MEV: Die versteckte Bedrohung für den Blockchain-Datenschutz

Satoshi Nakamoto ist ein Genie, aber wenn es um Privatsphäre geht, hat er die Tür weit offen gelassen. Jetzt schlemmen die Geier.

Satoshi Nakamoto was a genius, but when it comes to privacy, he left the door wide open. Now, the vultures are feasting. The original blockchain and its many descendants are transparent, immutable, and decentralized. That might sound like everything you ever wanted from a financial system, but you’re wrong.

Satoshi Nakamoto war ein Genie, aber wenn es um Privatsphäre ging, ließ er die Tür weit offen. Jetzt schlemmen die Geier. Die ursprüngliche Blockchain und ihre vielen Nachkommen sind transparent, unveränderlich und dezentral. Das hört sich vielleicht nach allem an, was Sie sich jemals von einem Finanzsystem gewünscht haben, aber Sie liegen falsch.

Privacy is a vital component of any secure financial system. There’s an inherent contradiction between blockchain technology and privacy. The desire for privacy is essential, and the right to be forgotten is enshrined in law. Still, blockchain technology violates this principle with its very existence because it’s an infusible, yet permanent and public, data ledger.

Datenschutz ist ein wesentlicher Bestandteil jedes sicheren Finanzsystems. Es gibt einen inhärenten Widerspruch zwischen Blockchain-Technologie und Datenschutz. Der Wunsch nach Privatsphäre ist unerlässlich und das Recht auf Vergessenwerden gesetzlich verankert. Dennoch verstößt die Blockchain-Technologie bereits mit ihrer bloßen Existenz gegen dieses Prinzip, da es sich um ein unauflösbares, aber dennoch permanentes und öffentliches Datenbuch handelt.

Maybe you don’t care because the only information that anyone can see is a string of random letters and numbers, however, this has real-life implications for transactions on the chain.

Vielleicht ist es Ihnen egal, weil die einzige Information, die jeder sehen kann, eine Folge zufälliger Buchstaben und Zahlen ist. Dies hat jedoch reale Auswirkungen auf Transaktionen in der Kette.

Consider a potential example: You go to Uniswap to buy a token, place your order, execute…and receive significantly less of the token than you expected. You check the pair’s order history and find that a large buy was made just before yours, pushing the price up, with a hefty sell following after your order went through. You’ve just been “front-run,” and probably not for the first time. 

Betrachten Sie ein mögliches Beispiel: Sie gehen zu Uniswap, um einen Token zu kaufen, geben Ihre Bestellung auf, führen sie aus … und erhalten deutlich weniger Token als erwartet. Sie überprüfen die Bestellhistorie des Paares und stellen fest, dass kurz vor Ihrer Bestellung ein großer Kauf getätigt wurde, der den Preis in die Höhe trieb, und dass nach der Ausführung Ihrer Bestellung ein kräftiger Verkauf folgte. Sie waren gerade „an vorderster Front“ und wahrscheinlich nicht zum ersten Mal.

Front-run? You might think: “I was an ace runner in school; no one’s beating me!” Let’s take a step back and explain what front-running is.

Vorreiter? Sie könnten denken: „Ich war in der Schule ein Spitzenläufer; Niemand schlägt mich!“ Gehen wir einen Schritt zurück und erklären, was Frontrunning ist.

What is MEV?

Was ist MEV?

Maximal extractable value (MEV) refers to the maximum value a blockchain miner or validator can make by including, excluding or changing the order of transactions during the block production process.

Der maximal extrahierbare Wert (MEV) bezieht sich auf den maximalen Wert, den ein Blockchain-Miner oder -Validator durch Einschließen, Ausschließen oder Ändern der Reihenfolge von Transaktionen während des Blockproduktionsprozesses erzielen kann.

Blockchain networks are immutable ledgers secured by a decentralized network of nodes known as “block producers.” In proof-of-work blockchains, this means miners. For proof-of-stake networks, this refers to validators. The block producers are responsible for regularly aggregating pending transactions into blocks, which are then validated by the entire network and appended to the global ledger. While blockchain networks ensure all transactions are valid (e.g. no double-spends) and new blocks of transactions are continually produced, there isn’t a guarantee that transactions will be ordered as they were submitted to the blockchain.

Blockchain-Netzwerke sind unveränderliche Hauptbücher, die durch ein dezentrales Netzwerk von Knoten, die als „Blockproduzenten“ bekannt sind, gesichert sind. Bei Proof-of-Work-Blockchains sind damit Miner gemeint. Bei Proof-of-Stake-Netzwerken bezieht sich dies auf Validatoren. Die Blockproduzenten sind dafür verantwortlich, ausstehende Transaktionen regelmäßig in Blöcken zusammenzufassen, die dann vom gesamten Netzwerk validiert und an das globale Hauptbuch angehängt werden. Während Blockchain-Netzwerke sicherstellen, dass alle Transaktionen gültig sind (z. B. keine doppelten Ausgaben) und kontinuierlich neue Transaktionsblöcke erstellt werden, gibt es keine Garantie dafür, dass Transaktionen so angeordnet werden, wie sie an die Blockchain übermittelt wurden.

As each block can only contain a limited number of transactions, block producers have complete autonomy in selecting which pending transactions are in the mempool. In this memory pool, block producers store unconfirmed transactions offchain, which they will include in their block. As a result, block producers have full autonomy to engage in rent-seeking behavior by extracting MEV with impunity. For instance, the cumulative value of MEV extracted on Ethereum reached $78 million in early 2021, which then shot up to $554 million by the end of the year. MEV extracted on Ethereum now stands at over $600 million.

