Cross-Chain Arbitrage: The Next Frontier of MEV in Decentralized Finance

去中心化金融（DeFi）市场分布在第一层（L1）和第二层（L2）区块链上，依赖套利机制来保持价格的一致性。目前，大多数价格差异是通过与中心化交易所（CEX）对齐而消除的，因为这些交易所拥有深厚的流动性以及快速的交易执行能力，成为价格发现的主要场所。随着交易量逐渐迁移到链上，跨链套利将成为去中心化交易所（DEX）之间价格对齐的核心机制。然而，尽管套利对 DeFi 的发展至关重要，并且链上的透明度使得真实活动可以被追踪（而 CEX 到 DEX 的套利则难以做到这一点），现有的研究仍然局限于概念性概述和假设性的机会分析。 我们通过构建一个利润-成本模型并结合为期一年的测量数据，深入研究了跨链套利。该模型表明，机会出现的频率、跨链桥接所需的时间以及代币贬值程度共同决定了基于库存执行还是基于桥接执行更为有利可图。在实证分析中，我们研究了从 2023 年 9 月至 2024 年 8 月这一年内九条区块链上的交易数据，共识别出 242,535 笔已执行的套利交易，总交易量达到 8.6864 亿美元。这些活动主要集中在以太坊为中心的 L1-L2 对之间，在研究期间增长了 5.5 倍，并且在 Dencun 升级（2024 年 3 月 13 日）之后出现了显著增长——表现为更高的交易量、更多的交易次数以及更低的费用。大多数交易使用预先部署的库存（占比 66.96%），并在 9 秒内完成结算；而基于桥接的套利交易则需要 242 秒，这突显了当前跨链桥接技术的延迟成本。市场集中度较高：五个最大的地址执行了超过一半的交易量，其中仅一个地址在 Dencun 升级后便占据了近 40% 的日交易量。 我们得出结论，跨链套利促进了垂直整合，导致排序基础设施和经济权力的进一步集中，从而加剧了审查、活跃性和最终性等风险。为了应对这些威胁，去中心化区块生成以及降低进入门槛变得至关重要。

本文研究了跨链套利在去中心化金融（DeFi）市场中的作用，探讨如何通过套利机制实现不同区块链上的价格对齐。这是一个新兴但关键的问题，因为随着交易量从中心化交易所（CEX）转向链上DEX，跨链套利将成为价格发现的主要机制。

论文提出了一个利润-成本模型来分析跨链套利的执行方式，并结合一年的实际数据进行测量。模型指出，机会频率、桥接时间以及代币贬值是决定库存型或桥接型套利更盈利的关键因素。相比现有研究，该论文首次提供了大规模实证数据，揭示了套利活动的分布、增长趋势及执行方式。

1. 数据覆盖九条区块链，包含242,535次实际套利交易，总交易量达8.68亿美元；2. 发现套利活动集中在以太坊相关的L1-L2对，并在Dencun升级后显著增长；3. 库存型套利占66.96%，其结算时间仅为9秒，而桥接型套利需要242秒，凸显当前桥接技术的延迟问题；4. 市场高度集中，前五大地址占据了超过一半的交易量；5. 论文强调了去中心化区块构建和降低进入门槛的重要性，以应对潜在的权力集中问题。未提及开源代码，但实验设计详尽且基于真实交易数据。

相关研究包括：1. 「Arbitrage in Decentralized Finance: A Theoretical Framework」，主要提供理论框架而非实证数据；2. 「Measuring Liquidity and Arbitrage on CEX vs DEX」，聚焦于CEX与DEX之间的流动性差异；3. 「Bridging Costs and Latency in Cross-Chain Transactions」，深入研究跨链桥接的成本与延迟问题；4. 「Economic Centralization Risks in DeFi」，讨论DeFi中经济权力集中的风险及其影响。