More to Extract: Discovering MEV by Token Contract Analysis

Este artículo presenta una metodología para descubrir el Valor Máximo Extraíble de Tokens (tMEV) mediante el análisis estático de contratos inteligentes, demostrando que su enfoque identifica oportunidades de beneficio diez veces superiores a las actividades MEV actuales en Ethereum.

Lo esencial

¡Claro que sí! Imagina que el mundo de las criptomonedas es como un gran mercado digital (como un bazar gigante) donde la gente compra y vende monedas. En este mercado, hay un grupo de "detectives" o "cazadores de oportunidades" (llamados searchers) que intentan ganar dinero aprovechando pequeños errores o desorden en la forma en que se ordenan las transacciones. A esto se le llama MEV (Valor Extraíble Máximo).

Hasta ahora, estos cazadores solo miraban las tiendas (los contratos de aplicaciones como los intercambios de monedas) para encontrar oportunidades. Pero este nuevo estudio dice: "¡Esperen! Están ignorando a los fabricantes de monedas mismos".

Aquí te explico la idea central usando una analogía sencilla:

1. El Problema: El "Reajuste Mágico" de las Monedas

Imagina que tienes una moneda especial llamada "Token A".

• Normalmente: Si tienes 100 monedas y yo tengo 100, el total es 200. Si tú me das 10, yo tengo 110 y tú 90. El total sigue siendo 200.
• El caso especial (Rebase): Hay un tipo de moneda "mágica" (como la moneda AMPL mencionada en el paper) que tiene un botón secreto. Si alguien presiona ese botón, todas las monedas del mundo se multiplican instantáneamente.
  • Si tenías 100, ahora tienes 200.
  • Si yo tenía 100, ahora tengo 200.
  • ¡El total de monedas ha crecido!

2. La Trampa: La "Bolsa de Precios Rígidos"

Ahora, imagina dos tipos de máquinas de intercambio (como máquinas expendedoras):

• Máquina Sensible: Si alguien echa muchas monedas dentro, el precio cambia. Es como un mercado normal: si hay mucha oferta, el precio baja.
• Máquina Insensible (La clave del truco): Esta máquina tiene un precio fijo. No importa si metes una moneda o un millón de monedas; la máquina siempre te dará 1 moneda de "Oro" por 1 moneda de "Token A".

3. El Golpe Maestro (La Estrategia TMEV)

El estudio descubre que los cazadores actuales están ciegos ante una combinación letal: Monedas Mágicas + Máquinas de Precio Fijo.

Así es como funciona el truco que descubrieron los autores (Jiaqi, Yuzhe y Yue):

1. El Paso 1 (Comprar barato): El cazador ve que alguien va a presionar el botón "Mágico" (Rebase) que duplicará todas las monedas. Antes de que eso pase, el cazador va a la Máquina de Precio Fijo y compra muchas "Monedas Mágicas" usando su dinero normal.
2. El Paso 2 (El Reajuste): El botón mágico se presiona. ¡Pum! Las monedas del cazador se duplican automáticamente. Ahora tiene el doble de monedas, pero el precio en la máquina sigue siendo el mismo (porque es insensible).
3. El Paso 3 (Vender caro): El cazador va de nuevo a la Máquina de Precio Fijo y vende todas esas monedas extra que acabó de obtener. Como el precio no bajó (la máquina no se dio cuenta de que había más monedas), el cazador se lleva una ganancia enorme.

En resumen: El cazador compró, el sistema le regaló más monedas gratis, y luego las vendió al mismo precio. ¡Es como si alguien te regalara billetes y tú pudieras gastarlos inmediatamente sin que el precio de la tienda subiera!

4. ¿Por qué nadie lo había visto antes?

Los investigadores dicen que las herramientas anteriores eran como detectives que solo miraban las cámaras de seguridad de las tiendas, pero no miraban los planos de las fábricas de monedas.

• Las herramientas viejas buscaban errores en cómo se movía el dinero entre tiendas.
• Esta nueva herramienta (tSCAN y tSEARCH) es como un detective que entra a la fábrica, estudia los planos de las máquinas de impresión de dinero y dice: "¡Mira! Si esta máquina hace esto, y esa otra máquina hace aquello, podemos ganar mucho dinero".

5. Los Resultados: ¡Un Tesoro Oculto!

Cuando probaron su nuevo sistema en la red real de Ethereum:

• Descubrieron que los cazadores actuales estaban perdiendo una fortuna porque no sabían de este truco.
• Su nuevo sistema logró extraer 10 veces más dinero que todo lo que se ha ganado hasta ahora con estas estrategias específicas.
• Encontraron miles de estas "monedas mágicas" (tokens con control de suministro) que nadie estaba vigilando.

