作为一般用户,可以通过设置较低的交易滑点和较高的Gas费来应对抢先交易。
本文旨在全面解析广泛存在于以太坊区块链上的攻击行为:Front-Running,通过对其原理的研究,寻找最有效的解决方案,最终帮助DeGate用户避免这一严重有损他们利益的攻击行为。
Front-Running和Mempool
简单来说,Front-Running是指在一笔正常交易等待打包的过程中,抢跑机器人通过设置更高Gas费用抢先完成攻击交易,以此攫取用户利益的攻击行为。而Mempool是一组已经广播到网络中并等待被打包进区块的以太坊交易,它是Front-Running可以实施的前提,抢跑机器人通过不断扫描Mempool中的交易,来分析发现可攻击的目标。下图是一个Mempool浏览器,可以通过设置各种筛选项订阅Mempool中的交易,并查看这些交易的全部详细信息。
在所有Front-Running中,最典型最具危害性的就是针对AMM交易的SandwichAttacks,除此以外还有针对套利、清算交易、闪电贷等利用系统漏洞获利的抢跑攻击,攻击者数量众多,且由自动化脚本控制,永远不知疲倦,因此任何有利可图的交易都会遭受他们的饱和攻击,几乎没有幸免的可能。
Numen发布微软漏洞解析,黑客可通过该漏洞获取Windows完全控制权:6月9日消息,安全机构 Numen Cyber Labs 发布微软 win32k 提权漏洞解析。Numen 表示,该漏洞系 win32k 提权漏洞,是微软 Windows 系统层面的漏洞。通过该漏洞,黑客可获取 Windows 的完全控制权。
Numen 指出,win32k 漏洞历史众所周知。但在最新的 windows11 预览版中,微软已经在尝试使用 Rust 重构该部分内核代码。未来该类型的漏洞在新系统可能被杜绝。
此前报道,5 月,微软发布的补丁更新解决了 38 个安全漏洞,其中包括一个零日漏洞。[2023/6/9 21:25:55]
接下来,我们重点对三明治攻击进行分析。
SandwichAttacks
真实攻击案例
首先我们来看一个真实的三明治攻击案例。
上图可见,三笔交易在同一个区块被打包,两笔攻击交易中间夹着一笔正常交易。其具体流程如下:
用户首先发起一笔正常交易,用237000.705USDC买入DG,设置GasPrice为40.5Gwei;
Beosin解析Reaper Farm遭攻击事件:_withdraw中owner地址可控且未作任何访问控制:8月2日消息,据 Beosin EagleEye 安全舆情监控数据显示,Reaper Farm 项目遭到黑客攻击,Beosin 安全团队发现由于_withdraw 中 owner 地址可控且未作任何访问控制,导致调用 withdraw 或 redeem 函数可提取任意用户资产。攻击者(0x5636 开头)利用攻击合约(0x8162 开头)通过漏洞合约(0xcda5 开头)提取用户资金,累计获利 62 ETH 和 160 万 DAI,约价值 170 万美元,目前攻击者(0x2c17 开头)已通过跨链将所有获利资金转入 Tornado.Cash。[2022/8/2 2:54:18]
抢跑机器人检测到这笔有利可图的交易后,随即展开攻击,发起一笔买入交易,设定GasPrice为49.9Gwei,凭借Gas竞争机制成功抢跑用户的正常交易;
与此同时,机器人发出另一笔卖出交易,设置GasPrice同样为40.5Gwei,因为时间顺序的原因,紧贴着用户正常交易完成。
一次完美的抢跑攻击完成,算上手续费,机器人共赚取16448.012-16310.3-15.2-10.61=$111.9,而这种两笔攻击交易夹着一笔正常交易的攻击,就被形象的称为三明治攻击。
哈勃公链CTO全面解析项目技术开发进展:据官方消息,近日,哈勃公链(Hubble Chain)首席架构师 Kevin 从美国硅谷视频连线,对目前项目的技术开发进度,进行详尽的汇报解读。
