抗三明治攻击的自动做市商

引言

AMM（自动化做市商）使交易者容易受到三明治攻击。在未经信任的排序者的区块链上，交换交易容易受到抢跑，使得交易者执行效果变差，同时使得排序者受益。

大多数减轻三明治攻击的方法试图在基础设施层面解决此问题，依赖受信任的第三方提供交易前隐私保障。在本文中，我们介绍了 抗三明治攻击 AMM，这是一个针对原子三明治攻击的应用层解决方案。

关于三明治攻击的背景

三明治攻击发生在受害者交易者在高滑点容忍度（比如 99%）的 AMM 上下单时。交易者设置高滑点容忍度并不是因为他们希望以比当前价格差 99% 的价格成交，而是因为他们希望迅速执行市场订单。 假设受害者交易是一个买单，夹击组合看起来是这样的：

• 一笔没有盈利的抢跑交易，由搜索者买入该币，直到受害者交易以最差的执行价格成交。
• 受害者交易，以最差的价格成交，并进一步抬高价格。
• 一笔盈利的反跑交易，由搜索者卖出该币，弥补之前亏损的抢跑交易并获得利润。

由于他们往往设定更高的滑点容忍度，同时在高波动币的低流动性池上交易，Memecoin 的交易者最容易受到三明治攻击。 今天，三明治攻击者每天从 Solana 用户手中提取数十万美元，以 Ethereum 的数字也类似。

示例

考虑一个受害者交易，购买 3 个单位的流动性来自一个恒定乘积 AMM。我们将以 log(price) 而非价格的形式表示价格，以便于后续的平均价格计算。数字不是按比例标记，仅用于说明夹击的高层次机制。

1. 最初，AMM 以中间价格 p* 提供流动性，费用水平为 f。攻击者购买 1 个单位的流动性，将 AMM 的报价价格推高至 p* + 2f。该交易以平均价格 p* + 1.5f 执行。
2. 受害者交易执行，AMM 的报价价格被推高至 p* + 5f。受害者的交易以平均价格 p* + 3.5f 执行。如果该交易没有被抢先执行，平均价格将是 p* + 2.5f。
3. 攻击者以价格 p* - f 卖出 1 个单位的流动性，造成损失。
4. AMM 显示的最终价格为 p* + 3f。

抗三明治攻击 AMM

我们提议 抗三明治攻击 AMM （ sr-AMM），这是一种让夹击操作无利可图的应用层解决方案。sr-AMM 通过强制遵守一个不变条件来扩展恒定乘积 AMM：没有交易以比时间窗口开始时的价格更好的价格成交。这是 Vitalik Buterin 在 2018 年提出的一个理念 的扩展，使得原子三明治攻击变得无利可图。

描述

sr-AMM 在 时间窗 中运行（单一领导者轮替——Solana 上 4 个时间窗，Ethereum 上 1 个）。在一个时间窗中，买卖的交换对池子的影响是不对称的。当执行一个买单时，池子的报价会根据 xy=k 曲线增加。但是，买入价格保持不变，而是增加买入的流动性。后续的卖出交易萎缩这一流动性，并根据 xy=k 下降报价。

在每个时间窗的开始，sr-AMM 的状态重置为等效的 xy=k 状态。通过仅在时间窗开始时重置买入和卖出，我们打破了定义当今三明治攻击的盈利反跑的原子性。

示例

考虑相同的受害者交易，从 sr-AMM 购买 3 个单位的流动性。同样，我们将以 log(price) 而非价格的形式表示价格。如果尝试同样的三明治攻击：

1. 最初，AMM 以中间价格 p* 提供流动性，费用水平为 f。攻击者购买 1 个单位的流动性，将 AMM 的报价推高至 p* + 2f，同时增加买入的规模。该交易以平均价格 p* + 1.5f 执行。
2. 受害者交易执行，将 AMM 的报价推高至 p* + 5f，同时增加买入的规模。受害者的交易以平均价格 p* + 3.5f 执行。如果该交易没有被抢先执行，平均价格将是 p* + 2.5f。
3. 攻击者在价格为 p* - f 的情况下卖出 1 个单位的流动性，造成损失。
4. 池子的报价下降，而买入价格保持不变且将规模变小。
5. 在时间窗结束时，AMM 状态重置，流动性恢复正常。最终中间价格为 p* + 3f。

考虑事项

• sr-AMM 保留了单变数，即 k（在 xy=k 中）在交换后始终递增。
• 与恒定产品 AMM 相比，sr-AMM 严格增加了交易者支付给池子的净差价或“费用”。通过调整池子提供的最小差价，可以在 LP 和交易者福利之间进行权衡。
• 此设计仍支持锁定流动性（有可提取费用和没有可提取费用）、无许可池创建、无许可流动性提供和去除流动性、以及无许可交易。
• 在时间窗边界仍然可以进行夹击。如果一个领导者控制连续的时间窗，他们可以在第一个时间窗结束时包含抢跑和目标交易，然后在第二个时间窗开始时进行反跑。
• 通过原子流动性提供，攻击者仍然可以通过提供时效性流动性夹击高度滑点交易。这可以通过要求流动性激活期来潜在减轻，以便流动性提供不能与交换捆绑。

结论

在本文中，我们概述了抗三明治攻击 AMM 的构建，这是一个在应用层防止原子三明治攻击的 AMM。我们希望此设计的采用将帮助保护那些受到 AMM 上抢跑攻击影响的用户。

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