量化区块链可提取价值：黑暗森林究竟有多暗？

1. 引言

区块链可提取价值(BEV)对去中心化金融安全构成了根本性挑战，机会主义交易者通过战略性交易排序从DeFi智能合约中提取货币价值。随着超过900亿美元锁定在DeFi协议中，BEV提取的财务激励催生了一个由自动化交易机器人和矿工利用组成的复杂生态系统。

无需许可区块链的透明度成为一把双刃剑：在实现无需信任交易的同时，也将盈利机会暴露给能够抢跑合法交易的掠夺性行为者。本研究首次对多种提取方法中的BEV进行全面量化，并评估了区块链共识安全的实际风险。

2. 区块链可提取价值分析

2.1 BEV提取方法

三种主要的BEV提取方法主导了这一领域：

三明治攻击：在受害者交易前后放置交易以捕获价差
清算：利用借贷协议中的抵押不足头寸
套利：利用去中心化交易所之间的价格差异

2.2 BEV量化测量

我们的分析涵盖了32个月的区块链数据，覆盖49,691种加密货币和60,830个链上市场。提取的BEV总额达5.4054亿美元，分布在11,289个地址中。

按类型划分的BEV分布：

三明治攻击：750,529次攻击，产生1.7434亿美元
清算：31,057笔交易，产生8,918万美元
套利：1,151,448笔交易，产生2.7702亿美元

3. 技术框架

3.1 通用交易机器人算法

我们首次提出了通用交易机器人的具体算法，该算法无需理解受害者交易的底层逻辑即可替换未确认交易：

算法：通用交易重放
输入：待处理交易池T，Gas价格G
输出：盈利交易序列S

1. 监控内存池中的传入交易T_i
2. 对每个T_i，模拟执行并估算利润P_i
3. 如果P_i > 阈值θ：
   a. 构建Gas价格G' > G的抢跑交易F
   b. 构建尾随交易B
   c. 将序列[F, T_i, B]提交到网络
4. 对所有盈利机会重复此过程

该算法在32个月内产生了约57,037.32 ETH（3,537万美元）的估计利润。

3.2 数学公式

矿工分叉链的盈利条件可表示为：

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

其中$P_{BEV}$是可提取价值，$R_{block}$是区块奖励，$\alpha$是矿工算力比例，$C_{fork}$是分叉成本。对于以太坊，拥有10%算力的理性矿工在BEV超过区块奖励4倍时将进行分叉。

4. 实验结果

4.1 BEV提取统计

我们的分析揭示了惊人的BEV提取数据：

最高单次BEV实例：410万美元（以太坊区块奖励的616.6倍）
私有中继三明治攻击：240,053次攻击，产生8,104万美元
私有中继套利：110,026个实例，产生8,275万美元
交易重放潜力：188,365笔交易，具有3,537万美元可提取价值

4.2 安全影响

BEV提取的集中化造成了显著的共识层风险。中心化的BEV中继系统通过创建中心化的故障点和协调点，进一步加剧了这些风险。

5. BEV中继系统分析

新兴的中心化BEV中继系统代表了BEV提取动态的根本性转变。这些系统：

为BEV提取创建中心化协调点
增加了矿工进行链重组的激励
降低了交易排序的透明度
可能实现更大规模的共识攻击

我们的分析显示，中继系统捕获了显著的BEV价值：240,053次私有中继三明治攻击（8,104万美元），1,956次私有中继清算（1,069万美元），以及110,026次私有中继套利（8,275万美元）。

6. 未来应用与方向

BEV格局随着几个关键发展而持续演变：

技术对策

公平排序服务和提交-揭示方案
用于交易隐私的阈值加密
MEV感知共识机制（如以太坊的提议者-构建者分离）

监管考量

根据证券法对BEV提取进行分类
针对DeFi协议的反抢跑监管
矿工可提取价值的透明度要求

协议级解决方案

自动化做市商设计改进
基于时间的交易排序
去中心化的区块构建市场

7. 参考文献

Qin, K., Zhou, L., & Gervais, A. (2021). 量化区块链可提取价值：黑暗森林究竟有多暗？
Daian, P., 等. (2020). Flash Boys 2.0：去中心化交易所中的抢跑、交易重排序和共识不稳定性。
Torres, C. I., 等. (2021). 抢跑者琼斯与黑暗森林的掠夺者：以太坊区块链抢跑实证研究。
Zhou, L., 等. (2021). 去中心化链上交易所的高频交易。
Eskandir, S., 等. (2022). 透明不诚实的分布式网络。
Buterin, V. (2021). 在以太坊2.0中缓解MEV的提案。
高盛研究 (2022). DeFi与金融的未来。
IMF工作文件 (2022). 去中心化金融与金融稳定。

专家分析：BEV安全危机

一针见血

这项研究揭示了区块链经济模型中的一个根本缺陷：BEV不仅仅是机会主义的获利行为——它是一种系统性威胁，使理性矿工成为潜在攻击者。5.4亿美元的提取数字令人震惊，但真正的故事是单次410万美元的实例，这是区块奖励的616倍——证明链重组的激励已经危险地高涨。

逻辑链条

因果关系链清晰得可怕：透明内存池→可识别的盈利交易→自动化抢跑→中心化中继协调→矿工分叉激励。正如CycleGAN论文展示了领域转换，BEV将诚实矿工转变为提取行为者。数学不会说谎——当BEV超过$P_{BEV} > \frac{R_{block}}{\alpha} \times C_{fork}$时，安全性就会崩溃。

亮点与槽点

亮点： 通用交易机器人算法是一个突破——它证明BEV提取可以在不理解交易逻辑的情况下自动化，从而产生可扩展的威胁。32个月的数据集为问题规模提供了不可否认的证据。

槽点： 论文低估了监管影响。正如金融稳定委员会对影子银行的警告，BEV代表了一个零监管的平行金融系统。中心化中继系统正在重新创建区块链旨在消除的中介机构。

行动启示

协议团队必须立即实施MEV缓解措施——而不是以后。以太坊2.0中的提议者-构建者分离是一个开始，但还不够。我们需要加密内存池、公平排序服务和对提取的经济抑制措施。监管机构应将中心化BEV中继视为暗池——要求透明度。森林不仅黑暗；它正在积极掠夺，而且树木正在学会狩猎。

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5.4054亿美元

32个月

11,289个地址

410万美元