Hubble Chain是一条支持跨链交易且拥有去中心化交易系统的公有链,通过采用H+POR 共识机制、虫洞网络系统,以及底层跨链协议等区块链技术,构建全球区块链智能金融新生态。
2020年5月,哈勃GDP(全球数字支付)计划面向全球正式启动,通过HB跨境兑换、HB全球结算、HB尊享支付,全面实现以HB为价值流通转换的全球化数字货币支付场景的应用落地。[2020/6/5]
原理说明
为了更好的说明攻击原理,我们补充一些相关背景知识。
我们知道,现如今的主流DEX如Uniswap等,采用的都是AMM机制,其价格遵循恒定乘积公式。例如,在Uniswap中建立一个A代币与ETH的流动池,A数量为1000,ETH数量为100,则两者数量乘积为100000,当前A价格为0.1ETH。当Alice试图用10个ETH来池子里购买A时,他所得到的A的数量X,可以用下面的公式推导(注:为简化计算,以下均未考虑手续费):
\*=100000,X=90.9
这笔交易中,A的价格为10/90.9=0.11,相比于原来A的价格,价格滑点为:
声音 | 鲁春丛:推动区块链的创新技术在标识解析中深度应用:据中国信通院官网,8月15日,在中国工业互联网标识大会上,工业和信息化部信息通信管理局副局长鲁春丛演讲表示,大力推进标识解析技术,标准研制,搭建规模性基础技术创新以实验的环境,联合产学研用各方面力量,促进新型标识体系的研制,推动区块链的创新技术在标识解析中深度应用。据介绍,标识解析体系是工业互联网的核心基础设施,是新一代互联网的“中枢神经”。[2019/8/18]
/0.1\*100%=10%
一笔交易就让币价产生了10%的滑点,可见越是流动性差的池子,遇到大额交易,越是容易产生滑点。而如果,能在用户正常的大额交易前,抢先买入A,再在用户正常交易后,将刚买入的A卖出,就可以获得一笔不菲的收益。沿用刚才的例子,假设在Alice的交易前,Bob抢先花5个ETH购买A,然后在Alice的交易完成后,Bob再把之前买入的A卖出,我们看看会有什么样的结果。
首先是Bob的抢跑交易:
(1000-X)\*(100+5)=100000,X=47.62
即,Bob用5ETH购得47.62个A
接下来是Alice的正常交易,注意此时流动池中A的数量变为952.38,ETH的数量变为105:
分析 | USDT听证会解析:瑞海君看币观点:一、预计听证会围绕的主题有如下两个:
1.Bitfinex和Tether不顾美国法律和监管,为纽约州居民提供了相关服务。
2.Bitfinex和Tether之前在美国的业务,触犯了美国的反法(这个才是对USDT具有巨大杀伤力的议题)。
二、?今晚可能达成的几种结果:
1.BFX和Tether违规为美国居民提供服务罪名成立,会导致两家共识会继续被调查,且会被美国要求提供更多的运营资料,的事情没结果,但是也要提交更多资料自正清白,这是利空!会导致USDT这个雷持续悬在整个币圈的头上,然后美国来一条新闻,币圈震动一次,简直就是噩梦。(概率中性)
行情影响:短暂反弹,然后继续震荡阴跌。
2.两项罪名都没结果,短暂利好,BFX继续和美国扯皮,大家松一口气暂时?,价格可能出现反弹。(可能性较大)
行情影响:短暂反弹,后市宽幅震荡为主。
3.两项罪名都成立,不可想像(可能性较小)!
行情影响:区块链局。
罪名直接成立可能性也较小,调查没那么快,所以请大家系好安全带,等待靴子落地,两只靴子到底如何落地,落地几支,只有静候今晚的听证会了。[2019/7/29]
(952.38-X)\*(105+10)=100000,X=82.81
最后Bob卖出47.62个A的交易,此时流动性中A的数量为869.57,ETH的数量为115:
\*=100000,Y=5.97
通过这一次抢跑攻击,Bob净赚5.97-5=0.97个ETH,而Alice净亏90.9-82.81=8.09个A,Bob通过使Alice蒙受更大的滑点损失来获得自己的收益!
