分散型エコシステムが直面するすべての危険の中で、先行取引攻撃は最悪で最も差し迫ったものの1つです。先行取引攻撃とは何か、そしてそれから自身を守る方法は？さあ、この問題の核心に迫りましょう。
ブロックチェーン取引のセキュリティと参加者の信頼感の両方が、先行取引攻撃によって危険にさらされており、業界の進歩と安定性を妨げています。
分散型取引所（DEX）や分散型ファイナンス（DeFi）プラットフォームは、人気が高まるにつれ、先行取引攻撃にますます脆弱性を抱えています。不正な行為者は、これらの攻撃を利用して市場を操作し、正当なユーザーから盗むことができます。これらの攻撃は、ブロックチェーン取引の透明性を利用しています。
その影響は広く、多くの個別のトレーダーだけでなく、ブロックチェーンコミュニティ全体にも及びます。
最近では、先行取引攻撃の深刻さが明らかになりました。2020年にはイーサリアムの取引順序メカニズムを利用した先行取引ボットによって、ユーザーが大量の金額を失しました。このような事例は、この危険を理解し、それを軽減することの重要性を浮き彫りにしています。
長年にわたり、先行取引は従来の金融市場の一部であり続けました。ブロックチェーン技術の独自の特徴によって、この古い問題に新たな次元が追加されました。ブロックチェーンは、それが分散化され開かれているという性質のために透明性と民主化を提供しますが、意図せずに先行取引に最適な環境を作り出しています。
巨額の金銭的影響が及びます。コーネルテックは、2020年の最忙期に、イーサリアム上に構築された分散型取引所での先行取引攻撃が、1日あたり100万ドル以上の利益を引き出すことができたと発見しました。市場全体の効率性と公平性、ならびに個々の投資家にも影響を与えます。
ネットワーク混雑と高い取引手数料が先行取引攻撃の追加の結果であり、犯罪者が取引を迅速に処理するために多くを支払うため、ネットワーク上のすべての人のガス価格が上昇しています。これにより、小規模な投資家は参加できず、ブロックチェーンプラットフォームはスケールアップできません。
ブロックチェーンでの先行取引攻撃とは何か、それはなぜ危険なのか、そしてどのように個人や組織は自らを守ることができるのか？この記事は、これらの攻撃の複雑さを探ります。この複雑な問題を明らかにすることで、読者がブロックチェーン環境を安全に航行するために必要な情報を提供することを目指しています。
ブロックチェーンでの先行取引攻撃とは？
ブロックチェーンの文脈では、先行取引攻撃の本質は、ネットワーク確認前に取引情報を傍受し悪用することです。
ブロックチェーンの先行取引は、ネットワークのオープン性とメカニズムを利用しており、内部知識や特権的アクセスが先行取引をもたらす可能性のある従来の市場とは対照的です。
開始されたブロックチェーン取引は、マイナーによってブロックに含められるまで待つメモプールという保留エリアに入ります。
この期間中に悪意のある行為者が活動する好機が存在します。トップパフォーマーは、大規模または市場を動かす取引をメモプールで監視することにより、競争の一歩先を行くことができます。
ガス価格の操作は一般的な戦略です。イーサリアムや同様のネットワークでは、マイナーはガス手数料が高い取引を優先します。最初の動き手が取引を迅速に処理するためには追加料金を支払うことができます。予想される市場の動きを利用し、彼らはこの戦術を使用して資産を購入することができます。大規模な購入が価格を押し上げる前に資産を購入したり、大規模な売却が価格を押し下げる前に資産を売却したりします。
分散型取引所の利用は、もう1つの侵入経路です。自動マーケットメーカー（AMM）はアルゴリズムを使用して供給と需要に応じた価格を決定します。リーダーは重要な価格変動を予見し、それに基づいて迅速に行動して利益を上げる能力があり、この戦略は通常「サンドイッチ攻撃」として知られています。サンドイッチ攻撃の先行取引者は、犠牲者が取引を行うのを待ってから購入注文を出し、その直後に犠牲者の取引により生じた価格変動を利用して売却注文を出します。
マイナー抽出価値（MEV）の増加によっても問題が悪化しました。MEVは、マイナーが各ブлокにおける取引の順序や包括、または検閲を操作して得られる利益を表します。先行取引において、あるマイナーはそれ自体で行ったり、MEVオークションを介して他者に許可したりします。結果として、マイナーはネットワークの公平性よりも利益を優先するように動機付けられることがあります。
リサーチ＆デベロップメント企業Flashbotsは、MEV抽出が利益を生む ventures となり、その結果、数ヶ月のうちにユーザーから1億ドル以上が盗まれたと指摘しました。これは、先行取引の範囲と使用される戦略の複雑さを示しています。
オフチェーンシステムにおける先行取引のもう1つの方法は、情報の非対称性によるものです。例として、レイヤー2ソリューションやクロスチェーンブリッジでは、攻撃者がメインチェーンにまだコミットされていない取引の詳細を悪用するために同じ戦術を使用することができます。
効果的な防御を考案するためには、これらの攻撃がどのように機能するかを理解することが重要です。
なぜ先行取引攻撃はそれほど危険なのか？
いくつかの面で、ブロックチェーンエコシステムは先行取引攻撃によって脅かされています。
