Из всех опасностей, с которыми сталкивается эта децентрализованная экосистема, атаки фронт-раннинга являются одними из самых худших и срочных. Что такое атаки фронт-раннинга и как от них защититься? Давайте приступим к делу.
Безопасность транзакций в блокчейне и уверенность участников, как правило, подорваны в результате атак фронт-раннинга, что препятствует прогрессу и стабильности отрасли.
Децентрализованные биржи (DEX) и платформы децентрализованных финансов (DeFi) становятся более уязвимыми к атакам фронт-раннинга с их растущей популярностью. Злоумышленники могут манипулировать рынком и красть средства у легитимных пользователей, используя эти атаки, которые используют прозрачность транзакций блокчейна.
Последствия огромны, затрагивая не только индивидуальных трейдеров, но и всю сообщество блокчейна.
Недавно стало известно, насколько серьезными могут быть атаки фронт-раннинга. В 2020 году поток фронт-раннинговых ботов воспользовался механизмами упорядочивания транзакций Ethereum, из-за чего пользователи потеряли тонну денег. Важность понимания и снижения этой опасности подчеркивается такими событиями.
На протяжении десятилетий фронт-раннинг был частью традиционных финансовых рынков. Уникальные характеристики блокчейн-технологий добавили новые измерения к этой давней проблеме. Хотя блокчейн благодаря своей децентрализованной и открытой природе обеспечивает прозрачность и демократизацию, он непреднамеренно создает идеальную среду для фронт-раннинга.
Последствия денежных потерь будут серьезными. Исследования Cornell Tech показали, что во время самых загруженных периодов в 2020 году атаки фронт-раннинга на децентрализованных биржах, основанных на Ethereum, могли приносить более 1 миллиона долларов прибыли в день. Это влияет как на эффективность и справедливость рынка, так и на индивидуальных инвесторов.
Перегрузка сети и более высокие комиссии за транзакции — дополнительные последствия атак фронт-раннинга. Цены на газ растут для всех в сети, так как преступники платят больше за более быстрое выполнение своих транзакций. Из-за этого мелкие инвесторы остаются за бортом, а платформы блокчейна не могут масштабироваться.
Что такое атаки фронт-раннинга в блокчейне, почему они так опасны и как могут защитить себя отдельные лица и организации? В этой статье рассматриваются тонкости этих атак. Наша цель — прояснить этот сложный вопрос и вооружить читателей информацией, необходимой для безопасного перемещения по среде блокчейна.
Что такое атака фронт-раннинга в блокчейне?
Перехват и злоупотребление информацией о транзакциях до их подтверждения в сети является сутью атаки фронт-раннинга в контексте блокчейна.
Фронт-раннинг в блокчейне использует открытость и механизмы сети, в отличие от традиционных рынков, где он зачастую может быть вызван инсайдерской информацией или привилегированным доступом.
Инициированные транзакции в блокчейне попадают в мемпул, который является зоной ожидания, в которой они ожидают включения в блок майнерами.
В течение этого периода появляется окно возможностей для злоумышленников. Лидеры могут следить за мемпулом на предмет крупных или движущих рынок транзакций, оставаясь на шаг впереди конкурентов.
Манипуляция ценами на газ является одной из типичных стратегий. В Ethereum и аналогичных сетях майнеры предпочитают транзакции с более высокими комиссиями за газ. Первые участники гонки могут платить больше, чтобы их транзакции обрабатывались быстрее. Используя этот подход, они могут покупать активы до того, как крупная покупка поднимет цену, или продавать активы до того, как крупная продажа снизит её.
Использование децентрализованных бирж является еще одной точкой входа. Чтобы определять цены в соответствии с спросом и предложением, автоматизированные маркет-мейкеры (AMM) используют алгоритмы. Лидеры имеют возможность предугадывать значительные колебания цен и быстро действовать, чтобы извлечь из этого выгоду, применяя стратегию, известную как "sandwich attacks". Фронт-раннер в такой атаке ожидает, когда жертва сделает торговую операцию, прежде чем размещать покупной ордер, а затем немедленно размещает ордер на продажу, чтобы извлечь выгоду из ценового изменения, вызванного транзакцией жертвы.
