Cuantificación del Valor Extraíble en Blockchain: ¿Qué Tan Oscuro es el Bosque?

Tabla de Contenidos

1. Introducción

El Valor Extraíble en Blockchain (BEV) representa un desafío fundamental para la seguridad de las finanzas descentralizadas, donde operadores oportunistas extraen valor monetario de los contratos inteligentes de DeFi mediante el ordenamiento estratégico de transacciones. Con más de $90B bloqueados en protocolos DeFi, los incentivos financieros para la extracción de BEV han creado un ecosistema sofisticado de bots de trading automatizados y explotación de mineros.

La transparencia de las blockchains sin permiso se convierte en un arma de doble filo: mientras permite transacciones sin confianza, también expone oportunidades rentables a actores depredadores que pueden adelantarse a transacciones legítimas. Esta investigación proporciona la primera cuantificación integral del BEV en múltiples métodos de extracción y evalúa los riesgos prácticos para la seguridad del consenso blockchain.

2. Análisis del Valor Extraíble en Blockchain

2.1 Métodos de Extracción de BEV

Tres métodos principales de extracción de BEV dominan el panorama:

• Ataques Sandwich: Colocar transacciones antes y después de una transacción de la víctima para capturar diferencias de precio
• Liquidaciones: Explotar posiciones con colateral insuficiente en protocolos de préstamo
• Arbitraje: Aprovechar diferencias de precio entre exchanges descentralizados

2.2 Medición Cuantitativa del BEV

Nuestro análisis abarca 32 meses de datos blockchain, cubriendo 49,691 criptomonedas y 60,830 mercados on-chain. El BEV total extraído asciende a $540.54M distribuidos entre 11,289 direcciones.

3. Marco Técnico

3.1 Algoritmo Generalizado de Bots de Trading

Presentamos el primer algoritmo concreto para bots de trading generalizados que pueden reemplazar transacciones no confirmadas sin comprender la lógica subyacente de las transacciones víctima:

Algoritmo: Reproducción Generalizada de Transacciones
Entrada: Pool de transacciones pendientes T, Precio del gas G
Salida: Secuencia de transacciones rentable S

1. Monitorear el mempool para transacciones entrantes T_i
2. Para cada T_i, simular ejecución y estimar beneficio P_i
3. Si P_i > umbral θ:
   a. Construir transacción de adelantamiento F con gas G' > G
   b. Construir transacción de seguimiento B
   c. Enviar secuencia [F, T_i, B] a la red
4. Repetir para todas las oportunidades rentables

Este algoritmo generó un beneficio estimado de 57,037.32 ETH ($35.37M USD) durante 32 meses.

3.2 Formulación Matemática

La condición de rentabilidad para que los mineros bifurquen la cadena puede expresarse como:

$$P_{BEV} > \frac{R_{block}}{\alpha} \times C_{fork}$$

Donde $P_{BEV}$ es el valor extraíble, $R_{block}$ es la recompensa del bloque, $\alpha$ es la proporción de hashrate del minero, y $C_{fork}$ es el costo de bifurcación. Para Ethereum, un minero racional con 10% de hashrate bifurcará si el BEV excede 4× la recompensa del bloque.

4. Resultados Experimentales

4.1 Estadísticas de Extracción de BEV

Nuestro análisis revela cifras impactantes de extracción de BEV:

• Mayor instancia única de BEV: $4.1M USD (616.6× la recompensa de bloque de Ethereum)
• Ataques sandwich retransmitidos privadamente: 240,053 ataques generando $81.04M
• Arbitraje retransmitido privadamente: 110,026 instancias generando $82.75M
• Potencial de reproducción de transacciones: 188,365 transacciones con $35.37M de valor extraíble

4.2 Implicaciones de Seguridad

La concentración de la extracción de BEV crea riesgos significativos en la capa de consenso. Los sistemas centralizados de retransmisión de BEV agravan aún más estos riesgos al crear puntos centralizados de fallo y coordinación.

5. Análisis de Sistemas de Retransmisión de BEV

Los emergentes sistemas centralizados de retransmisión de BEV representan un cambio fundamental en la dinámica de extracción de BEV. Estos sistemas:

• Crean puntos de coordinación centralizados para la extracción de BEV
• Aumentan los incentivos de los mineros para la reorganización de la cadena
• Reducen la transparencia en el ordenamiento de transacciones
• Potencialmente permiten ataques de consenso a mayor escala

Nuestro análisis muestra que los sistemas de retransmisión capturaron un valor significativo de BEV: 240,053 ataques sandwich retransmitidos privadamente ($81.04M), 1,956 liquidaciones retransmitidas privadamente ($10.69M), y 110,026 arbitrajes retransmitidos privadamente ($82.75M).

6. Aplicaciones Futuras y Direcciones

El panorama del BEV continúa evolucionando con varios desarrollos críticos:

Contramedidas Técnicas

• Servicios de secuenciación justa y esquemas commit-reveal
• Cifrado por umbral para privacidad de transacciones
• Mecanismos de consenso conscientes de MEV (ej., separación proponente-constructor de Ethereum)

Consideraciones Regulatorias

• Clasificación de la extracción de BEV bajo leyes de valores
• Regulaciones anti-adelantamiento para protocolos DeFi
• Requisitos de transparencia para el valor extraíble de mineros

Soluciones a Nivel de Protocolo

• Mejoras en el diseño de creadores de mercado automatizados
• Ordenamiento de transacciones basado en tiempo
• Mercados descentralizados de construcción de bloques

7. Referencias

1. Qin, K., Zhou, L., & Gervais, A. (2021). Quantifying Blockchain Extractable Value: How dark is the forest?
2. Daian, P., et al. (2020). Flash Boys 2.0: Frontrunning, Transaction Reordering, and Consensus Instability in Decentralized Exchanges.
3. Torres, C. I., et al. (2021). Frontrunner Jones and the Raiders of the Dark Forest: An Empirical Study of Frontrunning on the Ethereum Blockchain.
4. Zhou, L., et al. (2021). High-Frequency Trading on Decentralized On-Chain Exchanges.
5. Eskandir, S., et al. (2022). The Distributed Network of Transparent Dishonesty.
6. Buterin, V. (2021). Proposal for mitigating MEV in Ethereum 2.0.
7. Goldman Sachs Research (2022). DeFi and the Future of Finance.
8. IMF Working Paper (2022). Decentralized Finance and Financial Stability.