Ataques de ordenamiento y sus remedios

Curiosidad

1. ¿Por qué ver una transacción antes de que se liquide crea un incentivo económico para reordenar el bloque?
2. ¿Cómo puede un mecanismo de mercado ser técnicamente sólido y, al mismo tiempo, extraer valor de sus propios usuarios mediante la secuenciación?
3. ¿Cuál es la diferencia precisa entre un límite de deslizamiento que limita las pérdidas y uno que evita el ataque por completo?

Explorar

Parte IAtaques de ordenamiento: front-running, sándwiches y MEV

1. En Ethereum, las transacciones pendientes esperan en un mempool público visible para todos los nodos; Solana no tiene mempool público, pero quien retransmite o lidera un bloque igualmente ve las transacciones pendientes. Quien controla la construcción de bloques puede inspeccionar esta cola antes de su finalización. Esta visibilidad crea una condición de carrera en la que la velocidad y la asimetría de información determinan los resultados económicos. El orden de ejecución no es neutral; es la variable principal que optimizan los searchers. Una transacción incluida primero se queda con liquidez que, de otro modo, estaría disponible para participantes posteriores.
2. El “front-running” implica observar una operación pendiente y presentar una propia idéntica o complementaria con tarifas de prioridad más altas, asegurando así su inclusión antes que la original. Si la operación observada hace que el precio se mueva en beneficio del que practica el “front-running”, este obtiene ganancias gracias al delta. El “back-running” es lo opuesto: se ejecuta después de un cambio de estado conocido, como una actualización del oráculo o un disparador de liquidación, para aprovechar el valor que solo está disponible en el nuevo estado.
3. El sandwiching explota la tolerancia al deslizamiento. Un searcher compra un activo inmediatamente antes del swap grande de una víctima, lo que eleva su precio. Luego la víctima ejecuta su operación a ese precio inflado. Inmediatamente después, el searcher vende al precio más alto que generó la compra de la víctima. La víctima recibe menos tokens de los esperados; el searcher se embolsa la diferencia. Es un arbitraje contra la propia configuración de tolerancia del usuario.
4. P. Daian y colaboradores formalizaron estas dinámicas en ‘Flash Boys 2.0’ (arXiv 2019), acuñando el término valor extraíble por los mineros (MEV), posteriormente rebautizado como valor máximo extraíble. Demostraron que el MEV no es una anomalía, sino una característica estructural de la ejecución secuencial sin permisos. Gran parte del MEV corresponde a operaciones de arbitraje y liquidación; parte de él, como las operaciones de tipo “sandwiching”, es pagado directamente por los traders comunes.
5. Flashbots (fundada en 2020) introdujo un relay privado de bundles (2021) y, tras The Merge, las subastas de builders de MEV-Boost (2022) en Ethereum. Esto sacó la extracción de MEV del mempool público y la llevó a una subasta competitiva, volviéndola ordenada, pero sin eliminarla. En Solana, los bundles de Jito (desde 2022) crearon un mercado similar en el que los validadores dan prioridad a las transacciones agrupadas con propinas. La infraestructura cambió; el incentivo fundamental para los ataques de ordenamiento persistió.
6. Los límites de deslizamiento fijan la pérdida máxima por transacción, pero no impiden los sándwiches. Si un usuario fija el deslizamiento en 1%, un searcher aún puede hacerle un sándwich y empujar su precio hasta ese límite. La causa raíz es la ejecución secuencial y dependiente del orden frente a una cola visible. Eliminarla implica ocultar las órdenes hasta que su orden quede fijado o hacer que el orden dentro de un bloque sea irrelevante; ambas opciones se tratan en lecciones posteriores.

