Reveal, Correct, Then Pay: Encrypted Mempools and Perpetual Funding Security

Resumen Técnico: Revelar, Corregir, Luego Pagar

Planteamiento del Problema
Los mempools cifrados están diseñados para mitigar el Valor Extraíble Máximo (MEV) ocultando el contenido de las transacciones hasta que el orden de ejecución se fija, evitando así el front-running y los ataques de sándwich que dependen de la observación de las transacciones de las víctimas. Sin embargo, este documento identifica una vulnerabilidad distinta en la manipulación de estado auto-autoría, específicamente en el contexto del financiamiento (funding) de futuros perpetuos. En estos ataques, el adversario es el autor de la transacción que distorsiona el estado (por ejemplo, la señal de financiamiento) y posee simultáneamente un derecho derivado (el nocional recibido) cuyo beneficio aumenta con dicha distorsión.

El problema central no es la latencia criptográfica, sino la latencia de reacción económica. En un diseño de "compromiso y revelación" (commit-then-reveal), una vez que un lote se ha comprometido, no se puede admitir ninguna nueva transacción en ese lote. Incluso si el descifrado es instantáneo, una transacción correctiva adaptativa (por ejemplo, un arbitrajista restaurando un precio) no puede ejecutarse dentro del mismo lote comprometido porque depende del texto plano revelado. Esto crea un vacío de reacción ($\delta$) discreto donde la distorsión persiste sin corrección. Además, el cifrado puede suprimir la capitalización del financiamiento predecible en los precios de entrada, permitiendo que los atacantes entren en posiciones receptoras de forma barata antes de que la distorsión se haya integrado plenamente en el precio.

Metodología
El documento construye un modelo económico microfundamentado que analiza la interacción entre las reglas de ordenamiento del protocolo y los mecanismos de corrección del mercado.

1. Modelo de Protocolo: Los autores definen una secuencia de "Comprometer, Revelar, Ejecutar, Reaccionar". Formalizan la Barrera de Ordenamiento (Lema 1), demostrando que, sin la admisión post-revelación o programas contingentes pre-comprometidos, las correcciones adaptativas computadas después de la revelación no pueden ejecutarse en el lote comprometido.
2. Dinámica de Corrección: El sector de corrección se modela como un conjunto de arbitrajistas con llegadas de oportunidades distribuidas según Poisson, impacto de precio local ($\ell$) y costos de inventario ($k_i$). Los autores derivan dos tasas de corrección:
   • $\rho_c$: La tasa de corrección durante la etapa cerrada (limitada a mecanismos pre-comprometidos o nativos).
   • $\rho_p$: La tasa de corrección después del vacío de reacción (incluyendo buscadores adaptativos ordinarios).
   • El modelo establece que $\rho_p \geq \rho_c$, con una desigualdad estricta siempre que exista capacidad adaptativa ordinaria.
3. Distorsión y Beneficio: El valor esperado de la distorsión al entrar en una ventana de financiamiento se calcula como una función del vacío de reacción $\delta$, las tasas $\rho_c$ y $\rho_p$, y la longitud de la ventana $W$. Esto produce un factor de respuesta $g(\delta; \rho_c, \rho_p, W)$, que amplifica el valor del ataque.
4. Estructura de Dos Libros Contables: El modelo separa el Libro de Señales (la tasa de financiamiento) del Libro de la Base Imponible (el nocional recibido). Analiza cómo la visibilidad afecta la capitalización del financiamiento predecible en los precios de entrada mediante un coeficiente $\zeta$.
5. Índice de Seguridad: Se deriva un índice de seguridad local $\Gamma$ para determinar si un ataque es escalable. El documento compara el valor esperado de los ataques bajo regímenes públicos ($pub$) y cifrados ($enc$).

