تحديد القيمة القابلة للاستخراج من البلوكشين: المخاطر الأمنية والأثر الاقتصادي

جدول المحتويات

إجمالي القيمة المستخرجة

540.54 مليون دولار

خلال 32 شهراً

العناوين المشاركة

11,289

مستخرجي القيمة

أعلى قيمة فردية

4.1 مليون دولار

616.6× مكافأة البلوك

1. المقدمة

تمثل القيمة القابلة للاستخراج من البلوكشين (BEV) تحولاً جوهرياً في هياكل الحوافز بالبلوكشين، حيث يستخرج المتداولون الانتهازيون قيمة مالية من عقود التمويل اللامركزي (DeFi) الذكية. مع وجود أكثر من 90 مليار دولار مغلقة في بروتوكولات التمويل اللامركزي، فإن المخاطر المالية كبيرة. يحدث استخراج القيمة من خلال آليات مختلفة تشمل هجمات الساندويتش، والتسييل، وفرص المراجحة التي تستغل الطبيعة الشفافة لمعاملات البلوكشين.

تكمن المشكلة الأساسية في عدم التماثل المعلوماتي حيث يتحكم المعدنون في ترتيب المعاملات في الكتل، مما يخلق فرصاً لاستخراج القيمة يمكن أن تهدد أمن البلوكشين. أظهرت الدراسات السابقة أن المعدنين العقلانيين الذين يمتلكون 10% فقط من قوة التجزئة سيشعبون شبكة إيثيريوم إذا تجاوزت فرص استخراج القيمة 4 أضعاف مكافأة البلوك، مما يسلط الضوء على التداعيات الأمنية الخطيرة.

2. إطار القيمة القابلة للاستخراج من البلوكشين

2.1 تصنيف القيمة القابلة للاستخراج

يمكن تصنيف القيمة القابلة للاستخراج إلى ثلاثة نواقل هجوم رئيسية:

هجمات الساندويتش: التنفيذ المسبق واللاحق للمعاملات الضحية حول العمليات الحساسة للسعر
التسييل: استغلال المراكز غير المضمونة بشكل كاف في بروتوكولات الإقراض
المراجحة: الاستفادة من فروق الأسعار عبر البورصات اللامركزية

2.2 تحليل الأثر الاقتصادي

يكشف تحليلنا أرقاماً مذهلة لاستخراج القيمة:

هجمات الساندويتش: 750,529 هجوماً حققت 174.34 مليون دولار
التسييل: 31,057 معاملة استخرجت 89.18 مليون دولار
المراجحة: 1,151,448 معاملة حققت 277.02 مليون دولار

3. المنهجية التقنية

3.1 خوارزمية إعادة تشغيل المعاملات

طورنا خوارزمية جديدة مستقلة عن التطبيق لإعادة تشغيل المعاملات يمكنها استبدال المعاملات غير المؤكدة دون فهم المنطق الأساسي. تعمل الخوارزمية كما يلي:

function replayTransaction(victim_tx, attacker_address) {
    // مراقبة مجمع الذاكرة للمعاملات المربحة
    if (isProfitable(victim_tx)) {
        // إنشاء معاملة بديلة بوقود أعلى
        replacement_tx = createReplacementTx(victim_tx, attacker_address);
        replacement_tx.gasPrice = victim_tx.gasPrice * 1.1;
        
        // إرسال إلى الشبكة
        broadcast(replacement_tx);
        
        return estimateProfit(replacement_tx, victim_tx);
    }
}

أدت هذه الخوارزمية إلى ربح تقديري قدره 57,037.32 إيثيريوم (35.37 مليون دولار أمريكي) على مدى 32 شهراً من بيانات البلوكشين.

3.2 الإطار الرياضي

يمكن نمذجة ربحية استخراج القيمة باستخدام المعادلة التالية:

$$P_{BEV} = \sum_{i=1}^{n} (V_i \times \Delta p_i - C_{gas} - C_{risk}) \times S_i$$

حيث:

$P_{BEV}$ = إجمالي ربح القيمة القابلة للاستخراج
$V_i$ = قيمة المعاملة للفرصة $i$
$\Delta p_i$ = نسبة التأثير على السعر
$C_{gas}$ = تكاليف الوقود
$C_{risk}$ = تكاليف المخاطر (بما في ذلك خطر إعادة تنظيم السلسلة)
$S_i$ = احتمالية النجاح

4. النتائج التجريبية

4.1 إحصائيات استخراج القيمة

غطى تحليلنا الشامل 32 شهراً من بيانات البلوكشين، مسجلاً:

49,691 عملة مشفرة مختلفة
60,830 سوقاً على السلسلة
11,289 عنواناً فريداً يشارك في استخراج القيمة

يظهر توزيع القيمة عبر الفئات المختلفة أن المراجحة تمثل الحصة الأكبر (51.2%)، تليها هجمات الساندويتش (32.2%) ثم التسييل (16.5%).

4.2 التداعيات الأمنية

تفاقم أنظمة إعادة توجيه القيمة المركزية من هجمات طبقة الإجماع. تخلق هذه الأنظمة:

زيادة مركزية المعدنين حول خدمات إعادة التوجيه المربحة
انخفاض الشفافية في ترتيب المعاملات
تعزيز القدرات على هجمات السارق الزمني

يؤكد تحليلنا أن فرص استخراج القيمة تتجاوز بشكل متكرر العتبة الحرجة التي يحفز فيها المعدنون العقلانيون على تشعيب السلسلة، حيث وصلت أعلى حالة استخراج قيمة إلى 616.6 ضعف مكافأة بلوك إيثيريوم.