Parte IISubastas por lotes y liquidación uniforme

7. En los mercados de trading continuo, la velocidad de ejecución determina el resultado. Un operador que detecta un cambio de precio y envía una orden antes que los demás captura un valor que, de lo contrario, se compartiría o se perdería en favor de los creadores de mercado. Esta dinámica premia la infraestructura por encima del análisis: los cables de fibra óptica tendidos cerca de los servidores de las bolsas, el hardware coubicado y las redes de baja latencia se convierten en las principales ventajas competitivas. El resultado es un mercado donde diferencias mínimas de velocidad se traducen en ganancias económicas significativas, lo que incentiva una carrera armamentística tecnológica que solo beneficia a quienes cuentan con capital para dichas mejoras.
8. Budish, Cramton y Shim propusieron una alternativa en su artículo de 2015 publicado en el Quarterly Journal of Economics: la subasta frecuente por lotes. En lugar de emparejar las órdenes continuamente a medida que llegan, el sistema recopila todas las órdenes de compra y venta durante un breve intervalo (sugirieron una fracción de segundo, como 100 milisegundos) y las liquida simultáneamente a un único precio uniforme. Este diseño elimina la prioridad intrabloque, ya que cada orden enviada dentro de ese período se ejecuta al mismo precio de liquidación. El primer milisegundo del intervalo no ofrece ninguna ventaja sobre el último; la velocidad deja de ser relevante para la ejecución, lo que vuelve a centrar la competencia en la información y la valoración.
9. Aplicado a los mercados de tokens en las redes blockchain, este principio neutraliza dos exploits comunes: el “sniping” y el “sandwiching”. En un mempool estándar, un bot puede monitorear las transacciones pendientes, detectar un intercambio de gran volumen e insertar su propia transacción antes y después de ella para manipular el precio. Bajo el sistema de liquidación por lotes, todo el flujo de órdenes del bloque se trata como un único conjunto de restricciones. El protocolo determina un precio que maximice el volumen o la utilidad de todas las órdenes al mismo tiempo. Un ataque de tipo “sandwiching” falla porque el atacante no puede actuar por separado de la víctima; ambos forman parte de la misma solución de liquidación.
10. CoW Protocol, lanzado en 2021 en Ethereum, implementa esto mediante subastas por lotes. Los usuarios envían intenciones de órdenes firmadas a una red de solvers en lugar de directamente a un exchange. Los solvers compiten para ejecutar estas órdenes dentro de un bloque, y el protocolo exige que las operaciones del mismo par y dirección dentro de una solución ganadora se liquiden a un único precio. Penumbra, cuya mainnet se lanzó en 2024 (su exchange se activó en fases posteriores), agrupa los swaps por bloque. Ambos demuestran que la liquidación por lotes funciona en producción, aunque difieren en sus arquitecturas específicas de solvers y en sus garantías de privacidad.
11. El costo principal de este diseño es la latencia. Los precios se actualizan solo cuando finaliza un nuevo lote, y no de forma continua. Si las condiciones del mercado cambian drásticamente durante un intervalo, el precio de liquidación puede quedar rezagado con respecto a los precios al contado en tiempo real, lo que genera ineficiencias temporales. Además, aunque la prioridad dentro de un bloque desaparece, la prioridad entre bloques persiste: llegar en un bloque anterior aún puede brindar ventajas si la liquidez cambia entre bloques. Se trata de una forma residual de competencia por velocidad, pero opera a una escala de tiempo más lenta (intervalos de bloques en lugar de milisegundos), lo que reduce la carrera armamentística en materia de infraestructura y hace que la participación sea más accesible para los operadores no institucionales.
12. Compruébalo buscando una transacción de liquidación de CoW Protocol en Etherscan o en CoW Explorer: una sola transacción liquida las operaciones de varios usuarios, y las operaciones del mismo par y dirección dentro de una misma solución se ejecutan al mismo precio efectivo. La uniformidad de precios entre órdenes distintas dentro del mismo lote es la huella visible del algoritmo de liquidación en acción.

