以太坊黑暗森林蔓延,為什麼DeFi 需要一個隱私版Uniswap? – 鏈聞ChainNews


隱私交易是應對以太坊MEV 的潛在方案,也是越來越重視隱私的用戶的必然需求。

撰文:Manta Network

這是一個隱蔽且被操控的市場,高頻交易員利用納秒級(十億分之一秒)的時間差,捕捉「獵物」,快速買入賣出,謀取暴利。這是「暗池」裡的「遊戲」,速度就是一切。

這是Michael Lewis 在《高頻交易員》一書中描繪的華爾街金錢遊戲——一小部分人因掌握了可以創造速度的資源,得以搶先獲取市場信息並從中獲利。為了搶跑(Front-running),他們甚至開山破土,建起了一條有史以來最筆直的數據傳輸光纜。

在華爾街這樣的中心化金融系統中,由於體制不平等或缺乏透明性等原因,普通投資者很難與有著頂尖技術設備的專業交易員相​​競爭,而且在很多時候都是任人捕捉的「獵物」。

隨著去中心化金融(DeFi)的興起,大量創新性、無需許可的去中心化金融工具應運而生,為人們帶來前所未有豐富的產品體驗。以Uniswap 為代表的去中心化交易所(DEX)蓬勃發展,推動DeFi 短短時間內成長為千億級別的市場。

當前主流的基於AMM 的去中心化交易所看似非常理想的設計,它們可以提供更高效的價格發現、更公平的交易,由智能合約來保證安全,避免了中心化交易所跑路等作惡風險;用戶的訂單通過智能合約來執行,並在以太坊網絡上公開可見。

但也正是這些初衷讓最大的DeFi 沃土——以太坊成長為一片令人生畏的「黑暗森林」。

以太坊的黑暗森林

「黑暗森林法則」源於著名的科幻小說《三體》。在小說中,劉慈欣把宇宙比喻成一個黑暗森林,而每一個文明都是在這黑暗森林中潛行的獵人。如果一個文明率先在宇宙中發現了另一個文明,那麼它就會像獵人朝獵物開槍那樣發起攻擊,最終總有一個文明被消滅。

隨著去年DeFi 之夏的開啟,在以太坊等區塊鍊網絡上,因為行踪暴露而被「其他文明」攻擊已經成為了非常普遍的現象。

早在2019 年,康奈爾大學區塊鏈研究員菲利普•戴安(Philip Daian)發表的論文《Flash Boys 2.0》中就指出,正如華爾街的高頻交易員一樣,區塊鏈上的套利機器人可以利用DEX 公開透明、網絡延遲等特性來實現搶跑,收割其他用戶。

Coindesk 專欄作者Frances Coppola 將以太坊網絡形容為一個「明池」(Lit Pool,相對於暗池而言)。 「獵物可以清晰地知道獵人的存在,但是他們跑不掉。」

當你在以太坊上提交一筆交易,在mempool (公共內存池) 裡等待礦工來打包。這筆交易就是一隻坐以待斃的鴨子,無處可逃。池子裡的每個人都看得到它。這筆交易可以被複製、被搶跑、甚至被偷走。

用戶在以太坊網絡上發起一筆交易後,交易信息會廣播到節點,每筆交易均附有手續費,也就是Gas 費。一般來說,礦工會對接收到的交易按照Gas 費用從高到低進行排序,以便決定哪些交易先納入到區塊中。

當以太坊鏈上某時段交易量激增,為了儘早讓礦工接受一筆交易,交易發送者可以提高這筆交易的Gas 來激勵礦工。正常的交易費用和區塊獎勵之外的這部分就是礦工可提取價值(Miner Extractable Value,以下簡稱「 MEV」)。

在很長一段時間裡,以太坊就是這樣按區塊排序有序運行的:出價更高的用戶交易得以優先打包,礦工也賺到了更多的小費,看起來似乎很公平。

以太坊系統中包括兩種賬戶:外部賬戶和合約賬戶。外部賬戶之間的一筆普通交易消耗Gas 為21,000;而執行合約賬戶的交易,根據智能合約複雜程度不同,所需要的Gas 也不同。一筆執行智能合約的交易可能會消耗幾十萬,甚至上百萬Gas。

