以太坊Proposer-Builder Separation（PBS）机制背景介绍 [page::0][page::3]

• PBS将区块提议者和构建者分离，构建者通过竞拍提交潜在区块，极大增加了交易选择权。

- 市场高度集中，Titan构建者占据约50%区块，前三大构建者合计超90%。

• 该机制虽提高了区块价值，但威胁去中心化目标。

数据集与交易类型划分 [page::4][page::5]

• 数据涵盖2024年12月3日8分钟内15,097个提议区块，含10,793独特交易哈希。

- 交易分类为公开（出现在公共内存池）、私有（多个构建者区块内出现但未在公共内存池）和专属（仅出现在单一构建者区块）。

• 539交易最终进入链中，清晰区分了不同类型。

专属交易的主导地位及价值贡献 [page::6][page::7]

• 约642个专属交易占非公开交易45%，其中533属于Titan构建者。

- 专属交易支付的手续费占赢块交易总费用的84%，私有和公开交易比例显著较低。

• 未包含在赢块的绝大多数交易（90%以上）为专属。

基于交易日志的专属交易复核与经济差异分析 [page::8][page::9]

• 使用交易日志识别功能相同或相似但哈希不同的专属交易，发现部分重复或近似策略交易多被视为私有。

- 调整后的数据显示，专属交易仍贡献77.2%的赢块交易费用，确认其为构建者盈利关键。

• 交易发送者（以合约地址计算）与构建者的独占关系仅能解释约7%的链上专属交易价值。

专属交易发送者与构建者关系多样性分析 [page::9][page::10][page::11]

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Builders | Transactions (From) | Share(%) | Fees (ETH) | Share(%) |

|------------|---------------------|----------|------------|----------|
| 1 | 3,338 | 63.85 | 80.6 | 59.2 |
| 2 | 1,356 | 25.9 | 35.1 | 25.8 |
| 3+ | 534 | 10.25 | 16.5 | 15 |

• 大多数专属交易发送者与仅一位构建者互动，但高价值专属交易更分散。

- 部分构建者的专属交易完全来源于唯一发送者，而部分几乎无此独占关系。

交易状态的动态变化及安全隐患 [page::12][page::13]

• 共有162笔专属交易多周期保持专属，174笔转为私有，12笔后进入公开内存池。

- 交易状态在单个拍卖周期内亦有变动，部分通过Flashbots Protect协议初期专属，后被其他构建者使用。

• 出现延迟公开的交易存在被夹击攻击风险，暴露用户安全隐患。

结论与贡献 [page::13]

• 专属交易为构建者最大收入来源，推动市场集中化。

- 发送者与构建者的独占关系仅占小部分专属交易价值。

• 交易状态动态变化增加了专属交易识别和市场公平性的挑战。

How Exclusive are Ethereum Transactions? Evidence from non-winning blocks — 详尽分析报告

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1. 元数据与概览（引言与报告概览）

• 报告标题: How Exclusive are Ethereum Transactions? Evidence from non-winning blocks

- 作者: Vabuk Pahari（Max-Planck-Institute for Software Systems）和Andrea Canidio（CoW Protocol）

• 发布日期: 2025年10月23日

- 研究主题: 以太坊区块链的Proposer-Builder Separation机制下，非胜出区块（未被链上采纳的区块）中交易的独占性及其对市场结构的影响

核心论点与结论摘要:

本文首次系统性地分析了以太坊Proposer-Builder Separation（PBS）体系内非胜出区块的交易构成，采用了2024年12月3日八分钟时间窗口内（包含38个链上确认区块）共15,097个提议区块数据。核心结论显示：

• “独占交易”（exclusive transactions，即只出现在单一构建者块中的交易）占据构建者收入的绝大部分，84%（或77.2%，根据不同的方法计量）；

- 只通过独占关系（即某发送者仅与单一构建者交互）能解释约7%的独占交易价值；

• 交易独占状态具有动态性，部分交易会由独占转为私有再到公开，部分独占交易被延时曝光于公共内存池，存在潜在攻击风险。

整体目的是揭示以太坊中心化倾向背后，独占交易的关键影响力以及其动态变化对交易安全性和市场公平性的隐忧。[page::0,1,2,13]

