Đóng băng nhanh Flash Boys: Mã hoá mỗi giao dịch chống lại MEV độc hại

Khi các mối đe dọa MEV gia tăng trên Ethereum blockchain, các nhà nghiên cứu đang theo đuổi các lớp bảo vệ mật mã được thiết kế để che giấu dữ liệu mempool cho đến khi các khối được hoàn thiện. Các phép đo mới cho thấy gần 2,000 cuộc tấn công sandwich mỗi ngày, rút cạn hơn 2 triệu đô la từ mạng lưới mỗi tháng. Các nhà giao dịch thực hiện các giao dịch hoán đổi WETH và WBTC lớn, cũng như các tài sản thanh khoản khác, vẫn bị lộ trước front-running và back-running. Lĩnh vực này đã phát triển vượt xa các thử nghiệm mã hóa ngưỡng ban đầu hướng tới các thiết kế theo từng giao dịch nhằm mã hóa tải trọng của giao dịch thay vì toàn bộ các epoch. Các nguyên mẫu ban đầu như Shutter và Batched threshold encryption (BTE) đã đặt nền móng bằng cách mã hóa dữ liệu tại các ranh giới epoch; giờ đây, các thiết kế theo từng giao dịch đang được khám phá để bảo vệ chi tiết hơn và có khả năng độ trễ thấp hơn. Cuộc tranh luận tập trung vào việc liệu triển khai thực tế trên Ethereum blockchain có khả thi hay vẫn chủ yếu trong các kênh nghiên cứu.

Những điểm chính

• Flash Freezing Flash Boys (F3B) đề xuất mã hóa ngưỡng theo từng giao dịch để giữ dữ liệu giao dịch bí mật cho đến khi hoàn thiện, sử dụng Ủy ban Quản lý Bí mật (SMC) được chỉ định để quản lý các phần giải mã.
• Hai hướng mật mã tồn tại trong F3B: TDH2 (Threshold Diffie-Hellman 2) và PVSS (Publicly Verifiable Secret Sharing), mỗi hướng có sự đánh đổi riêng biệt về thiết lập, độ trễ và lưu trữ.
• Chi phí độ trễ từ tính hoàn thiện là khiêm tốn trong các mô phỏng: khoảng 0.026% cho TDH2 (197 ms) và 0.027% cho PVSS (205 ms) với một ủy ban gồm 128 người được ủy thác trong điều kiện giống Ethereum blockchain.
• Chi phí lưu trữ là một yếu tố cần xem xét: khoảng 80 byte cho mỗi giao dịch theo TDH2, với PVSS tăng lên khi số lượng người được ủy thác tăng do các phần và bằng chứng cho mỗi người được ủy thác.
• Triển khai vẫn còn thách thức: tích hợp các giao dịch được mã hóa đòi hỏi thay đổi lớp thực thi và có thể yêu cầu một hard fork lớn ngoài The Merge; tuy nhiên, cách tiếp cận giảm thiểu tin cậy của F3B sau này có thể được sử dụng ngoài Ethereum blockchain, bao gồm các hợp đồng đấu giá sealed-bid.

Token được đề cập: $ETH, $WETH, $WBTC

Bối cảnh thị trường: Môi trường crypto rộng lớn hơn tiếp tục tác động đến các nỗ lực giảm thiểu MEV khi các nhà phát triển tìm kiếm các cơ chế bảo vệ quyền riêng tư không làm xói mòn tính hoàn thiện hoặc thông lượng. Cuộc thảo luận đang diễn ra đề cập đến nâng cấp giao thức, các tiêu chuẩn nghiên cứu và khả năng áp dụng cross-chain, với hoạt động trải dài các bài báo học thuật, công cụ ngành và đề xuất quản trị.

Tại sao điều này quan trọng

Cuộc chạy đua vũ trang MEV có hậu quả nghiêm trọng đối với thanh khoản và kết quả của nhà giao dịch, đặc biệt là trong các sàn giao dịch phi tập trung có khối lượng cao, nơi các chiến lược kiểu sandwich khai thác hoạt động mempool có thể nhìn thấy. Bằng cách chuyển sang mã hóa theo từng giao dịch, những người ủng hộ lập luận rằng động lực để front-run có thể giảm, vì giải mã được thế chấp chỉ xảy ra sau khi giao dịch đạt được tính hoàn thiện. Điều này có thể cải thiện quyền truy cập công bằng vào thanh khoản cho cả nhà giao dịch bán lẻ và tổ chức, đồng thời có khả năng giảm việc tìm kiếm tích cực các trường hợp ngoại lệ hiện đang thúc đẩy MEV. Tuy nhiên, hiệu quả phụ thuộc vào khả năng phục hồi của các nguyên thủy mật mã và khả năng của hệ sinh thái trong việc hấp thụ sự phức tạp gia tăng mà không làm xói mòn các đảm bảo bảo mật.

