Slow and Steady: Preventing MEV with Verifiable Delays
Dieses Paper schlägt einen Abwehrmechanismus gegen Maximal Extractable Value (MEV) in Distributed Ledgers vor, indem es verifizierbare Verzögerungen bei der Transaktionsgenerierung erzwingt, und demonstriert dessen Wirksamkeit sowohl in Byzantinischen als auch in spieltheoretischen Modellen, während es gleichzeitig dessen theoretische Grenzen und praktische Durchführbarkeit basierend auf historischen Daten skizziert.
Originalarbeit lizenziert unter CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dies ist eine KI-generierte Erklärung des untenstehenden Papers. Sie wurde nicht von den Autoren verfasst oder gebilligt. Für technische Genauigkeit konsultieren Sie das Originalpaper. Vollständigen Haftungsausschluss lesen
Stellen Sie sich eine Welt vor, in der digitales Geld nicht nur Zahlen auf einem Bankkonto ist, sondern ein riesiges, öffentliches Kassenbuch, das jeder sehen und aktualisieren kann. Dies ist die Welt der Blockchain, der Technologie hinter Kryptowährungen wie Bitcoin und Ethereum. Stellen Sie es sich wie ein massives, gemeinsames Notizbuch vor, in dem jede Transaktion in einem neuen „Block“ an Seiten geschrieben wird. Um dieses Notizbuch ehrlich zu halten, nehmen eine spezielle Gruppe von Menschen (oder Computern), die sogenannten „Block-Ersteller“, abwechselnd daran teil, diese neuen Seiten zu schreiben. Sie sind die Schiedsrichter des Spiels.
Doch in diesem Hochgeschwindigkeits-Digitalrennen ist ein hinterlistiges Problem namens MEV entstanden, oder Maximal Extractable Value (Maximaler extrahierbarer Wert). Stellen Sie sich ein Rennen vor, bei dem die Person, die die Laufbahn verwaltet (der Block-Ersteller), einen Blick auf die Pläne der Läufer werfen kann, bevor sie starten. Wenn der Schiedsrichter sieht, dass ein Läufer kurz davor ist, einen seltenen Gegenstand zu kaufen, kann er einspringen, den Gegenstand zuerst kaufen und ihn dem Läufer zu einem höheren Preis wieder verkaufen, um die Differenz einzustreichen. In der Welt der Blockchain bedeutet dies, dass die Person, die den Block schreibt, Transaktionen umstellen kann, um einen schnellen Gewinn zu erzielen, oft auf Kosten der regulären Nutzer. Es ist, als würde der Schiedsrichter das Spiel manipulieren, um eine Wette nebenbei zu gewinnen. Die große Frage für Wissenschaftler und Entwickler lautet: Wie verhindern wir, dass der Schiedsrichter das Spiel manipuliert, ohne das gesamte Spiel bis zum Stillstand auszubremsen?
Dieses Papier mit dem Titel „Slow and Steady: Preventing MEV with Verifiable Delays“ (Langsam und stetig: MEV verhindern mit verifizierbaren Verzögerungen) schlägt eine clevere Lösung vor, die von der alten Fabel von Schildkröte und Hase inspiriert ist. Die Autorin Zeta Avarikioti und ihr Team schlagen vor, dass es manchmal genau das Richtige ist, die Dinge zu verlangsamen, um zu gewinnen. Sie führen einen Mechanismus ein, der eine „verifizierbare Verzögerung“ für jede Transaktion erzwingt. Denken Sie an eine magische Sanduhr, die ein Nutzer umdrehen muss, bevor seine Transaktion akzeptiert werden kann. Diese Sanduhr benötigt eine festgelegte Zeit, um abzulaufen, und entscheidend ist: Niemand kann sie beschleunigen, selbst wenn er einen Supercomputer besitzt.
So funktioniert die Magie: Wenn ein Nutzer eine Transaktion senden möchte, ruft er sie nicht einfach in das Netzwerk hinein. Stattdessen legt er die Transaktion zuerst in eine „verschlossene Box“ (eine kryptografische Commitment) und führt sie dann durch ein spezielles Rätsel, eine sogenannte Verifiable Delay Function (VDF). Dieses Rätsel ist so konzipiert, dass es eine bestimmte Zeit benötigt, um gelöst zu werden – sagen wir 30 Minuten – und es gibt keine Möglichkeit, es schneller zu lösen, egal wie viele Computer man darauf anwirft. Erst nachdem das Rätsel gelöst wurde, kann die Transaktion enthüllt und der Blockchain hinzugefügt werden.