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2. 逐节深度解读

2.1 引言（Introduction）

• 关键论点: 以太坊的PBS机制中，将区块提议者（proposer）和区块构建者（builder）角色分离。提议者由持有至少32 ETH的用户随机选出，负责确定最终区块；构建者专业搜集交易（公共mempool与私有渠道）并通过竞拍提交带有报酬的候选区块。

- 背景分析: 该机制提高了包含高价值交易的效率，但市场高度集中，Titan等3大构建者占据90%以上市场份额，威胁以太坊的去中心化和权限无门槛原则。

• 难点: 仅通过链上数据难以识别“独占交易”，因为难辨交易是否仅给单一构建者或多方共享。

作者采集了15,097份提议区块样本，结合公共与私有内存池数据，结合哈希和时序分析将交易分为三类：公共交易（public）、私人共享交易（private）和独占交易（exclusive），并在不同时间区间内分类以观察状态转换。[page::0,1]

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2.2 结果总结（Summary of results）

• 样本中入链交易5576笔，其中：

- 4124笔公共交易
- 810笔私人交易
- 642笔独占交易（数量虽少但价值最大）

• 84%的手续费源自独占交易，高于私人11%和公共5%，确认独占交易是构建者收入的核心驱动力。

- 丢弃的5217笔交易中91%为独占交易。

• 交易“独占”并非因发送者与构建者长期独家合作。详细日志分析发现：

- 同一发送者提交给多个构建者的交易多为“功能等价”或“相似”交易；
- 即使重分类后，独占交易仍占77.2%的手续费份额。

• 动态性体现在：

- 一些独占交易在竞拍周期后变为公开或私人交易；
- 少量用户提交的交易最初独占但后进入公有memepool，存在延迟和被攻击风险（如“三明治攻击”）；

• 推断Flashbots私有内存池可能导致部分交易先独占后公开行为。[page::1,2,3,13]

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2.3 PBS机制背景（Background on PBS）

• PBS将提议者与构建者分离，构建者使用复杂算法采集并排序交易，包括：

- 公共内存池（所有人可见）
- 私有内存池（部分构建者可见），防范攻击

• 搜索者（searchers）自动提交套利及清算交易，偏好私有管道以保证执行速度及顺序。

- Relay中继协调构建者与提议者间的锁定竞价，类似连续升价拍卖，拍卖周期约12秒，竞价期间构建者可频繁修改块内容和报价。

• 地理与网络延迟影响中继和竞价动态，多个Relay同时运营，本研究主要基于“Agnostic Relay”的数据。[page::3,4]

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2.4 数据集细节（Dataset）

• 核心样本来自2024年12月3日下午2:37:35至2:45:25 UTC，覆盖以太坊块高21,322,622至21,322,660（共39个区块时段）。

- 补充数据包括：
- 链上实际确认区块及额外10个后续区块；
- 多Relay提交的区块哈希，用于交叉验证块内容；
- 公开内存池（mempool.guru）和两私有内存池（MEV Blocker，Flashbots Protect）数据；
- 基于以太坊归档节点(Erigon客户端)模拟交易执行，获取日志以检测功能相同交易。

• 期间有11个区块时段的提议者未接入Agnostic Relay，无竞价活动。

- 共采集15,097块，约占各大Relay总提交块的28.3%。

• 数据存在偏向，Beaverbuild构建者在本Relay的数据不足，可能导致对独占交易的低估。

- 平均每个竞拍周期有220至951块提议（中位509）。

• 交易排除“手续费接受交易”，共计分析10,793唯一交易哈希，入链交易5,576。[page::4,5]

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2.5 交易独占性分析（Results）

2.5.1 Figure 1图表释义与解析

• 图表内容: 展示不同竞价时间点（11秒至14秒），不同构建者之间区块交易共享比例热力图，反映不同构建者所含交易的相似度。

- 具体发现:
- 11秒时Titan、Rsync构建者间交易共享几乎为零，Beaverbuild与Flashbots共享度高；
- 随时间推移（12~14秒），整体交易相似度增加，但不同构建者之间仍有显著差异；
- Titan和Rsync作为主要构建者，独有交易比例较高；

• 结论: 交易存在明显构建者独有现象，佐证了独占交易的存在及其对市场结构的影响。[page::6]

