Serangan susunan transaksi dan penawarnya

Ingin tahu

1. Mengapakah melihat transaksi sebelum ia diselesaikan mewujudkan insentif ekonomi untuk menyusun semula blok?
2. Bagaimanakah mekanisme pasaran boleh kukuh dari segi teknikal tetapi masih mengekstrak nilai daripada penggunanya sendiri melalui penjujukan?
3. Apakah perbezaan tepat antara had slippage yang mengehadkan kerugian dengan had yang mencegah serangan sepenuhnya?

Teroka

Bahagian ISerangan susunan: front-running, sandwich dan MEV

1. Di Ethereum, transaksi tertunda menunggu dalam mempool awam yang boleh dilihat oleh setiap nod; Solana tidak mempunyai mempool awam, tetapi sesiapa yang menyampaikan (relay) atau mengetuai sesuatu blok masih dapat melihat transaksi tertunda. Sesiapa yang mengawal pembinaan blok boleh memeriksa barisan ini sebelum ia dimuktamadkan. Keterlihatan ini mewujudkan keadaan perlumbaan (race condition) di mana kelajuan dan ketidaksimetrian maklumat menentukan hasil ekonomi. Susunan pelaksanaan tidak neutral; ia ialah pemboleh ubah utama yang dioptimumkan oleh searcher. Transaksi yang dimasukkan terlebih dahulu meraih kecairan yang sepatutnya tersedia kepada peserta yang datang kemudian.
2. Front-running melibatkan pemerhatian terhadap dagangan tertunda dan penghantaran dagangan sendiri yang serupa atau pelengkap dengan yuran keutamaan yang lebih tinggi, supaya ia dimasukkan sebelum dagangan asal. Jika dagangan yang diperhatikan menggerakkan harga ke arah yang menguntungkan front-runner, mereka meraih untung daripada perbezaan tersebut. Back-running pula sebaliknya: melaksanakan transaksi selepas sesuatu perubahan keadaan yang diketahui, seperti kemas kini oracle atau pencetus pencairan (liquidation), untuk meraih nilai yang hanya tersedia dalam keadaan baharu itu.
3. Sandwiching mengeksploitasi toleransi slippage. Searcher membeli sesuatu aset sejurus sebelum swap besar mangsa, lalu menaikkan harganya. Mangsa kemudian melaksanakan dagangannya pada harga yang telah dinaikkan ini. Sejurus selepas itu, searcher menjual pada harga lebih tinggi yang dihasilkan oleh pembelian mangsa. Mangsa menerima token yang lebih sedikit daripada jangkaan; searcher mengaut perbezaannya. Ini ialah arbitraj terhadap tetapan toleransi pengguna sendiri.
4. P. Daian dan rakan-rakan memformalkan dinamik ini dalam 'Flash Boys 2.0' (arXiv 2019), sekali gus mencipta istilah miner extractable value (MEV), yang kemudian dinamakan semula sebagai maximal extractable value. Mereka menunjukkan bahawa MEV bukan anomali tetapi ciri struktur pelaksanaan berurutan tanpa kebenaran. Kebanyakan MEV ialah arbitraj dan pencairan (liquidation); sebahagiannya pula, seperti sandwiching, dibayar terus oleh pedagang biasa.
5. Flashbots (diasaskan pada 2020) memperkenalkan relay bundle persendirian (2021) dan, selepas Merge, lelongan builder MEV-Boost (2022) di Ethereum. Ini memindahkan pengekstrakan MEV keluar dari mempool awam ke dalam lelongan yang kompetitif, menjadikannya lebih teratur tetapi tidak lenyap. Di Solana, bundle Jito (sejak 2022) mewujudkan pasaran serupa di mana validator mengutamakan transaksi dalam bundle yang disertai tip. Infrastruktur berubah; insentif asas bagi serangan susunan kekal.
6. Had slippage mengehadkan kerugian maksimum bagi setiap transaksi tetapi tidak menghalang sandwich. Jika pengguna menetapkan slippage pada 1%, searcher masih boleh melakukan sandwich terhadapnya dan menolak harganya naik sehingga had itu. Punca asasnya ialah pelaksanaan berurutan yang bergantung pada susunan terhadap barisan yang kelihatan. Untuk menghapuskannya, sama ada pesanan perlu disembunyikan sehingga susunannya ditetapkan, atau susunan dalam sesuatu blok perlu dijadikan tidak relevan; kedua-duanya dibincangkan dalam pelajaran kemudian.

