想要了解MEV，首先从区块链的运行机制开始说起：

1. 区块链运行机制

（1） 交易过程

     比特币系统和以太坊系统除了共识机制已经大为不同外，在交易的处理方式上从创造之初就选择了不同的路线。

• 比特币：在比特币系统中，每个人的账户并没有余额的概念，而是UTXO（Unspent Transaction Output），就是“未使用的输出”。

  怎么说呢？首先区分两个概念：输出（Output）和输入（Input）。假设一只Rabbit此时发起了一笔交易，它想要转1个BTC给Fish。那么在这笔交易中，涉及到的输出是Rabbit，输入是Fish；交易达成后，Fish在比特币系统中就会多一笔1个BTC的UTXO，另一方面而言，Rabbit转给Fish的BTC一定也是来源于它原先的UTXO。

  如果之后Fish需要转回0.7比特币给Rabbit，那它应该怎么做？

  首先使用UTXO，假设Fish只有原先这1个BTC的UTXO。然后在这笔交易中Fish会有一笔0.7BTC的输出，同时还有一笔0.3BTC的输入；另外一侧，Rabbit会有一笔0.7BTC的输入。

• 以太坊：在以太坊的系统中，交易十分易懂，即涉及修改两个以太坊账户的余额。

  对于Rabbit而言，每一笔交易都按顺序有一个Nonce，如果想要取消个人以太坊账户的某笔交易，发送0ETH到自己的账户，同时将Nonce设置为想要取消的那笔交易的Nonce即可。前提是在交易上链之前。

（2）Mempool

     以比特币系统为例，当Rabbit用户将自己的交易发起后，交易会先到达Mempool，内存池。内存池是储存并收集当前发起交易的地方，它是对所有用户公开的。当交易提交到内存池后，验证者会选择适当数量的交易，将它们添加进区块。

     在PoW的系统中，一般是选择Gas费最高的一定数量交易。

（3）广播验证

     交易打包进区块后，验证者将此区块向周围广播。相邻节点收到广播，做出一系列验证：如Nonce验证（不同于以太坊的Nonce，比特币的Nonce是用于矿工解题的16进制数字）、Merkle树根验证等等。验证通过向周围区块后进行二次广播。

2.Miner Extractable Value

     MEV最开始被称作Miner Extractable Value，由Phil Daian提出。指的是在工作量证明（PoW）的系统中，用户提交的交易并不会立即上链，而是先发送到Mempool（内存池）里面，由矿工选择部分交易打包进块。所以矿工在选择交易的时候，可以根据矿工意愿改变交易顺序或者增删交易；当这些行为可以为矿工赚取额外利润时，便称矿工获取了MEV。

     在以太坊从Pow转到权益证明（PoS）后，验证交易的人从矿工变成了质押者，但是交易上链的自主选择权仍然掌握在验证者手中，所以MEV的含义从Miner Extractable Value（矿工可提取利润）变成了Maximal Extractable Value（最大可提取利润）。

3.Maximal Extractable Value

     在理论的状态中，MEV应该被验证者获得。但是现实情况往往是：某些用户通过外部算法或者人为监控内存池获得池中交易的状态，通过附加更高的gas，让自己的交易领先于某些有利可图的交易，比它们更先执行。理论上而言，如果有相当数量的套利者在互相竞争，gas费会一直增加到利润的90%。

     经典的方式有：

• DEX（去中心化交易所）套利

     Dex套利是最早期的MEV攻击。具体方式是通过发现两个或以上交易所代币兑换比率差异，在一个交易所兑换代币，并在另一个交易所换回代币。通过一来一回的兑换价差，获取超过交易手续费的利润。

     比如说：

     Rabbit在Uniswap交易所上看到ETH：BTC=10：1；在Sushiswap上发现ETH：BTC=10.5：1，于是Rabbit用手中的10个ETH在Uniswap上兑换成1个BTC；然后跑到Sushiswap上将一个比特币兑换成10.5个ETH，假设手续费是0.01ETH，一来一回净赚0.49ETH，真正实现了无风险收益。

• 三明治攻击

     了解三明治攻击必须先了解AMM（自动做市商）机制。早期，大部分的去中心化交易所模仿UniswapV1采用X*Y=K的AMM机制。其中X是代币1的数量，Y是代币2的数量，K是池中需要保持的恒定常数。

