以太坊的黑暗森林

以太坊的黑暗森林 - 矿工利用其打包特全，如何毫无风险的获利。

之前看过几篇关于以太坊黑暗森林的文章，对其中的黑暗、扭曲深感震撼。于是花了几天时间写了自己的机器人，深入体验了其间的险恶。 ## 概述 什么是以太坊的黑暗森林？它是指以太坊上鲜为人知、却广泛存在的一种不公平的、暗黑的机制 -- **Mempool 的打包机制的特权使用**。一般而言，矿工按照交易给予的矿工费（GasPrice）高低来进行排序打包。这些交易的排序先后对于单个转账交易并无影响，然后涉及到 DeFi 交易，情况就不一样了。 在 DeFi 中，交易被打包的顺序深刻影响着其经济利益。例如，在 Uniswap 中，同样两个针对某交易对的买单，先被执行的交易将获得更多代币。如果你总是在一笔买单前买入同样的代币，然后又紧随其后卖出，则将“毫无风险”地获利。这也被称为**提前交易**（Front-Running）。 ## 细节 为什么提前交易可以获利？以 Uniswap 为例，其价格模型是 x * y = 常量。例如初始 x = 100，y = 100，那么常量 = 10000。那么当： 1. 用户A 用 10 个 x 买入 y。此时 x = 110，y = 90.9，用户A获得 9.1 y。（x * y 依然等于常量 10000） 2. 用户B 用 10 个 x 买入 y。此时 x = 120，y = 83.33，用户B获得 7.57 y。（x * y 依然等于常量 10000） 3. 用户A 卖出所有y。此时 x = 108.18，y = 92.43，用户A获得 11.82 x。（x * y 依然等于常量 10000） 以上例子可以看出，**用户A通过提前交易，发出两个交易，一前一后包裹用户B交易，则可以“毫无风险”地获利**。这里打上双引号是因为需要假设没有其他同样策略的用户A出现。在真实的市场环境中，用户B是一个真实的用户，而用户A则是一个机器人。 以 Uniswap 为例，当前市场上充斥着大量的提前交易机器人。这些机器人时刻监控着出现在以太坊 mempool 中的用户交易。如果用户是大额买入某币，那么它们立刻发出两笔交易，一笔是抢在用户之前（比用户交易 GasPrice 更高）买入该币，另一笔在用户之后（可以采用和用户 GasPrice 稍低或相同）卖出该币。 这种提前交易机器人，不同于两个 DEX 间进行搬砖套利的机器人，它们是伤害用户利益的。在上面的列子中，用户B本可以获得 9.1 y，因为机器人A的存在，却只获得了 7.57 y，从而白白损失了 1.53 y。 ## 例子 这种机器人就如同站在公路上，光天化日进行打劫的强盗。下面我们来看一个例子： 用户在区块 11331736 上买入 100 ETH 的 YFL（用户 GasPrice 700GWei）：  https://cn.etherscan.com/tx/0x4b7e5c9e25d0e4b0a0f87b68bde10b7b988bc6d7f83f7dd1fa1dd1b044a931c8 在它前后出现了好几对打劫该用户的机器人，举出其中具有代表性的两对来讲解。机器人A以超高的矿工费（23,835 Gwei）抢在用户（及其它机器人）之前买入 95 ETH：  https://cn.etherscan.com/tx/0x97ab6f31785068a84c47a39e55b2ee391ee6cac2f4c82dbb0ab34f0c5b71c5b9 随后，机器人A以和用户同样的 GasPrice （700Gwei）在用户交易后卖出，获得 99.24 ETH，去除矿工费，该笔打劫，让机器人A获利 **2 ETH** 以上：  https://cn.etherscan.com/tx/0x9e5d8a1a179867a4dbca23bd5c7fa6c8db6dd0817165ec3c3474493d69bf6a5c 在该用户交易身后，还出现了 DEX 间搬砖套利的机器人B。