Bahagian IILelongan berkelompok dan penyelesaian seragam

7. Dalam pasaran dagangan berterusan, kelajuan pelaksanaan menentukan hasil. Pedagang yang melihat perubahan harga dan menghantar pesanan lebih awal daripada orang lain meraih nilai yang sepatutnya dikongsi atau hilang kepada pembuat pasaran. Dinamik ini mengutamakan infrastruktur berbanding analisis: kabel gentian optik yang diletakkan berhampiran pelayan bursa, perkakasan co-location dan rangkaian berlatensi rendah menjadi kelebihan daya saing utama. Hasilnya ialah pasaran di mana perbezaan kelajuan yang amat kecil diterjemahkan kepada keuntungan ekonomi yang besar, sekali gus mendorong perlumbaan senjata teknologi yang hanya menguntungkan mereka yang mempunyai modal untuk peningkatan sedemikian.
8. Budish, Cramton dan Shim mencadangkan alternatif dalam kertas kajian mereka dalam Quarterly Journal of Economics pada tahun 2015: lelongan berkelompok yang kerap (frequent batch auction). Daripada memadankan pesanan secara berterusan sebaik sahaja ia tiba, sistem ini mengumpulkan semua pesanan beli dan jual dalam satu selang masa yang singkat (mereka mencadangkan pecahan saat, seperti 100 milisaat) dan menyelesaikannya serentak pada satu harga seragam. Reka bentuk ini menghapuskan keutamaan dalam blok kerana setiap pesanan yang dihantar dalam tetingkap itu dilaksanakan pada harga penyelesaian yang sama. Milisaat pertama dalam selang itu tidak memberi sebarang kelebihan berbanding milisaat terakhir; kelajuan menjadi tidak relevan kepada pelaksanaan, dan persaingan beralih semula kepada maklumat dan penilaian.
9. Apabila diterapkan pada pasaran token di rangkaian blockchain, prinsip ini meneutralkan dua eksploit biasa: sniping dan sandwiching. Dalam mempool biasa, bot boleh memantau transaksi yang belum selesai, mengesan swap yang besar, lalu menyisipkan transaksinya sendiri sebelum dan selepasnya untuk memanipulasi harga. Di bawah penyelesaian berkelompok, keseluruhan aliran pesanan dalam blok dianggap sebagai satu set kekangan. Protokol mencari satu harga yang memaksimumkan volum atau utiliti merentasi semua pesanan secara serentak. Serangan sandwich gagal kerana penyerang tidak boleh dilaksanakan secara berasingan daripada mangsa; mereka merupakan sebahagian daripada penyelesaian clearing yang sama.
10. CoW Protocol, yang dilancarkan pada tahun 2021 di Ethereum, melaksanakan konsep ini melalui lelongan berkelompok. Pengguna menghantar niat pesanan (order intent) yang ditandatangani kepada rangkaian solver, bukannya terus ke bursa. Solver bersaing untuk memenuhi pesanan ini dalam satu blok, dan protokol mewajibkan dagangan bagi pasangan dan arah yang sama dalam penyelesaian yang menang diselesaikan pada satu harga. Penumbra, yang mainnetnya dilancarkan pada tahun 2024 (bursanya diaktifkan dalam fasa kemudian), mengelompokkan swap bagi setiap blok. Kedua-duanya menunjukkan bahawa penyelesaian berkelompok berfungsi dalam penggunaan sebenar, walaupun ia berbeza dari segi seni bina solver dan jaminan privasi masing-masing.
11. Kos utama reka bentuk ini ialah latensi. Harga hanya dikemas kini apabila kelompok baharu diselesaikan, bukan secara berterusan. Jika keadaan pasaran berubah secara drastik di pertengahan selang, harga penyelesaian mungkin ketinggalan berbanding harga spot masa nyata, lalu mewujudkan ketidakcekapan sementara. Selain itu, walaupun keutamaan dalam blok hilang, keutamaan antara blok masih wujud: tiba dalam blok yang lebih awal masih boleh memberikan kelebihan jika kecairan berubah antara blok. Ini ialah sisa bentuk persaingan kelajuan, tetapi ia berlaku pada skala masa yang lebih perlahan (selang blok, bukan milisaat), sekali gus mengurangkan perlumbaan senjata infrastruktur dan menjadikan penyertaan lebih mudah diakses oleh pedagang bukan institusi.
12. Sahkan perkara ini dengan mencari transaksi penyelesaian CoW Protocol di Etherscan atau dalam CoW Explorer: satu transaksi menyelesaikan dagangan beberapa pengguna, dan dagangan bagi pasangan dan arah yang sama dalam satu penyelesaian dilaksanakan pada harga berkesan yang sama. Keseragaman harga merentasi pesanan yang berlainan dalam kelompok yang sama ialah tanda nyata algoritma penyelesaian sedang berfungsi.