Conclusión: ¿Es esto malo?

El estudio no enseña a hacer el truco para robar, sino a entenderlo para arreglarlo.

• Es como descubrir que hay una grieta en un puente. Si no lo dices, alguien podría caer. Si lo dices, los ingenieros pueden repararlo.
• Los autores ya avisaron a los creadores de estas monedas y mercados para que puedan hacer sus sistemas más seguros y evitar que los usuarios pierdan dinero o que los precios se manipulen de forma injusta.

En una frase: Este paper es como un manual que le dice a los guardias del mercado: "Oigan, hay un truco nuevo donde la gente puede ganar dinero gratis usando las reglas de las monedas mágicas y las máquinas de precio fijo. ¡Cuidado, porque si no lo arreglan, el mercado se va a desequilibrar!"

Resumen técnico

Resumen Técnico: Descubrimiento de MEV mediante Análisis de Contratos de Token

1. El Problema: La Brecha en la Descubrimiento de MEV

El Maximal Extractable Value (MEV) se refiere a la ganancia que los buscadores (searchers) pueden extraer manipulando el orden de las transacciones en un bloque. La investigación existente se ha centrado principalmente en:

• Contratos de capa de aplicación: Como pools de DEX (ej. Uniswap) o contratos de atacantes.
• Funciones estándar de tokens: Como las transferencias ERC-20.

La brecha identificada: Los trabajos anteriores ignoran las oportunidades de MEV que surgen específicamente de contratos de tokens no estándar y su interacción con mecanismos de intercambio que son insensibles al precio.

• Ejemplo motivador: Tokens como AMPL que utilizan funciones de rebase (reajuste de oferta) que modifican los saldos de todos los poseedores simultáneamente.
• El escenario de ataque: Un atacante puede realizar un ataque de "sándwich" donde:
  1. Compra un token en un pool.
  2. Una víctima ejecuta una función de rebase (que aumenta la oferta y los saldos del atacante y del pool).
  3. El atacante vende el token de vuelta.
  • Condición crítica: Si el pool tiene un precio insensible a los cambios en el saldo del token (el precio no cambia aunque el saldo del pool aumente), el atacante obtiene una ganancia neta. Las herramientas actuales (como Nyx o Foray) no detectan esto porque su análisis estático no cruza las capas de "token" y "aplicación" o asume que las dependencias son visibles estáticamente dentro de un solo contrato.

2. Metodología: La Tubería de Descubrimiento (Pipeline)

Los autores proponen un sistema integral que combina análisis estático y búsqueda dinámica, compuesto por dos herramientas principales:

A. tSCAN (Análisis Estático de Contratos de Token)

• Objetivo: Identificar funciones de Control de Oferta de Token (TSC - Token Supply Control).
• Definición de TSC: Funciones que alteran el suministro total o actualizan los saldos de múltiples cuentas simultáneamente (ej. rebase, mint, burn no estándar).
• Técnica:
  • Construye un Grafo de Dependencia del Sistema de Token (tSDG) que rastrea dependencias de datos y control intra e inter-procedimentales.
  • Explora caminos de ejecución (tPaths) que conectan llamadas a funciones con actualizaciones de saldos en múltiples cuentas.
  • Utiliza un enfoque de "raíz" basado en la función balanceOf para rastrear hacia atrás las fuentes de datos que modifican los saldos.
• Resultado: Una lista de tokens que implementan TSC y los caminos de ejecución específicos que los activan.

B. Identificación de Intercambios Insensibles al Precio (PITEX)

• El sistema identifica pools de liquidez donde el precio de intercambio no se ve afectado por cambios directos en el saldo del contrato del pool (aunque el saldo cambie).
• Casos detectados:
  • Préstamos (LEND): Protocolos como Aave o Compound que usan precios fijos.
  • Swaps en DEX específicos: Uniswap V3/V4 (en ciertos rangos de liquidez inactiva o configuraciones específicas) donde el precio se basa en reservas internas y no en el balance total del contrato.
  • Adición de liquidez inactiva: En pools de liquidez concentrada.