Từ góc độ của người xây dựng, khung F3B trình bày một căng thẳng rõ ràng giữa quyền riêng tư và hiệu suất. Hướng TDH2 nhấn mạnh một ủy ban cố định và dấu vết dữ liệu được sắp xếp hợp lý, trong khi PVSS cung cấp sự linh hoạt hơn bằng cách cho phép người dùng chọn người được ủy thác nhưng phải chịu các bản mã lớn hơn và chi phí tính toán lớn hơn. Các mô phỏng cho thấy rằng, khi được cấu hình phù hợp, các biện pháp bảo vệ quyền riêng tư có thể cùng tồn tại với các mục tiêu thông lượng và tính hoàn thiện của Ethereum blockchain. Tuy nhiên, để đạt được triển khai trong thế giới thực sẽ đòi hỏi sự phối hợp cẩn thận giữa các client, thợ đào hoặc validator, và công cụ hệ sinh thái để đảm bảo tương thích với các hợp đồng thông minh và ví hiện có.

Các nhà đầu tư và nhà nghiên cứu nên theo dõi cách các cấu trúc khuyến khích phát triển. Chế độ staking và slashing của F3B nhằm ngăn chặn giải mã sớm và thông đồng, nhưng không có hệ thống nào miễn nhiễm với rủi ro phối hợp ngoài chuỗi. Nếu cơ chế chứng minh là mạnh mẽ, nó có thể ảnh hưởng đến các thiết kế tương lai cho quyền riêng tư trong các mạng không cần phép và truyền cảm hứng cho các phương pháp thay thế để tính toán an toàn trong các sổ cái mở. Các ứng dụng tiềm năng mở rộng hơn các giao dịch đơn giản; các mempool được mã hóa cũng có thể hỗ trợ các cuộc đấu giá tập trung vào quyền riêng tư và các tương tác nhạy cảm với độ trễ, giảm thiểu tin cậy khác, nơi rò rỉ dữ liệu trước sẽ cho phép thao túng.

Những điều cần theo dõi tiếp theo

• Các kết quả thử nghiệm thêm và các thử nghiệm testnet trong thế giới thực đánh giá độ trễ, thông lượng và lưu trữ của F3B dưới các tải mạng khác nhau.
• Các phân tích bảo mật được ghi chép chặt chẽ về TDH2 và PVSS trong các môi trường blockchain hoạt động, bao gồm các bằng chứng về giải mã chính xác và khả năng phục hồi chống lại các tác nhân độc hại.
• Thảo luận công khai về các chiến lược tích hợp với lớp thực thi Ethereum blockchain, và liệu bất kỳ thay đổi client, giao thức hoặc quản trị nào có thể cho phép triển khai theo giai đoạn.
• Khám phá các kỹ thuật bảo mật kiểu F3B trong các mạng không phải ETH hoặc các blockchain dưới giây để đánh giá khả năng áp dụng rộng hơn và sự đánh đổi hiệu suất.
• Các trường hợp sử dụng đấu giá sealed-bid và các ứng dụng mật mã khác, nơi các đặt giá được mã hóa vẫn ẩn cho đến thời hạn được xác định, phù hợp với luồng thực thi sau hoàn thiện của F3B.

