Schutz vor MEV durch Shutters Schwellenwertverschlüsselung

LONDON (IT BOLTWISE) – Die Schwellenwertverschlüsselung von Shutter bietet eine innovative Lösung gegen die Ausbeutung von MEV auf Blockchains. Diese Technologie schützt Transaktionen vor Manipulationen durch Blockproduzenten und könnte die Effizienz und Sicherheit in der Blockchain-Welt erheblich verbessern.

Die Transparenz von Blockchains, eine ihrer grundlegenden Eigenschaften, hat auch die Möglichkeit zur Wertabschöpfung durch die Kontrolle der Reihenfolge und Aufnahme von Transaktionen innerhalb eines Blocks ermöglicht, bekannt als MEV oder maximal extrahierbarer Wert. Dieses Problem ist auf den meisten Blockchains verbreitet und beruht auf der öffentlichen Natur von Mempools, einem Ledger, das Daten über ausstehende Transaktionen speichert. Diese Informationen erlaubten es Blockproduzenten und anderen Akteuren, von Frontrunning-Transaktionen zu profitieren. MEV ist besonders berüchtigt auf Ethereum, wo es weiterhin in einem Umfang extrahiert wird, der 11 % der Blockbelohnungen entspricht. Daten zeigen, dass im September fast 300.000 US-Dollar durch Sandwich-Angriffe verloren gingen. Dies zeigt, dass MEV eine wiederkehrende versteckte Gebühr ist, die große Transaktionen in volatilen Märkten am härtesten trifft.

Unter den verschiedenen Maßnahmen zur Minderung von MEV wurden mehrere kryptografische Lösungen vorgeschlagen, darunter Schwellenwertverschlüsselung und homomorphe Verschlüsselung. Diese Techniken verschlüsseln die Inhalte von Transaktionen, bevor sie in den Mempool gelangen, und halten sie verborgen, bis die Reihenfolge der Transaktionen festgelegt ist. Dies verhindert, dass Blockproduzenten MEV extrahieren, indem sie die Reihenfolge der Transaktionen manipulieren. Die meisten verschlüsselten Mempool-Architekturen befinden sich jedoch noch im Forschungsstadium. Shutter war das erste Schwellenwertverschlüsselungsprotokoll, das speziell zur Bekämpfung von MEV entwickelt wurde. Heute hebt es sich als der einzige schwellenwertbasierte Ansatz mit einer tatsächlichen Implementierung hervor, die auf dem Gnosis Chain Mainnet live ist.

Schwellenwertverschlüsselung ist eine kryptografische Technik, die den Entschlüsselungsschlüssel auf ein Komitee von Schlüsselinhabern aufteilt, sodass keine einzelne Partei eine Transaktion allein entschlüsseln kann. In den meisten schwellenwertverschlüsselten Mempools führt das Komitee zunächst einen verteilten Schlüsselerzeugungsprozess durch, um einen öffentlichen Schlüssel sowie private Schlüsselanteile für jedes Mitglied zu erzeugen. Benutzer können dann ihre Transaktionen mit diesem öffentlichen Schlüssel verschlüsseln und die Chiffren an das Netzwerk übermitteln. Blockvorschläge ordnen diese Chiffren in einem Block an, und sobald der Block finalisiert oder eine Offenlegungsbedingung erfüllt ist, veröffentlicht jedes Komiteemitglied einen Entschlüsselungsanteil. Die erforderliche Anzahl gültiger Anteile vom Komitee wird dann kombiniert, um die Klartexttransaktion wiederherzustellen. Wie in einem Multisig-Setup ist eine qualifizierte Mehrheit der Komiteeteilnehmer dafür ausreichend. Nachdem die Transaktionen sequenziert und entschlüsselt wurden, werden sie von der virtuellen Maschine des Netzwerks ausgeführt.

Das Schwellenwertkomitee fungiert als Offchain-Dienst, der neben der Blockchain arbeitet. Dieses Design macht es konsensunabhängig, was bedeutet, dass es auf den meisten Blockchains verwendet werden kann, ohne die Konsensregeln ändern zu müssen. Dennoch ist es wichtig zu beachten, dass im Gegensatz zum Validator-Set das Komitee in der Regel eine streng erlaubte Struktur ist, die vertraut werden muss. In Shutter werden Komiteemitglieder, sogenannte Keypers, durch die Governance des Protokolls ausgewählt. Das ursprüngliche Shutter-Design verwendete eine Verschlüsselung pro Epoche, bei der Benutzer Transaktionen unter der aktuellen Epoche der zugrunde liegenden Kette verschlüsseln. Dies sollte die Effizienz verbessern und die Latenz verringern, indem die rechnerisch intensive Entschlüsselung auf viele Transaktionen verteilt wird. Dieses Design wies jedoch einen kritischen Fehler auf. Wenn der Epochenschlüssel rekonstruiert wurde, wurden alle Transaktionen aus dieser Epoche öffentlich, auch solche, die noch nicht in Blöcken enthalten waren. Dies könnte einige Netzwerknutzer MEV aussetzen. Dieses Problem wurde in der tatsächlichen Implementierung auf der Gnosis Chain behoben, wo Shutter eine Verschlüsselung pro Transaktion einsetzte.

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