Рост Miner Extractable Value (MEV) также усугубил эту проблему. MEV представляет собой профит, который майнеры могут получить, манипулируя порядком, включением или цензурированием транзакций в своих блоках. В некоторых случаях майнеры сами занимаются фронт-раннингом или позволяют другим делать это через MEV-аукционы. В результате майнеры получают стимулы отдавать предпочтение прибыли перед справедливостью сети.
Исследования и разработчики Flashbots отметили, что извлечение MEV стало прибыльным делом, при этом пользователи лишились более $100 миллионов всего за несколько месяцев. Это демонстрирует масштаб фронт-раннинга, а также сложность используемых стратегий.
Фронт-раннинг может также происходить в офф-чейн системах из-за информационной асимметрии. Для иллюстрации данного момента, в решениях второго уровня или кросс-чейн мостах атакующий может использовать такие же тактики, чтобы эксплуатировать транзакционные детали, не зафиксированные на основной цепочке.
Чтобы создать эффективную защиту, важно понять, как работают эти атаки.
Почему атаки фронт-раннинга так опасны?
На нескольких фронтах экосистема блокчейна подвергается угрозе со стороны атак фронт-раннинга.
В первую очередь, они вызывают потерю денег у пользователей. В транзакции фронт-раннинга первоначальный покупатель продает по более низкой цене, чем ожидалось, передавая преимущество другому покупателю. Из-за этой потери ценности доверие пользователей к системе подрывается.
Эффект может быть огромным для трейдеров, особенно работающих с крупными объемами. Скользящее изменение цен, при котором ожидаемые и выполненные цены актива не совпадают, может быть вызвано резкими изменениями цены, обусловленными фронт-раннингом.
Это может привести к сокращению доходности и даже исчезновению прибыли от прибыльных сделок. Например, атака фронт-раннинга может привести к резкому падению маржи прибыли трейдера, если он планировал купить токен по $100, но в итоге заплатил $105.
Целостность рынка подрывается фронт-раннингом, который выходит за рамки индивидуальных потерь. Это делает поле игры несправедливым, предоставляя злоумышленникам преимущество перед добросовестными пользователями. Этот разрыв может отпугнуть людей от использования DeFi платформ и замедлить внедрение блокчейн-технологий. Рост экосистемы может быть задержан, если новые пользователи будут отвернуты от неё из-за несоответствия и сложности.
Ещё одна проблема связана с тем, что фронт-раннинг усугубляет колебания рынка.
Манипуляционные действия лидеров рынка могут привести к искусственным изменениям цен, что ухудшает стабильность рынка. Отсутствие стабильности на рынке может отпугнуть инвестиции с более долгосрочной перспективой и поощрять рискованные спекуляции, что неблагоприятно для долгосрочного экономического здоровья.
Процентные ставки и доступ к кредитам также зависят от более высокого уровня рисков, с которыми сталкиваются кредиторы и заемщики на платформах DeFi из-за высокой волатильности.
Доверие к блокчейн-сетям также находится под угрозой. Пользователи могут потерять доверие к надежности и справедливости системы, если атаки фронт-раннинга продолжатся. Этот вред репутации может быть очень пагубным для технологии, которая сильно зависит от доверия сообщества и его участия. Предприятия и государственные приложения не застрахованы от негативного восприятия, которое может распространяться на другие сферы использования блокчейн.
Еще одна проблема заключается в потенциальных последствиях регулирования. Усиливающиеся правила могут появиться на горизонте, если власти воспримут массовый фронт-раннинг как показатель недостаточного надзора за криптовалютами. Хотя регулирование может иметь положительные аспекты, чрезмерно строгие методы рискуют ограничить потенциал блокчейн-технологий и помешать инновациям. Защита пользователей при создании среды, способствующей инновациям, является тонким балансированием, к которому следует стремиться.