Contribuciones Clave

1. La Barrera de Ordenamiento: El documento aisla una propiedad causal de los diseños de compromiso y revelación donde la incapacidad de admitir transacciones post-revelación crea un vacío de reacción económica discreto, independiente de la velocidad de descifrado.
2. Manipulación del Vacío de Reacción: Los autores derivan el valor esperado exacto de un ataque de distorsión de un solo paso. Demuestran que el factor de respuesta $g$ es estrictamente creciente en el vacío de reacción $\delta$ siempre que $\rho_p > \rho_c$. En consecuencia, el cifrado puede aumentar la rentabilidad del ataque si el atacante retiene suficiente capacidad de focalización (targeting ability) ($m$) y la ganancia en la persistencia de la distorsión supera la pérdida de información.
3. Multiplicador de Privacidad de Dos Libros Contables: El documento introduce una descomposición de los efectos del cifrado en tres componentes:
   • Ceguera del Atacante: Pérdida de la capacidad de focalización ($m$).
   • Escudo de Corrección: El aumento en la persistencia de la distorsión debido al vacío de reacción ($g$).
   • Escudo de Capitalización: La reducción en la capitalización del precio de entrada debido a la entrada oculta ($\zeta$).
     El índice de seguridad $\Gamma$ combina estos elementos, mostrando que el cifrado puede ser perjudicial si los efectos de blindaje dominan el efecto de ceguera.
4. Regla de Financiamiento Consciente del Descifrado: El documento propone una secuencia de protocolo específica: Revelar, Corregir, Medir, Luego Pagar. Esto implica insertar un búfer de reacción público después de la revelación pero antes de que la señal de financiamiento se mida y las posiciones se finalicen.

Resultos

• Amplificación del Valor del Ataque: Para ataques de auto-autoría, el cifrado puede aumentar el valor esperado de la manipulación. Específicamente, si el atacante retiene más de una fracción crítica de su capacidad de focalización pública ($m_{enc}/m_{pub}$), el aumento en el factor de respuesta $g$ (debido al vacío de reacción) y la reducción en los costos de capitalización pueden superar la pérdida de información.
• Umbrales: El documento deriva umbrales explícitos. Por ejemplo, en un escenario sin corrección en la etapa cerrada y un vacío de reacción del 10% de la ventana de financiamiento, el valor del ataque puede aumentar en un factor de ~3.24 si la capacidad de focalización no cambia. El cifrado sigue siendo perjudicial si el atacante retiene >56% de su capacidad de focalización pública en este caso específico.
• Canal de Capitalización: Se demuestra que el canal de la "base imponible" es un amplificador poderoso. Si la visibilidad pública provoca que el 80% del financiamiento predecible se incluya en los precios de entrada, pero el cifrado reduce esto al 0%, el umbral para que el cifrado sea perjudicial disminuye significamente (por ejemplo, a ~11% de retención de focalización).
• Ineficacia del Descifrado Rápido por sí Solo: Los resultados demuestran que reducir la latencia criptográfica (tiempo de descifrado) es necesario pero insuficiente. Si el protocolo cierra la admisión antes de la revelación, la barrera de ordenamiento permanece, y el vacío de reacción económica persiste.

Significancia y Reivindicaciones
El documento sostiene que los mempools cifrados no reducen universalmente la manipulación económica. Si bien protegen eficazmente contra el MEV dependiente de la víctima, pueden facilitar inadvertidamente la manipulación de estado auto-autoría al blindar al atacante de las fuerzas correctivas del mercado y de la capitalización del precio de entrada.

Los autores argumentan que la seguridad de las transferencias dependientes del estado (como el financiamiento perpetuo) depende de la capacidad de la aplicación para adaptarse al esquema de información creado por el cifrado. Concluyen que la privacidad de las transacciones y la integridad del mercado son compatibles solo cuando la aplicación está diseñada para el esquema de información específico que el cifrado crea. La solución propuesta no es abandonar el cifrado, sino combinarlo con mecanismos a nivel de aplicación que permitan la corrección y la capitalización después de la revelación pero antes del pago, cerrando efectivamente el vacío de reacción y restaurando la eficiencia del mercado.