Affrontare gli attacchi sandwich nei sistemi blockchain

La blockchain è un registro digitale che tiene traccia delle Transazioni in modo sicuro e Decentralizzato. Permette agli utenti di scambiare criptovalute senza un'autorità centrale. Tuttavia, con l'ascesa della finanza decentralizzata (DeFi), sono emersi alcuni problemi.

Un problema noto è la presenza degli attacchi sandwich. Questi attacchi sfruttano il modo in cui le transazioni vengono elaborate in un blocco. Un miner, che crea nuovi blocchi, può manipolare l'ordine delle transazioni per ottenere profitto a spese di altri utenti. Questo crea un ambiente ingiusto per gli utenti normali.

#Come Funzionano le Transazioni nella Blockchain

Quando gli utenti vogliono scambiare criptovalute su un exchange decentralizzato (DEX), inviano le loro transazioni. Ogni transazione può influenzare il tasso di cambio. Ad esempio, se una transazione grande viene elaborata prima di una più piccola, può cambiare il prezzo a cui avviene la transazione più piccola.

I miner hanno il controllo sull'ordine delle transazioni in un blocco. Questo crea un'opportunità per loro di eseguire attacchi sandwich. In un Attacco Sandwich, il miner piazza la propria transazione prima e dopo quella di un altro utente. Questo permette loro di guadagnare dalla differenza nei tassi di cambio causata dalle loro azioni.

#La Meccanica degli Attacchi Sandwich

Per illustrare come funzionano gli attacchi sandwich, consideriamo un esempio. Supponiamo che un utente voglia scambiare una criptovaluta con un'altra su un DEX. Il tasso di cambio dipende dalla quantità di criptovaluta nel pool. Se un miner vede questa transazione, può piazzare la propria transazione prima di quella dell'utente per beneficiare di un tasso di cambio favorevole. Dopo che la transazione dell'utente è stata eseguita, il miner può piazzare un'altra transazione per tornare indietro, spesso guadagnando significativamente dalla manipolazione.

Questo comportamento è problematico perché porta a perdite finanziarie per gli utenti normali. Finiscono per pagare di più per i loro scambi a causa delle azioni del miner. La questione ha attirato l'attenzione di ricercatori e sviluppatori che cercano soluzioni.

#Valore Massimamente Estraibile (MEV)

Il Valore Massimamente Estraibile (MEV) si riferisce ai profitti che i miner possono estrarre controllando l'ordine delle transazioni. Gli attacchi MEV, inclusi gli attacchi sandwich, pongono una sfida all'integrità dei sistemi blockchain. Si stima che gli attacchi sandwich abbiano costato agli utenti somme significative di denaro nel tempo.

Anche se il MEV può essere redditizio per i miner, funge da tassa invisibile sugli utenti. Le perdite accumulate possono scoraggiare i partecipanti normali dall'utilizzare la blockchain, influenzando infine la sicurezza del sistema.

#Il Problema con i Protocollo Blockchain Attuali

I protocolli blockchain tradizionali consentono ai miner di controllare non solo le transazioni incluse in un blocco, ma anche il loro ordine. Questo crea vulnerabilità che possono essere sfruttate attraverso attacchi MEV. Gli utenti si aspettano che la tecnologia blockchain fornisca un ambiente sicuro per il trading, ma i design attuali non proteggono sufficientemente contro queste minacce.

Le soluzioni esistenti spesso si basano su terze parti fidate o meccanismi di consenso esterni, che possono introdurre inefficienze e potenziali punti di fallimento. Inoltre, questi metodi non eliminano completamente il rischio di attacchi MEV.

#Una Soluzione Innovativa: Il Protocollo Partizionato e Permutato

Per affrontare queste sfide, è stato proposto un nuovo approccio chiamato Protocollo Partizionato e Permutato. Questo protocollo mira a prevenire gli attacchi sandwich senza fare affidamento su risorse esterne o metodi crittografici pesanti. L'idea è di permutare casualmente l'ordine delle transazioni in un blocco, rendendo difficile per i miner manipolare la sequenza a loro favore.

#Come Funziona il Protocollo

1. Permutazione Casuale: Il protocollo determina l'ordine finale delle transazioni in un blocco attraverso una permutazione casuale scelta da un gruppo di miner recenti. Ciò significa che l'ordine delle transazioni non è noto in anticipo, impedendo ai miner di anticipare o ritardare le transazioni per guadagnare profitto.

2. Suddivisione delle Transazioni: Un'altra modifica chiave è suddividere le transazioni in porzioni più piccole. Questo aumenta il numero di possibili ordini di transazione, riducendo le possibilità di un attacco sandwich riuscito. Con più porzioni, diventa meno probabile che un gruppo di miner possa coordinare con successo un attacco.

3. Impegno e Apertura: I miner devono impegnarsi con i loro semi casuali per l'ordinamento delle transazioni prima di conoscere l'ordine finale. Questo crea un livello di imprevedibilità che garantisce equità nell'elaborazione delle transazioni.

#Vantaggi del Protocollo

Il protocollo proposto ha diversi vantaggi:

• Decentralizzazione: Non c'è bisogno di una terza parte fidata, poiché il protocollo si basa sull'onestà dei miner nell'impegnarsi con i loro semi casuali.
• Efficienza: Le modifiche comportano un sovraccarico computazionale minimo, influenzando principalmente i tempi di consegna delle transazioni, che rimangono economici.
• Sicurezza: I processi di randomizzazione e suddivisione aiutano a eliminare la redditività degli attacchi sandwich, proteggendo gli utenti dalle perdite finanziarie.

#Analizzando l'Impatto del Protocollo

Per capire quanto possa essere efficace il Protocollo Partizionato e Permutato, è essenziale valutare le sue prestazioni e sicurezza. Questo comporta l'analisi di scenari reali e la stima delle probabilità di attacchi sandwich riusciti secondo il nuovo protocollo.

#Analisi Empirica

Analizzare gli attacchi sandwich esistenti su blockchain popolari come Ethereum fornisce preziose informazioni. Esaminando i dati degli attacchi, i ricercatori possono valutare con quale frequenza questi attacchi hanno successo e il loro impatto finanziario. I risultati possono contribuire a perfezionare il protocollo per garantire la massima efficacia contro le minacce potenziali.

I ricercatori hanno dimostrato che la probabilità di attacchi sandwich riusciti diminuisce notevolmente quando aumenta il numero di porzioni. Questo significa che più piccole transazioni vengono create da una singola transazione originale, più diventa difficile per un attaccante sfruttare il sistema.

#Conclusione

La tecnologia blockchain continua a evolversi, ma sfide come gli attacchi sandwich rimangono una preoccupazione significativa. L'introduzione del Protocollo Partizionato e Permutato offre una via promettente per affrontare questi problemi. Garantendo un approccio più casuale e decentralizzato all'ordinamento delle transazioni, il protocollo mira a proteggere gli utenti dagli effetti negativi degli attacchi MEV.

Sviluppi futuri dovrebbero concentrarsi sul perfezionamento ulteriore di questo protocollo e sull'esplorazione di ulteriori modi per rafforzare la sicurezza della blockchain. Con la crescita della finanza decentralizzata, devono crescere anche le misure per tutelare gli utenti in questo paesaggio innovativo ma vulnerabile.