متوقف کردن فلش بویز: رمزگذاری هر تراکنش در برابر MEV مخرب

با تشدید تهدیدات MEV در بلاک چین اتریوم، محققان در حال پیگیری سپرهای رمزنگاری هستند که برای پوشاندن داده‌های mempool تا زمان نهایی شدن بلوک‌ها طراحی شده‌اند. اندازه‌گیری‌های جدید نشان می‌دهد که تقریباً 2000 حمله sandwich در هر روز رخ می‌دهد که بیش از 2 میلیون دلار در هر ماه از شبکه تخلیه می‌کند. معامله‌گرانی که مبادلات بزرگ WETH و WBTC و همچنین سایر دارایی‌های نقد را انجام می‌دهند، همچنان در معرض front-running و back-running قرار دارند. این حوزه فراتر از آزمایش‌های اولیه رمزنگاری آستانه‌ای به سمت طراحی‌های هر تراکنش رشد کرده است که هدف آن رمزگذاری محموله یک تراکنش به جای کل دوره‌ها است. نمونه‌های اولیه مانند Shutter و رمزگذاری آستانه‌ای دسته‌ای (BTE) با رمزگذاری داده‌ها در مرزهای دوره، پایه‌گذاری کردند؛ اکنون، طراحی‌های هر تراکنش برای حفاظت دقیق‌تر و تاخیر بالقوه کمتر در حال بررسی هستند. بحث بر سر این است که آیا استقرار در دنیای واقعی در بلاک چین اتریوم امکان‌پذیر است یا عمدتاً در کانال‌های تحقیقاتی باقی می‌ماند.

نکات کلیدی

• Flash Freezing Flash Boys (F3B) رمزگذاری آستانه‌ای هر تراکنش را پیشنهاد می‌کند تا داده‌های تراکنش تا زمان نهایی شدن محرمانه بماند، با استفاده از یک کمیته مدیریت رمز تعیین‌شده (SMC) برای مدیریت سهم‌های رمزگشایی.
• دو مسیر رمزنگاری در F3B وجود دارد: TDH2 (Threshold Diffie-Hellman 2) و PVSS (Publicly Verifiable Secret Sharing)، هر کدام با مبادلات متمایز در راه‌اندازی، تاخیر و ذخیره‌سازی.
• سربار تاخیر ناشی از نهایی شدن در شبیه‌سازی‌ها متوسط است: حدود 0.026% برای TDH2 (197 میلی‌ثانیه) و 0.027% برای PVSS (205 میلی‌ثانیه) با کمیته‌ای متشکل از 128 متولی در شرایط مشابه بلاک چین اتریوم.
• سربار ذخیره‌سازی یک ملاحظه است: تقریباً 80 بایت در هر تراکنش تحت TDH2، با PVSS که با افزایش تعداد متولیان به دلیل سهم‌ها و اثبات‌های هر متولی افزایش می‌یابد.
• استقرار همچنان چالش‌برانگیز است: یکپارچه‌سازی تراکنش‌های رمزگذاری‌شده نیاز به تغییرات در لایه اجرا دارد و ممکن است نیازمند یک هارد فورک بزرگ فراتر از The Merge باشد؛ با این وجود، رویکرد کمینه‌سازی اعتماد F3B می‌تواند بعداً فراتر از بلاک چین اتریوم، از جمله قراردادهای مزایده پیشنهاد مهر و موم‌شده، مورد استفاده قرار گیرد.

نمادهای ذکر شده: $ETH، $WETH، $WBTC

زمینه بازار: محیط گسترده‌تر کریپتو یا رمز از همچنان بر تلاش‌های کاهش MEV تأثیر می‌گذارد، زیرا توسعه‌دهندگان به دنبال مکانیزم‌های حفظ حریم خصوصی هستند که نهایی شدن یا توان عملیاتی را کاهش ندهند. بحث مداوم به ارتقای پروتکل، معیارهای تحقیقاتی و کاربرد فناوری میان زنجیره ای می‌پردازد، با فعالیت‌هایی که مقالات آکادمیک، ابزارهای صنعتی و پیشنهادهای حاکمیتی را در بر می‌گیرد.

