Entendiendo el MEV y su impacto en los usuarios de la blockchain

La transparencia es una de las características fundamentales de las blockchains, pero ha permitido la extracción de valor al controlar el orden y la inclusión de transacciones dentro de un bloque, conocida como MEV, o valor máximo extraíble.

Este problema es común en la mayoría de las blockchains y tiene sus raíces en la naturaleza pública de los mempools, un libro mayor que almacena datos de transacciones pendientes. Esta información permitió a los productores de bloques y otros actores beneficiarse del frontrunning de transacciones. 

El MEV es especialmente notorio en Ethereum, donde se sigue extrayendo a una tasa equivalente al 11% de las recompensas por bloque. Los datos muestran que casi 300.000 dólares se perdieron en sandwich attacks en septiembre. Esto revela que el MEV es una tarifa oculta recurrente, no una ineficiencia menor, que afecta más duramente a las grandes operaciones en mercados volátiles.

La encriptación de umbral de Shutter como solución al MEV

Entre una serie de medidas de mitigación del MEV, se han propuesto varias soluciones criptográficas, incluidas la encriptación de umbral y la encriptación homomórfica. Estas técnicas encriptan el contenido de las transacciones antes de que entren en el mempool y lo mantienen oculto hasta que se finaliza el orden de las transacciones. Esto evita que los productores de bloques extraigan MEV manipulando la secuencia de las transacciones. Sin embargo, la mayoría de las arquitecturas de mempool encriptado se encuentran en fase de investigación.

Shutter fue el primer protocolo de encriptación de umbral diseñado específicamente para abordar el MEV. Hoy en día, se destaca como el único enfoque basado en umbral con una implementación real, en vivo en la mainnet de Gnosis Chain.

La encriptación de umbral es una técnica criptográfica que divide la clave de desencriptación entre un comité de poseedores de claves para que ninguna parte pueda descifrar una transacción por sí misma. En la mayoría de los mempools encriptados con umbral, el comité ejecuta primero un proceso de Generación de Claves Distribuidas (DKG) para producir una clave pública, así como las partes de la clave privada para cada miembro. Los usuarios pueden entonces encriptar sus transacciones con esta clave pública y enviar los ciphertexts a la red. 

Los proponentes de bloques ordenan estos ciphertexts en un bloque, y una vez que el bloque se finaliza o se cumple una condición de revelación, cada miembro del comité publica una parte de la desencriptación. El número requerido de partes válidas del comité se combina entonces para recuperar la transacción en texto claro. Como en una configuración multisig, una mayoría cualificada de los participantes del comité es suficiente para esto. Una vez que las transacciones son secuenciadas y desencriptadas, son ejecutadas por la máquina virtual de la red.


El comité de umbral actúa como un servicio off-chain que opera junto a la blockchain. Este diseño lo hace agnóstico al consenso, lo que significa que puede utilizarse en la mayoría de las blockchains sin necesidad de cambiar las reglas de consenso. Aun así, es importante tener en cuenta que, a diferencia del conjunto de validadores, el comité es generalmente una estructura estrictamente permisionada en la que hay que confiar. En Shutter, los miembros del comité, denominados Keypers, son seleccionados por la gobernanza del protocolo. 

El diseño inicial de Shutter utilizaba la encriptación por época, donde los usuarios encriptan transacciones bajo la época actual de la cadena subyacente. Esto tenía como objetivo mejorar la eficiencia y reducir la latencia al amortizar la desencriptación computacionalmente intensiva en muchas transacciones. Sin embargo, este diseño creó un fallo crítico. Cuando se reconstruía la clave de época, todas las transacciones de esta época se hacían públicas, incluso aquellas que aún no habían sido incluidas en bloques. Esto podría exponer a algunos usuarios de la red al MEV. 

Este problema fue solucionado en la implementación actual en Gnosis Chain, donde Shutter empleó la encriptación por transacción. La Shutterized Beacon Chain en la Gnosis Chain opera actualmente como un RPC endpoint alternativo, que encripta las transacciones y transmite los ciphertexts al contrato de secuenciación. Siguiendo el flujo regular de encriptación de umbral, una vez que las transacciones se incluyen en un bloque y se validan, se desencriptan y ejecutan. 

La encriptación por transacción sacrifica eficiencia por simplicidad, ya que la carga de trabajo del comité crece linealmente con el rendimiento de las transacciones en lugar de permanecer aproximadamente constante como en un diseño por época. Futuros desarrollos de la encriptación de umbral de mempool podrían mejorar este compromiso. 

El equipo de Shutter anticipa que la encriptación de umbral por lotes (BTE) es una forma potencial de abordar los inconvenientes de los esquemas por época y por transacción. La BTE mantiene la carga del comité casi constante, mientras preserva la privacidad de las transacciones que no se incluyen en un bloque.

Además de la Shutterized Gnosis Chain, el equipo de Shutter está trabajando en el módulo de mempool cifrado para el OP Stack, que está activo en una testnet de Optimism. Este módulo soporta la encriptación por época y elimina el problema del diseño inicial de Shutter, ya que las transacciones están vinculadas a un bloque específico. Una transacción lleva la información del bloque objetivo, y el contrato verifica el bloque actual durante la ejecución, por lo que solo tiene éxito si aterriza en ese bloque. Si pierde el bloque objetivo, la verificación falla y la transacción se revierte, después de lo cual puede ser reenviada para un nuevo bloque.

A pesar de su promesa para la mitigación de MEV, Shutter no es completamente sin confianza hoy en día, ya que los usuarios dependen de un conjunto de keypers con permisos. Otra limitación es la alta latencia en la implementación actual en Gnosis, lo que significa que Shutter, en su forma actual, tiene un potencial limitado. Mientras que los bloques de Gnosis se producen cada cinco segundos, las transacciones de Shutter actualmente tardan un promedio de tres minutos en ser incluidas, causado por el número limitado de validadores y Keypers Shutterizados. El equipo de Shutter está planeando un camino práctico y una hoja de ruta fuera de protocolo hacia un mempool completamente encriptado y más minimizado en términos de confianza en Ethereum. Este paso, sin embargo, requerirá un trabajo por fases a través de wallets, RPCs, relés, constructores e incentivos para validadores, seguido de soporte dentro del protocolo, después de lo cual los mismos módulos podrán extenderse a otras EVM chains.

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