Da jeder Block nur eine begrenzte Anzahl von Transaktionen enthalten kann, haben Blockproduzenten völlige Autonomie bei der Auswahl der ausstehenden Transaktionen im Mempool. In diesem Speicherpool speichern Blockproduzenten unbestätigte Transaktionen außerhalb der Kette, die sie in ihren Block aufnehmen. Infolgedessen haben Blockproduzenten die volle Autonomie, sich gewinnorientiert zu verhalten, indem sie ungestraft MEV extrahieren. Beispielsweise erreichte der kumulierte Wert des auf Ethereum extrahierten MEV Anfang 2021 78 Millionen US-Dollar und stieg dann bis zum Jahresende auf 554 Millionen US-Dollar. Der auf Ethereum extrahierte MEV liegt jetzt bei über 600 Millionen US-Dollar.

Problems and solutions around MEV 

Probleme und Lösungen rund um MEV

Thankfully, the last few years have seen the development of various methods to mitigate the problem of MEV. These fall into two buckets: new transaction ordering protocols and modifications to existing protocols that reduce the scope for manipulation.

Glücklicherweise wurden in den letzten Jahren verschiedene Methoden entwickelt, um das MEV-Problem zu entschärfen. Diese fallen in zwei Bereiche: neue Protokolle zur Transaktionsreihenfolge und Änderungen an bestehenden Protokollen, die den Spielraum für Manipulationen verringern.

One solution that takes the former approach is Fair Sequencing Services (FSS), which ensures that transactions are ordered relatively to reduce opportunities for front-running or reordering by miners and validators. One example is Chainlink’s Fair Sequencing Service, which uses decentralized oracles to maintain fair transaction ordering. Another such protocol is First-In-First-Out (FIFO), which processes transactions as they arrive at the mempool. This method offers a straightforward solution to maintain order integrity, minimizing the chance for miners to manipulate transaction sequences for MEV.

Eine Lösung, die den erstgenannten Ansatz verfolgt, sind Fair Sequencing Services (FSS), die sicherstellen, dass Transaktionen relativ geordnet werden, um die Möglichkeit eines Vorab- oder Neuordnens durch Miner und Validatoren zu verringern. Ein Beispiel ist der Fair Sequencing Service von Chainlink, der dezentrale Orakel nutzt, um eine faire Transaktionsreihenfolge aufrechtzuerhalten. Ein weiteres solches Protokoll ist First-In-First-Out (FIFO), das Transaktionen verarbeitet, sobald sie im Mempool ankommen. Diese Methode bietet eine unkomplizierte Lösung zur Aufrechterhaltung der Auftragsintegrität und minimiert die Wahrscheinlichkeit für Miner, Transaktionssequenzen für MEV zu manipulieren.

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These approaches have a common goal: to create a fairer and more secure transaction ordering system and reduce the potential for manipulation. This objective is essential for building the trust necessary for decentralized ecosystems to go mainstream.

Diese Ansätze haben ein gemeinsames Ziel: ein gerechteres und sichereres Bestellsystem für Transaktionen zu schaffen und das Manipulationspotenzial zu verringern. Dieses Ziel ist von wesentlicher Bedeutung für den Aufbau des Vertrauens, das erforderlich ist, damit dezentrale Ökosysteme zum Mainstream werden.

MEV mitigation approach

MEV-Minderungsansatz

The block producers rely on visible transaction data to manipulate transactions for profit. Privacy protocols solve the issue, although the primary function has never been eliminating MEV.

Die Blockproduzenten verlassen sich auf sichtbare Transaktionsdaten, um Transaktionen gewinnbringend zu manipulieren. Datenschutzprotokolle lösen das Problem, obwohl die primäre Funktion nie darin bestand, MEV zu eliminieren.

Ring Confidential Transactions (RingCT) obfuscates vital transaction details, including the transaction amount, sender and recipient. RingCT prevents miners from determining which transactions might be lucrative to manipulate, reorder or front-run. If specific details of individual transactions are made invisible, MEV extraction becomes virtually impossible, as miners are left blind to potential arbitrage or front-running opportunities.

Ring Confidential Transactions (RingCT) verschleiert wichtige Transaktionsdetails, einschließlich Transaktionsbetrag, Absender und Empfänger. RingCT verhindert, dass Miner ermitteln, welche Transaktionen manipuliert, neu angeordnet oder vorab ausgeführt werden könnten. Wenn bestimmte Details einzelner Transaktionen unsichtbar gemacht werden, wird die MEV-Extraktion praktisch unmöglich, da die Miner gegenüber potenziellen Arbitrage- oder Front-Running-Möglichkeiten blind sind.

Likewise, stealth addresses are another powerful privacy tool to mitigate MEV. They generate unique, one-time addresses for each transaction, hiding the recipient’s identity. Since the addresses are untraceable, miners cannot focus on high-value transactions, removing the incentive to prioritize or reorder them for personal gain.

Ebenso sind Stealth-Adressen ein weiteres leistungsstarkes Datenschutztool zur Minderung von MEV. Sie generieren für jede Transaktion eindeutige, einmalige Adressen und verbergen so die Identität des Empfängers. Da die Adressen nicht zurückverfolgbar sind, können sich Miner nicht auf Transaktionen mit hohem Wert konzentrieren, wodurch der Anreiz entfällt, sie zum persönlichen Vorteil zu priorisieren oder neu anzuordnen.

MEV relies on the ability of miners or validators to see transaction data to manipulate transaction order or inclusion. Privacy-centric design targets miners

MEV verlässt sich auf die Fähigkeit von Minern oder Validatoren, Transaktionsdaten einzusehen, um die Transaktionsreihenfolge oder -einbeziehung zu manipulieren. Datenschutzorientiertes Design richtet sich an Bergleute