solana链上交易活动频繁。高处理速度和低延迟非常适合高频交易和低流动性市场中的套利活动，大量的新项目出现也极大吸引了MEV交易。
塔拜占庭容错协议 （Tower BFT）塔拜占庭容错协议的核心思想是，通过减少网络中节点之间的通信成本，来加快共识过程的达成。在传统的BFT协议中，节点需要大量的消息交换以达成共识，尤其是在多节点环境中，延迟和带宽消耗是无法避免的。而Solana的PoH机制提前计算并记录了时间戳，使得验证节点无需相互传递大量的时间顺序信息，只需依赖PoH提供的时间戳来快速确认交易的顺序。
Source:https://www.helius.dev/blog/consensus-on-solana#tower-bft-solana%E2%80%99s-consensus-mechanism
Tower BFT的工作方式基于以下几个关键点：
验证顺序：通过PoH提供的时间序列，Tower BFT可以确保每个验证者在进行投票时，有一个清晰的时间参考。这使得共识的达成更加迅速，避免了传统BFT算法中的延迟问题。
投票权重：每个验证者基于其在网络中的权重进行投票。投票的过程通过不断积累已经确认的历史数据来增强一致性和可靠性，确保最终达成共识时，少数节点无法轻易破坏网络的安全性。
减少网络同步需求：通过PoH，Tower BFT减少了节点之间需要交换的消息数量，提高了网络的效率和扩展性。在Solana网络中，这意味着能够同时处理更多交易，减少因节点间同步问题导致的延迟。
通过结合PoH机制，Tower BFT能够提供一个低延迟和高效的交易环境，和PoH相似地，这种高效和低延迟为MEV创造了非常大的机会。MEV交易者往往需要在短时间内执行大量交易。Solana网络能够以高吞吐量支持这些交易，使得MEV交易者能够捕捉到更多的套利空间。
并发领导者调度（Concurrent Leader Scheduling）Solana采用PoH机制来为网络提供统一的时间戳，并基于这个时间戳系统分配多个领导者角色进行并行调度。每个领导者在其被指定的时间窗口内负责生成一个区块，这个时间窗口称为“领导者时隙”。多个领导者并行工作，每个领导者根据时间戳生成区块，并与其他领导者的区块一起被验证节点确认。通过这种方式，Solana能够提高交易吞吐量并减少交易确认的延迟。传统的区块链网络，如比特币和以太坊，通常只有一个领导者（即矿工或验证者）负责每个区块的生成。而Solana的并发领导者调度则允许多个领导者并行工作，使得多个区块能够同时在网络中生成。
传统区块链中的单一领导者往往面临着区块生产过程中的瓶颈，尤其是在高交易量时期。MEV交易者可能需要等待区块生成和确认的时间，这增加了执行套利交易的不确定性和延迟。而Solana的并发领导者调度通过允许多个领导者同时生产区块，减少了区块生产过程中的等待时间。交易可以更快地被确认并打包进区块。
并发领导者调度还带来了多领导者之间的竞争。在每个时隙中，多个领导者负责生成区块，而每个领导者可能会优先处理不同的交易，从而创造出价格差异或交易顺序上的不一致。MEV交易者可以通过对这些差异进行分析，在其他交易者之前迅速执行自己的交易。当多个领导者生成区块时，某些交易可能会在一个领导者的区块中优先执行，而在另一个领导者的区块中则可能被推迟。MEV交易者可以利用这些时隙之间的差异来进行套利。
本地费用市场结构Solana目前存在基础费用和优先费用两层费用。每笔交易需支付基础费用，通常以 5,000 lamports/签名定价，约等于0.000005 SOL。优先费用是用户可选支付的一种附加费用，目的是提升交易在网络中处理的优先级。优先费用中50%的优先费用被销毁，剩余的50%支付给当前领导者（Leader）验证者。这种机制的核心思想是通过激励机制来调整交易的处理顺序，使得交易发起者可以付费来提高交易的优先级，确保其交易能够尽快被验证者纳入下一个区块。
由于solana缺少 EIP1559 一样的动态费用机制，优先费用一定程度上反映了交易情况的动态变化，起到了类似 EIP1559 的作用。这一机制的关键在于它允许交易发起者根据当前网络状态灵活设置交易费用，从而确保交易能够根据市场需求得到及时处理。对于 MEV 交易者而言，这一机制至关重要：MEV能够在网络繁忙时支付更高的费用，以便将其交易优先纳入区块。
尽管如此，Solana 的动态费用结构还存在着更加优化的空间，目前的费用系统尚不完美，期待未来的设计能够更加公平和高效。
网络质量服务（QoS）网络质量服务（QoS）机制是 Solana 基于权重分配的网络流量管理机制，对不同类型的交易进行优先级分配，优化资源分配和网络性能。验证者根据其所持有的权益（stake）分配网络资源。拥有更高权益的账户能够在网络高负载情况下获得更多的处理带宽，这种权益加权的机制使资源分配更具经济激励性。验证者在网络中的职责包括执行交易并维护账本状态。QoS确保验证者能够依据其权益有效管理网络流量，同时激励他们通过更高的权益吸引用户。