まず第一に、それはユーザーから金銭を損失させます。先行取引が行われると、元の購入者は予想より低い価格で売却し、購入者にアドバンテージが与えられます。この価値の損失により、ユーザーのシステムに対する信頼が失われます。
特に高ボリュームで取引するトレーダーにとっては、その影響は大きなものとなり得ます。先行取引の突然の価格変動により、資産の予想価格と実際の売買価格が一致しないスリッページが発生する可能性があります。
その結果、利益が減少し、さらには利益を上げていた取引からの利益が消えてしまうこともあります。例えば、トレーダーが100ドルでトークンを購入する予定だった場合、先行取引攻撃により実際には105ドルで購入する羽目になると、利益率が急激に低下することになるでしょう。
先行取引によって市場の整合性が損なわれ、個々の損失を超えて公平な競争環境が不正行為者に有利になるためです。この不一致はDeFiプラットフォームの利用を思いとどまらせる可能性があり、ブロックチェーン技術の実装を遅らせる可能性があります。エコシステムの成長は、新たなユーザーが不公平さや複雑さを感じ取ることで阻害される可能性があります。
先行取引攻撃が引き起こす市場の不安定化というのももう一つのことです。
市場のトップリーダーによる操作的な行動は、人工的な価格変動を引き起こし、市場の不安定化を悪化させることがあります。市場が安定していないと、長期的な経済健康によくない長期投資を回避し、リスキーな投機を促進する可能性があります。
高いボラティリティにより、貸し手と借り手が直面するリスクが増大し、DeFiプラットフォームでの金利やクレジットへのアクセスにも影響を与えます。
ブロックチェーンネットワークの信頼性も危険にさらされています。先行取引攻撃が続く場合、人々はシステムの信頼性と公平性に対する信頼を失うかもしれません。この評判の傷は、コミュニティの信頼と参加に大きく依存する技術にとって非常に有害です。企業ソリューションや政府のアプリケーションも、他のブロックチェーン導入領域に悪評が広がる可能性から免れることはありません。
規制の意味合いもまた懸念される点です。広範な先行取引が緩い暗号監視を示す兆候と見なされる場合、当局はより厳しい規制を導入する可能性があります。規制にはいくつかの利点がありますが、過度に厳しい方法がブロックチェーン技術の可能性を制限し、革新を妨げる危険性もあります。ユーザーの保護を行うと同時に、革新を促す環境を整える微妙なバランスを必要とします。
また、ネットワーク上のリソースは先行取引攻撃によって圧迫される可能性があります。より早く取引を処理したい競争によってガス料金が高騰し、ネットワークが通常のユーザーにとってアクセスしにくくなります。高い取引コストにより、ネットワークのスケーラビリティと実用性が両方とも妥協されます。
これの結果として、デジタル格差が拡大し、小さな投資家や発展途上国のユーザーに影響を与えます。
これらのリスクの蓄積により、ブロックチェーン技術の導入と発展が停滞する可能性があります。先行取引が解決されない場合、経済包含と革新が妨げられ、分散型金融やその他のブロックチェーンアプリケーションがその完全な潜在能力に達するのを妨げる可能性があります。
先行取引攻撃から自分を守る方法
技術的修正と戦略的アプローチの組み合わせが、先行取引攻撃の影響を軽減することができます。安全のために、次の5つの対策を取りましょう：
安全なオンライン取引の技術を活用する
先行取引攻撃から自身を守る効果的な方法は、プライバシーを強化する技術を利用することです。取引の詳細をブロックチェーンに確認されるまで隠すことで、攻撃者からの悪用を防ぐことができます。この分野では、Secret NetworkやEnigmaのようなプライバシー保持型スマートコントラクトを使用して、ゼロ知識証明と安全なマルチパーティー計算を活用するプロジェクトが最先端を行っています。
暗号化されたデータを使用した計算がこれらの技術によって可能になり、基礎となる情報を秘密にしておきます。例えば、Secret Networkのメインネットは2020年2月にローンチされ、プログラマーがユーザー情報を保護する分散型アプリケーションを作成するツールを提供しています。
このようなプラットフォームを使用すると、トレーダーは取引を秘密に行うことができ、市場リーダーが事前に情報を知ることがほとんど不可能になります。 以下のコンテンツを日本語に翻訳します。markdown のリンクは翻訳しないでください。
リーダーたちは彼らの取引を監視または操作する。
ウォレットとの統合やプライバシーをサポートするインターフェースは、さらなるセキュリティ向上をもたらします。可能性のある攻撃者に対する追加の保護策として、Torus ウォレットがあり、ユーザーは匿名性を保ちながら dApps に関与することができます。
フロントランニング防止機能を備えた分散型取引所を利用する
攻撃から自分自身を守る方法の一つは、フロントランニング防止機能を持つ分散型取引所（DEX）を利用することです。Gnosis Protocol や同様の取引所は、一定時間以内に送信されたすべての取引を同時に処理するためバッチオークションを使用します。このアプローチを使用することで、事前に取引を順序付けることの利点は無効化されます。