当然,实际的抢跑攻击会更复杂,攻击者需要进行更精密的计算,以求实现以下两个目标:
让用户的交易结果无限逼近用户自己设置的最大滑点,以求达到理论上的最大套利空间
在手续费竞争力和收益之间取得平衡,尽可能的在与其他机器人的竞争中获胜
我们用图表来更好的描述这一过程:
用户在A点,打算投入in_amount(user)个USDT购买ETH,这笔交易正常会把当前状态推向B,同时用户设置了最大滑点为B(max_slippage);
抢跑机器人监测到这笔交易,先于用户交易之前,进行了一笔in_amount(robot)个USDT的买入交易,将当前状态推到A';
用户的交易随后执行,达到其设置的最大滑点B(max_slippage);
抢跑机器人把步骤2中买入的ETH卖出,状态达到C点,得到out_amount(robot)个USDT
抢跑机器人获得收益out_amount(robot)-in_amount(robot)-手续费
解决方案
既然我们已经看到了Front-Running的杀伤力,那我们有什么办法阻止抢跑攻击呢?
作为一般用户,应对Front-Running可以有以下几种手段:
设置较低的交易滑点,比如0.1%,这会让抢跑机器人缺少可盈利的空间。?缺点:滑点过低导致大额交易十分容易失败,且失败的交易仍然需要支付高昂手续费。
提高gas费用,这会增加机器人的攻击成本。缺点:这同样也增加了自己的交易成本。
可以看出,以上解决方案都是无奈之举,且有各种不足,幸运的是,有很多团队认识到了Front-Running的危害性,并提出了不少有建设性的解决方案。首先通过对捕猎全过程的分析,我们可以得出结论,要实现Front-Running,需要几个要素:
Transaction公开性:可以在Mempool中获取交易的详细信息
以太坊交易执行机制:可以通过gas竞争的方式抢先完成交易
AMM交易曲线机制:恒定乘积机制可以造成较大滑点
那么反制手段就是分别在这几个要素上做文章。
Transaction公开性
既然机器人是通过分析Mempool中的交易来决定是否发起攻击,那么我们将交易信息直接加密,让机器人看不到或者看不懂不就好了?
社区中就有人提议使用零知识证明技术zk-SNARKs来达成上述目标,即运用zk-SNARKs将每笔交易的信息都加密隐藏起来,让机器人无从下手。
不过,目前该方案还不够成熟,存在需要消耗更高Gas费用和可能被利用来进行阻塞攻击,导致系统化整体liveness的缺陷。
以太坊交易执行机制
当前的以太坊交易执行机制是通过Gas竞争来完成的,即谁出的Gas费高,矿工就优先打包谁的交易,那么我们如果绕过这种机制,把交易发给矿工让其直接打包,就杜绝了抢跑机器人在中途攻击的可能性
所以一种类似于Layer0的方案也得到了一些应用,如星火矿池的Taichi服务,用户可以直接在MetaMask中设置Taichi的以太坊节点,这样交易就直接在没有出现在Mempool的情况下被打包了,但劣势是被打包的时效有一定的不确定性。
另外,如ArcherSwap类似理念的解决方案,构建了交易者和矿工之间的桥梁,交易者可以通过打赏的形式让矿工直接打包自己的交易,这就避免了被Front-Running的可能。虽然有那么点交保护费来避免被攻击的感觉,但也实实在在的降低了交易者的成本,而且有着不收取交易失败费用的优势。
AMM算法优化
在AMM机制下,大额交易产生过大的价格滑点,是Front-Running的利润空间,如果有一种AMM机制可以减少大额交易对后续交易价格的影响,就可以有效防止Front-Running攻击。早在2018年,Vitalik在以太坊技术社区中提供了一个方案,当发生兑换交易时,交易池价格不会立刻调整成真实价格,而是在若干分钟内,缓慢的趋向真实价格,这就好像交易池凭空多出了很多流动性一样,因此我们将这种技术称之为VitrualBalance技术。这种新机制,可大大压缩套利者的利润空间,有效防御Front-Running攻击,同时还可以增加流动性做市商的收益,可谓一举多得,1inch的mooniswap就是这个方案的一个实现版本。
增加流动性
此外,还有种思路,就是尽可能的加大交易池中特定价格区间的流动性,流动性越大,滑点越小,当流动性大到一定程度的时候,抢跑机器人就丧失了盈利空间,Uniswap的V3版本的聚焦流动性特性,就是在这方面做出的努力。
展望未来
我们有理由相信,在各个团队坚持不懈的努力之下,随着各种解决方案的持续演进,以及新一代AMM、以太坊二层等技术的相继落地,很快我们就可以为用户提供一个更公平更安全的链上交易环境。
撰文:DeGate
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