ارزش استخراج‌پذیر بلاک‌چین: جنگل تا چه حد تاریک است؟

فهرست مطالب

1. مقدمه

ارزش استخراج‌پذیر بلاک‌چین (BEV) نمایانگر یک چالش اساسی برای امنیت مالی غیرمتمرکز است، جایی که معامله‌گران فرصت‌طلب ارزش پولی را از طریق ترتیب‌دهی استراتژیک تراکنش‌ها از قراردادهای هوشمند DeFi استخراج می‌کنند. با وجود بیش از ۹۰ میلیارد دلار سرمایه قفل شده در پروتکل‌های DeFi، انگیزه‌های مالی برای استخراج BEV یک اکوسیستم پیچیده از ربات‌های معامله‌گری خودکار و بهره‌برداری از ماینرها ایجاد کرده‌اند.

شفافیت بلاک‌چین‌های بدون مجوز به یک شمشیر دو لبه تبدیل شده است: در حالی که تراکنش‌های بدون نیاز به اعتماد را ممکن می‌سازد، فرصت‌های سودآور را نیز در معرض بازیگران شکارچی قرار می‌دهد که می‌توانند تراکنش‌های قانونی را پیش‌دستی کنند. این پژوهش اولین کمی‌سازی جامع از BEV در میان روش‌های استخراج متعدد را ارائه می‌دهد و ریسک‌های عملی برای امنیت اجماع بلاک‌چین را ارزیابی می‌کند.

2. تحلیل ارزش استخراج‌پذیر بلاک‌چین

2.1 روش‌های استخراج BEV

سه روش اصلی استخراج BEV بر این عرصه تسلط دارند:

• حملات ساندویچی: قرار دادن تراکنش‌ها قبل و بعد از تراکنش قربانی برای تصاحب تفاوت‌های قیمتی
• تصفیه‌ها: بهره‌برداری از موقعیت‌های کم‌وجهه در پروتکل‌های وام‌دهی
• آربیتراژ: سرمایه‌گذاری روی تفاوت‌های قیمت در صرافی‌های غیرمتمرکز

2.2 سنجش کمی BEV

تحلیل ما ۳۲ ماه داده بلاک‌چین را پوشش می‌دهد، شامل ۴۹,۶۹۱ ارز رمزنگاری شده و ۶۰,۸۳۰ بازار زنجیره‌ای. کل BEV استخراج شده به مبلغ ۵۴۰.۵۴ میلیون دلار می‌رسد که بین ۱۱,۲۸۹ آدرس توزیع شده است.

3. چارچوب فنی

3.1 الگوریتم عمومی ربات‌های معامله‌گری

ما اولین الگوریتم مشخص برای ربات‌های معامله‌گری عمومی را معرفی می‌کنیم که می‌تواند تراکنش‌های تأیید نشده را بدون درک منطق زیرین تراکنش‌های قربانی جایگزین کند:

الگوریتم: بازپخش عمومی تراکنش
ورودی: استخر تراکنش‌های معلق T، قیمت گاز G
خروجی: دنباله سودآور تراکنش S

1. نظارت بر ممپول برای تراکنش‌های ورودی T_i
2. برای هر T_i، شبیه‌سازی اجرا و تخمین سود P_i
3. اگر P_i > آستانه θ:
   الف. ساخت تراکنش پیش‌دستی F با گاز G' > G
   ب. ساخت تراکنش پس‌دستی B
   ج. ارسال دنباله [F, T_i, B] به شبکه
4. تکرار برای تمام فرصت‌های سودآور

این الگوریتم طی ۳۲ ماه سود تخمینی ۵۷,۰۳۷.۳۲ اتر (معادل ۳۵.۳۷ میلیون دلار آمریکا) به دست آورد.

3.2 فرمول‌بندی ریاضی

شرط سودآوری برای فورک کردن زنجیره توسط ماینرها را می‌توان اینگونه بیان کرد:

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

که در آن $P_{BEV}$ ارزش استخراج‌پذیر، $R_{block}$ پاداش بلاک، $\alpha$ نسبت هش‌ریت ماینر، و $C_{fork}$ هزینه فورک است. برای اتریوم، یک ماینر منطقی با ۱۰٪ هش‌ریت در صورتی فورک خواهد کرد که BEV از ۴ برابر پاداش بلاک بیشتر شود.

4. نتایج تجربی

4.1 آمار استخراج BEV

تحلیل ما ارقام حیرت‌آور استخراج BEV را آشکار می‌کند:

• بزرگترین نمونه تک‌جلسه‌ای BEV: ۴.۱ میلیون دلار آمریکا (۶۱۶.۶ برابر پاداش بلاک اتریوم)
• حملات ساندویچی رله خصوصی: ۲۴۰,۰۵۳ حمله با بازده ۸۱.۰۴ میلیون دلار
• آربیتراژ رله خصوصی: ۱۱۰,۰۲۶ نمونه با بازده ۸۲.۷۵ میلیون دلار
• پتانسیل بازپخش تراکنش: ۱۸۸,۳۶۵ تراکنش با ۳۵.۳۷ میلیون دلار ارزش استخراج‌پذیر

4.2 پیامدهای امنیتی

تمرکز استخراج BEV ریسک‌های قابل توجهی در لایه اجماع ایجاد می‌کند. سیستم‌های متمرکز رله BEV این ریسک‌ها را با ایجاد نقاط متمرکز شکست و هماهنگی بیشتر تشدید می‌کنند.

5. تحلیل سیستم‌های رله BEV

سیستم‌های متمرکز رله BEV در حال ظهور نمایانگر یک تغییر اساسی در پویایی‌های استخراج BEV هستند. این سیستم‌ها:

• نقاط هماهنگی متمرکز برای استخراج BEV ایجاد می‌کنند
• انگیزه ماینرها برای بازآرایی زنجیره را افزایش می‌دهند
• شفافیت در ترتیب‌دهی تراکنش‌ها را کاهش می‌دهند
• به طور بالقوه حملات اجماع در مقیاس بزرگتر را ممکن می‌سازند

تحلیل ما نشان می‌دهد که سیستم‌های رله ارزش قابل توجهی از BEV را تصاحب کرده‌اند: ۲۴۰,۰۵۳ حمله ساندویچی رله خصوصی (۸۱.۰۴ میلیون دلار)، ۱,۹۵۶ تصفیه رله خصوصی (۱۰.۶۹ میلیون دلار)، و ۱۱۰,۰۲۶ آربیتراژ رله خصوصی (۸۲.۷۵ میلیون دلار).

6. کاربردها و جهت‌های آینده

چشم‌انداز BEV با چندین توسعه حیاتی همچنان در حال تکامل است:

اقدامات متقابل فنی

• خدمات ترتیب‌دهی منصفانه و طرح‌های commit-reveal
• رمزنگاری آستانه‌ای برای حریم خصوصی تراکنش
• مکانیسم‌های اجماع آگاه از MEV (مانند جداسازی پیشنهاددهنده-سازنده در اتریوم)

ملاحظات نظارتی

• طبقه‌بندی استخراج BEV تحت قوانین اوراق بهادار
• مقررات ضد پیش‌دستی برای پروتکل‌های DeFi
• الزامات شفافیت برای ارزش استخراج‌پذیر ماینر

راه‌حل‌های سطح پروتکل

• بهبودهای طراحی بازارساز خودکار
• ترتیب‌دهی تراکنش مبتنی بر زمان
• بازارهای غیرمتمرکز ساخت بلاک

7. مراجع

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.