Bahagian IIIMempool tersulit dan commit-reveal

13. Dalam mempool awam, setiap transaksi yang belum selesai dapat dilihat oleh semua nod serta-merta. Searcher boleh membaca kandungannya, mensimulasikan hasilnya, dan menghantar transaksi bersaing mereka sendiri dengan yuran gas yang lebih tinggi untuk memotong barisan. Front-running ini mengekstrak nilai daripada pengguna lain tanpa persetujuan mereka. Keterlihatan pesanan yang belum disahkan mewujudkan keadaan perlumbaan (race condition) yang wujud secara semula jadi, di mana kelebihan kelajuan diterjemahkan terus kepada keuntungan kewangan.
14. Skim commit-reveal menangani masalah ini dengan membahagikan penghantaran kepada dua fasa. Pertama, pengguna menyiarkan hash kriptografi bagi transaksi yang ingin dilakukan. Kemudian, mereka mendedahkan transaksi sebenar. Tiada sesiapa dapat melihat apa yang dikomitkan sehingga fasa pendedahan. Dengan syarat urutan pelaksanaan ditetapkan semasa komitmen dibuat, ini menghalang front-running, kerana tiada sesiapa dapat mengetahui kandungan pesanan semasa ia menunggu. Kosnya ialah langkah kedua: pengguna perlu kembali untuk membuat pendedahan, dan protokol perlu menentukan apa yang berlaku kepada komitmen yang tidak pernah didedahkan.
15. Mempool tersulit ambang (threshold-encrypted) mengambil pendekatan berbeza. Transaksi disulitkan kepada kunci awam yang kunci penyahsulitannya dibahagikan dalam kalangan sebuah jawatankuasa (Shutter memanggil ahlinya ‘Keypers’). Tiada seorang ahli pun yang memegang kunci penyahsulitan penuh; hanya apabila bilangan nod yang mencapai ambang bekerjasama barulah transaksi dapat dinyahsulit. Urutan pesanan ditetapkan sebelum mana-mana pihak melihat kandungannya, sekali gus menghapuskan tetingkap untuk manipulasi. Kepercayaan beralih kepada jawatankuasa itu: jika cukup ramai ahli berpakat, mereka boleh menyahsulit lebih awal.
16. Shutter Network melaksanakannya di Gnosis Chain bermula pada tahun 2024. Ia menggunakan jawatankuasa untuk mengurus bahagian kunci (key shares), membolehkan pengguna menghantar transaksi tersulit yang hanya dinyahsulit selepas kedudukannya dalam blok ditentukan. Begitu juga, Flashbots Protect menawarkan saluran aliran pesanan peribadi di mana transaksi memintas mempool awam sepenuhnya dan dihantar secara peribadi kepada pembina blok. Kedua-dua kaedah menyembunyikan data transaksi daripada searcher tetapi mewujudkan kebergantungan baharu.
17. Saluran peribadi mengalihkan kepercayaan daripada konsensus terdesentralisasi kepada pembina blok atau jawatankuasa. Jika pembina menjadi berniat jahat atau dikompromi, dia boleh memeriksa pesanan sebelum ia dimasukkan. Skim ambang mengurangkan risiko ini dengan memerlukan beberapa pihak bebas berpakat, tetapi tadbir urus jawatankuasa dan pengurusan kunci menjadi titik kegagalan yang kritikal. Pengguna perlu mengesahkan bahawa tiada satu entiti pun yang mengawal cukup banyak bahagian kunci untuk menyahsulit transaksi secara unilateral.
18. Komprominya jelas: mempool tersulit menambah latensi akibat overhed penyulitan/penyahsulitan dan memerlukan kepercayaan kepada jawatankuasa atau pembina. Mempool awam kekal telus tetapi terdedah kepada pengekstrakan MEV. Bagi pasaran token, mengguna pakai mekanisme ini bermakna menerima penemuan harga yang lebih perlahan dan infrastruktur yang kompleks sebagai pertukaran untuk perlindungan daripada strategi dagangan pemangsa. Pilihannya bergantung pada sama ada keadilan pelaksanaan mengatasi kos kerumitan tambahan.

Fakta utama

Latihan sembilan, enam, tiga, satu

Semakan fakta

Tarikh, angka dan dakwaan telah disemak berbanding dengan sumber yang diterbitkan yang disenaraikan di bawah.

• 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)