DOI
10.34229/KCA2522-9664.24.6.4
УДК 621.391:519.2:519.7
Л.В. КОВАЛЬЧУК
Навчально-науковий фізико-технічний інститут Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, Україна; Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України, Київ,
Україна, 
lusi.kovalchuk@gmail.com
А.А. ВИХЛО
Навчально-науковий фізико-технічний інститут Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, Україна,
antonvykhlo@gmail.com
ОЦІНЮВАННЯ ЙМОВІРНОСТІ УСПІХУ АТАКИ
ВИПЕРЕДЖЕННЯ НА СМАРТКОНТРАКТИ
Анотація. Розглянуто атаку випередження (frontrunning attack), яка є однією з найпоширеніших атак на смартконтракти.
Її сутність полягає в маніпулюванні порядком включення транзакції в блок з метою отримання вигоди внаслідок зміни послідовності оброблення транзакцій. Особливу загрозу така атака становить для проведення аукціонів р2р продажу «зеленої» електроенергії. У цій роботі спочатку розглянуто та проаналізовано різні типи атак випередження, які формалізовано в покрокових алгоритмах виконання. Запропоновано модель, в якій оцінено ймовірність успіху такої атаки. Для запропонованої моделі отримано явну формулу для ймовірності успіху атаки заміщення та атаки вставки, які є окремими випадками атаки випередження. Показано, що ймовірність успіху залежить від параметрів мережі та від співвідношення між комісіями транзакцій, створених чесним користувачем та зловмисником. Наведено чисельні приклади практичного застосування отриманої формули, які додатково підтверджують коректність аналітичних результатів.
Ключові слова: блокчейн, смартконтракти, аукціони, р2р продаж «зеленої» електроенергії, атака випередження.
повний текст
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
- 1. Gandal N., Hamrick J., Moore T., Oberman T. Price manipulation in the Bitcoin ecosystem. Journal of Monetary Economics. 2018. Vol. 95. P. 86–96. URL: https://doi.org/10.1016/j.jmoneco.2017.12.004 .
- 2. Paulaviсius R., Grigaitis S., Filatovas E. A systematic review and empirical analysis of blockchain simulators. IEEE. 2021. Vol. 9. P. 38010–38028, URL: https://doi.org/10.1109/ ACCESS.2021.3063324 .
- 3. Mohan V. Automated market makers and decentralized exchanges: A DeFi primer. Financial Innovation. 2022. Vol. 8. URL: https://doi.org/10.1186/s40854-021-00314-5 .
- 4. Leirvik T. Cryptocurrency returns and the volatility of liquidity. Finance Research Letters. 2022. Vol. 44. URL: https://doi.org/10.1016/j.frl.2021.102031 .
- 5. Liao Z., Song S., Zhu H., Luo X., He Z., Jiang R., Chen T., Zhang T., Zhang X. Large-scale empirical study of inline assembly on 7.6 million Ethereum smart contracts. IEEE Transactions on Software Engineering. 2023. Vol. 49. P. 777–801. URL: https://doi.org/10.1109/TSE.2022.3163614 .
- 6. Caldarelli G., Ellul J. The blockchain Oracle problem in decentralized finance — A multivocal approach. Applied Sciences. 2021. Vol. 11. URL: https://doi.org/10.3390/app11167572 .
- 7. Zhang W., Anand T. Ethereum architecture and overview. In: Blockchain and Ethereum Smart Contract Solution Development. Apress, Berkeley, CA, 2022. P. 209–244. URL: https://doi.org/ 10.1007/978-1-4842-8164-2_6 .
- 8. Carl D., Ewerhart C. Ethereum gas price statistics. University of Zurich, Department of Economics. Working Paper No. 373. 2020. URL: http://doi.org/10.2139/ssrn.3754217 .
- 9. Stucke Z., Constantinides T., Cartlidge J. Simulation of front-running attacks and privacy mitigations in Ethereum blockchain. Proc. of the 34th European Modeling & Simulation Symposium (EMSS 2022). 2022. URL: https://doi.org/10.46354/i3m.2022.emss.041 .
- 10. Tjiam K., Wang R., Chen H., Liang K. Your smart contracts are not secure: Investigating arbitrageurs and Oracle manipulators in Ethereum. CYSARM 21: Proc. of the 3rd Workshop on Cyber-Security Arms Race. 2021. P. 25–35. URL: https://doi.org/10.1145/3474374.3486916 .
- 11. Arulprakash M., Jebakumar R. Commit-reveal strategy to increase the transaction confidentiality in order to counter the issue of front running in blockchain. AIP Conf. Proc. 2022. Vol. 2460, Iss. 1. 020016. URL: https://doi.org/10.1063/5.0095700 .
- 12. Khan A., Rahulamathavn Y., Basutli B., Zheng G., Assadhan B., Lambotharan S. Blockchain-based distributive auction for relay-assisted secure communications. IEEE Access. 2019. Vol. 7. P. 95555–95568. URL: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2019.2929136 .
- 13. Xue Y., Fu J., Su S., Bhuiyan Z., Qiu J., Lu H., Hu N., Tian Z. Preventing price manipulation attack by front-running. In: Advances in Artificial Intelligence and Security. ICAIS 2022. Communications in Computer and Information Science. Sun X., Zhang X., Xia, Z., Bertino E. (Eds.). Cham: Springer, 2022. Vol. 1588. P. 309–322. URL: https://doi.org/10.1007/978-3-031-06764-8_25 .