     简单举个例子：假设现在有ETH和BTC的交易兑换池，此时100ETH兑换1个BTC，现在池中有1,000个ETH和10个BTC，1,000＊10＝10,000，这个时候K＝10,000。因此，任何时刻池中的ETH数量和BTC数量的乘积都必须等于10,000。

     假设Rabbit手中有10个ETH，它并不能换到1个BTC，它能换到多少呢？

     解方程：当X=1,010，K=10,000时，Y=9.9，即当它投进10个ETH后，池中还需要保持有1,010个ETH，9.9个BTC，说明它这个时候能得到0.1个BTC。基本满足兑换需求。

     那么三明治攻击怎么做到得呢？假设Tiger监测到Rabbit此时想做大额兑换单，将手中的200ETH换成BTC。同样的计算方法可以算出：

     X=1,200，K=10,000时，Y=8.333；Rabbit只能换得到1.7个BTC，这就是所谓的滑点。

     当Rabbit兑换完成后，池中还有1,200个ETH和8.333个BTC，此时BTC比ETH更值钱。三明治攻击即Tiger在监测到Rabbit的大额订单后，提前先用手中的ETH按100：1的比率换成BTC，在Rabbit完成订单后，以8.33：1200=1：144的比率换回ETH。

4. MEV的影响

优点：

• 提高交易速度。不断的DEX套利能将交易所的兑换比率维持在市场比率。

• 自动清算，提高市场效率。

缺点：

• 损失用户利益，造成网络拥堵，用户体验变差。

• gas费用恶性竞争，不断提高gas费使得交易达成。

• 区块重组，损坏共识系统。

5. MEV分配方案

     Flashbot是专门针对MEV问题的一个研究组织，致力于平衡验证者、Searcher（搜索套利机会的人）、用户之间的利益分配，消除MEV的负面影响。

     Flashbot的MEV-boost通过将区块构建分配给第三方的方式来实现gas费的降低。它将搜寻交易、编辑交易顺序和上传区块分割成两个独立的部分，分别由Searcher和验证者承担。Searcher寻找有利可图的交易，或者将自己想要秘密达成的交易，按照自定义的顺序将其打包成区块发送给验证者，验证者如果发现Searcher发送的区块总Gas更高，就会放弃原先打包的区块，选择它的区块。

     由于双方都需要使用MEV-geth，即Flashbot通过修改以太坊的客户端代码设计的新客户端，Searcher发送的交易并不会在公开的Mempool上面显示，即创造了一个隐私池。

     Cosmos致力于消除区块链之间信息传递隔阂，实现链与链之间的价值传递和信息传输，做到“Internet of blockchain”。Cosmos并不像以太坊、比特币或者其他基于EVM（以太坊虚拟机）的分布式应用（如Augur和 TheDAO）一样储存价值和信息，而是由许多分区（Zone）组成的区块链网络。

1. Why Cosmos

     去中心化的互联网协议可以从根本上改善社会经济基础架构[1]。但是类似于比特币、以太坊等区块链却在成功的同时暴露出各自的缺陷。

     比特币：以C++编写的代码库创新得结合了分布式系统和密码学原理，实现了不可篡改的分布式账本，但是单一的代码库也使得比特币缺少应用层的开发机制。

     以太坊：以太坊虚拟机使得所有的开发者都能在以太坊开发独特的应用，智能合约的出现允许信息和价值更为去中心化地传播。但是以太坊并没有简化开发者的开发过程，同时以太坊上纷繁的应用成了限制以太坊交易速度的一把双刃剑。

     于是，一套拥有比以太坊快数百倍的处理交易速度，允许多个并行的区块链交互操作的同时保持其安全特性[1]的全新区块链网络架构诞生了。

2. What Cosmos

     IBC、Tendermint、Cosmos SDK是Cosmos生态最重要的三大核心组件。

     IBC：类似现今的互联网信息传输需要统一的TCP/IP，信息在Cosmos不同Zone之间传递也需要指定遵守特定的跨链通信协议：IBC（Inter-Blockchain Communication Protocol）。它允许A链在B链上发布证明，表示A链已经将数据包发到了B链；B链需要验证收到的证明和A链上的区块头一致。

