Із розвитком смарт-контрактів у мережах блокчейн уможливилось створення складних децентралізованих фінансових (DeFi) протоколів, що охоплюють біржі, платформи кредитування та алгоритмічні криптоактиви. Незважаючи на децентралізованість та прозорість, блокчейн-мережі не гарантують прогнозованої послідовності виконання транзакцій, що привело до появи явища Maximal Extractable Value (MEV) – додаткової вигоди, яку отримують окремі учасники мережі завдяки впливу на впорядкування транзакцій.
Подане дослідження зосереджене на емпіричному аналізі масштабів явища MEV між різними DeFi-протоколами з метою визначення ключових факторів, що впливають на масштаби та частоту MEV-атак. У межах роботи запропоновано методологію порівняння екстракції MEV із використанням модифікованої версії програмного комплексу MEV Inspect Py та додатково реалізованих компонентів – Price Resolver для збирання та попереднього опрацювання цін на криптоактиви, та аналітичного модуля Jupyter Notebook для вивчення отриманих результатів. Крім того, запропоновано підхід до оцінювання загального обсягу MEV атак типу сендвіч та арбітраж, а також реалізовано метод виявлення та усунення аномалій у цінових даних, що поліпшило якість результатів аналізу.
Результати дослідження показали, що Uniswap V2 та Uniswap V3 є основними мішенями MEV екстракції, однак їхні механізми роботи створюють різні умови для атак. Виявлено кореляцію між концентрованою ліквідністю, алгоритмами ціноутворення та масштабами MEV-екстракції. Крім того, підтверджено, що архітектурні особливості DeFi-протоколів безпосередньо впливають на їхню вразливість до MEV.
Отримані результати можуть бути використані для підвищення стійкості алгоритмів децентралізованих бірж до MEV екстракції та розроблення механізмів мінімізації її негативного впливу. Дослідження може бути корисним також для користувачів DeFi-протоколів, які прагнуть зменшити ризики через явище MEV. Визначено напрями подальших досліджень, зокрема аналіз MEV-експлуатації в інших блокчейн-мережах та вивчення ефективності стратегій захисту.
[1] Werner, S. M., Perez, D., Gudgeon, L., Klages-Mundt, A., Harz, D., & Knottenbelt, W. J. (2021). SoK: Decentralized Finance (DeFi). https://doi.org/10.48550/arxiv.2101.08778
[2] Amazon.com: Flash Boys: A Wall Street Revolt: 9780393351590: Lewis, Michael: Books (n. d.). Retrieved August 13, 2023, from https://www.amazon.com/Flash- Boys-Wall-Street-Revolt/dp/0393351599
[3] Daian, P., Goldfeder, S., Kell, T., Li, Y., Zhao, X., Bentov, I., Breidenbach, L., & Juels, A. (2019). Flash Boys 2.0: Frontrunning, Transaction Reordering, and Consensus Insta- bility in Decentralized Exchanges. https://doi.org/10.48550/ arxiv.1904.05234
[4] Cherkas, N. S., & Batyuk, A. Ye. (2023). Maximal extractable value (mev) in blockchain networks and its impact on blockchain ecosystem. Ukrainian Journal of Information Technology, 5(2), 60–71. https://doi.org/10.23939/ujit2023. 02.060
[5] Heimbach, L., Kiffer, L., Torres, C. F., & Wattenhofer, R. (2023). Ethereum’s Proposer-Builder Separation: Promises and Realities. http://arxiv.org/abs/2305.19037
[6] Qin, K., Zhou, L., & Gervais, A. (2021). Quantifying Blockchain Extractable Value: How dark is the forest? https://doi.org/ 10.48550/arxiv.2101.05511
[7] Piet, J., Fairoze, J., & Weaver, N. (2022). Extracting Godl [sic] from the Salt Mines: Ethereum Miners Extracting Value. https://doi.org/10.48550/arxiv.2203.15930
[8] Weintraub, B., Torres, C. F., Nita-Rotaru, C., & State, R. (2022). A Flash(bot) in the Pan: Measuring Maximal Extractable Value in Private Pools. https://doi.org/ 10.1145/3517745.3561448
[9] Eskandari, S., Moosavi, S., & Clark, J. (2019). SoK: Transparent Dishonesty: front-running attacks on Blockchain. https:// doi.org/ 10.48550/arxiv.1902.05164
[10] Torres, C. F., Camino, R., & State, R. (2021). Frontrunner Jones and the Raiders of the Dark Forest: An Empirical Study of Frontrunning on the Ethereum Blockchain. https://doi.org/ 10.48550/arxiv.2102.03347
[11] Wahrstätter, A., Zhou, L., Qin, K., Svetinovic, D., & Gervais, A. (2023). Time to Bribe: Measuring Block Construction Markets.