2.5.2 交易分类及价值分布

• 在入链交易中，利用MempoolGuru辅助分类：

- 公共交易4,124笔
- 非公共交易1,452笔，其中部分为私有（被多个构建者共享）
- 独占交易642笔（占45%非公共交易）

• Titan构建者主宰了独占交易（533笔），其次为Rsync（107笔）。

- 交易费用中，独占交易贡献84%手续费，私有11%，公共5%。

• 未入链交易则91%为独占，表明独占交易除了是收入主力，也伴随大部分被拒绝交易。

数据限制: 由于Beaverbuild向本中继提交较少数据，可能低估了独占交易数量，尤其是Beaverbuild独占的交易。[page::6,7]

2.5.3 日志层面交易识别与重分类

• 问题：交易哈希不同但执行结果相同（功能重复）可能导致独占交易被高估。

- 解决方案：用交易日志（模拟执行结果）检测功能等效性，重定义“发送者”为交易调用的合约地址（to地址），更准确辨识搜索者提交的交易。

• 分类为：

- 完全重复（部分独占）交易：相同交易日志和费用
- 相似交易：相同交易类型，金额不同

• 结果：

- 171笔完全重复交易，费用差异几乎为零
- 494笔部分独占费用平均相差0.004178 ETH（约23%）
- 1179笔相似交易，费用差异约70%，差异经济意义显著

• 重分类后，独占交易手续费占比降为77.2%，证明独占交易依然是绝对主力。[page::7,8,9]

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2.6 发送者与构建者的关系分析（Relationship between searchers and builders）

• 使用Table 1和2，按发送者分别定义（from vs to地址）及筛选发送量≥5进行多维度分析：

- 统计独占交易笔数及贡献手续费；
- 仅一单发送者与单一构建者交互时，贡献约50%交易费用；
- 但限制到实际链上交易，仅约7%的独占交易价值能归因于发送者与构建者之间独占关系；

• 由Table 3根据单个构建者维度观察，显示不同构建者在独占关系中的依赖差异：

- Titan Builder有最多独占交易及独占发送者；
- 部分构建者独占关系极少或无；

• 说明绝大部分独占交易价值并非来自发送者-构建者的长期稳定独占合作，而是发送者在不同构建者之间提交不同“独占”交易的组合，这一点揭示了市场集中度驱动的复杂机制。[page::9,10,11]

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2.7 交易状态转换（Transactions’ transitions）

• 追踪1330笔跨周期交易状态变化：

- 公共交易大部分持续公开
- 部分私有交易会转为公共
- 独占交易则显著动态，162笔持续独占，174笔转为私有，12笔最终进入公共内存池，其中4笔被原独占构建者执行入链。

• 12笔交易多为普通用户交易（DEX路由如0x、1inch），起初被延迟独占，后曝光于公共池，暴露潜在攻击风险（包括已知三明治攻击案例）。

- 单个竞拍周期内，少数交易从独占被释放多构建者共享，主要涉及Flashbots Protect私有内存池，Flashbots构建者先临时保有独占权，若胜率低则共享给他人。

• 交易共享在竞拍周期内相对少见，但存在策略性释放机制，反映构建者间部分合作与竞争平衡。[page::11,12,13]

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3. 图表深度解读

图1（第6页）

• 描述: 四个热力图分别对应竞拍周期剩余11秒、12秒、13秒和14秒，x轴与y轴为各构建者（Titan、Rsync、Beaverbuild、Flashbots、其他），色度表示两个构建者块中交易的共享比例。

• 解读:

- 竞拍早期（11秒，图a）交易共享极低，尤其Rsync与其他构建者基本无共享；
- 随着时间推移（12-14秒）共享比例逐步上升，但Titan与其他构建者之间独占性仍明显（共享比率维持在50-70%间），体现强烈的构建者分工及市场集中现象；
- Beaverbuild和Flashbots共享率高，反映其交易池存在更多重叠，可能存在交易转发或协作机制；

• 联系文本说明: 支持论点—不同构建者块中包含显著不同交易，证实存在大量独占（exclusive）和私有交易，推动构建者市场集中风险。
• 局限与评论: 仅限Agnostic Relay部分数据，Beaverbuild参与度不足可能导致低估其影响力。[page::6]

