Mengukur Nilai Boleh Ekstrak Rantaian Blok: Betapa Gelapnya Hutan Ini?

Kandungan

1. Pengenalan

Nilai Boleh Ekstrak Rantaian Blok (BEV) mewakili cabaran asas kepada keselamatan kewangan terpencar, di mana pedagang oportunis mengekstrak nilai kewangan daripada kontrak pintar DeFi melalui penyusunan transaksi strategik. Dengan lebih $90B terkunci dalam protokol DeFi, insentif kewangan untuk pengekstrakan BEV telah mencipta ekosistem canggih bot dagangan automatik dan eksploitasi pelombong.

Ketelusan rantaian blok tanpa kebenaran menjadi pedang bermata dua: sambil membolehkan transaksi tanpa kepercayaan, ia juga mendedahkan peluang menguntungkan kepada pelaku pemangsa yang boleh mendahului transaksi sah. Penyelidikan ini memberikan pengukuran komprehensif pertama BEV merentasi pelbagai kaedah pengekstrakan dan menilai risiko praktikal kepada keselamatan konsensus rantaian blok.

2. Analisis Nilai Boleh Ekstrak Rantaian Blok

2.1 Kaedah Pengekstrakan BEV

Tiga kaedah pengekstrakan BEV utama mendominasi landskap:

• Serangan Sandwich: Meletakkan transaksi sebelum dan selepas transaksi mangsa untuk menangkap perbezaan harga
• Pelupusan: Mengeksploitasi kedudukan kurang cagaran dalam protokol pinjaman
• Arbitaj: Memanfaatkan perbezaan harga merentasi pertukaran terpencar

2.2 Pengukuran BEV Kuantitatif

Analisis kami merangkumi 32 bulan data rantaian blok, meliputi 49,691 kriptomatawang dan 60,830 pasaran atas-rantai. Jumlah BEV diekstrak berjumlah $540.54J diagihkan antara 11,289 alamat.

3. Kerangka Teknikal

3.1 Algoritma Bot Dagangan Teritlak

Kami memperkenalkan algoritma konkrit pertama untuk bot dagangan teritlak yang boleh menggantikan transaksi tidak disahkan tanpa memahami logik asas transaksi mangsa:

Algoritma: Main Semula Transaksi Teritlak
Input: Kolam transaksi tertunda T, Harga gas G
Output: Urutan transaksi menguntungkan S

1. Pantau mempool untuk transaksi masuk T_i
2. Untuk setiap T_i, simulasi pelaksanaan dan anggar keuntungan P_i
3. Jika P_i > ambang θ:
   a. Bina transaksi mendahului F dengan gas G' > G
   b. Bina transaksi mengikuti B
   c. Hantar urutan [F, T_i, B] ke rangkaian
4. Ulangi untuk semua peluang menguntungkan

Algoritma ini menghasilkan anggaran keuntungan 57,037.32 ETH ($35.37J USD) selama 32 bulan.

3.2 Formulasi Matematik

Syarat keuntungan untuk pelombong memfork rantai boleh dinyatakan sebagai:

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

Di mana $P_{BEV}$ ialah nilai boleh ekstrak, $R_{blok}$ ialah ganjaran blok, $\alpha$ ialah perkadaran hashrate pelombong, dan $C_{fork}$ ialah kos forking. Untuk Ethereum, pelombong rasional dengan 10% hashrate akan fork jika BEV melebihi 4× ganjaran blok.

4. Keputusan Eksperimen

4.1 Statistik Pengekstrakan BEV

Analisis kami mendedahkan angka pengekstrakan BEV yang mengejutkan:

• Instans BEV tunggal tertinggi: $4.1J USD (616.6× ganjaran blok Ethereum)
• Serangan sandwich geganti persendirian: 240,053 serangan menghasilkan $81.04J
• Arbitaj geganti persendirian: 110,026 instans menghasilkan $82.75J
• Potensi main semula transaksi: 188,365 transaksi dengan $35.37J nilai boleh ekstrak

4.2 Implikasi Keselamatan

Pemusatan pengekstrakan BEV mencipta risiko ketara pada lapisan konsensus. Sistem geganti BEV terpusat memburukkan lagi risiko ini dengan mencipta titik kegagalan dan penyelarasan terpusat.

5. Analisis Sistem Geganti BEV

Sistem geganti BEV terpusat yang muncul mewakili peralatan asas dalam dinamik pengekstrakan BEV. Sistem ini:

• Mencipta titik penyelarasan terpusat untuk pengekstrakan BEV
• Meningkatkan insentif pelombong untuk penyusunan semula rantai
• Mengurangkan ketelusan dalam penyusunan transaksi
• Berpotensi membolehkan serangan konsensus berskala lebih besar

Analisis kami menunjukkan sistem geganti menangkap nilai BEV ketara: 240,053 serangan sandwich geganti persendirian ($81.04J), 1,956 pelupusan geganti persendirian ($10.69J), dan 110,026 arbitaj geganti persendirian ($82.75J).

6. Aplikasi & Hala Tuju Masa Depan

Landskap BEV terus berkembang dengan beberapa perkembangan kritikal:

Lawan Tindak Teknikal

• Perkhidmatan penjujukan adil dan skim komit-bongkar
• Penyulitan ambang untuk privasi transaksi
• Mekanisme konsensus sedar-MEV (cth., pemisahan pencadang-pembina Ethereum)

Pertimbangan Pengawalseliaan

• Klasifikasi pengekstrakan BEV di bawah undang-undang sekuriti
• Peraturan anti-mendahului untuk protokol DeFi
• Keperluan ketelusan untuk nilai boleh ekstrak pelombong

Penyelesaian Tahap Protokol

• Penambahbaikan reka bentuk pembuat pasaran automatik
• Penyusunan transaksi berasaskan masa
• Pasaran pembinaan blok terpencar

7. Rujukan

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.