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Position Paper: Denial-of-Service Against Multi-Round Transaction Simulation

本文针对以太坊交易捆绑服务中现有拒绝服务攻击无效的难题，提出了一种利用交易间状态依赖和捆绑特定功能（如原子区块包含）的新型低成本、低风险且难以检测的攻击方法，实验表明该攻击能显著降低构建者收益并延缓区块生产，同时论文也提出了相应的缓解策略。

原作者： Yuzhe Tang, Yibo Wang, Wanning Ding, Jiaqi Chen, Taesoo Kim

发布于 2026-04-24

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CC BY 4.0

原作者： Yuzhe Tang, Yibo Wang, Wanning Ding, Jiaqi Chen, Taesoo Kim

原始论文采用 CC BY 4.0 许可（http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。 ✨ 这是对下方论文的AI生成解释。它不是由作者撰写或认可的。如需技术准确性，请参阅原始论文。阅读完整免责声明

这篇论文讲述了一个关于以太坊区块链（Ethereum）中“打包工”（Block Builders）如何被“恶作剧”搞垮的故事。为了让你更容易理解，我们可以把整个区块链世界想象成一个繁忙的快递分拣中心。

1. 背景：快递分拣中心与“打包工”

区块链：就像一条巨大的传送带，上面源源不断地运送着包裹（交易）。
打包工（Block Builders）：这些是分拣中心里的超级工人。他们的工作是从成千上万个待处理的包裹中，挑选出最有价值、最紧急的，把它们整齐地装进一个箱子（区块），然后交给最终的快递员（验证者）发往世界各地。
MEV 搜索者：这是一群精明的“打包工助手”。他们知道哪些包裹组合在一起能赚大钱（比如套利），所以他们把包裹打包成“大礼包”（Bundle），专门卖给打包工，希望能插队优先发货。

2. 问题：以前的“捣乱”为什么不管用了？

以前，黑客想搞破坏（拒绝服务攻击，DoS），通常是往分拣中心里扔一堆没用的垃圾包裹，或者让包裹里的程序疯狂消耗电力（计算资源），试图把分拣中心累垮。

但是，现在的打包工升级了系统，变成了"多轮分拣模式"：

旧模式：扔一个包裹，马上处理，如果太慢就卡住。
新模式（多轮）：打包工不会立刻把包裹发走。他们会先进行第 1 轮模拟（假装处理一下，看看会不会出错），第 2 轮模拟（再试一次），直到最后一轮才真正打包发货。
- 比喻：就像厨师做菜，他会先尝一口（模拟），觉得没问题再炒第二遍，最后才端上桌。如果第一遍尝出来是苦的，他就直接倒掉，不会浪费最后的火候。

以前的攻击失效了：黑客扔的“垃圾包裹”在第 1 轮模拟时就被打包工发现了（“哦，这个包裹会爆炸，倒掉”），所以根本没能真正消耗打包工的资源。黑客的捣乱就像是在厨师尝菜之前扔垃圾，厨师直接无视了。

3. 新发现：聪明的“连环计”

这篇论文的作者发现了一个新漏洞，他们设计了一种极其狡猾的“连环计”，专门针对这种“多轮模拟”的模式。

核心诡计：利用“包裹之间的依赖关系”

想象一下，黑客不是扔一个独立的垃圾包裹，而是扔了一串互相牵连的包裹：

前 N-1 个包裹（伪装者）：
- 这些包裹看起来非常正常，甚至有点无聊。
- 它们的作用是悄悄地在仓库里埋下地雷（修改智能合约的状态）。
- 在打包工的前几轮模拟中，这些包裹因为“地雷”还没被触发，所以表现得完全正常，顺利通过了模拟检查。打包工心想：“嗯，这些包裹很安全，继续处理。”
第 N 个包裹（引爆者）：
- 这是最后一个包裹。它的设计是：只有当前面的地雷都被埋好之后，它才会爆炸。
- 当打包工进行到最后一轮（真正发货的那一轮）时，前面的地雷已经埋好了。这时候，这个包裹一进来，瞬间引爆，消耗掉巨大的计算资源，让打包工彻底卡死。

