Índice
Total de BEV Extraído
US$ 540,54 milhões
Durante 32 meses
Endereços Envolvidos
11.289
Extratores de BEV
Maior BEV Único
US$ 4,1 milhões
616,6× a recompensa do bloco
1. Introdução
O Valor Extraível em Blockchain (BEV) representa uma mudança fundamental nas estruturas de incentivo da blockchain, onde traders oportunistas extraem valor monetário de contratos inteligentes de finanças descentralizadas (DeFi). Com mais de US$ 90 bilhões bloqueados em protocolos DeFi, os riscos financeiros são substanciais. A extração de BEV ocorre através de vários mecanismos, incluindo ataques sandwich, liquidações e oportunidades de arbitragem que exploram a natureza transparente das transações em blockchain.
O problema central reside na assimetria de informação, onde os mineradores controlam a ordenação das transações nos blocos, criando oportunidades para extração de valor que podem potencialmente comprometer a segurança da blockchain. Estudos anteriores mostraram que mineradores racionais com apenas 10% do hashrate bifurcariam o Ethereum se as oportunidades de BEV excedessem 4× a recompensa do bloco, destacando as sérias implicações de segurança.
2. Estrutura do Valor Extraível em Blockchain
2.1 Classificação do BEV
O BEV pode ser categorizado em três vetores de ataque principais:
- Ataques Sandwich: Front-running e back-running de transações da vítima em torno de operações sensíveis ao preço
- Liquidações: Explorando posições com colateral insuficiente em protocolos de empréstimo
- Arbitragem: Capitalizando discrepâncias de preço entre exchanges descentralizadas
2.2 Análise do Impacto Econômico
Nossa análise revela números impressionantes de extração de BEV:
- Ataques sandwich: 750.529 ataques gerando US$ 174,34 milhões
- Liquidações: 31.057 transações extraindo US$ 89,18 milhões
- Arbitragem: 1.151.448 transações gerando US$ 277,02 milhões
3. Metodologia Técnica
3.1 Algoritmo de Reexecução de Transações
Desenvolvemos um novo algoritmo de reexecução de transações independente de aplicação que pode substituir transações não confirmadas sem compreender a lógica subjacente. O algoritmo opera da seguinte forma:
function replayTransaction(victim_tx, attacker_address) {
// Monitora o mempool por transações lucrativas
if (isProfitable(victim_tx)) {
// Cria transação de substituição com gas mais alto
replacement_tx = createReplacementTx(victim_tx, attacker_address);
replacement_tx.gasPrice = victim_tx.gasPrice * 1.1;
// Envia para a rede
broadcast(replacement_tx);
return estimateProfit(replacement_tx, victim_tx);
}
}Este algoritmo rendeu um lucro estimado de 57.037,32 ETH (US$ 35,37 milhões) ao longo de 32 meses de dados da blockchain.
3.2 Estrutura Matemática
A lucratividade da extração de BEV pode ser modelada usando a seguinte equação:
$$P_{BEV} = \sum_{i=1}^{n} (V_i \times \Delta p_i - C_{gas} - C_{risk}) \times S_i$$
Onde:
- $P_{BEV}$ = Lucro total do BEV
- $V_i$ = Valor da transação para a oportunidade $i$
- $\Delta p_i$ = Percentual de impacto no preço
- $C_{gas}$ = Custos de gas
- $C_{risk}$ = Custos de risco (incluindo risco de reorganização da cadeia)
- $S_i$ = Probabilidade de sucesso
4. Resultados Experimentais
4.1 Estatísticas de Extração de BEV
Nossa análise abrangente cobriu 32 meses de dados da blockchain, capturando:
- 49.691 criptomoedas diferentes
- 60.830 mercados on-chain
- 11.289 endereços únicos participando da extração de BEV
A distribuição do BEV entre diferentes categorias mostra que a arbitragem representa a maior parcela (51,2%), seguida pelos ataques sandwich (32,2%) e liquidações (16,5%).
