免責聲明：本文旨在傳遞更多市場信息，不構成任何投資建議。文章僅代表作者觀點，不代表火星財經官方立場。
小編：記得關注哦
來源：鏈聞
原文標題：Front Running：去中心化交易的阿喀琉斯之踵
撰文：李畫
來源：鏈聞
致謝：郭宇、孫志鵬、吳為龍、焦慮研究院
在《明日邊緣》中，人類的各種戰術對於入侵的外星人都是無效的，因為一旦這種戰術生效，外星人在被幹掉後就會把時間倒回到戰役發生前，整個過程重來一遍。在這個新的時間中，外星人知道什麼將會發生，當然也就知道怎麼應對。
《明日邊緣》宣傳語：生死輪迴
在區塊鏈中，也有人知道什麼將會發生。他們不僅知道未來會發生的事情，他們還可以像《明日邊緣》中的外星人一樣，利用這種信息去行動，以生成一種對自己有利的未來。
這一切從何說起？就從最近風口浪尖的閃電貸事件開始。
閃電貸事件始末
閃電貸事件中黑客賺錢的方法與你我的方法無異：低點買，高點賣。唯一不同的是黑客知道低點在哪兒、高點在哪兒。他為什麼知道？因為馬上要把價格拉升起來的人正是他自己。
一個僅用於說明原理的模擬攻擊過程是這樣的：通過 dYdX 的閃貸功能借入 60 ETH，然後在 Compound 抵押 40 ETH 借出 1 BTC，再用剩下的 20 ETH 在 bZx 加 5 倍槓桿買入 BTC，此槓桿交易的流動性由 Uniswap 提供，導致 Uniswap 上 BTC 對 ETH 的價格猛漲，這時候再把 1 BTC 賣給 Uniswap，假設平均賣價漲了一倍，就能賣出 80 ETH，還掉最初借的 60 ETH，盈利 20 ETH。（真實過程可閱讀文末的參考資料 1、2）
圖自 CryptoLaboratory
可以認為黑客有兩個分身，分身一拉盤（20 ETH × 5 = 100 ETH），分身二獲利（40 ETH），在這個過程中，分身二賺的錢以及 Uniswap 做市商賺的錢加起來應該等於分身一虧的錢，也就是說總體算下來，黑客是賠錢的，但由於 bZx 存在合約漏洞，沒有及時爆分身一的倉，導致 bZx 的儲戶也一起承擔了虧損，而這正是黑客攻擊可以成立的原因。閃電貸在整起事件中的作用只是提供初始資金，使得黑客可以無成本、零風險完成攻擊。
不過，這起攻擊事件本身不是本文關注的核心，講述這個例子是因為它清晰地展現了一件事情：如果知道未來有人會大量買入（市場上會有大的價格波動），就可以在其買入前「埋伏」起來，實現盈利。形象化來說就是：如果 A 計劃買入大量 ETH， B 知道了 A 的購買意圖，就可以搶在 A 之前以當前價格買入 ETH，再以更高的價格賣掉，賺取差額。
在傳統金融市場中，這種行為屬於 Front Running （搶先交易）。Front Running 是指：如果從非公開信息中預先知道會影響到資產價格的大型交易，就可以搶先買賣以獲得利潤。
它主要包含兩種情況：
交易商在執行客戶買賣委託前，認為客戶的買賣將改變市場價格，因此先替自己的帳戶買賣的行為； 經紀商在自己發表的研究報告尚未廣為散播之前，先行買賣股票的行為。
在鏈上的去中心化交易市場中，Front Running 與上述的第一種情況比較類似，是在得知對方的購買意圖後，搶先完成自己的交易。這種行為在傳統金融市場中是違法的，因為利用的是非公開信息，但在區塊鏈上很難認定它違法，因為其利用的是「公開」信息。
由於區塊鏈時間的特殊性，區塊鏈上的未來是可以在發生前被「看見」的，也就是說，我們在一筆交易發生之前便知道這筆交易會發生，就像執行客戶買賣委託的交易商知道買賣會發生一樣。
區塊鏈的時間特殊性
區塊鏈是一個分布式的系統，其最大的問題之一是參與者無法就物理時間達成共識。但為了確定交易順序從而避免雙花，網絡參與者們對時間達成共識又非常重要，因此中本聰把工作量證明與最長鏈原則結合在一起，實現時間戳服務：用區塊的先後順序代表時間的先後順序，參與者們只需對區塊順序達成一致即可。可以認為區塊是區塊鏈上的基本時間單位。
那麼，如何把一筆交易的分秒時間單位轉換成區塊時間單位？
交易在被提交後，會進入一個叫做交易池的地方，這裡還有很多其他交易。礦工會從交易池中選擇交易打包進下一個區塊，這些交易有默認的優先次序，物理時間是決定次序的一個因素，但不是最重要的因素，比如礦工費就遠比物理時間重要。只有被選擇進入下一個區塊的交易，才會從分秒時間單位轉換成區塊時間單位，也只有當這種轉換完成後，這筆交易才算真正地在區塊鏈上發生。
不難發現，交易要先在物理時間發生，然後在交易池中等待，最後在區塊鏈上發生。這個不確定的等待過程會導致交易意圖暴露，使得 Front Running 很容易發生。
誰能看見暴露了的交易意圖？最典型的是礦工。礦工是打包交易的人，他們不僅能看見交易，甚至知道哪些交易會進入下一個區塊，以及這些交易在同一區塊中的順序。從技術角度而言，礦工可以通過對交易次序的幹預，把自己的交易插入到合適的位置。在 Front Running 這件事上，沒有人比礦工更具優勢。
除了礦工，我們每個人也都可以看到交易意圖。因為交易是先被廣播到網絡，然後進入交易池的，而所有人都可以去監聽交易廣播。對於 DEX 上的交易者、交易機器人而言，只需要監控 DEX 上的交易情況，在發現交易意圖後，通過提高交易費的方法讓自己的交易排在前邊，從而完成 Front Running，實現無風險盈利。