Кроме того, ресурсы сети могут быть перегружены атаками фронт-раннинга. Из-за высоких цен на газ, связанных с конкуренцией за проведение транзакций, сеть становится менее доступной для обычных пользователей. Высокие транзакционные издержки затрудняют и масштабируемость, и практичность сети.
Цифровой разрыв, поразивший в основном мелких инвесторов и пользователей в развивающихся странах, продолжает увеличиваться.
Накопление этих рисков может привести к приостановке внедрения и развития блокчейн-технологий. Экономическая инклюзия и инновации могут быть ущемлены, если проблема фронт-раннинга не будет решена, что может предотвратить достижение децентрализованными финансами и другими блокчейн-приложениями своего полного потенциала.
Как защититься от атак фронт-раннинга
Сочетание технических решений и тактических подходов может уменьшить воздействие атак фронт-раннинга. Для вашей безопасности вот пять основных мер:
Используйте технологии для безопасных онлайн-транзакций
Эффективным способом защиты от атак фронт-раннинга является использование технологий, улучшающих конфиденциальность. Вы можете защитить свои транзакции от злоупотребления злоумышленниками, скрыв их детали до подтверждения на блокчейне. Такие передовые проекты, как Secret Network и Enigma, предоставляют умные контракты, сохраняющие конфиденциальность, которые используют доказательства с нулевым разглашением и безопасные вычисления с участием нескольких сторон.
Используя эти технологии, возможность обработки вычислений с зашифрованными данными стала возможной, сохраняя в секрете основную информацию. Например, запущенная в феврале 2020 года основная сеть Secret Network предоставляет программистам инструменты для создания децентрализованных приложений, которые защищают информацию пользователей.
Использование таких платформ позволяет трейдерам проводить транзакции в секрете, почти исключая возможность для злоумышленников вмешиваться в рыночные процессы. Содержание: лидеры шпионят за своими сделками или манипулируют ими.
Интеграция с кошельками и интерфейсами, поддерживающими конфиденциальность, дополнительно повышает безопасность. Дополнительной мерой защиты от возможных злоумышленников является кошелек Torus, который позволяет пользователям взаимодействовать с dApps, сохраняя уровень анонимности.
Используйте децентрализованные биржи с механизмами защиты от фронт-рана
Один из способов защититься от атак — использовать децентрализованную биржу (DEX), имеющую функции защиты от фронт-рана. Gnosis Protocol и аналогичные биржи используют пакетные аукционы для выполнения всех сделок, поданных в определенный временной промежуток, одновременно. С помощью этого подхода выгода от заказа транзакций заблаговременно сводится на нет.
Когда временной приоритет транзакций снимается из систем пакетных аукционов, исследователи из Корнельского университета обнаружили, что фронт-ран практически устраняется. Более того, существуют DEX, которые применяют случайный порядок для транзакций или требуют обязательной схемы, которая шифрует и расшифровывает детали сделки после подтверждения.
Трейдеры могут участвовать в более справедливой торговой среде, выбирая эти биржи. Чтобы защитить свои транзакции от злоумышленников, важно изучить и выбрать платформы, которые уделяют приоритетное внимание функциям безопасности для предотвращения фронт-рана.
Тщательно настройте параметры транзакции
В качестве быстрой и простой защиты от фронт-рана можно настроить параметры своих транзакций. Очень важно установить разумную цену за газ, которая не привлечет слишком много внимания и не будет слишком низкой и привести к задержке подтверждения. Если вы заплатите больше за газ, чем требуется, майнеры, использующие стратегии фронт-рана и другую извлекаемую майнерами ценность (MEV), могут нацелиться на вашу транзакцию в попытке заработать больше вознаграждений.
