Количественная оценка извлекаемой стоимости блокчейна: риски безопасности и экономическое воздействие

Содержание

1. Введение

Извлекаемая стоимость блокчейна (BEV) представляет собой фундаментальный сдвиг в структуре стимулов блокчейна, когда оппортунистические трейдеры извлекают денежную стоимость из смарт-контрактов децентрализованных финансов (DeFi). При более чем $90 млрд, заблокированных в протоколах DeFi, финансовые ставки существенны. Извлечение BEV происходит через различные механизмы, включая сэндвич-атаки, ликвидации и арбитражные возможности, которые используют прозрачную природу транзакций блокчейна.

Основная проблема заключается в информационной асимметрии, когда майнеры контролируют порядок транзакций в блоках, создавая возможности для извлечения стоимости, которые потенциально могут скомпрометировать безопасность блокчейна. Предыдущие исследования показали, что рациональные майнеры с всего 10% хешрейта форкнули бы Ethereum, если возможности BEV превышают 4× награду за блок, что подчеркивает серьезные последствия для безопасности.

2. Фреймворк извлекаемой стоимости блокчейна

2.1 Классификация BEV

BEV можно классифицировать по трем основным векторам атак:

• Сэндвич-атаки: Опережающие и отстающие транзакции вокруг операций, чувствительных к цене
• Ликвидации: Использование недостаточно обеспеченных позиций в кредитных протоколах
• Арбитраж: Использование ценовых расхождений на децентрализованных биржах

2.2 Анализ экономического воздействия

Наш анализ выявляет ошеломляющие цифры извлечения BEV:

• Сэндвич-атаки: 750 529 атак принесли $174,34 млн
• Ликвидации: 31 057 транзакций извлекли $89,18 млн
• Арбитраж: 1 151 448 транзакций принесли $277,02 млн

3. Техническая методология

3.1 Алгоритм повторного воспроизведения транзакций

Мы разработали новый независимый от приложения алгоритм повторного воспроизведения транзакций, который может заменять неподтвержденные транзакции без понимания базовой логики. Алгоритм работает следующим образом:

function replayTransaction(victim_tx, attacker_address) {
    // Мониторинг мемпула для прибыльных транзакций
    if (isProfitable(victim_tx)) {
        // Создание заменяющей транзакции с более высоким газом
        replacement_tx = createReplacementTx(victim_tx, attacker_address);
        replacement_tx.gasPrice = victim_tx.gasPrice * 1.1;
        
        // Отправка в сеть
        broadcast(replacement_tx);
        
        return estimateProfit(replacement_tx, victim_tx);
    }
}

Этот алгоритм принес расчетную прибыль в 57 037,32 ETH ($35,37 млн USD) за 32 месяца данных блокчейна.

3.2 Математический фреймворк

Прибыльность извлечения BEV можно смоделировать с помощью следующего уравнения:

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

Где:

• $P_{BEV}$ = Общая прибыль BEV
• $V_i$ = Стоимость транзакции для возможности $i$
• $\Delta p_i$ = Процентное влияние на цену
• $C_{gas}$ = Затраты на газ
• $C_{risk}$ = Затраты на риск (включая риск реорганизации цепи)
• $S_i$ = Вероятность успеха

4. Экспериментальные результаты

4.1 Статистика извлечения BEV

Наш комплексный анализ охватил 32 месяца данных блокчейна, зафиксировав:

• 49 691 различных криптовалют
• 60 830 ончейн-рынков
• 11 289 уникальных адресов, участвующих в извлечении BEV

Распределение BEV по различным категориям показывает, что арбитраж представляет наибольшую долю (51,2%), за ним следуют сэндвич-атаки (32,2%) и ликвидации (16,5%).

4.2 Последствия для безопасности

Появление централизованных систем реле BEV усугубляет атаки на уровень консенсуса. Эти системы создают:

• Усиление централизации майнеров вокруг прибыльных сервисов-реле
• Снижение прозрачности в упорядочивании транзакций
• Расширенные возможности для атак "временных бандитов"

Наш анализ подтверждает, что возможности BEV часто превышают критический порог, при котором рациональные майнеры получают стимул форкнуть цепь, при этом наибольший случай BEV достиг 616,6× награды за блок Ethereum.

5. Будущие приложения и направления исследований

Экосистема BEV продолжает развиваться с несколькими emerging трендами:

5.1 Стратегии смягчения

• Сервисы честного упорядочивания: Криптографические техники для честного упорядочивания транзакций
• Зашифрованные мемпулы: Механизмы отправки транзакций с сохранением конфиденциальности
• Аукционные системы MEV: Прозрачные рынки для прав упорядочивания транзакций

5.2 Решения на уровне протокола

• Пороговая криптография для конфиденциальности транзакций
• Схемы commit-reveal для чувствительных операций
• Стохастические протоколы упорядочивания транзакций

5.3 Возможности для исследований

• Анализ кросчейн-извлечения BEV
• Уязвимости решений второго уровня (Layer-2)
• Формальная верификация протоколов, устойчивых к MEV

Оригинальный анализ

6. Ссылки