但 Front Running 顯然是不公平的，它破壞了正常交易者的交易策略、損害了他們的交易利益。一個不準確但可以說明問題的例子：你計劃從市場購買 100ETH，可能的平均價格是 270 美元 /ETH；但交易機器人發現你的交易意圖後搶先買入，它是以 270 美元 /ETH 價格買的，而你可能就要以拉升後的 280 美元/ETH 的價格買，多花費 1000 美元。
在這種情況下，人們怎麼可能在 DEX 上進行大規模的交易？每筆交易都有可能被「揩油」。只要 Front Running 存在，DEX 就難成規模。
DEX 上的 Flash Boys
2019 年，活躍的康奈爾大學區塊鏈研究員菲利普戴安與同事一起發表了一篇論文，名為《Flash Boys 2.0：去中心化交易中的搶先交易，交易重排及不穩定共識》，分析了區塊鏈上的交易機器人通過提高交易費、減少網絡延遲進行搶先交易的情況。
Flash Boys 來源於《大空頭》作者麥可·劉易斯的《Flash Boys：一場華爾街起義》一書，指代的是華爾街上的一群高頻交易員們。
《Flash Boys：一場華爾街起義》，麥可·劉易斯著
區塊鏈上的 Front Running 會被拿來與高頻交易（High Frequency Trading）進行比較，因為它們具有一定的相似性。
高頻交易會在所有交易所放上「誘餌」訂單，這些小額訂單提供最低的賣價和最高的買價，當一筆大交易分拆成多筆交易在多個交易所完成時，它們最先遇到的總是這些誘餌，如此一來其交易意圖就可能暴露（還有其他方法一起預測該交易的情況）；與此同時，高頻交易利用更好的技術與更「直」的網線，搶在這筆大交易的其餘部分完成之前，在各個交易所進行相關股票的買賣，然後通過價格差賺錢。
高頻交易究竟有多賺錢？我們可以找到一個有趣的途徑進行反推：劉易斯曾談論過一個為 Citadel 證券工作的人，他每年的薪水是 9000 萬美元，但他後來憤怒地離職了，因為覺得公司沒有給夠他薪酬。
高頻交易和區塊鏈上的 Front Running 都包括兩個基本的組成部分：發現交易意圖，搶先完成交易。只不過前者是通過「誘餌」發現交易意圖，後者是通過監聽發現交易意圖；前者是通過更好的技術把自己的交易提前，後者是通過更高的交易費把自己的交易提前。
兩者的不同之處在於，高頻交易的時間窗口很小，所有人都是以納秒為單位進行賽跑，這對高頻交易系統有著極高的要求；而區塊鏈上的 Front Running 基本只受交易費的影響，出的錢越多，就越能跑到前邊。
總體而言，從交易的手法來說，區塊鏈上 Front Running 更接近於傳統金融市場中的高頻交易，只不過用更高的交易費代替了更「直」的網線。從性質、不公平的程度，以及對市場的傷害而言，它則更接近於傳統金融市場中的 Front Running，只不過在區塊鏈上這種交易行為算不上違法，因此也不能被禁止。
解決之道
避免去中心化交易中的 Front Running 問題，需要從 DEX 本身的設計入手。不同特點的 DEX 協議，可能會發展出不同的方法。
荷蘭拍模式的 DEX 協議很難發生 Front Running，典型的代表是 DutchX，交易間的競爭主要基於價格而不是基於「時間」，且這些交易都以相同的價格被執行，Front Running 無利可圖。不過由於荷蘭拍完成的時間較長，對時間敏感的交易需求無法通過 DutchX 滿足。
自動化做市模式的 DEX 協議較難阻擊 Front Running，比如 Uniswap，它根據可用的流動性自動調整價格，交易的大小對報價有較大影響，而交易的順序就決定了成交的價格。為了減少 Front Running 帶來的破壞，Uniswap 採用的方法是允許用戶指定交易的最高價格，這樣一來用戶可能無法完成交易，但不會以難以接受的高價完成交易。不過這是一種權宜之計，真正解決問題的方法還需要進一步被探索。
目前應用最廣泛的、基於訂單簿模式的 DEX 協議，在對抗 Front Running 的難易程度上基於前兩類協議之間。可以通過對 DEX 的設計來減少 Front Running 的影響：已經被應用的方法是引入一些中心化，比如由管理員在鏈下完成訂單的匹配，並限制只允許管理員最終提交至鏈上進行結算；正在發展中的方法是利用零知識證明，隱藏交易者的交易意圖。根據已有的經驗，用密碼學的方法來解決區塊鏈上的問題似乎是比較理想的途徑。
Front Running 是 DEX 面臨的普遍問題，也是阻礙 DEX 成為主流選擇的重要原因。但隨著技術的發展，我們有可能規避或控制 Front Running。本文討論的是 DEX 的問題，但這些問題並不能用來證明 DEX 不是一種好的選擇，我們討論它，恰恰因為它值得討論。
參考資料
《Bzx 閃電貸事件之套利邏輯，盈虧分析和敏感度測試》，作者：天然；
《PeckShield：硬核技術解析，bZx 協議遭黑客漏洞攻擊始末》，作者：PeckShield；
《閃電貸：一筆以太坊交易能做什麼？》，作者：阿劍；
《談去中心化交易所 Front-Running 的問題時，我們在談什麼？》，作者：克洛說；https://bihu.com/article/1695326980