2020 年夏天,以太坊應用層的爆發催生出了DeFi 大繁榮, AMM、抵押借貸、流動性耕種、算法穩定幣等一系列創新產品應運而生,以太坊上的合約交互越來越複雜,調用這些智能合約所需要消耗的Gas 越來越多,MEV 也迎來爆發性增長。

image (1).png來源:https://explore.flashbots.net/

各類優質項目IDO、不同DeFi 平台之間的套利機會、市場大幅波動時產生的清算交易… 以太坊上的每次智能合約交互,都暗藏著巨大的財富。在對利益的追逐下,DeFi 世界裡也有了更多的角色玩家—— 伺機而動的鯨魚、套利機器人、清算機器人、黑客以及搶跑機器人。他們在以太坊這片黑暗森林裡,搜尋著屬於自己的財富機遇,他們被統稱為「搜索者」。

而作為DeFi 生命線的DEX 無疑成為了這些搜索者爭奪的焦點。

一場透明的GAS 競賽

在以太坊上或其它公鏈上,任何人都可以利用公開透明的信息和交易確認的延遲來監聽其他用戶的DEX 交易,在發現對方交易意圖後,通過提高Gas 費的方法使自己的交易排在前面,從而完成搶跑。

類似的行為還有尾隨(back-running)和三明治攻擊(sandwich attack)。

我們可以通過一個很簡單的例子理解這一過程:用戶B 通過監聽mempool 發現用戶A 要在Uniswap 上買入大量ETH,數量大到可能會推高ETH 價格,於是便在這筆大額交易成交前以更高的Gas 發起一筆更快的交易(搶跑),再跟緊用戶A 之後以更高的價格賣出ETH (尾隨),成功賺取一筆差價。這樣用戶B 就通過左右夾擊完成了一次三明治攻擊。

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對於MEV 價值的追逐催生出了種類繁多的機器人類別:搶跑機器人、尾隨機器人、清算機器人…. 在鏈上,他們尋找每一次可以「揩油」的機會,就連黑客也不放過。諷刺的是,今年3 月份發生的DODO 安全漏洞攻擊事件中黑客就被搶跑機器人截胡。

這種搶跑生意其實並非無風險,巨大的利潤空間吸引越來越多的機器人相互競爭。當所有人都盯上一筆大單,最終勝者只能有一個,其它大部分的機器人都只是陪跑,而這個過程中消耗的大量Gas 都只能白白流走。

許多賺錢策略都是由贏家拿走一切。當市場上所有人都試著做同一件事情時,拿走全部錢的人就是那個能用計算機最快採集數據並做出相應反應的人。

——《高頻交易員》

在華爾街的金融遊戲裡,速度是最快的武器。而在以太坊的這片黑暗森裡,不管搶跑機器人可以有多快,最終站在食物鏈頂端還是礦工。

在以太坊上,礦工有權控制其生產的區塊內的交易排序,他們既是裁判員又是運動員。只要這一點沒有改變,礦工就一直可以搶跑。他們可以復制搶跑機器人的策略自己拿走盈利,也可以出售交易排序中的位置與搶跑者分食。

不管怎樣,搶跑本質上都是對DEX 用戶的一種不公平掠奪——人們付出了高額的Gas 費用,面臨的卻是交易的失敗,或著高滑點帶來的巨額損失。通過sandwiched.wtf 這樣的網站每個人都可以查詢到被搶跑機器人薅走了多少羊毛。

image (3).png來源:sandwiched.wtf

搶跑競爭的加劇也會佔用寶貴的區塊空間,造成鏈上擁堵,嚴重影響以太坊的用戶體驗,讓普通用戶望而生畏,最終淪為搶跑者的樂園。

搶跑問題不只存在於以太坊上,在其它支持DeFi 的公鏈上也很常見。

如果搶跑問題不被解決,它將會成為伴隨DEX 的一場噩夢:DEX 流量越大,搶跑的空間就越大,對廣大交易用戶帶來的困擾和不公正也就越大,而這反過來也將限制DEX 的發展。