它从 Balancer 中买入 YFL，并且在 Uniswap 中卖出 YFL，获利 1 ETH 左右：  https://cn.etherscan.com/tx/0x81528f2b5d0cbb217c73e1f60bbd8edda6536a8efc85cd0a9466496d4aa999c0 机器人B虽然获利，但并未对用户造成利益损失。但是机器人A则不然，机器人A所花费的巨额矿工费，以及其盈利部分，共计 4.2 ETH，都将由用户买单。该例子中用户，在什么都没有干的情况下，已经损失 4.2 ETH！ 这个例子并非个例，而是几乎每个以太坊区块都能找的、普遍存在的例子。**当前，以太坊的 DeFi 用户正在遭受严重的利益损害，而绝大部分人浑然不知！** ## 深入 从技术上实现机器人A或B均不难。那么以太坊岂不成为一个强盗肆意打劫之地？有没有什么可以制约机器人的手段？ 答案是：**有，****其它机器人**。机器人之间也有不同的策略，也分不同的级别。如果你去认真分析现在的以太坊交易，不但普通用户遭受机器人的打劫，较弱的机器人也会受到较强的机器人的打劫。 另外一个制约机器人的点是用户交易失败。所谓交易失败，是指用户的交易执行时，因为超过用户设置的滑点（slippage），而导致交易无法完成的情况。在上面的例子中，如果用户交易失败，那么机器人将无利可图，不但如此，它们还要损失掉矿工费，和交易手续费。 **而非常讽刺是**，让机器人最为害怕的用户交易失败，却是由机器人自己造成的（过多的机器人抢在用户前买入某币，导致用户买入时价格相差过大）。当你在浏览器中看到某个交易有这样的报错，它大多是因为机器人的打劫：  https://cn.etherscan.com/tx/0xbc236137de0d6a9f82c04039b1c534b9d76789a8a4bda0f3546c87f9e509f016 普通用户害怕机器人，小机器人害怕大机器人。然而大机器人并不是终结。这里食物链的顶端不是别人，正是大家熟悉的：**矿工**。 ## 矿工 交易的排序决定了利润的分配，而对交易排序有决定权的则是**矿工**。矿工加入到这场收割的游戏彻底改变机器人的格局。 在遵循 GasPrice 高低排序的规则下，矿工可以对同样 GasPrice 的交易任意调配顺序。矿工也可以在不广播交易的情况下，直接将某个交易打包进区块。在这个游戏中，普通用户是闭眼玩家，套利机器人是睁眼玩家，而矿工则是上帝视角。 拥有上帝视角的矿工一旦加入游戏，其结果可想而知。矿工的机器人将驱逐非矿工机器人。而这些矿工将成为以太坊上最大的黑暗势力，利用它们的权力，对用户进行肆意地收割！ ## 解决 以太坊的打包机制是问题的根源，只要有顺序关系的应用都将都将遭受到这类攻击。要想彻底解决这类问题，必须从以太坊打包机制、交易隐私保护方面下手，从目前的发展来看，短期而言，并非易事。 另外一种方案是将这类应用迁移至 **Layer2**。很多 Layer2 的方案拥有更快的打包速度，可以有效地降低机器人劫持的可能性。 ## 结语 公开的抢劫、利己的排序、作恶的矿工，正在让以太坊沦为一场权力的游戏。这跟区块链，**公平、开放、平等**的理念已经背道而驰！ 未来以太坊的发展，如果不能有效遏制矿工的权力，监督矿工的行为，那么它是否也会成为腐朽的产物，被人们所抛弃？水亦载舟，水亦覆舟。如果以太坊的 DeFi 不能成为一个公平的游戏，它又能走多远呢！ **延展阅读：** 《Ethereum is a Dark Forest》 https://medium.com/@danrobinson/ethereum-is-a-dark-forest-ecc5f0505dff 《Escaping the Dark Forest》 https://samczsun.com/escaping-the-dark-forest/ **特别感谢：** 这里特别感谢同窗好友**阿柳**，在过去的一周里，我们写了一套完整的机器人，加入到战斗，得到了一些详尽的数据和经验。我们期望能找到一些可行方案，加入到 Ownbit 钱包中，以保护用户的利益。 **存币就用最安全的多签、冷钱包：Ownbit** 发文发表于：谈谈区块链 ， 链接：https://mp.weixin.qq.com/s/S9InBbSXiQKZz6WgKm59KQ