4.2 Implicações de Segurança
O surgimento de sistemas centralizados de retransmissão de BEV exacerba os ataques à camada de consenso. Esses sistemas criam:
- Maior centralização de mineradores em torno de serviços de retransmissão lucrativos
- Redução da transparência na ordenação de transações
- Capacidades aprimoradas para ataques time-bandit
Nossa análise confirma que as oportunidades de BEV frequentemente excedem o limiar crítico onde mineradores racionais são incentivados a bifurcar a cadeia, com a maior instância de BEV atingindo 616,6× a recompensa do bloco do Ethereum.
5. Aplicações Futuras e Direções de Pesquisa
O ecossistema BEV continua a evoluir com várias tendências emergentes:
5.1 Estratégias de Mitigação
- Serviços de Sequenciamento Justo: Técnicas criptográficas para ordenação justa de transações
- Mempools Criptografados: Mecanismos de submissão de transações que preservam a privacidade
- Sistemas de Leilão MEV: Mercados transparentes para direitos de ordenação de transações
5.2 Soluções em Nível de Protocolo
- Criptografia de limite para privacidade de transações
- Esquemas commit-reveal para operações sensíveis
- Protocolos de ordenação de transações estocásticos
5.3 Oportunidades de Pesquisa
- Análise de extração de BEV cross-chain
- Vulnerabilidades de soluções Layer-2
- Verificação formal de protocolos resistentes a MEV
Análise Original
Este estudo inovador de Qin et al. fornece a primeira quantificação abrangente do Valor Extraível em Blockchain, revelando a escala impressionante de US$ 540,54 milhões extraídos ao longo de 32 meses. A pesquisa demonstra como o BEV altera fundamentalmente as premissas de segurança da blockchain, criando incentivos econômicos que podem minar os mecanismos de consenso. A descoberta de que uma única instância de BEV atingiu US$ 4,1 milhões (616,6× a recompensa do bloco do Ethereum) valida preocupações teóricas sobre os incentivos dos mineradores para reorganização da cadeia.
A contribuição técnica do algoritmo de reexecução de transações independente de aplicação representa um avanço significativo na metodologia de extração de BEV. Diferente de abordagens anteriores que exigiam compreensão da semântica das transações, este algoritmo opera em um nível genérico, potencialmente permitindo estratégias de extração mais sofisticadas. Este desenvolvimento é paralelo à evolução de técnicas adversariais de aprendizado de máquina vistas em trabalhos como CycleGAN (Zhu et al., 2017), onde abordagens independentes de domínio frequentemente produzem resultados mais robustos.
Comparado à manipulação de mercados financeiros tradicionais estudada pela SEC e por pesquisadores acadêmicos como Allen e Gale (1992), o BEV exibe características únicas devido à transparência da blockchain. Enquanto os mercados tradicionais sofrem com assimetria de informação, as blockchains fornecem informação perfeita, mas criam novas assimetrias na ordenação de transações. Isso se alinha com descobertas do Banco de Compensações Internacionais (2021) sobre vulnerabilidades DeFi.
As implicações de segurança são particularmente preocupantes. Como observado na pesquisa da Ethereum Foundation sobre segurança de consenso, incentivos econômicos que direcionam o comportamento dos mineradores representam uma ameaça fundamental tanto para sistemas Proof-of-Work quanto Proof-of-Stake. O surgimento de sistemas centralizados de retransmissão de BEV cria pressões adicionais de centralização, potencialmente minando o ethos descentralizado dos sistemas blockchain.
Pesquisas futuras devem focar no desenvolvimento de projetos de protocolos resistentes a BEV, potencialmente inspirando-se em técnicas de privacidade diferencial usadas em sistemas de banco de dados (Dwork et al., 2006) e computação segura multipartidária. A rápida evolução dos métodos de extração de BEV sugere uma corrida armamentista contínua entre projetistas de protocolos e extratores de valor, similar ao jogo de gato e rato observado em segurança cibernética.
6. Referências
- 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.
- Banco de Compensações Internacionais. (2021). Riscos DeFi e a ilusão de descentralização. 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). Análise de Segurança da Camada de Consenso do Ethereum. 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.