为什么这招很厉害？

伪装性（Evasive）：在前几轮模拟中，因为地雷还没埋好，攻击者看起来就像是在做正经生意，完全不会被发现。
低成本：攻击者不需要真的花很多钱去模拟，只需要用很少的包裹就能骗过系统。
致命性：一旦在最后一轮触发，因为所有包裹（包括正常用户的）都要按顺序排队，这个“大爆炸”会直接卡住后面所有的包裹，导致整个分拣中心瘫痪。

4. 后果与启示

后果：这种攻击能让打包工的收入大幅下降，甚至导致整个区块链的出块速度变慢。对于依赖“打包工”赚钱的 MEV 搜索者来说，体验极差。
比喻总结：
- 以前的攻击像是在餐厅门口大喊大叫，保安（模拟检查）马上就把你赶走了。
- 现在的攻击像是在餐厅里安排了一群假装吃饭的卧底。他们在前几轮（试菜阶段）表现得像个好顾客，甚至帮厨师试菜。等到最后一轮（正式上菜）时，他们突然集体把桌子掀了，让厨师没法给其他客人上菜。

5. 论文的贡献

这篇论文不仅揭露了这个新漏洞，还提出了一些防御策略（比如如何识别这种“连环包裹”），并指出只要系统还是“有限轮次”的模拟，这种攻击在理论上就很难被彻底根除。

一句话总结：
这篇论文发现了一种新的黑客手段，利用“连环计”骗过区块链打包工的“试错机制”，在最后一刻引爆，让原本高效的打包系统瞬间瘫痪。

这是一份关于论文《针对多轮交易模拟的拒绝服务攻击》（Denial-of-Service Against Multi-Round Transaction Simulation）的详细技术总结。该论文发表于 NDSS 2026 研讨会，主要研究了以太坊生态中针对区块构建者（Block Builders）和捆绑服务（Bundling Services，如 Flashbots）的新型拒绝服务（DoS）攻击。

以下是该论文的核心内容总结：

1. 研究背景与问题定义 (Problem)

背景：在以太坊等公链中，区块构建者负责从未确认交易池（Mempool）中选择、排序并执行交易，最终打包成区块。MEV（最大可提取价值）搜索者广泛使用“交易捆绑服务”（如 Flashbots Bundles）来提交包含多个依赖交易的复杂交易包，以最大化收益。
现有攻击的局限性：
- 现有的 DoS 攻击设计（如 ConditionalExhaust, GhostTX 等）主要针对单轮（Single-round）构建模型。
- 这些攻击通常依赖被动检查（例如检测节点是否合规、是否处于投机执行阶段），然后释放资源耗尽载荷。
- 核心痛点：现代捆绑服务采用多轮（Multi-round）执行模型。在多轮模型中，交易会在多个不同的排序轮次中被模拟执行。现有的攻击载荷往往在“预轮次”（Pre-rounds，即非最终确认的模拟阶段）就被触发。由于这些预轮次是并行执行的，攻击导致的延迟仅局限于攻击线程，不会阻塞正常交易的并行处理，因此无法有效干扰最终区块的生产。
研究目标：解决针对多轮构建服务的非对称 DoS 攻击问题，即如何以低成本、低风险的方式，在不被检测到的情况下，实质性降低构建者的收入并拖慢区块生产。

2. 方法论与攻击机制 (Methodology)

