More to Extract: Discovering MEV by Token Contract Analysis

Questo paper presenta una pipeline di tecniche, composta da tSCAN e tSEARCH, per scoprire e sfruttare il valore estrattibile massimo legato ai contratti token (tMEV), dimostrando che tale approccio può generare profitti dieci volte superiori rispetto alle attività MEV osservate su Ethereum.

L'essenziale

Ecco una spiegazione semplice e creativa del paper, pensata per chiunque, anche senza conoscenze tecniche di blockchain.

🕵️‍♂️ Il Tesoro Nascosto nelle "Monete Magiche"

Immagina il mondo delle criptovalute (come Ethereum) come un enorme mercato digitale dove le persone comprano e vendono beni. In questo mercato, c'è un gruppo di "cacciatori di tesori" (chiamati searcher o cercatori di MEV) che osservano le transazioni in arrivo per trovare modi per guadagnare soldi extra riordinando le file.

Fino a oggi, questi cacciatori guardavano solo le regole del mercato (i contratti delle piattaforme di scambio) per trovare trappole. Ma questo studio dice: "Ehi, state ignorando la cosa più importante: le monete stesse!"

1. Il Problema: Le Monete che Cambiano da Sole

Di solito, se hai 10 monete, ne hai sempre 10, a meno che non ne compri o vendi altre. Ma alcune monete speciali (chiamate Token con Supply Control) sono come monete magiche che possono cambiare numero da sole.

• L'analogia della "Pasta che lievita": Immagina di avere una torta. Se qualcuno nella cucina (il contratto della moneta) decide di aggiungere lievito a tutte le torte del mondo contemporaneamente, la tua torta diventa più grande senza che tu abbia fatto nulla.
• Nel mondo crypto, queste monete hanno una funzione chiamata Rebase. Se il prezzo scende, la moneta "si espande" e tutti ne ricevono di più. Se sale, si "restringe".

2. La Scoperta: Il Trucco del "Mercato Indifferente"

Gli autori hanno scoperto che alcuni di questi cacciatori di tesori stanno perdendo soldi perché non capiscono come funzionano queste monete magiche in combinazione con certi mercati.

Ecco il trucco in due fasi:

1. La Moneta Magica (TSC): Immagina che la moneta che stai usando abbia un interruttore segreto. Quando qualcuno lo preme, il numero di monete che possiedi raddoppia istantaneamente.
2. Il Mercato Indifferente (PITEX): Ora immagina un mercato (uno scambio) che è un po' "distaccato". Quando il numero di monete nel mercato cambia (perché è successo il punto 1), il prezzo che il mercato offre non se ne cura. Rimane fisso, come un venditore che non si accorge che la tua moneta è diventata più grande.

Il Guadagno (MEV):
Il cacciatore intelligente fa così:

1. Compra la moneta magica su un mercato normale.
2. Aspetta che qualcuno prenda l'interruttore segreto (il Rebase) e raddoppi le monete di tutti.
3. Vende subito le sue monete (che ora sono il doppio) sul mercato "indifferente" che non si è accorto del raddoppio e continua a pagare il vecchio prezzo.
4. Risultato: Ha raddoppiato i suoi profitti senza rischiare nulla!

3. Gli Strumenti: La Lente e il Cacciatore

Per trovare questi trucchi, gli autori hanno creato due strumenti:

• tSCAN (La Lente Magica): È come una lente d'ingrandimento robotizzata che legge il codice delle monete. Non cerca solo le regole standard, ma scova le "monete magiche" che hanno quel pulsante segreto (il Rebase) che cambia il numero di monete in circolazione.
• tSEARCH (Il Cacciatore Intelligente): Una volta trovata la moneta magica, questo robot si siede davanti al mercato. Osserva le transazioni in arrivo. Se vede che qualcuno sta per premere il pulsante segreto, lui interviene immediatamente per eseguire il trucco descritto sopra prima che tutti gli altri se ne accorgano.

4. Perché è Importante?

• I vecchi cacciatori dormono: Gli strumenti attuali guardano solo i mercati, non le monete. Quindi, lasciano sul tavolo milioni di dollari di profitti che potrebbero essere presi da chi sa come funzionano queste monete magiche.
• Il risultato: Gli autori hanno dimostrato che il loro nuovo sistema (tSEARCH) può guadagnare 10 volte di più rispetto a quello che fanno i cacciatori attuali su Ethereum.
• Sicurezza: Non è solo una questione di guadagni. Se i creatori di queste monete e i mercati non sanno che questo trucco esiste, stanno esponendo i loro utenti a rischi nascosti. È come se avessero costruito una casa con una porta segreta che nessuno sa di avere.

In Sintesi

Questo paper ci dice che nel mondo delle criptovalute, non basta guardare il mercato. Bisogna guardare anche la natura della moneta che si sta scambiando. Se una moneta può cambiare numero da sola e il mercato non se ne accorge, c'è un tesoro nascosto che aspetta solo di essere scoperto. Gli autori hanno costruito le chiavi per aprire questa porta, guadagnando molto di più e rendendo il sistema più sicuro per tutti.

Sommario tecnico

Ecco una sintesi tecnica dettagliata del paper "More to Extract: Discovering MEV by Token Contract Analysis", presentata in italiano.

1. Il Problema: MEV dai Contratti dei Token (tMEV)

La ricerca affronta un vuoto nella letteratura esistente sulla scoperta del MEV (Maximal Extractable Value). Mentre gli studi precedenti si concentrano sui contratti a livello di applicazione (es. pool di DEX) o sui contratti degli attaccanti, ignorano la vasta gamma di contratti dei token che possono generare opportunità di profitto.