     Tendermint：另一方面，区块链的安全性通过Tendermint共识协议达成。Tendermint由Cosmos的创始人Jae Kwon在2014年发布的论文《Tendermint：Consensus without Mining》提出，改进了原来的经典拜占庭容错（BFT）算法。

     拜占庭容错算法证明可以保障如果不诚实者想要作恶，必须拥有超过⅓的投票权；此外，锁定机制允许Cosmos将不诚实节点识别后向其他节点广播，提高作恶成本。

     Cosmos 2.0白皮书引入了共享/借用链间安全，让原本独立的链内安全共识可以从Hub借用验证节点，使得建造新链的安全性更容易得到保障，代价是支付一定费用。另一方面，验证者也可以从Hub和Zone分别获得一轮奖励。

     Cosmos SDK：如果所有的分区区块链（Zone）都要从底层开始搭设框架，那对于开发者来说无异于搭设一条全新的公链；如果链与链之间的架构不同，Cosmos实现区块链的互联网的理想也不现实。因此，Cosmos为开发者提供统一的开发架构：Cosmos SDK。基于Cosmos SDK开发的区块链称为特定应用区块链。

3. 跨链

     每一条公链就像一个国家，有自己的经济模型和共识机制，而跨链则是在链与链之间建立沟通渠道，使不同链上的价值和信息可以互相传递。跨链的首要问题是要解决区块链交易的原子性，即交易失败后，涉及到跨链的所有公链的交易都需要回滚。

     目前主要的跨链方式有以下几种：

（1）      中继链

     中继链的原理是创造一个中心点，其他人通过中心点的代传播实现相互联系，类似于古代的驿站中心，所有信息和价值通过驿站中心验证和传输。

     验证方式如下：先建造一条共有链（Hub），Rabbit链（Zone）的信息或者价值首先在公有链上被验证，再从共有链传递到Tiger链（Zone）。

     传统的跨链双雄：Cosmos和Polkadot都是采用中继链的方式，其中，Cosmos原生的中继链叫：Cosmos Hub。

（2）      公证人机制

     公证人机制是很简单的跨链方式。假设熊猫在Panda链上，兔子在Rabbit链上，它们之间的交易信息不能直接传输，现在在两条链上都设置一个有身份的权威第三方：Tiger。熊猫和兔子都和Tiger进行交易，Tiger只承担一个中介的功能，把熊猫币给兔子，把兔子币给熊猫。交易所是现在最普遍的公证人跨链方式：

• 熊猫有1个熊猫币想转到Rabbit上，假设此时1熊猫币=10兔子币。恰逢此时兔子有10个兔子币想换成熊猫币。

• 此时双方均在Tiger交易所挂单。熊猫将熊猫币转到Tiger交易所，兔子将兔子币也转到Tiger交易所。

• Tiger交易所将熊猫币转给兔子，将兔子币转给熊猫。

     除了上述这种双方都将资产转给交易所，和交易所交易之外，还有一种是双方直接达成交易的方式，A和B在交易所看见挂单后，直接成单。

（3）      哈希锁定

     哈希锁定的典型例子是哈希时间锁定合约，通过时间锁和哈希锁，双方在合约建立的新人基础上达成交易；如果资产接收方不及时将接受证明发送给付款方，交易会被取消，资产将归还给付款人。

• Rabbit随机创造字符rrr，通过hhh=hash（rrr）获得哈希值hhh；

• Rabbit将1个比特币转到比特币合约，设置取出条件：知道rrr，T时间无人取出则Rabbit本人可取出；

• Rabbit将hhh发送给Fish，Fish收到hhh，然后查看到比特币合约里存有1比特币后，将10以太币转到以太坊合约，设置取出条件：在t时间内，t<T，将经过哈希算法后能获得hhh的rrr发送到此合约的人；如果t时间无人取出，Fish本人可取出；

• Rabbit在时间t内，将rrr发送到以太坊合约。以太坊合约识别到正确的rrr，可以取出；此时，Fish可以看见rrr；

• Fish看到rrr后，在时间T内，将rrr发送到比特币合约，取走比特币；

  提示：T时间内，Rabbit本人不能取走比特币；t时间内，Fish本人不能取走以太币。

4. Cosmos发展历史

     Cosmos主要创始人：Jae Kwon、Ethan Buchman介绍及Cosmos的发展简史。

• 2014年，Jae Kwon 发布《Tendermint: Consensus without Mining》，提出了一种区别于Pos和Pow的新共识方案Tendermint，同样可以有效的解决拜占庭难题。