Parte IIIMempools cifrados y esquemas commit-reveal

13. En un mempool público, todas las transacciones pendientes son visibles para todos los nodos de inmediato. Un searcher puede leer su contenido, simular el resultado y enviar su propia transacción competidora con comisiones de gas más altas para adelantarse. Este front-running extrae valor de otros usuarios sin su consentimiento. La visibilidad de las órdenes no confirmadas crea una condición de carrera inherente en la que las ventajas de velocidad se traducen directamente en ganancias financieras.
14. Los esquemas commit-reveal abordan este problema dividiendo el envío en dos fases. Primero, el usuario difunde un hash criptográfico de la transacción que pretende realizar. Más tarde, revela la transacción real. Nadie puede ver qué se está comprometiendo hasta la fase de revelación. Siempre que el orden de ejecución quede fijado en el momento del compromiso, esto evita el front-running, porque nadie puede conocer el contenido de la orden mientras espera. El costo es un segundo paso: los usuarios deben volver para revelarla, y el protocolo debe decidir qué ocurre con los compromisos que nunca se revelan.
15. Los mempools con cifrado de umbral adoptan un enfoque diferente. Las transacciones se cifran con una clave pública cuya clave de descifrado se reparte entre un comité (Shutter llama a sus miembros “Keypers”). Ningún miembro posee la clave de descifrado completa; solo cuando coopera un número mínimo de nodos (el umbral) se puede descifrar la transacción. El orden se fija antes de que ninguna de las partes vea el contenido, lo que elimina la ventana de manipulación. La confianza se traslada a ese comité: si se confabulan suficientes miembros, pueden descifrar antes de tiempo.
16. Shutter Network implementó esto en Gnosis Chain a partir de 2024. Utiliza un comité para gestionar los fragmentos de clave, lo que permite a los usuarios enviar transacciones cifradas que solo se descifran una vez que se determina su posición en el bloque. De manera similar, Flashbots Protect ofrece canales privados de flujo de órdenes en los que las transacciones evitan por completo el mempool público y se envían en privado a los constructores de bloques. Ambos métodos ocultan los datos de las transacciones a los searchers, pero introducen nuevas dependencias.
17. Los canales privados trasladan la confianza del consenso descentralizado a los constructores de bloques o a los comités. Si un constructor actúa de forma maliciosa o es comprometido, puede inspeccionar las órdenes antes de su inclusión. Los esquemas de umbral reducen este riesgo al exigir que varias partes independientes se confabulen, pero la gobernanza del comité y la gestión de claves se convierten en puntos críticos de fallo. Los usuarios deben verificar que ninguna entidad controle suficientes fragmentos de clave como para descifrar transacciones de forma unilateral.
18. Las disyuntivas son claras: los mempools cifrados añaden latencia por la sobrecarga de cifrado y descifrado, y requieren confiar en comités o constructores de bloques. Los mempools públicos siguen siendo transparentes, pero son vulnerables a la extracción de MEV. Para un mercado de tokens, adoptar estos mecanismos implica aceptar un descubrimiento de precios más lento y una infraestructura compleja a cambio de protección frente a estrategias de trading depredadoras. La elección depende de si la equidad en la ejecución compensa el costo de la complejidad añadida.

Datos clave

Ejercicio nueve, seis, tres, uno

Verificación de hechos

Fechas, cifras y afirmaciones verificadas con las fuentes publicadas que se enumeran a continuación.

• P. Daian et al., 'Flash Boys 2.0' (IEEE S&P 2020, arXiv 2019)
• Flashbots documentation on private transaction relays
• Jito documentation on bundles and tips
• E. Budish, P. Cramton & J. Shim, 'The High-Frequency Trading Arms Race: Frequent Batch Auctions as a Market Design Response', Quarterly Journal of Economics (2015)
• CoW Protocol Documentation, 'Batch Auctions'
• Penumbra protocol specification: DEX (batch swaps)
• Shutter Network documentation
• Flashbots Protect documentation
• S. Yang et al., 'SoK: MEV Countermeasures: Theory and Practice' (2022)