چرا مهم است

مسابقه تسلیحاتی MEV پیامدهای سختی برای نقدینگی و نتایج معامله‌گر دارد، به‌ویژه در صرافی غیر متمرکز با حجم بالا که در آن استراتژی‌های نوع sandwich از فعالیت قابل مشاهده mempool سوءاستفاده می‌کنند. طرفداران استدلال می‌کنند که با حرکت به سمت رمزگذاری هر تراکنش، انگیزه برای front-run می‌تواند کاهش یابد، زیرا رمزگشایی وثیقه‌ای فقط پس از رسیدن تراکنش به نهایی شدن اتفاق می‌افتد. این می‌تواند دسترسی عادلانه به نقدینگی را هم برای معامله‌گران خرده‌فروشی و هم نهادی بهبود بخشد، در حالی که احتمالاً جستجوی تهاجمی برای موارد استثنایی که در حال حاضر MEV را هدایت می‌کند کاهش می‌دهد. با این حال، اثربخشی به انعطاف‌پذیری عناصر اولیه رمزنگاری و توانایی اکوسیستم برای جذب پیچیدگی اضافه‌شده بدون کاهش تضمین‌های امنیتی بستگی دارد.

از دیدگاه سازنده، چارچوب F3B یک تنش واضح بین حریم خصوصی و عملکرد ارائه می‌دهد. مسیر TDH2 بر یک کمیته ثابت و رد پای داده ساده‌شده تأکید دارد، در حالی که PVSS انعطاف‌پذیری بیشتری را با اجازه دادن به کاربران برای انتخاب متولیان ارائه می‌دهد اما متن‌های رمزی بزرگ‌تر و سربار محاسباتی بیشتری را متحمل می‌شود. شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهند که، زمانی که به‌طور مناسب پیکربندی شوند، اقدامات حفظ حریم خصوصی می‌توانند با اهداف توان عملیاتی و نهایی شدن بلاک چین اتریوم همزیستی کنند. با این حال، دستیابی به استقرار در دنیای واقعی نیازمند هماهنگی دقیق بین کلاینت‌ها، ماینرها یا اعتبارسنج‌ها و ابزارهای اکوسیستم برای اطمینان از سازگاری با قراردادهای هوشمند و کیف پول‌های موجود است.

سرمایه‌گذاران و محققان باید نحوه تکامل ساختارهای انگیزشی را زیر نظر داشته باشند. رژیم ETH 2.0 استیکینگ و slashing F3B با هدف جلوگیری از رمزگشایی زودهنگام و تبانی است، اما هیچ سیستمی در برابر ریسک‌های هماهنگی خارج از زنجیره مصون نیست. اگر این مکانیزم قوی ثابت شود، می‌تواند بر طراحی‌های آینده برای حریم خصوصی در شبکه‌های بدون مجوز تأثیر بگذارد و رویکردهای جایگزین برای محاسبات ایمن در دفترهای کل باز را الهام بخشد. کاربردهای بالقوه فراتر از معاملات ساده است؛ mempool های رمزگذاری‌شده همچنین می‌توانند حراج‌های محور حریم خصوصی و سایر تعاملات حساس به تاخیر و کمینه‌سازی اعتماد را که در آن نشت داده‌های اولیه در غیر این صورت دستکاری را امکان‌پذیر می‌کند، پشتیبانی کنند.

آنچه باید در آینده مشاهده کرد

• نتایج آزمایشی بیشتر و پایلوت‌های شبکه آزمایشی در دنیای واقعی که تاخیر، توان عملیاتی و ذخیره‌سازی F3B را تحت بارهای متغیر شبکه ارزیابی می‌کنند.
• تحلیل‌های امنیتی به‌طور دقیق مستندشده از TDH2 و PVSS در محیط‌های فعال بلاک چین، از جمله اثبات‌های رمزگشایی صحیح و انعطاف‌پذیری در برابر بازیگران مخرب.
• بحث عمومی در مورد استراتژی‌های یکپارچه‌سازی با لایه اجرای بلاک چین اتریوم، و اینکه آیا هرگونه تغییرات کلاینت، پروتکل یا حاکمیت می‌تواند استقرار مرحله‌ای را امکان‌پذیر کند.
• بررسی تکنیک‌های حریم خصوصی به سبک F3B در شبکه‌های غیر-ETH یا بلاک چین‌های زیر یک ثانیه برای سنجش کاربرد گسترده‌تر و مبادلات عملکرد.
• موارد استفاده مزایده پیشنهاد مهر و موم‌شده و سایر برنامه‌های رمزنگاری که در آن پیشنهادات رمزگذاری‌شده تا یک مهلت تعریف‌شده مخفی می‌مانند، همسو با جریان اجرای پس از نهایی شدن F3B.

