Shutter如何用門檻加密技術對抗MEV

透過Shutter的閾值加密應用MEV保護

探討Shutter如何利用閾值加密技術來對抗MEV，其優勢與權衡。

理解MEV及其對區塊鏈用戶的影響

透明性是區塊鏈的基本特徵之一，但這也使得透過控制交易在區塊中的順序和包含來提取價值成為可能，這被稱為最大可提取價值（MEV）。這一問題在大多數區塊鏈上普遍存在，根源在於公開的待處理交易池（mempool），該池存儲著待處理交易的數據。這些信息使得區塊生產者和其他參與者能夠通過提前執行交易來獲利。

MEV在以太坊上尤為臭名昭著，數據顯示，其提取率相當於區塊獎勵的11%。在九月份，幾乎有30萬美元在所謂的「三明治攻擊」中損失，這顯示出MEV是一種持續存在的隱性費用，特別是在波動性市場中對大額交易影響最為明顯。

Shutter的閾值加密作為MEV解決方案

在多種MEV緩解措施中，提出了幾種加密解決方案，包括閾值加密和同態加密。這些技術在交易進入mempool之前對其內容進行加密，並在交易排序最終確定之前保持其隱秘。這樣可以防止區塊生產者通過操縱交易的排序來提取MEV。然而，大多數加密的mempool架構仍處於研究階段。

Shutter是第一個專門設計用來應對MEV的閾值加密協議。如今，它成為唯一一個在Gnosis Chain主網上實際部署的閾值基礎方案。

閾值加密是一種加密技術，將解密密鑰分割到一組密鑰持有者中，這樣單一方無法獨自解密交易。在大多數閾值加密的mempool中，該委員會首先執行分佈式密鑰生成（DKG）過程，以生成公鑰和每個成員的私鑰份額。用戶可以使用這個公鑰來加密他們的交易，並將密文提交到網絡。

區塊提議者將這些密文排序成一個區塊，當區塊最終確定或滿足揭示條件時，每個委員會成員會發布一個解密份額。來自委員會的有效份額的所需數量將被結合以恢復明文交易。與多重簽名設置類似，合格的委員會參與者的多數即可滿足這一要求。交易排序和解密後，將由網絡的虛擬機執行。

Shutter的運作與挑戰

閾值委員會作為一個運行於區塊鏈旁的離鏈服務。這一設計使其不依賴於共識，意味著它可以在大多數區塊鏈上使用，而無需改變共識規則。然而，值得注意的是，與驗證者集不同，該委員會通常是一個嚴格的許可結構，需要信任。在Shutter中，委員會成員，即所謂的Keypers，通過協議的治理進行選擇。

Shutter的初始設計使用了每個時期加密，旨在提高效率並減少延遲，但這一設計存在關鍵缺陷。當時期密鑰被重建時，該時期內的所有交易都變得公開，甚至那些尚未包含在區塊中的交易，這可能使一些網絡用戶面臨MEV的風險。

在Gnosis Chain的實際部署中，這一問題已經得到修正，Shutter採用了每個交易加密的方式。Shutterized Beacon Chain作為Gnosis Chain的一個替代RPC端點，現在運行著加密交易並將密文廣播到排序合約。按照常規的閾值加密流程，一旦交易被包含在區塊中並經過驗證，就會被解密並執行。

每個交易的加密雖然簡化了流程，但會使委員會的工作量隨著交易通量線性增長，而不是保持相對穩定。未來的mempool閾值加密的發展可能會改善這一權衡。

Shutter團隊預計，批量閾值加密（BTE）可能是解決每個時期和每個交易方案缺點的一種方式。BTE能夠保持委員會的負載接近不變，同時保護那些未包含在區塊中的交易的隱私。

除了Shutterized Gnosis Chain，Shutter團隊還在為OP Stack開發加密mempool模塊，該模塊已在Optimism測試網上上線。這一模塊支持每個時期加密，並消除了初始Shutter設計的問題，因為交易與特定區塊綁定。交易攜帶目標區塊信息，合約在執行時檢查當前區塊，因此只有當交易落入該區塊時才會成功。如果錯過目標區塊，檢查將失敗，交易將回滾，然後可以重新提交到新區塊。

儘管Shutter在MEV緩解方面具有潛力，但目前並非完全無信任，因為用戶依賴於一組經許可的Keyper。另一個限制是目前在Gnosis上的高延遲，這意味著Shutter在當前形式下的潛力有限。儘管Gnosis每五秒生成一個區塊，但Shutter交易的平均納入時間約為三分鐘，這是由於Shutter化的驗證者和Keypers的數量有限。Shutter團隊正在計劃一條實際的路徑和一個超越協議的路線圖，朝著在以太坊上實現完全加密和更少信任的mempool邁進。這一步驟將需要在錢包、RPC、轉發器、建設者和驗證者激勵方面進行分階段的工作，然後再進行協議內的支持，之後同樣的模塊可以擴展到其他EVM鏈。

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在這篇文章中，我們看到了Shutter如何通過閾值加密技術來應對MEV問題，這是一個在區塊鏈生態系統中日益突出的挑戰。隨著區塊鏈技術的發展，MEV的影響將不斷擴大，這使得像Shutter這樣的創新解決方案顯得尤為重要。儘管目前仍存在一些技術挑戰，但Shutter的進展顯示出加密技術在保護用戶利益方面的潛力，未來或許能夠為區塊鏈用戶提供更安全和透明的交易環境。

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