Кроме того, при совершении сделок на автоматических маркет-мейкерах (AMM), таких как Uniswap, указав низшу допустимую просадку, вы можете ограничить допустимое отклонение от ожидаемой цены. Вы можете ограничить выполнение своей транзакции ситуациями, когда цена остается в определенных пределах, установив максимальный процент скольжения. Это не позволяет фронт-раннерам вызвать огромные убытки путем манипуляций с ценами.
Особенно в условиях, где фронт-ран специфичен, пользователи должны учитывать компромиссы между комиссиями за транзакции и скоростью, о чем отметил Виталик Бутерин, соучредитель Ethereum. Аккуратно следя за этими настройками, вы можете повысить безопасность своих транзакций, не теряя в эффективности.
Используйте решения второго уровня и другие сети
Окно возможностей для атак с фронт-раном уменьшается за счет решений по масштабированию второго уровня и альтернативных блокчейн-сетей, которые обеспечивают менее загруженные условия. Чтобы увеличить пропускную способность и снизить комиссии, платформы, такие как Optimistic Rollups и zk-Rollups, объединяют несколько транзакций за пределами основной сети перед отправкой на основную цепь.
Например, решение по масштабированию второго уровня, предлагаемое Polygon (ранее Matic Network), позволяет проводить более быстрые и дешевые транзакции. Ваши сделки не только будут выполняться более плавно на этих сетях, но вы также будете менее уязвимы к фронт-ран ботам, атакующим основную сеть Ethereum.
Растущая экосистема развивается, позволяя пользователям совершать транзакции с повышенной безопасностью и эффективностью, о чем свидетельствует интеграция Polygon с основными DeFi-платформами, такими как Aave и SushiSwap в 2021 году. Переходя на эти платформы, трейдеры могут защитить себя от проблем, таких как перегруженные сети и высокие комиссии за газ, которые часто используются рыночными лидерами.
Используйте услуги частных транзакций и упорядочение транзакций
Поскольку боты фронт-рана отслеживают ожидающие транзакции в общедоступном мемпуле, их можно избежать, используя услуги, которые позволяют сдавать транзакции конфиденциально. Чтобы предотвратить эксплуатацию MEV, Flashbots разработали сервис, которым пользователи могут воспользоваться для отправки транзакций непосредственно майнерам.
Данные Flashbots показывают, что эта стратегия значительно сокращает атаки, связанные с MEV, такие как фронт-ран. Трейдеры могут избежать упреждающей эксплуатации, используя систему Flashbots для отправки транзакций, шифрующую детали до тех пор, пока они не будут заминированы в блоке.
Для дальнейшего предотвращения фронт-рана такие платформы, как Eden Network, отдают предпочтение транзакциям, инициированным пользователями, которые стейкают свои собственные токены. Эти услуги являются частью более широкого движения по реорганизации механизмов упорядочивания транзакций, чтобы лучше согласовывать стимулы майнеров с справедливостью сети и безопасностью пользователей.
Заключительные мысли
Атаки с фронт-раном представляют собой значительное препятствие на пути к безопасной и справедливой экосистеме блокчейна.
Риски фронт-рана могут быть снижены за счет совместных усилий сообщества, технологических инноваций и бдительности пользователей. Стратегии по защите индустрии должны адаптироваться к ее постоянно меняющейся природе.
Правильное решением будет принимать протоколы, улучшающие конфиденциальность, улучшать механизмы транзакций и формировать образованную пользовательскую базу.
Необходимы постоянные исследования и разработки из-за сложностей, вызванных фронт-раном. По мере увеличения сложности атакующих принимаются более сложные защитные меры. Центральное место в этом начинании занимают инвестиции в инфраструктуру безопасности и распространение передовых практик.
Борьба с фронт-раном требует согласованных усилий со стороны всех вовлеченных сторон. Безопасность блокчейн-сетей является общей ответственностью всех вовлеченных сторон, включая программистов, майнеров, трейдеров и регулировщиков. Это обеспечит, что блокчейн сохранит свой статус как безопасного регистра и продолжит изменять игру для онлайн-транзакций и взаимодействий.