论文提出了一种主动的、隐蔽的攻击设计，核心在于利用交易间的状态依赖（Inter-transaction Dependencies）。

核心思想：
- 攻击者利用智能合约的状态变量，构建一个需要多步交易才能解锁的“陷阱”。
- 攻击载荷（Resource-exhaustive payload）被隐藏在由 $(n-1)$ 个分支条件保护的路径中，其中 $n$ 是构建器的模拟轮数。
攻击流程：
1. 设置上下文：攻击者发送前 $(n-1)$ 笔交易。这些交易在每一轮模拟中都会正常执行，逐步修改智能合约的共享状态变量，为最终攻击做准备。由于这些交易在预轮次中看起来是“正常”的，它们不会被构建器剔除。
2. 触发载荷：攻击者发送第 $n$ 笔及后续交易。这些交易依赖于前序交易修改后的状态，从而解锁并执行高资源消耗的恶意载荷。
3. 串行阻塞：在最后一轮（最终轮）模拟中，所有交易（包括攻击者和正常用户的交易）是串行执行的。此时，恶意载荷被触发，导致该轮次的执行时间大幅延长。由于串行特性，这一延迟会直接阻塞后续所有正常交易的执行，从而显著拖慢区块构建速度。
关键特性：
- 隐蔽性（Evasive）：在预轮次中，攻击合约表现为正常交互，避过了基于投机执行检测的防御。
- 无风险（Risk-free）：利用原子性区块包含（Atomic block inclusion）等捆绑服务特性，确保攻击交易要么全部成功，要么全部回滚，避免了攻击者资金损失。
- 低成本：相比传统的资源耗尽攻击，该方案利用状态依赖，无需发送海量垃圾交易即可达到效果。

3. 主要贡献 (Key Contributions)

新安全问题的提出：首次系统性地研究了针对多轮区块构建器的 DoS 安全问题。 prior 研究主要集中在单轮设计或 Mempool 层面。
新型攻击向量：提出了一系列低成本、无风险且隐蔽的 DoS 攻击。这是文献中首次利用跨轮次的交易间依赖（Inter-transaction dependency across rounds）作为攻击核心。
- 区别于以往依赖独立、孤立交易序列的攻击（如 ConditionalExhaust），本攻击利用共享状态将多笔交易耦合，形成“逻辑锁”。
防御策略与根本挑战：
- 探索了防御空间，提出了多种缓解策略。
- 指出了保护任何有限轮次构建器免受 DoS 攻击的根本性挑战：如果构建器为了防御而过度限制交易模拟或状态依赖，可能会损害 MEV 搜索者的正常功能（如捆绑交易的原子性）。

4. 实验结果 (Results)

攻击成功率：实验表明，该攻击在 Flashbots 等主流捆绑服务上具有极高的成功率。
经济影响：攻击显著降低了区块构建者（Builders）的收入。
性能影响：攻击成功导致区块生产速度明显变慢（Block production slowed down）。
对比优势：相比现有攻击，该方案在保持攻击者零风险的同时，实现了对多轮构建环境的实质性干扰。

5. 意义与影响 (Significance)

理论意义：揭示了多轮交易模拟架构中的深层安全漏洞，证明了简单的“投机执行检测”不足以防御复杂的跨轮次状态依赖攻击。
实践意义：
- 警示了 MEV 生态系统的脆弱性：攻击者可以利用构建器自身的优化机制（多轮模拟以提高收益）反过来攻击构建器。
- 推动了防御机制的升级：未来的构建器设计必须考虑交易间的状态依赖关系，而不仅仅是单笔交易的资源消耗。
生态影响：如果此类攻击被广泛利用，可能导致区块构建市场进一步中心化（只有大构建者能承担防御成本），破坏交易公平性，并迫使下游中继和提议者跳过受攻击的构建者区块。

总结：
这篇论文通过巧妙的智能合约设计，利用多轮构建器中“预轮次并行、终轮串行”的特性，成功实施了一种新型 DoS 攻击。它打破了以往 DoS 攻击依赖“独立交易”或“被动检测”的范式，证明了交易状态依赖是构建器安全中一个被严重低估的攻击面。论文不仅展示了攻击的可行性，也呼吁社区重新思考多轮构建架构的安全模型。