バッチオークションシステムから取引の時間優先順位が取り除かれると、Cornell University の研究者はフロントランニングが実質的に排除されることを発見しました。加えて、取引の順序をランダム化したDEXや、確認時に取引の詳細を暗号化・復号化するコミットメントスキームを義務付けるDEXも存在します。
これらの取引所を選ぶことで、トレーダーはより公正な取引環境に参加できます。悪意のあるアクターからあなたの取引を保護するため、フロントランニング防止のセキュリティ機能を優先するプラットフォームを調査し、選択することが重要です。
取引パラメータを徹底的に調整する
フロントランニングに対する素早く簡単な防御策として、取引パラメータを調整することができます。注目を引きすぎない程度の合理的なガス価格を設定することが重要です。あまりにも安価だと確認が遅れる可能性もあります。必要以上にガス代を支払うと、フロントランニングやその他の Miner Extractable Value (MEV) 戦略を使用するマイナーが、より多くの報酬を得ようとあなたの取引を対象にするかもしれません。
さらに、Uniswap のような自動化された市場形成者 (AMM) で取引を実行する際に、期待される価格からの許容乖離を制限することができます。最大スリッページ率を設定することで、価格が一定範囲内にある場合にのみ取引を実行するよう制限できます。これにより、価格を操作して大きな損失を引き起こすフロントランナーを防ぐことができます。
特にフロントランニングが一般的な環境では、トランザクション手数料と速度のトレードオフに注意を払うべきですと、Ethereumの共同創設者であるVitalik Buterinは指摘しています。これらの設定を慎重に監視することで、効率を犠牲にせずに取引のセキュリティを向上させることができます。
レイヤー2ソリューションおよびその他のネットワークを利用する
レイヤー2スケーリングソリューションや代替のブロックチェーンネットワークは、混雑の少ない環境を提供することでフロントランニング攻撃の機会を減らします。Optimistic Rollupsやzk-Rollupsといったプラットフォームは、複数のトランザクションをオフチェーンでまとめてからメインチェーンに送信し、スループットを増やし、手数料を減らします。
一例として、レイヤー2スケーリングソリューションであるPolygon (以前はMatic Network) が、より迅速かつ安価な取引を提供しています。これらのネットワーク上での取引は、よりスムーズに動作するだけでなく、主要なEthereumネットワークを狙うフロントランニングボットに対する脆弱性も低くなります。
2021年にAaveやSushiSwapといった主要なDeFiプラットフォームと統合されたPolygonにより、安全性と効率性が向上した取引が可能となるエコシステムが生まれています。これらのプラットフォームに切り替えることで、トレーダーはネットワークの過密や高額なガス料金といった問題から身を守ることができます。
プライベートトランザクションサービスおよびトランザクションの順序変更を利用する
フロントランニングボットが公共のメンプールで保留中のトランザクションを監視しているため、プライベートトランザクションの提出を可能にするサービスを利用することで、彼らを避けることができます。FlashbotsはMEVの悪用を防ぐためのサービスを開発しており、ユーザーがトランザクションを秘密裏にマイナーに送信できるようにしています。
Flashbotsのデータは、この戦略がフロントランニングを含むMEV関連の攻撃を大幅に削減したことを示しています。Flashbotsのシステムを利用してトランザクションを送信することで、トレーダーは詳細がブロックにマインされるまで暗号化された取引を行うことができ、先駆けた悪用を避けることができます。
さらにフロントランニングを防ぐために、Eden Networkのようなプラットフォームは、ネイティブトークンをステークするユーザーによって開始されたトランザクションを優先します。これらのサービスは、マイナーのインセンティブをネットワークの公平性とユーザーの安全性とより良く一致させるため、トランザクションの順序変更を再構築するための大きな動きの一部です。
結論
フロントランニング攻撃は、安全で公平なブロックチェーンエコシステムを目指す道のりにおいて重大な障害となっています。
フロントランニングのリスクは、コミュニティの協力、技術革新、ユーザーの警戒心によって軽減することができます。業界を守るための戦略は、その絶えず変化する性質に適応する必要があります。
プライバシーを強化するプロトコルを採用し、トランザクションメカニズムを改善し、情報に基づいたユーザー集団を育成することが、正しい行動路線です。
フロントランニングが引き起こす困難への対処には、継続的なR&Dが必要です。攻撃者の巧妙さが増す中で、防御策も向上していきます。この取り組みの中心には、セキュリティインフラへの投資とベストプラクティスの普及があります。
フロントランニングと戦うには、関係者全員の協力が必要です。ブロックチェーンネットワークのセキュリティは、プログラマー、マイナー、トレーダー、規制機関などが共有する責任です。そうすることで、ブロックチェーンが信頼不要の台帳としての地位を維持し、オンライン取引や交流においてゲームチェンジャーとしての役割を果たし続けることが保証されます。