Il problema centrale è l'interazione tra:

1. Funzioni di Controllo dell'Offerta del Token (TSC - Token Supply Control): Funzioni non standard (come il rebase in AMPL) che modificano i saldi di più account contemporaneamente, alterando l'offerta circolante.
2. Scambi a Prezzo Insensibile (PITEX - Price-Insensitive Token Exchanges): Pool o protocolli (es. prestiti, Uniswap V3/V4 in certi stati) il cui prezzo di scambio non cambia immediatamente in risposta a variazioni del saldo del pool causate da trasferimenti diretti o rebase.

Gli autori dimostrano che le attuali strategie MEV (come i sandwich attack classici) falliscono quando applicate a questi scenari perché non riescono a catturare le dipendenze tra lo stato del token e il prezzo del pool, che si manifestano solo a runtime.

2. Metodologia: La Pipeline tSCAN e tSEARCH

Gli autori propongono una pipeline di scoperta proattiva composta da due fasi principali:

A. Analisi Statica: tSCAN

tSCAN è uno strumento di analisi statica costruito sopra Slither per identificare i contratti token che implementano funzioni TSC.

• Costruzione del tSDG (Token System Dependency Graph): Analizza le dipendenze di controllo e dati intra-procedurali e inter-procedurali all'interno del contratto token.
• Scoperta dei Percorsi TSC: Identifica percorsi di esecuzione raggiungibili (tPath) che aggiornano i saldi di più account simultaneamente.
• Definizioni Formali:
  • TSC-1: Qualsiasi transizione di stato che cambia l'offerta totale del token.
  • TSC-2: Aggiornamenti sincronizzati dei saldi su più account (es. moltiplicazione del saldo per un fattore di rebase).
• Risultato: Genera vincoli statici che descrivono come il token può manipolare i saldi.

B. Ricerca Dinamica: tSEARCH

tSEARCH è un "cercatore" (searcher) che utilizza i risultati di tSCAN per trovare opportunità di profitto reali.

• Identificazione dei Pool PITEX: Mappa i pool che offrono scambi a prezzo fisso o insensibile (es. Aave, Compound, Uniswap V3 su tick inattivi).
• Generazione di Vincoli: Combina i percorsi TSC con i template MEV (es. sandwich o arbitraggio back-running) per creare vincoli statici.
• Risoluzione Dinamica: Monitora il mempool per transazioni non confermate. Quando rileva una transazione che innesca un evento TSC, concretizza i vincoli statici con i dati di runtime (es. riserve del pool) e utilizza il solver Z3 per trovare la sequenza di transazioni ottimale che massimizza il profitto.

3. Contributi Chiave

1. Nuovo Problema di Ricerca: Definizione del tMEV (Token MEV), derivante dalla composizione di token non standard (con TSC) e scambi a prezzo insensibile.
2. Nuovo Approccio Tecnico:
   • tSCAN: Primo strumento di analisi statica focalizzato specificamente sulle funzioni di controllo dell'offerta dei token.
   • tSEARCH: Un sistema di ricerca che integra analisi statica e dinamica per scoprire pattern MEV complessi che attraversano più livelli (token e applicazione).
3. Template MEV Formalizzati: Introduzione di nuovi template di attacco (es. D1+: Sandwiching di un rebase positivo su un pool a prezzo insensibile) che spiegano come estrarre valore dove i metodi precedenti falliscono.

4. Risultati Sperimentali

Gli autori hanno valutato il sistema utilizzando dati reali della mainnet di Ethereum:

• Profitto Superiore: La strategia tSEARCH estrae 10 volte più profitto rispetto all'attività MEV osservata attualmente sulla mainnet per gli stessi pool.
• Scoperta di Opportunità Nascoste: Su 7.030 pool distribuiti, il sistema ha identificato strategie altamente profittevoli (inclusi sandwich su pool a prezzo fisso e lock/unlock di liquidità) che erano completamente assenti nelle transazioni reali.
• Identificazione di Token TSC: Sono stati identificati 5.434 token TSC su 22.279 contratti analizzati, con meccanismi vari (trigger espliciti, cambiamenti di stato impliciti).
• Accuratezza: tSCAN ha mostrato un tasso di falsi positivi molto basso (1,8%) e un tasso di falsi negativi trascurabile (0,40%) su un dataset di ground truth.
• Confronto con lo Stato dell'Arte: Strumenti esistenti come Nyx (che analizza solo contratti di livello applicazione) non riescono a rilevare queste vulnerabilità perché le dipendenze critiche avvengono tra il livello token e quello applicazione a runtime.

5. Significato e Implicazioni

• Sicurezza DeFi: Il lavoro evidenzia rischi di sicurezza strutturali in pool a prezzo insensibile (come quelli di lending o Uniswap V3), dove la fornitura di liquidità potrebbe esporre i provider a rischi di estrazione di valore precedentemente sottovalutati.
• Limiti degli Strumenti Attuali: Dimostra che l'analisi statica limitata a un singolo livello (solo applicazione o solo attaccante) è insufficiente per la sicurezza DeFi moderna. È necessaria un'analisi composizionale che includa i contratti dei token.
• Etica: Gli autori hanno seguito pratiche di responsible disclosure, segnalando le vulnerabilità alla comunità Uniswap senza rilasciare codice di sfruttamento, con l'obiettivo di migliorare la resilienza dei protocolli.

In sintesi, il paper ribalta la prospettiva sulla scoperta del MEV, spostando il focus dai contratti delle applicazioni ai contratti dei token, rivelando una nuova classe di vulnerabilità finanziarie sfruttabili attraverso l'analisi combinata di supply control e dinamiche di prezzo.