[12] GitHub – flashbots/mev-inspect-py: an MEV inspector for Ethereum (n. d.). Retrieved October 7, 2024, from https:// github. com/flashbots/mev-inspect-py
[13] PostgreSQL: The world’s most advanced open source database (n. d.). Retrieved March 9, 2025, from https://www. postgresql.org/
[14] Redis – The Real-time Data Platform (n. d.). Retrieved March 9, 2025, from https://redis.io/
[15] Kubernetes (n. d.). Retrieved March 9, 2025, from https://kubernetes.io/
[16] Welcome! / minikube (n. d.). Retrieved March 9, 2025, from https://minikube.sigs.k8s.io/docs/
[17] Cryptocurrency Prices, Charts, and Crypto Market Cap / CoinGecko (n. d.). Retrieved March 9, 2025, from https:// www.coingecko.com/
[18] DEX Tracker – Tool for Tracking Crypto Prices & Charts / GeckoTerminal. (n. d.). Retrieved March 9, 2025, from https://www.geckoterminal.com/
[19] Project Jupyter / Home (n. d.). Retrieved October 7, 2024, from https://jupyter.org/
[20] Z-Score: Meaning and Formula (n. d.). Retrieved March 9, 2025, from https://www.investopedia.com/terms/z/zscore. asp
[21] Nisan, Noam (2007). Algorithmic game theory. Cambridge University Press.
[22] Judmayer, A., Stifter, N., Schindler, P., & Weippl, E. (2021). Estimating (Miner) Extractable Value is Hard, Let’s Go Shopping! https://github.com/
[23] Choi, N., & Kim, H. (2024). Decentralized Exchange Transaction Analysis and Maximal Extractable Value Attack Identification: Focusing on Uniswap USDC3. Electronics (Switzerland), 13(6). https://doi.org/10.3390/ electronics 13061098
[24] Zhou, L., Qin, K., Torres, C. F., Le, D. V., & Gervais, A. (2020). High-Frequency Trading on Decentralized On-Chain Exchanges. Proceedings – IEEE Symposium on Security and Privacy, 2021, May, 428–445. https://doi.org/10.1109/ SP40001.2021.00027
[25] Luu, L., Teutsch, J., Kulkarni, R., & Saxena, P. (2015). Demystifying incentives in the consensus computer. Proceedings of the ACM Conference on Computer and Communications Security, 2015, October, 706–719. https://doi.org/10.1145/ 2810103.2813659
[26] Home / Uniswap Protocol (n. d.). Retrieved August 13, 2023, from https://uniswap.org/
[27] ncherkas/mev-inspect-py: Private fork of https://github. com/flashbots/mev-inspect-py (n. d.). Retrieved March 9, 2025, from https://github.com/ncherkas/mev-inspect-py
[28] Xu, J., Paruch, K., Cousaert, S., & Feng, Y. (2023). SoK: Decentralized Exchanges (DEX) with Automated Market Maker (AMM) Protocols. ACM Computing Surveys, 55(11). https://doi.org/10.1145/3570639
[29] Compound (n. d.). Retrieved March 9, 2025, from https://compound.finance/
[30] Aave (n. d.). Retrieved March 9, 2025, from https://aave.com/
[31] DEX by volume May 2024 (n. d.). Retrieved March 9, 2025, from https://dune.com/queries/4824483/7994859
[32] Li, Z., Li, J., He, Z., Luo, X., Wang, T., Ni, X., Yang, W., Chen, X., & Chen, T. (2023). Demystifying DeFi MEV Activities in Flashbots Bundle. CCS 2023 – Proceedings of the 2023 ACM SIGSAC Conference on Computer and Communications Security, 165–179. https://doi.org/10.1145/ 3576915.3616590