Quantificazione del Valore Estraibile su Blockchain: Quanto è Oscura la Foresta?

Indice dei Contenuti

1. Introduzione

Il Valore Estraibile su Blockchain (BEV) rappresenta una sfida fondamentale per la sicurezza della finanza decentralizzata, dove trader opportunistici estraggono valore monetario dagli smart contract DeFi attraverso un ordinamento strategico delle transazioni. Con oltre $90B bloccati nei protocolli DeFi, gli incentivi finanziari per l'estrazione del BEV hanno creato un ecosistema sofisticato di bot di trading automatizzati e sfruttamento dei miner.

La trasparenza delle blockchain permissionless diventa un'arma a doppio taglio: mentre abilita transazioni trustless, espone anche opportunità redditizie ad attori predatori che possono effettuare front-running su transazioni legittime. Questa ricerca fornisce la prima quantificazione completa del BEV attraverso molteplici metodi di estrazione e valuta i rischi pratici per la sicurezza del consenso blockchain.

2. Analisi del Valore Estraibile su Blockchain

2.1 Metodi di Estrazione del BEV

Tre metodi primari di estrazione del BEV dominano il panorama:

• Attacchi Sandwich: Posizionare transazioni prima e dopo una transazione della vittima per catturare le differenze di prezzo
• Liquidazioni: Sfruttare posizioni sotto-collateralizzate nei protocolli di prestito
• Arbitraggio: Capitalizzare le differenze di prezzo tra exchange decentralizzati

2.2 Misurazione Quantitativa del BEV

La nostra analisi copre 32 mesi di dati blockchain, comprendendo 49.691 criptovalute e 60.830 mercati on-chain. Il BEV totale estratto ammonta a $540.54M distribuiti tra 11.289 indirizzi.

3. Quadro Tecnico

3.1 Algoritmo Generalizzato per Trading Bot

Introduciamo il primo algoritmo concreto per trading bot generalizzati che possono sostituire transazioni non confermate senza comprendere la logica sottostante delle transazioni vittima:

Algoritmo: Replay Generalizzato di Transazioni
Input: Pool di transazioni in sospeso T, Prezzo del gas G
Output: Sequenza di transazioni redditizie S

1. Monitora il mempool per transazioni in arrivo T_i
2. Per ogni T_i, simula l'esecuzione e stima il profitto P_i
3. Se P_i > soglia θ:
   a. Costruisci transazione di front-running F con gas G' > G
   b. Costruisci transazione di back-running B
   c. Invia la sequenza [F, T_i, B] alla rete
4. Ripeti per tutte le opportunità redditizie

Questo algoritmo ha prodotto un profitto stimato di 57.037,32 ETH ($35.37M USD) in 32 mesi.

3.2 Formalizzazione Matematica

La condizione di redditività per cui i miner possono effettuare il fork della catena può essere espressa come:

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

Dove $P_{BEV}$ è il valore estraibile, $R_{block}$ è la ricompensa del blocco, $\alpha$ è la proporzione di hashrate del miner, e $C_{fork}$ è il costo del fork. Per Ethereum, un miner razionale con il 10% di hashrate effettuerà il fork se il BEV supera 4× la ricompensa del blocco.

4. Risultati Sperimentali

4.1 Statistiche sull'Estrazione del BEV

La nostra analisi rivela cifre sbalorditive sull'estrazione del BEV:

• Singola istanza BEV più alta: $4.1M USD (616,6× la ricompensa del blocco Ethereum)
• Attacchi sandwich inoltrati privatamente: 240.053 attacchi con un rendimento di $81.04M
• Arbitraggi inoltrati privatamente: 110.026 istanze con un rendimento di $82.75M
• Potenziale di replay delle transazioni: 188.365 transazioni con $35.37M di valore estraibile

4.2 Implicazioni per la Sicurezza

La concentrazione dell'estrazione del BEV crea rischi significativi a livello di consenso. I sistemi di relay BEV centralizzati aggravano ulteriormente questi rischi creando punti centralizzati di fallimento e coordinamento.

5. Analisi dei Sistemi di Relay BEV

I sistemi di relay BEV centralizzati emergenti rappresentano un cambiamento fondamentale nelle dinamiche di estrazione del BEV. Questi sistemi:

• Creano punti di coordinamento centralizzati per l'estrazione del BEV
• Aumentano gli incentivi dei miner per la riorganizzazione della catena
• Riducono la trasparenza nell'ordinamento delle transazioni
• Potenzialmente abilitano attacchi al consenso su larga scala

La nostra analisi mostra che i sistemi di relay hanno catturato un valore BEV significativo: 240.053 attacchi sandwich inoltrati privatamente ($81.04M), 1.956 liquidazioni inoltrate privatamente ($10.69M), e 110.026 arbitraggi inoltrati privatamente ($82.75M).

6. Applicazioni Future & Direzioni

Il panorama del BEV continua ad evolversi con diversi sviluppi critici:

Contromisure Tecniche

• Servizi di sequenziamento equo e schemi commit-reveal
• Crittografia soglietale per la privacy delle transazioni
• Meccanismi di consenso consapevoli del MEV (es. separazione proposer-builder di Ethereum)

Considerazioni Regolatorie

• Classificazione dell'estrazione del BEV sotto le leggi sui titoli
• Regolamentazioni anti-front-running per i protocolli DeFi
• Requisiti di trasparenza per il valore estraibile dai miner

Soluzioni a Livello di Protocollo

• Miglioramenti nel design degli automated market maker
• Ordinamento delle transazioni basato sul tempo
• Mercati decentralizzati per la costruzione dei blocchi

7. Riferimenti

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.