Das Papier stellt fest, dass diese Verzögerung einen mächtigen Schutzschild gegen MEV bildet. Hier ist die Logik: Wenn ein Block-Ersteller eine Transaktion sieht, die nach einer Gewinnmöglichkeit aussieht (wie etwa die Chance, einen Nutzer zu „sandwichen“), würde er normalerweise versuchen, einzuspringen und die Reihenfolge umzustellen, um den Profit zu stehlen. Aber mit diesem neuen System hat der Block-Ersteller, bis er die Gelegenheit bemerkt hat und versucht, einen neuen Block zu erstellen, um die Transaktion auszubeuten, bereits die Zeit verstreichen lassen müssen, weil die ursprüngliche Transaktion aufgrund der obligatorischen Verzögerung bereits festgeschrieben und finalisiert wurde. Der Block-Ersteller ist zu langsam, um zu reagieren. Das Papier beweist mathematisch, dass, wenn die Verzögerung länger eingestellt ist als die Zeit, die eine Transaktion normalerweise zur Bestätigung benötigt, der „Manipulator“ schlichtweg nicht gewinnen kann.
Die Autoren untersuchten auch die „Spieltheorie“-Seite und fragten, ob rationale Menschen immer noch versuchen würden, das Spiel zu manipulieren. Sie fanden heraus, dass, wenn alle den Regeln folgen, niemand einen Anreiz hat, die Regeln zu brechen, da die Verzögerung es unmöglich macht, durch Manipulation Profit zu schlagen. Sie identifizierten jedoch auch ein „negatives“ Szenario: Wenn alle beschließen, gemeinsam zu kolludieren und die Regeln zu ignorieren, könnten sie immer noch Probleme verursachen, aber das ist ein allgemeines Problem bei jedem System und nicht spezifisch für dieses.
Entscheidend ist, dass das Papier nicht nur Theorie liefert, sondern auch die reale Welt prüft. Die Autoren analysierten historische Daten von Ethereum und anderen Netzwerken. Sie fanden heraus, dass während einige MEV-Gelegenheiten riesig sind (Millionen von Dollar), die überwältigende Mehrheit – über 99 % – tatsächlich sehr klein ist, oft nur ein paar Dollar oder sogar weniger als einen Dollar beträgt. Dies deutet darauf hin, dass eine Verzögerung von etwa 30 Minuten (was etwa der doppelten normalen Sicherheitszeit für Ethereum entspricht) ausreichen würde, um fast alle dieser kleinen, lästigen Betrügereien zu stoppen, insbesondere jene, die nicht vorhersehbar sind.
Das Papier kommt zu dem Schluss, dass dieser „Slow and Steady“-Ansatz ein realistischer Schutz ist. Es schlägt vor, dass wir Blockchains fairer und benutzerfreundlicher machen können, indem wir eine winzige Menge an Langsamkeit akzeptieren. Die Autoren weisen jedoch vorsichtig darauf hin, dass dies kein Zauberstab für alles ist. Es funktioniert gut für Dinge wie das Registrieren eines NFTs oder das Versenden von Geld, wo eine Wartezeit von 30 Minuten in Ordnung ist. Aber für den Hochgeschwindigkeits-Handel auf einer dezentralen Börse, wo sich Preise innerhalb von Sekunden ändern, könnte diese Verzögerung zu lang sein und sogar die Nutzer schaden, die sie eigentlich schützen will. Das Papier schlägt vor, dieses Werkzeug klug einzusetzen, vielleicht nur für bestimmte Arten von Anwendungen, bei denen Geschwindigkeit nicht das wichtigste Kriterium ist.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Papier argumentiert, dass wir das Spielfeld ebnen können, indem wir eine „Wartezeit“ erzwingen, die nicht manipuliert werden kann. Es verwandelt das Rennen von einem Sprint, bei dem der Schnellste (und manchmal der Hinterlistigste) gewinnt, in einen stetigen Marsch, bei dem alle gleichzeitig ankommen und der Schiedsrichter die Ziellinie nicht manipulieren kann.
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