• 2015年底，Ethan Buchman加入Jae Kwon 创立的公司All in Bits Inc，成为联合创始人。

• 2016年，Cosmos第一版白皮书发布。

• 2017年，Cosmos开启了ICO，共募集了4870枚比特币和24万枚以太币。

• 2018年，Cosmos团队发布了大量测试网，并开始为Cosmos Hub做准备。

• 2019年，Cosmos Hub发布，正式以中继链的形式开始布局区块链网络。此后，大量项目在Cosmos生态上发展，包括后面一夜之间轰然倒地的Terra Luna。

• 2021年，升级启动，实现链间的IBT协议，完成了白皮书中设定的目标，也标志着区块链互联网正式成型，Cosmos才能称为Cosmos生态。大部分重点项目也在这个时候诞生，Cronos、Osmosis、Thorchain等均在2021年发布。

  • 2022年，Cosmos白皮书2.0 在Cosmoverse大会正式发布，重点加强了Cosmos代币Atom的价值作用。

  • 同年，Cosmos在社区的三大提案（81、82、83）悬而未决，上演回家的诱惑好戏。

  • 2023年，Cosmos生态总体表现不俗，其中，重点项目Canto的TVL一度超过Solana。

• 5. Cosmos经济模型

  （1）      Atom代币1.0

       Atom代币是Cosmos生态里的唯一原生代币，在2017年4月份首次进行发行，初始价格为2美分，初始供应量为2亿枚，其中，首次发行占75%，天使投资人5%，预留给基金会10%，团队保留10%。

       Atom总量每年以7%-20%的比例进行通胀。通胀的比例与质押的Atom数量有关，这也是为了鼓励用户质押代币，提高Cosmos代币的安全性。如果系统内质押的Atom过少，通胀比例就会提高，接近20%，此时如果用户将Atom持有在手里，代币就会贬值；如果质押的Atom较多，通胀比例就会降低。

  （2）      验证人

       用户质押Atom可以获得新生成的Atom奖励以及交易费的奖励。同时，质押还可以允许用户参与Cosmos社区治理。并不是所有质押者都能成为验证人。Cosmos对验证人的数量有严格限制，并制定了验证人数量增长计划：在创世日，验证人的数量设置为100，并以每年13%的速度增长10年，最终达到300位。

       理论上任何人都能成为验证人，当希望成为验证人的人数达到上限时，当且仅当候选验证者质押的Atom比某一位原验证者的质押的Atom更多的时候，候选验证者会成为新的验证者，而被超越的那位验证者质押的Atom将会解绑。这算是Cosmos共识里的末尾淘汰制。

  （3）      Atom代币2.0

       2022年9月，Cosmos社区推出Cosmos白皮书2.0，提出了跨链协调器、跨链分配器、Atom2.0、流动性质押等针对过去时期Cosmos生态Atom利用效率底、Cosmos Hub地位不高等问题的解决思路。新的Atom代币将作为分区区块链使用Cosmos Hub验证节点的手续费，允许分区获得Cosmos Hub的安全性保障。

       另外，2.0提案还改变了Atom代币的通胀过程，从过渡期开始，每月向国库发送1000万枚代币，大约通胀率是40%；后来因为社区的反对声音强烈，改为400万枚。新的提案投票于2022年11月14号截止，虽然赞成票超过否决票，但根据社区治理原则，否决票超过⅓，提案会被拒绝。最终否决票占37.39%，提案未通过。

  

       但是提案并未通过并不意味着验证者全盘否定82号提案。今年5月份，拆分后的关于流动性质押的新提案已经通过。该提案允许质押者不受锁定期限制，能在质押的同时，获得其他收益。

