區塊鏈可提取價值量化分析：安全風險與經濟影響

目錄

1. 緒論

區塊鏈可提取價值（BEV）代表了區塊鏈激勵結構的根本性轉變，投機交易者從去中心化金融（DeFi）智能合約中提取貨幣價值。隨著超過900億美元鎖定在DeFi協議中，金融利益相當可觀。BEV提取透過多種機制發生，包括三明治攻擊、清算以及利用區塊鏈交易透明特性的套利機會。

核心問題在於資訊不對稱，礦工控制區塊中的交易排序，創造了可能危及區塊鏈安全的價值提取機會。先前研究表明，僅擁有10%算力的理性礦工在BEV機會超過區塊獎勵4倍時就會分叉以太坊，這凸顯了嚴重的安全影響。

2. 區塊鏈可提取價值框架

2.1 BEV分類

BEV可分為三種主要攻擊向量：

• 三明治攻擊：在價格敏感操作前後進行前置交易和後置交易
• 清算：利用借貸協議中抵押不足的部位
• 套利：利用去中心化交易所間的價格差異

2.2 經濟影響分析

我們的分析揭示了驚人的BEV提取數據：

• 三明治攻擊：750,529次攻擊，獲利1.7434億美元
• 清算：31,057筆交易，提取8,918萬美元
• 套利：1,151,448筆交易，產生2.7702億美元

3. 技術方法論

3.1 交易重播演算法

我們開發了一種新穎的應用無關交易重播演算法，可以在不理解底層邏輯的情況下替換未確認交易。該演算法運作如下：

function replayTransaction(victim_tx, attacker_address) {
    // 監控記憶體池尋找有利可圖的交易
    if (isProfitable(victim_tx)) {
        // 建立具有更高gas費用的替代交易
        replacement_tx = createReplacementTx(victim_tx, attacker_address);
        replacement_tx.gasPrice = victim_tx.gasPrice * 1.1;
        
        // 提交至網絡
        broadcast(replacement_tx);
        
        return estimateProfit(replacement_tx, victim_tx);
    }
}

該演算法在32個月的區塊鏈數據中產生了估計57,037.32 ETH（3,537萬美元）的利潤。

3.2 數學框架

BEV提取的盈利能力可以使用以下方程式建模：

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

其中：

• $P_{BEV}$ = BEV總利潤
• $V_i$ = 機會$i$的交易價值
• $\Delta p_i$ = 價格影響百分比
• $C_{gas}$ = Gas成本
• $C_{risk}$ = 風險成本（包括鏈重組風險）
• $S_i$ = 成功機率

4. 實驗結果

4.1 BEV提取統計

我們的全面分析涵蓋了32個月的區塊鏈數據，捕捉到：

• 49,691種不同的加密貨幣
• 60,830個鏈上市場
• 11,289個獨特地址參與BEV提取

不同類別的BEV分佈顯示，套利佔最大份額（51.2%），其次是三明治攻擊（32.2%）和清算（16.5%）。

4.2 安全影響

中心化BEV中繼系統的出現加劇了共識層攻擊。這些系統造成：

• 礦工圍繞盈利中繼服務的集中化程度增加
• 交易排序透明度降低
• 時間盜賊攻擊能力增強

我們的分析證實，BEV機會經常超過理性礦工被激勵分叉鏈的關鍵閾值，最高BEV實例達到以太坊區塊獎勵的616.6倍。

5. 未來應用與研究方向

BEV生態系統持續演變，出現了幾種新興趨勢：

5.1 緩解策略

• 公平排序服務：實現公平交易排序的密碼學技術
• 加密記憶體池：保護隱私的交易提交機制
• MEV拍賣系統：交易排序權的透明市場

5.2 協議層解決方案

• 用於交易隱私的門檻加密
• 敏感操作的提交-揭示方案
• 隨機交易排序協議

5.3 研究機會

• 跨鏈BEV提取分析
• 第二層解決方案漏洞
• 抗MEV協議的形式化驗證

原創分析

6. 參考文獻