منابع و تأیید

• 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)

رمزگذاری هر تراکنش نبرد MEV را در بلاک چین اتریوم تغییر شکل می‌دهد

Flash Freezing Flash Boys یک تغییر جهت از رازداری در سطح دوره به حریم خصوصی در سطح تراکنش معرفی می‌کند. ایده اصلی این است که تراکنش را با یک کلید متقارن جدید رمزگذاری کنید و سپس آن کلید را با یک طرح رمزگذاری آستانه‌ای که فقط توسط یک کمیته از پیش تعریف‌شده قابل دسترسی است، محافظت کنید. در عمل، یک کاربر یک تراکنش را امضا می‌کند و یک محموله رمزگذاری‌شده همراه با یک کلید متقارن رمزگذاری‌شده را به لایه اجماع توزیع می‌کند. کمیته مدیریت رمز تعیین‌شده (SMC) سهم‌های رمزگشایی را در اختیار دارد، اما آنها را تا زمانی که زنجیره به نهایی شدن مورد نیاز دست یافته است آزاد نمی‌کند، در آن زمان پروتکل به‌طور مشترک محموله را برای اجرا بازسازی و رمزگشایی می‌کند. این گردش کار برای جلوگیری از افشای جزئیات تراکنش در طول پنجره انتشار طراحی شده است، در نتیجه فرصت‌های دستکاری مبتنی بر MEV را کاهش می‌دهد.

دو رویکرد نظری این رویکرد را پشتیبانی می‌کنند. TDH2، که به فرآیند تولید کلید توزیع‌شده (DKG) برای تولید کلید عمومی و سهم‌ها متکی است، یک کلید متقارن جدید را با یک متن رمزی که کمیته می‌تواند به روش آستانه‌ای آن را باز کند، جفت می‌کند. PVSS، در مقابل، از کلیدهای بلندمدت برای متولیان و اشتراک‌گذاری رمز Shamir استفاده می‌کند، که به کاربر اجازه می‌دهد سهم‌های رمزگذاری‌شده با کلید عمومی هر متولی را توزیع کند. هر مدل با مجموعه‌ای از اثبات دانش صفر برای جلوگیری از داده‌های رمزگشایی ناقص همراه است، که نگرانی‌ها در مورد حملات متن رمزی انتخاب‌شده و اعتبار رمزگشایی را برطرف می‌کند. این دو مسیر پروفایل‌های عملکرد متفاوتی ارائه می‌دهند: یک کمیته ثابت راه‌اندازی را ساده می‌کند و اندازه داده هر تراکنش را کاهش می‌دهد (TDH2)، در حالی که PVSS انعطاف‌پذیری را به قیمت متن‌های رمزی بزرگ‌تر و محاسبات بالاتر ارائه می‌دهد. از نظر عملی، شبیه‌سازی‌ها در یک محیط بلاک چین اتریوم مانند PoS تاخیرهای زیر یک ثانیه پس از نهایی شدن را پیشنهاد می‌کنند—کاملاً در محدوده‌های قابل قبول برای بسیاری از عملیات‌های امور مالی غیر متمرکز با نام اختصاری دیفای—و فشار ذخیره‌سازی حداقلی در هر تراکنش تحت TDH2. البته، اعداد به اندازه کمیته و شرایط شبکه بستگی دارد.

با این حال، استقرار همچنان موضوع بحث است. حتی اگر ساختارهای رمزگذاری در شبیه‌سازی به خوبی رفتار کنند، یکپارچه‌سازی تراکنش‌های رمزگذاری‌شده در لایه اجرا احتمالاً نیاز به تغییرات قابل توجهی دارد—احتمالاً یک هارد فورک فراتر از The Merge—برای اطمینان از سازگاری با قراردادهای فعلی و نرم‌افزار کیف پول. با این وجود، این تحقیق گام معناداری به سمت امور مالی غیر متمرکز با نام اختصاری دیفای بهبودیافته حریم خصوصی است و نشان می‌دهد که می‌توان داده‌های حساس را بدون فدا کردن نهایی شدن پنهان کرد. پیامد گسترده‌تر این است که mempool های رمزگذاری‌شده می‌توانند فراتر از بلاک چین اتریوم، در شبکه‌هایی که پروتکل‌های کمینه‌سازی اعتماد حفظ حریم خصوصی را دنبال می‌کنند که در آن اجرای تاخیری یا بازداشته‌شده قابل قبول یا مطلوب است، کاربرد پیدا کنند. در حال حاضر، مسیر استفاده در دنیای واقعی محتاطانه و تدریجی باقی می‌ماند، با F3B که به عنوان معیاری برای آنچه کاهش MEV حفظ حریم خصوصی می‌تواند در عمل شبیه باشد، عمل می‌کند.

این مقاله در ابتدا به عنوان Flash Freezing Flash Boys: Per-Tx Encryption vs Malicious MEV در Crypto Breaking News منتشر شد – منبع قابل اعتماد شما برای اخبار کریپتو یا رمز از، اخبار بیت کوین و به‌روزرسانی‌های بلاک چین.