  6. Cosmos投资机构

       Cosmos的投资机构也是大佬云集，包含Paradigm、Polychain Capital、Dragonfly Capital、Binance Lab等等。

  • Paradigm是Web3行业内的顶级投资人，投资的Top行列应用有：Uniswap、Coinbase、Opensea、Compound；

  • Polychain Chain致力于投资Defi领域，比如：Polkadot、dydx、Avalanche；

  • Dragonfly Capital是一家有着技术匠心的投资者团队，它的80%以上的投资同样聚焦于Defi领域，如：MakerDao、dydx、1inch；

  • Binance Lab是币安内部的加密货币投资部门，于2019年对Cosmos进行了投资。

       这些实力强劲的投资人队伍也为Cosmos生态的发展提供了源源不断的动力。

  7. 竞争对比

       Cosmos、Polkadot、Avalanche都是跨链领域的排头兵，本文从投资机构、经济模型、底层逻辑和生态发展四个层面对这三个系统进行对比。

  

  8. Cosmos生态（项目）

       Cosmos生态项目目前已经超过248个，生态下管理的资产超过420亿美元；生态下的应用领域包含：智能合约（Smart Contract）、去中心化交易所（DEX）、NFT、游戏、社交、基建项目（Infrastructure）等。

       其中Defi领域锁仓量（TVL）排名前30的项目有：Cronos（286.3m）、Kava（205.89m）、Osmosis（70.2m）、Thorchain（64.17）、Canto（56.46m）（截止2023年10月数据）。

  

  （1）      Canto

       Canto是Cosmos生态中的Defi项目，且EVM兼容。Canto奉行高度的去中心化，不设立基金会，极大程度上依靠社区治理。在近期宣布和Polygon达成技术合作后，币价再次迎来小幅上涨。

       目前Canto已经布局完成Defi行业三板斧，包括DEX、Lending、稳定币均成功部署合约。其中，DEX被设计为无手续费，因此流动性提供者们，并不能从中获取到交易手续费，而只能获得原生代币CANTO奖励。NOTE是Canto根据超额抵押及算法制造出的稳定币，但是目前其币价并不时刻稳定在1美元。

       在DEX中有USDT和NOTE的交换池。需要提醒的是，Canto里的USDT是通过Gravity Bridge根据IBC（Inter-Blockchain Communication Protocol）转换而来，而 Gravity Bridge上的USDT又是通过在ETH上锁定一定数量的USDT，同时在另一条链上释放出同等价值的包装USDT。

       相对而言，Canto质押的收益率比无风险利率（美国国债利率）要高不少，但同样的风险也更大。

  （2）      Osmosis

       Osmosis是Cosmos生态中首个启动DEX活动，并实现大规模IBC交易规模的应用。与Uniswap不同， Osmosis可以允许开发者自主设定AMM参数，使用自定义的联合曲线。并且由于Osmosis是使用Cosmos SDK根据IBC协议创造的，所以它还可以与其他支持IBC协议的Cosmos链交互。

       Osmosis的另一个创新是Superfluid质押，即超流体质押。用户能在提供流动性的同时将代币质押给验证节点，获得两重收入。举个例子：假设Rabbit在Osmosis的Atom/Osmo的池子中提供500美元的Atom和500美元的Osmo，Rabbit可以作为流动性提供者（Liquidity Provider）获得一定收益，同时，它还能再将自己提供的500美元的Osmo质押给验证节点，获得双重收益。

       抗MEV：此外，Osmosis通过对验证者隐藏交易细节的方式，防止验证者通过改变交易的顺序获利。

       什么是MEV：比如有一笔交易会让某一代币价值暴涨，验证者通过在此交易前买入代币，在暴涨后卖出代币的方式攫取市场利润，这就是所谓的三明治攻击。

  （3）      Thorchain

       Thorchian比现在很多头部的DEX诞生都早，最开始出现在2018年币安的黑客马拉松比赛。类似于跨链的Uniswap，可以实现不同代币的互换。

       其原理与Uniswap V1类似，现在，Uniswap V3可以根据自定义交易对代币实现两两对换。Thorchain将所有代币放在一个池子里，以Thorchain原生代币RUNE作为桥接代币。

       举个例子：假设用户想实现以太币和比特币的兑换，Thorchain的原理是先用以太币换成RUNE，再把RUNE换成比特币。

  9. 写在最后

  总的来说，Cosmos的愿景极其美好且宏大，开发团队及社区人员也一直在以成为“区块链的互联网”而努力，但是就如在区块链世界中很多链一样，它总会经历几轮疯涨然后温水煮青蛙一般的慢慢平淡。Cosmos如今的情况也是如此。

  虽然星星很漂亮，但是如何让大家相信它能真的碰到星星，形成“我们能实现”的共识。