5. التطبيقات المستقبلية واتجاهات البحث

يواصل نظام القيمة القابلة للاستخراج التطور مع عدة اتجاهات ناشئة:

5.1 استراتيجيات التخفيف

خدمات الترتيب العادل: تقنيات تشفير لترتيب المعاملات بشكل عادل
مجمعات الذاكرة المشفرة: آليات تقديم معاملات تحافظ على الخصوصية
أنظمة مزاد القيمة القابلة للاستخراج: أسواق شفافة لحقوق ترتيب المعاملات

5.2 حلول على مستوى البروتوكول

التشفير العتبي لخصوصية المعاملات
مخططات الالتزام والكشف للعمليات الحساسة
بروتوكولات ترتيب المعاملات العشوائية

5.3 فرص البحث

تحليل استخراج القيمة عبر السلاسل
ثغرات حلول الطبقة الثانية
التحقق الرسمي من البروتوكولات المقاومة للقيمة القابلة للاستخراج

التحليل الأصلي

تقدم هذه الدراسة الرائدة من تشين وآخرين أول تحديد كمي شامل للقيمة القابلة للاستخراج من البلوكشين، مكشفة عن الحجم المذهل البالغ 540.54 مليون دولار المستخرج خلال 32 شهراً. يوضح البحث كيف تغير القيمة القابلة للاستخراج بشكل جوهري افتراضات أمن البلوكشين، مخلقة حوافز اقتصادية يمكن أن تقوض آليات الإجماع. إن اكتشاف أن حالة استخراج قيمة فردية وصلت إلى 4.1 مليون دولار (616.6 ضعف مكافأة بلوك إيثيريوم) يؤكد المخاوف النظرية حول حوافز المعدنين لإعادة تنظيم السلسلة.

يمثل الإسهام التقني لخوارزمية إعادة تشغيل المعاملات المستقلة عن التطبيق تقدماً كبيراً في منهجية استخراج القيمة. على عكس الأساليب السابقة التي تتطلب فهم دلالات المعاملات، تعمل هذه الخوارزمية على مستوى عام، مما يمكن أن يمكن من استراتيجيات استخراج أكثر تطوراً. هذا التطور يوازي تطور تقنيات التعلم الآلي الخصومية كما شوهد في أعمال مثل CycleGAN (Zhu et al., 2017)، حيث غالباً ما تنتج الأساليب المستقلة عن المجال نتائج أكثر متانة.

مقارنة بالتلاعب في الأسواق المالية التقليدية الذي درسته هيئة الأوراق المالية والبورصات والباحثين الأكاديميين مثل Allen وGale (1992)، تظهر القيمة القابلة للاستخراج خصائص فريدة بسبب شفافية البلوكشين. بينما تعاني الأسواق التقليدية من عدم التماثل المعلوماتي، توفر البلوكشين معلومات كاملة ولكنها تخلق عدم تماثل جديد في ترتيب المعاملات. هذا يتوافق مع نتائج بنك التسويات الدولية (2021) فيما يتعلق بثغرات التمويل اللامركزي.

التداعيات الأمنية مقلقة بشكل خاص. كما لوحظ في بحث مؤسسة إيثيريوم حول أمن الإجماع، تمثل الحوافز الاقتصادية التي تدفع سلوك المعدنين تهديداً أساسياً لأنظمة إثبات العمل وإثبات الحصة على حد سواء. ظهور أنظمة إعادة توجيه القيمة المركزية يخلق ضغوط مركزية إضافية، مما قد يقوض روح اللامركزية في أنظمة البلوكشين.

يجب أن يركز البحث المستقبلي على تطوير تصاميم بروتوكولات مقاومة لاستخراج القيمة، مستوحاة محتملة من تقنيات الخصوصية التفاضلية المستخدمة في أنظمة قواعد البيانات (Dwork et al., 2006) والحساب الآمن متعدد الأطراف. يشير التطور السريع لأساليب استخراج القيمة إلى سباق تسلح مستمر بين مصممي البروتوكولات ومستخرجي القيمة، مشابه للعبة القط والفأر الملاحظة في الأمن السيبراني.

6. المراجع

Zhu, J. Y., Park, T., Isola, P., & Efros, A. A. (2017). Unpaired Image-to-Image Translation using Cycle-Consistent Adversarial Networks. IEEE International Conference on Computer Vision.
Allen, F., & Gale, D. (1992). Stock-Price Manipulation. The Review of Financial Studies.
Bank for International Settlements. (2021). DeFi risks and the decentralisation illusion. BIS Quarterly Review.
Dwork, C., McSherry, F., Nissim, K., & Smith, A. (2006). Calibrating Noise to Sensitivity in Private Data Analysis. Theory of Cryptography Conference.
Ethereum Foundation. (2022). Ethereum Consensus Layer Security Analysis. Ethereum Research.
Daian, P., et al. (2020). Flash Boys 2.0: Frontrunning, Transaction Reordering, and Consensus Instability in Decentralized Exchanges. IEEE Symposium on Security and Privacy.
Torres, C. I., et al. (2021). Frontrunner Jones and the Raiders of the Dark Forest: An Empirical Study of Blockchain Extractable Value. Financial Cryptography.
Qin, K., Zhou, L., & Gervais, A. (2021). Quantifying Blockchain Extractable Value: How dark is the forest? IEEE Conference on Security and Privacy.