從另一角度講,DeFi 參與者從個人擴展到大型機構是必然趨勢,更好的鏈上隱私保護也是機構入場的前提條件。因此,只有解決了隱私問題,DEX 規模才能上一層樓,DeFi 才能真正「出圈」。

為了解決搶跑問題,業內各界提出了不少方案。比如,用戶可以使用限制滑點的服務,或使用直達礦工的隱私交易;Flashbots 推出了消除信息不對稱,將套利機會公之於眾並讓利益相關方共享的解決方案——MEV-Geth。像IDEX 這種去中心化交易所會使用基於訂單簿模式的DEX 協議,在鏈下完成訂單撮合,在鏈上進行清算等,但這些都不能在保證效率的同時,從本質上解決搶跑問題。

隱私版Uniswap

因簡單的設計、超級高效的Gas 效率和資金效率,AMM 被稱為DeFi 近年來最具創新性的發明之一,帶動了DEX 交易額的爆發性增長。想要從根本上解決隱私保護問題,同時又不以犧牲效率為前提,我們需要一個隱私版Uniswap。

致力於成為整個去中心化金融的隱私保護基礎設施,Manta Network 開發了基於zk-SNARK 密碼學技術的去中心化隱私支付協議——MantaPay 以及去中心化隱私代幣交換協議—— MantaSwap。

用戶可以使用MantaPay 將Polkadot 以及其Parachain 上各種資產以1:1 比例置換成對應隱私代幣,使用隱私代幣進行支付,同時,這些隱私代幣可以在MantaSwap 上進行兌換,而不會洩漏任何交易者的信息。

image (4).png來源:Manta Network Whitepaper

MantaSwap 將是DeFi 世界里首個使用zk-SNARK 密碼學技術保護用戶鏈上隱私的去中心化交易所,可以保證交易用戶和流動性提供者的隱私。同時,流動性提供者的LP token 也是隱私且可交易的。 MantaSwap 與Uniswap 等主流DEX 一樣基於AMM,在保證用戶交易隱私的基礎上,AMM 的設計簡潔性也保證了更高的Gas 效率和資金效率。

與Uniswap 等傳統去中心化交易所相比,MantaSwap 允許用戶在交易各種主流數字資產的同時也保證了交易用戶的端到端隱私不被洩漏。當用戶的交易意圖被隱藏,搶跑者便無計可施。

Manta 同時覆蓋了波卡生態鏈資產的去中心化隱私支付和去中心化隱私交易,對隱私保護有剛需的用戶,尤其是機構用戶具有不可替代性。建立在波卡的平行鏈上可以保障足夠的去中心化同時擁有比以太坊更好的性能和更定制化的設計,也可以比單獨公鏈擁有更強的互操作性。 Manta 的願景是能夠成為整個去中心化金融隱私保護的領導者。

在個人用戶越來越重視隱私,尤其是很多機構入場加密貨幣的今天,我們需要一個隱私版的Uniswap,讓DeFi 回歸人人皆可用的公平的、民主的創新之地,而非搶跑者的樂園。

參考資料

Ethereum, Dark Forests and the Limits of Transparency
https://www.coindesk.com/ethereum-dark-forests-limits-of-transparency

Front Running:去中心化交易的阿喀琉斯之踵
https://www.chainnews.com/articles/285280126963.htm

Manta Network Whitepaper
https://eprint.iacr.org/2021/743.pdf

Flash Boys 2.0: Frontrunning, Transaction Reordering, and Consensus Instability in Decentralized Exchanges
https://arxiv.org/abs/1904.05234

《高頻交易員華爾街的速度遊戲》,作者:Michael Lewis

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