之前看过几篇关于以太坊黑暗森林的文章，对其中的黑暗、扭曲深感震撼。于是花了几天时间写了自己的机器人，深入体验了其间的险恶。

概述

什么是以太坊的黑暗森林？它是指以太坊上鲜为人知、却广泛存在的一种不公平的、暗黑的机制 -- Mempool 的打包机制的特权使用。一般而言，矿工按照交易给予的矿工费（GasPrice）高低来进行排序打包。这些交易的排序先后对于单个转账交易并无影响，然后涉及到 DeFi 交易，情况就不一样了。

在 DeFi 中，交易被打包的顺序深刻影响着其经济利益。例如，在 Uniswap 中，同样两个针对某交易对的买单，先被执行的交易将获得更多代币。如果你总是在一笔买单前买入同样的代币，然后又紧随其后卖出，则将“毫无风险”地获利。这也被称为提前交易（Front-Running）。

细节

为什么提前交易可以获利？以 Uniswap 为例，其价格模型是 x * y = 常量。例如初始 x = 100，y = 100，那么常量 = 10000。那么当：

1. 用户A 用 10 个 x 买入 y。此时 x = 110，y = 90.9，用户A获得 9.1 y。（x * y 依然等于常量 10000）
2. 用户B 用 10 个 x 买入 y。此时 x = 120，y = 83.33，用户B获得 7.57 y。（x * y 依然等于常量 10000）
3. 用户A 卖出所有y。此时 x = 108.18，y = 92.43，用户A获得 11.82 x。（x * y 依然等于常量 10000）

以上例子可以看出，用户A通过提前交易，发出两个交易，一前一后包裹用户B交易，则可以“毫无风险”地获利。这里打上双引号是因为需要假设没有其他同样策略的用户A出现。在真实的市场环境中，用户B是一个真实的用户，而用户A则是一个机器人。

以 Uniswap 为例，当前市场上充斥着大量的提前交易机器人。这些机器人时刻监控着出现在以太坊 mempool 中的用户交易。如果用户是大额买入某币，那么它们立刻发出两笔交易，一笔是抢在用户之前（比用户交易 GasPrice 更高）买入该币，另一笔在用户之后（可以采用和用户 GasPrice 稍低或相同）卖出该币。

这种提前交易机器人，不同于两个 DEX 间进行搬砖套利的机器人，它们是伤害用户利益的。在上面的列子中，用户B本可以获得 9.1 y，因为机器人A的存在，却只获得了 7.57 y，从而白白损失了 1.53 y。

例子

这种机器人就如同站在公路上，光天化日进行打劫的强盗。下面我们来看一个例子：

用户在区块 11331736 上买入 100 ETH 的 YFL（用户 GasPrice 700GWei）：

https://cn.etherscan.com/tx/0x4b7e5c9e25d0e4b0a0f87b68bde10b7b988bc6d7f83f7dd1fa1dd1b044a931c8

在它前后出现了好几对打劫该用户的机器人，举出其中具有代表性的两对来讲解。机器人A以超高的矿工费（23,835 Gwei）抢在用户（及其它机器人）之前买入 95 ETH：

https://cn.etherscan.com/tx/0x97ab6f31785068a84c47a39e55b2ee391ee6cac2f4c82dbb0ab34f0c5b71c5b9

随后，机器人A以和用户同样的 GasPrice （700Gwei）在用户交易后卖出，获得 99.24 ETH，去除矿工费，该笔打劫，让机器人A获利 2 ETH 以上：

https://cn.etherscan.com/tx/0x9e5d8a1a179867a4dbca23bd5c7fa6c8db6dd0817165ec3c3474493d69bf6a5c

在该用户交易身后，还出现了 DEX 间搬砖套利的机器人B。它从 Balancer 中买入 YFL，并且在 Uniswap 中卖出 YFL，获利 1 ETH 左右：

https://cn.etherscan.com/tx/0x81528f2b5d0cbb217c73e1f60bbd8edda6536a8efc85cd0a9466496d4aa999c0

