Blockchain is a decentralized and immutable append-only ledger. Smart contracts, the self-executing programs on blockchain, help build the Decentralized Finance (DeFi) markets. Front-running is the practice of benefiting from advanced knowledge of pending transactions. It impairs the fairness of DeFi ecosystem, leading to huge losses of honest participants. In this thesis, We present Flash Freezing Flash Boys (F3B), a blockchain framework that mitigates front-running with threshold cryptography. In F3B, transactions are encrypted with symmetric keys, which are collaboratively kept by a decentralized secret-management committee (SMC). Once the transactions are committed and immutable, the keys are reconstructed to execute the transactions. F3B hides the content of pending transactions so that adversaries cannot acquire information about them, thus mitigating frontrunning. Previous work using threshold encryption mitigates front-running with per-block encryption, which would fail when a transaction is not included in the expected future block. F3B solves this issue by adopting per-transaction encryption, ensuring that any uncommitted transaction remains encrypted and private, even when a huge network delay occurs. F3B is an execution layer front-running solution, meaning that it is independent of the consensus algorithms and compatible with existing blockchain networks and smart contracts. F3B is evaluated on a simulated Ethereum network, and proved to be a practical low-latency solution. F3B presents a negligible (0.026%) latency overhead with 128 SMC members, compared with the unprotected blockchain. / Blockchain är en decentraliserad och oföränderlig bilaga-endast reskontra. Smarta kontrakt, de självutförande programmen på blockchain, hjälper till att bygga decentraliserade finansmarknader (DeFi). Front-running är praktiken att dra nytta av avancerad kunskap av pågående transaktioner. Det försämrar rättvisan hos DeFi-ekosystemet, leder till enorma förluster av ärliga deltagare. I denna avhandling presenterar vi Flash Freezing Flash Boys (F3B), ett blockchain-ramverk som dämpar frontkörning med tröskelkryptografi. I F3B krypteras transaktioner med symmetriska nycklar, som hålls i samarbete av en decentraliserad hemlig förvaltningskommitté (SMC). När transaktionerna väl är genomförda och oföränderliga, nycklarna rekonstrueras för att utföra transaktionerna. F3B döljer innehållet i pågående transaktioner så att motståndare inte kan få information om dem, vilket minskar frontrunning. Tidigare arbete med tröskelkryptering minskar körning i förväg med kryptering per block, vilket skulle misslyckas när en transaktion inte ingår i det förväntade framtida blocket. F3B löser det här problemet genom att använda kryptering per transaktion, vilket säkerställer att alla oengagerade transaktioner förblir krypterade och privata, även när en enorm nätverksfördröjning inträffar. F3B är en exekveringslagers frontrunning lösning, vilket innebär att den är oberoende av konsensusalgoritmerna och kompatibel med befintliga blockchain-nätverk och smarta kontrakt. F3B utvärderas på ett simulerat Ethereum-nätverk och visade sig vara en praktisk lösning med låg latens. F3B presenterar en försumbar (0,026%) latensoverhead med 128 SMC-medlemmar, jämfört med den oskyddade blockkedjan.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-337397 |
| Date | January 2023 |
| Creators | Qu, Ziyan |
| Publisher | KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-EECS-EX ; 2023:615 |
Page generated in 0.0025 seconds