C. tSEARCH (Buscador de MEV)

• Objetivo: Generar y resolver secuencias de transacciones rentables en tiempo real.
• Funcionamiento:
  1. Fase Offline: Combina los resultados de tSCAN (caminos TSC) con los pools PITEX identificados para generar plantillas de MEV (ej. sándwiches D1+, arbitrajes B2+). Se generan restricciones estáticas con argumentos simbólicos.
  2. Fase Online: Monitorea el mempool de Ethereum. Cuando detecta una transacción de víctima que activa un evento TSC, "concretiza" las restricciones estáticas usando los argumentos de tiempo de ejecución y el estado de la cadena.
  3. Resolución: Utiliza el solver Z3 para verificar la solvabilidad de las restricciones y encontrar la secuencia de transacciones que maximiza la ganancia.

3. Contribuciones Clave

1. Nuevo Problema de Investigación: Definición y formalización del TMEV (Token MEV), centrado en la composición de tokens no estándar (TSC) y exchanges insensibles al precio (PITEX).
2. Nuevas Herramientas:
   • tSCAN: Primera herramienta de análisis estático diseñada específicamente para detectar funciones de control de oferta no estándar en contratos de tokens.
   • tSEARCH: Un buscador eficiente capaz de rastrear múltiples transacciones de víctimas y explotar dependencias de tiempo de ejecución entre capas de contratos.
3. Modelado Formal: Definiciones formales para:
   • TSC-1 y TSC-2: Clasificación de cambios de oferta (cambio total vs. actualizaciones sincrónicas multi-cuenta).
   • PITEX: Definición formal de intercambios donde el precio spot es insensible a los cambios de balance del pool.
4. Plantillas de Ataque: Identificación de patrones de ataque específicos (ej. D1+, B2+) que explotan estas condiciones, más allá de los ataques de sándwich tradicionales.

4. Resultados y Evaluación

Los autores evaluaron su sistema utilizando datos reales de la red principal de Ethereum (Mainnet):

• Rentabilidad (Profitability):
  • El buscador tSEARCH logró extraer 10 veces más beneficio que la actividad de MEV observada actualmente en los mismos pools.
  • Se estimó una ganancia potencial de $2.28 millones al analizar 7,030 pools desplegados, demostrando que los buscadores actuales son ciegas a estas estrategias.
• Descubrimiento de Tokens TSC:
  • De 22,279 contratos de tokens analizados, se identificaron 5,434 tokens con funciones de control de oferta (TSC).
  • Estos tokens exhiben mecanismos diversos: disparadores explícitos, implícitos por cambios de estado, y actualizaciones de saldos.
• Precisión del Análisis Estático (tSCAN):
  • Falsos Positivos: 1.8% (1/53).
  • Falsos Negativos: 0.40% (1/247).
  • Esto demuestra una alta precisión en la detección de vulnerabilidades estructurales.
• Comparativa con Herramientas Existentes:
  • Herramientas como Nyx fallaron en detectar el caso D1+ (falso negativo) porque su análisis estático se limita a la capa de aplicación y no cruza la dependencia de tiempo de ejecución entre el contrato de token y el pool.
  • Herramientas como Foray no pueden sintetizar estos ataques porque los patrones TMEV no forman ciclos simples en el grafo de flujo de tokens y requieren modelado automático de contratos masivos.

5. Significado e Impacto

• Seguridad DeFi: El trabajo revela una clase de vulnerabilidad estructural en protocolos DeFi que utilizan tokens con oferta dinámica (rebase) junto con pools de precios fijos o inactivos. Esto expone a los proveedores de liquidez a riesgos de seguridad subestimados.
• Eficiencia del Mercado: Demuestra que el mercado de MEV actual es ineficiente, dejando grandes cantidades de valor "no extraído" debido a la falta de herramientas de descubrimiento adecuadas.
• Implicaciones Éticas: Los autores enfatizan que su investigación se realizó mediante simulaciones en datos históricos sin interactuar con protocolos en vivo ni robar fondos. Han seguido prácticas de divulgación responsable reportando las vulnerabilidades a la comunidad de Uniswap.
• Futuro: Sugiere la necesidad de que los desarrolladores de contratos inteligentes reconsideren la interacción entre mecanismos de control de oferta y la sensibilidad de precios en sus pools, y que los buscadores de MEV deben expandir su análisis más allá de la capa de aplicación hacia la lógica de los tokens subyacentes.

En conclusión, el papel establece un nuevo paradigma para la detección de MEV, demostrando que el análisis profundo de la lógica interna de los contratos de tokens es esencial para descubrir oportunidades de arbitraje y extracción de valor que las herramientas actuales pasan por alto.