在网络拥堵时，低优先级的交易（通常费用较低）可能占据网络资源，导致高价值交易（如MEV交易）被延迟。QoS通过优先级排序和资源分配机制，使得这些低价值交易不再影响高价值交易的执行效率。这种机制帮助MEV交易者更好地规划其交易策略，提升执行的确定性。MEV交易者通常需要在同一时间执行多个关联交易，例如在多链桥或去中心化交易所上进行复杂的套利操作。QoS确保这些相关交易可以在较短时间内连续执行，减少因交易链条中断而导致的失败风险。
QUIC协议Solana采用的QUIC协议，有效减少了交易从提交到确认的时间，优化验证者的工作流程，为MEV交易提供了更多精确的时机。QUIC协议支持更快速的连接建立和恢复，减少了网络中的延迟；QUIC 协议允许多个数据流在单一连接上并行传输，减少网络拥堵；QUIC 提供了更加高效的拥塞控制机制和丢包恢复策略，确保交易即使在网络不稳定的情况下也能得到快速传输；QUIC协议本身内置加密功能，保障数据的安全性。引入 QUIC 协议后，Solana 以往的网络停机问题得到了缓解。
Solana MEV问题的解决方案Jito：Solana上的MEV基础设施提供商提及Solana MEV的解决方案，不得不对Jito进行详细说明。Jito Network是由Jito Labs团队推出的，专注于Solana上的MEV基础设施。Jito Labs推出了多个产品，包括Jito-Solana验证器客户端和Jito Block Engine等。在 2022 年 8 月，Jito Labs 宣布完成了由 Multicoin Capital 和 Framework Ventures 领投的 1000 万美元 A 轮融资。
Jito-SolanaJito-Solana是Solana验证者客户端的一个分支，专为高效的MEV提取而优化。通过支持交易捆绑，Jito使得搜索者可以控制交易在区块中的顺序。这种控制减少了搜索者通过垃圾交易或低价值MEV尝试的可能性，取而代之的是参与高效的拍卖系统，基于奖励潜力进行竞标。Jito的捆绑机制通过允许搜索者以单个批次提交多个交易，增加了他们的交易被包含进区块的几率，提高了效率，减少了垃圾交易的需求。验证者只处理最高支付的捆绑交易，这推动了更有利可图的互动，同时减少了失败交易的数量。
Jito Block EngineJito Block Engine是一个链下拍卖平台，通过该平台，网络中的中继器、搜索者和验证者可以通过拍卖机制协调交易的排序，从而实现最大化的 MEV 提取。
MEV DashboardJito Labs 提供了 MEV Dashboard，用于对 Solana 上的 MEV 活动进行监控和分析。帮助开发者、验证者和用户了解 Solana 网络中 MEV 的具体情况和发展趋势。
调度器优化在MEV相关问题中，交易排序的不确定性使抢跑和夹层交易变得更加容易。攻击者可以利用验证节点的优先级机制，通过操控交易顺序来获利。为了应对这一问题，Solana对其调度器进行了优化，尤其是即将推出的1.18版本调度器更新。
调度器优化的核心目标是增强交易优先级排序的确定性。当前Solana的多线程处理架构导致每个线程在独立的交易队列中处理交易时，可能出现不同步的优先级决策。这种不一致性为攻击者提供了机会，通过提交冲突交易来干扰正常用户的交易执行。新的调度器设计旨在改善线程间的协调，减少因竞争条件导致的交易排序冲突。此外，优化后的机制能够更好地识别高优先级交易，确保它们在网络拥堵时仍能被及时处理。
隐私增强面对MEV交易，Solana尝试通过对交易内容进行加密，攻击者无法轻易读取交易的关键信息。Solana也在研究类似以太坊私有交易池的概念。用户可以选择将交易发送至隐私交易池，这些交易在处理前将不会对外公开，从而降低被夹层或抢跑的风险。
去中心化排序引入独立的排序服务，交易的排序逻辑可以从验证节点中分离。在交易排序中引入随机化算法，可以有效降低特定交易被优先排序的可能性，从而减少攻击者利用排序机制提取MEV的能力。除此之外也可以调整验证者的经济激励机制。减少验证者对优先费用的依赖，使他们更倾向于公平地处理交易，而非通过不合理的排序获取额外收益。
总结MEV问题一直是去中心化网络面临的重大挑战之一。Solana向来以其高性能和低延迟著称，但也因此为MEV攻击者提供了高效交易的平台。抢跑、夹层交易和恶意排序等问题，极大地影响了网络公平性和用户体验。Solana在应对MEV问题上采取了多层次的解决方案，通过优化调度器、引入隐私增强技术和优化费用模型，Solana正在尝试逐步降低抢跑和夹层交易的风险，并改善资源分配的方式。
MEV问题的解决不仅依赖技术改进，还需要社区的持续参与和共识建立。引入去中心化的治理模式和透明的讨论流程，社区可以共同制定MEV问题的解决方案。Solana也应提供识别和应对MEV攻击的工具与资源，给予用户主动防护的工具。随着网络规模和复杂度的增长，Solana需要在保持高性能的同时，平衡去中心化与公平性之间的关系。在解决“不可能三角”难题上，Solana依然有很长的路要走。