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4. 估值分析

本报告非典型金融估值报告，不涉及公司财务估值，但将“费用收入”数据视为构建者市场价值的重要指标，重点分析了不同交易类型对构建者收入的贡献。

• 关键数字:

- 交易者支付总费用14.67 ETH；
- 其中独占交易贡献12.27 ETH（84%），私有1.66 ETH（11%），公共0.74 ETH（5%）；
- 重分类后独占交易费贡献仍达77.2%。

• 输入假设:

- 以交易哈希及模拟日志为分类依据；
- 公开与私有内存池数据来源公开可靠；
- 时间窗口短暂，反映短期市场特征。

此模型强调市场收入集中在少数构建者与独占交易手中，隐含对市场垄断力量的评估。

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5. 风险因素评估

• 集中度风险: 构建者市场高度集中，Titan单独产出约50%区块，前三大占90%以上，违背去中心化原则；

- 独占交易风险: 大量独占交易，尤其用户提交的独占交易存在延迟造成暴露风险，引发安全问题（如被三明治攻击）；

• 透明度低: 私有内存池和交易独占性导致链上数据难以全面反应真实交易状况；

- 数据局限性: 仅观察到Agnostic Relay部分数据，Beaverbuild数据缺失可能低估独占程度，可能存在样本偏差；

• 竞拍与交易共享动态: 交易状态在竞拍周期间及周期内可能变化，造成系统性不确定性；

- 缓解策略缺失: 文中未见具体缓解建议，隐含需改进协议设计保障交易公开透明并降低安全隐患。[page::0~13]

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6. 批判性视角与细微差别

• 该报告基于极为短暂（8分钟）和局限的时间窗口，市场动态可能随时间变化；

- 数据集存在明显偏向（Beaverbuild数据缺失），对独占交易的估计可能有偏差；

• 采用日志比对精细划分独占与私有交易，虽补偿了哈希级别简单分类的不足，但或遗漏部分复杂相似；

- “发送者”定义从from到to的调整体现了作者对搜索者行为的深刻理解，也可能对结果产生一定影响；

• 未明确定义独占交易对用户体验的影响深度，仅通过收入份额反映经济重要性；

- 虽披露了交易状态变化，推断背后动机仍属猜测，如Flashbots私有池行为未有确凿实证。

总体，报告平衡详实，慎重利用模拟及多源数据，对现实生态动态具有较强洞察，唯需注意上述潜在偏差和非充分揭露的复杂行为。[page::7~13]

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7. 结论性综合

本报告创新地使用非胜出区块数据，精细区分以太坊交易的“公开”、“私有”和“独占”状态，揭示了构建者市场深度集中和独占交易对构建者收入的主导作用。关键发现包括：

• 独占交易虽在数量上少于公共交易，但贡献超过77%-84%的构建者手续费收入，成为推动市场集中和构建者垄断力量的关键驱动力；

- 绝大多数独占交易价值未能通过发送者与构建者独占关系解释，表明发送者往往将不同（可能相似）独占交易并行发送给多构建者，以最大化收益；

• 交易的独占状态动态变化，部分区块早期独占的交易后被释放至公共或私有池，特别是Flashbots Protect内存池扮演着重要角色；

- 有12笔用户生成的交易因独占延迟最终进入公共内存池，暴露于攻击风险，包括已确认的三明治攻击案例；

• 图表深刻揭示不同构建者间交易共享的差异性及竞拍进程中交易释放行为；

- 研究数据和方法体现高水平的跨数据融合和交易执行模拟技术，为理解以太坊的区块构建机制提供开创性视角。

综上，作者明确表态，以独占交易为核心机制的市场动态是以太坊区块构建市场高度集中的决定性因素。该发现为设计更公平开放的区块链交易传播与竞价机制提供了理论和实证基础，同时对交易安全和去中心化目标提出挑战。[page::0~14]

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参考

• 文中所有观点、数据均有严格页码标注，确保内容可溯源。

- 该分析基于2024年12月3日八分钟的以太坊区块数据，应用于理解PBS机制下的市场行为与风险。

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此报告综合了所有章节以及图表详解，给出了一份全面且深入的行业研究报告剖析。希望对理解以太坊交易生态及区块构建市场的结构与竞争格局提供有力支持。

报告