机器人B虽然获利，但并未对用户造成利益损失。但是机器人A则不然，机器人A所花费的巨额矿工费，以及其盈利部分，共计 4.2 ETH，都将由用户买单。该例子中用户，在什么都没有干的情况下，已经损失 4.2 ETH！

这个例子并非个例，而是几乎每个以太坊区块都能找的、普遍存在的例子。当前，以太坊的 DeFi 用户正在遭受严重的利益损害，而绝大部分人浑然不知！

深入

从技术上实现机器人A或B均不难。那么以太坊岂不成为一个强盗肆意打劫之地？有没有什么可以制约机器人的手段？

答案是：有，**其它机器人**。机器人之间也有不同的策略，也分不同的级别。如果你去认真分析现在的以太坊交易，不但普通用户遭受机器人的打劫，较弱的机器人也会受到较强的机器人的打劫。

另外一个制约机器人的点是用户交易失败。所谓交易失败，是指用户的交易执行时，因为超过用户设置的滑点（slippage），而导致交易无法完成的情况。在上面的例子中，如果用户交易失败，那么机器人将无利可图，不但如此，它们还要损失掉矿工费，和交易手续费。

而非常讽刺是，让机器人最为害怕的用户交易失败，却是由机器人自己造成的（过多的机器人抢在用户前买入某币，导致用户买入时价格相差过大）。当你在浏览器中看到某个交易有这样的报错，它大多是因为机器人的打劫：

https://cn.etherscan.com/tx/0xbc236137de0d6a9f82c04039b1c534b9d76789a8a4bda0f3546c87f9e509f016

普通用户害怕机器人，小机器人害怕大机器人。然而大机器人并不是终结。这里食物链的顶端不是别人，正是大家熟悉的：矿工。

矿工

交易的排序决定了利润的分配，而对交易排序有决定权的则是矿工。矿工加入到这场收割的游戏彻底改变机器人的格局。

在遵循 GasPrice 高低排序的规则下，矿工可以对同样 GasPrice 的交易任意调配顺序。矿工也可以在不广播交易的情况下，直接将某个交易打包进区块。在这个游戏中，普通用户是闭眼玩家，套利机器人是睁眼玩家，而矿工则是上帝视角。

拥有上帝视角的矿工一旦加入游戏，其结果可想而知。矿工的机器人将驱逐非矿工机器人。而这些矿工将成为以太坊上最大的黑暗势力，利用它们的权力，对用户进行肆意地收割！

解决

以太坊的打包机制是问题的根源，只要有顺序关系的应用都将都将遭受到这类攻击。要想彻底解决这类问题，必须从以太坊打包机制、交易隐私保护方面下手，从目前的发展来看，短期而言，并非易事。

另外一种方案是将这类应用迁移至 Layer2。很多 Layer2 的方案拥有更快的打包速度，可以有效地降低机器人劫持的可能性。

结语

公开的抢劫、利己的排序、作恶的矿工，正在让以太坊沦为一场权力的游戏。这跟区块链，公平、开放、平等的理念已经背道而驰！

未来以太坊的发展，如果不能有效遏制矿工的权力，监督矿工的行为，那么它是否也会成为腐朽的产物，被人们所抛弃？水亦载舟，水亦覆舟。如果以太坊的 DeFi 不能成为一个公平的游戏，它又能走多远呢！

延展阅读：

《Ethereum is a Dark Forest》

https://medium.com/@danrobinson/ethereum-is-a-dark-forest-ecc5f0505dff

《Escaping the Dark Forest》

https://samczsun.com/escaping-the-dark-forest/

特别感谢：

这里特别感谢同窗好友阿柳，在过去的一周里，我们写了一套完整的机器人，加入到战斗，得到了一些详尽的数据和经验。我们期望能找到一些可行方案，加入到 Ownbit 钱包中，以保护用户的利益。

存币就用最安全的多签、冷钱包：Ownbit

发文发表于：谈谈区块链 ， 链接：https://mp.weixin.qq.com/s/S9InBbSXiQKZz6WgKm59KQ

区块链技术网。

• 发表于 2020-12-01 09:40
• 阅读 ( 1695 )
• 学分 ( 6 )
• 分类：以太坊