Nguồn & xác minh

• Flash Freezing Flash Boys (F3B) — arXiv:2205.08529
• How batched threshold encryption could end extractive MEV and make DeFi fair again — Cointelegraph
• Applied MEV protection via Shutter's threshold encryption — Cointelegraph
• The Merge — Ethereum upgrades: A beginner's guide to Eth2.0 — Cointelegraph
• TDH2 (Threshold Diffie-Hellman 2) — Shoup et al. (paper)

Mã hóa theo từng giao dịch định hình lại cuộc chiến MEV trên Ethereum blockchain

Flash Freezing Flash Boys giới thiệu một sự chuyển hướng từ bí mật toàn epoch sang quyền riêng tư cấp giao dịch. Ý tưởng cốt lõi là mã hóa giao dịch bằng một khóa đối xứng mới và sau đó che chắn khóa đó bằng một sơ đồ mã hóa ngưỡng chỉ có thể truy cập bởi một ủy ban được xác định trước. Trong thực tế, người dùng ký một giao dịch và phân phối một tải trọng được mã hóa cùng với một khóa đối xứng được mã hóa cho lớp đồng thuận. Ủy ban Quản lý Bí mật (SMC) được chỉ định giữ các phần giải mã, nhưng sẽ không phát hành chúng cho đến khi chuỗi đạt được tính hoàn thiện cần thiết, tại thời điểm đó giao thức cùng nhau tái tạo và giải mã tải trọng để thực thi. Quy trình công việc này được thiết kế để tránh việc lộ chi tiết giao dịch trong cửa sổ lan truyền, do đó giảm các cơ hội cho thao túng dựa trên MEV.

Hai cách xử lý lý thuyết hỗ trợ phương pháp này. TDH2, dựa vào một quy trình tạo khóa phân tán (DKG) để tạo ra một khóa công khai và các phần, ghép nối một khóa đối xứng mới với một bản mã mà ủy ban có thể mở khóa theo cách ngưỡng. Ngược lại, PVSS sử dụng các khóa dài hạn cho những người được ủy thác và chia sẻ bí mật của Shamir, cho phép người dùng phân phối các phần được mã hóa bằng khóa công khai của từng người được ủy thác. Mỗi mô hình đi kèm với một bộ bằng chứng Zero-knowledge để ngăn chặn dữ liệu giải mã không đúng dạng, giải quyết các mối quan tâm về các cuộc tấn công bản mã được chọn và tính hợp lệ giải mã. Hai hướng trình bày các hồ sơ hiệu suất khác nhau: một ủy ban cố định sắp xếp hợp lý thiết lập và giảm kích thước dữ liệu mỗi giao dịch (TDH2), trong khi PVSS cung cấp sự linh hoạt với chi phí là các bản mã lớn hơn và tính toán cao hơn. Về mặt thực tế, các mô phỏng trên môi trường Ethereum blockchain giống PoS cho thấy độ trễ dưới giây sau khi hoàn thiện—hoàn toàn nằm trong giới hạn chấp nhận được cho nhiều hoạt động DeFi—và áp lực lưu trữ tối thiểu cho mỗi giao dịch theo TDH2. Tất nhiên, các con số phụ thuộc vào kích thước ủy ban và điều kiện mạng.

Tuy nhiên, triển khai vẫn là một chủ đề tranh luận. Ngay cả khi các cấu trúc mã hóa hoạt động tốt trong mô phỏng, việc tích hợp các giao dịch được mã hóa vào lớp thực thi có thể đòi hỏi các thay đổi đáng kể—có khả năng là một hard fork ngoài The Merge—để đảm bảo tương thích với các hợp đồng và phần mềm ví hiện tại. Tuy nhiên, nghiên cứu đánh dấu một bước tiến có ý nghĩa hướng tới DeFi tăng cường quyền riêng tư, cho thấy rằng có thể che giấu dữ liệu nhạy cảm mà không hy sinh tính hoàn thiện. Hàm ý rộng hơn là các mempool được mã hóa có thể tìm thấy ứng dụng ngoài Ethereum blockchain, trong các mạng theo đuổi các giao thức bảo vệ quyền riêng tư, giảm thiểu tin cậy, nơi thực thi bị trзадержан hoặc giữ lại là chấp nhận được hoặc mong muốn. Hiện tại, con đường đến việc sử dụng trong thế giới thực vẫn thận trọng và từng bước, với F3B phục vụ như một tiêu chuẩn cho những gì giảm thiểu MEV bảo vệ quyền riêng tư có thể trông như thế nào trong thực tế.

Bài viết này ban đầu được xuất bản dưới dạng Flash Freezing Flash Boys: Per-Tx Encryption vs Malicious MEV trên Crypto Breaking News – nguồn tin cậy của bạn cho tin tức crypto, tin tức Bitcoin và cập nhật blockchain.