Přístupnostní navigace
E-application
Search Search Close
Master's Thesis
Author of thesis: Ing. Simona Češková
Acad. year: 2025/2026
Supervisor: Ing. Martin Perešíni
Reviewer: doc. Mgr. Kamil Malinka, Ph.D.
This Master’s thesis targets MEV attacks in a proof-of-stake blockchain environment. They affect and disrupt safety, stability, and trust within the blockchain ecosystem. Firstly, the thesis presents a theoretical overview of the subject, outlining MEV attacks, including front-running, back-running, sandwich attacks, and arbitrage. Each of them is then evaluated depending on its impact on the network, users, transactions and consensus. The thesis then concentrates on existing MEV mitigation techniques and their combinations, including permutation, transaction encryption, delayed block execution and their enhancements. It also targets proposer-builder separation architecture for Ethereum blockchain. It then proceeds to examine specific mitigation architectures that incorporate these techniques, including BlindPerm, MEVade, and MEV-Boost based approaches. The thesis focuses on the simulation and analysis of the impact of MEV attacks on these mitigation techniques. The simulation is partitioned into several experiments, each consolidating its key aspects. Taken together, the results of these experiments provide a comprehensive assessment of the mitigation design’s strengths and limitations. These findings are evaluated and discussed with regard to potential extensions of the thesis and avenues for future research.
Blockchain, MEV, maximal extractable value, transaction, proof-of-stake, Ethereum, mitigation techniques, simulation, analysis
Date of defence
23.06.2026
Result of the defence
Defended (thesis was successfully defended)
Grading
A
Process of defence
Studentka nejprve prezentovala výsledky, kterých dosáhla v rámci své práce. Komise se poté seznámila s hodnocením vedoucího a posudkem oponenta práce. Studentka následně odpověděla na otázky oponenta a na další otázky přítomných. Komise se na základě posudku oponenta, hodnocení vedoucího, přednesené prezentace a odpovědí studentky na položené otázky rozhodla práci hodnotit stupněm A.
Topics for thesis defence
Language of thesis
English
Faculty
Fakulta informačních technologií
Department
Department of Intelligent Systems
Study programme
Information Technology and Artificial Intelligence (MITAI)
Specialization
Cybersecurity (NSEC)
Composition of Committee
doc. Mgr. Kamil Malinka, Ph.D. (předseda) doc. Ing. Ivan Homoliak, Ph.D. (místopředseda) Ing. Vojtěch Havlena, Ph.D. (člen) doc. Ing. Ondřej Ryšavý, Ph.D. (člen) Ing. Vladimír Veselý, Ph.D. (člen) Ing. Tomáš Goldmann, Ph.D. (člen)
Supervisor’s reportIng. Martin Perešíni
Prácu hodnotím ako výbornú, známka A. Téma je mimoriadne náročná, aktuálna a interdisciplinárna. Študentka preukázala schopnosť samostatne navrhnúť a implementovať komplexné riešenie a kriticky vyhodnotiť jeho výsledky. Vytvorila simulačný a analytický nástroj v jazyku Python. Medzi originálne zistenia patrí najmä efektívne potlačenie všetkých typov MEV v kombinácii šifrovania a permutácie. Práca prináša nielen inžiniersky, ale aj vedecký prínos. Dosiahnuté výsledky sú v súlade so zadaním. Z práce navyše vznikol odborný článok s presahom do prebiehajúceho výskumu.
Práca sa zaoberá problematikou útokov Maximal Extractable Value (MEV) v prostredí blockchainov. Úlohou bolo naštudovať princípy blockchainov, smart kontraktov a PoS konsenzu, následne vykonať analýzu hrozieb MEV útokov a ich dopadov a nájsť vhodný simulačný prístup a implementovať aspoň dve mitigačné techniky, navrhnúť a vykonať experimenty a interpretovať dosiahnuté výsledky. Téma spája viacero aktuálnych oblastí, a to distribuované systémy, aplikovanú kryptografiu, ekonomiku kryptomien, teóriu hier a iné. Študentka tieto poznatky integrovala do vlastných simulácií a vyhodnotila ich výsledky. Zadanie považujem za nadštandardne náročné. Všetky body zadania boli splnené.
Teoretické základy práce boli naštudované a spracované v úvodnom semestri, návrh a implementácia simulácií spolu s realizáciou experimentov prebiehali v priebehu druhého semestra. Vzhľadom na šírku práce boli finálna textová časť a vyhodnocenie experimentov dolaďované v časovom limite, študentka však stihla zapracovať väčšinu pripomienok z konzultácií a prácu odovzdala vo dobrej kvalite a v dostatočnom rozsahu.
Práca bola vo forme postera a článku prezentovaná na Ethereum Research Symposium Praha (EthReS'26), kde získala ocenenie best poster award. Na základe práce vznikol aj vedecký článok "Simulation-Based Evaluation of MEV Mitigations in Ethereum Proof-of-Stake: Encrypted Mempools, Permutation, and Block Delay" (autori S.Češková, M.Perešíni, I.Homoliak) a bol odoslaný na konferenciu AFT'26. Implementácia by mala byť dostupná a tvorí základ a dobrý predpoklad pre ďalší výskum.
Študentka pracovala s poskytnutou literatúrou a zároveň preukázala vysokú samostatnosť pri aktívnom vyhľadávaní aktuálnych zdrojov. Zoznam literatúry obsahuje cez 50 referencií. Pozitívne hodnotím, že študentka zdroje nielen prevzala a zapracovala, ale ich aj kriticky analyzovala s vlastnou interpretáciou a zisteniami. Drobnou výhradou je duplicitné uvedenie prehľadového článku ako dvoch samostatných položiek v zozname literatúry. Taktiež časť zdrojov tvoria preprinty (arXiv, ePrint) a iné, no vzhľadom na to, že ide o rýchlo sa vyvíjajúcu sa výskumnú oblasť, je tento prístup opodstatnený.
Študentka bola počas celého riešenia samostatná a iniciatívna a priebežne konzultovala postup práce. Na konzultácie prichádzala pripravená s konkrétnymi otázkami aj návrhmi riešení. Komunikácia prebiehala bez problémov. Schopnosť samostatne sa zorientovať v problematike a koncepčne premyslené riešenie svedčia o vysokej miere samostatnosti a odbornej zrelosti.
Grade proposed by supervisor: A
Reviewer’s reportdoc. Mgr. Kamil Malinka, Ph.D.
Práci považuji za velmi kvalitně zpracovanou. Studentka se musela vypořádat s náročným tématem, velkým množstvím materiálů, více simulačními platformami a komplexním experimentálním vyhodnocením. Práce obsahuje robustní implementaci, dobře popsaná designová rozhodnutí, velké množství simulací a výsledky podložené experimenty. Přestože má technická zpráva místy méně vhodnou strukturu, zejména v pořadí prezentace výsledků a metodologie, potřebné informace v ní nechybí. Celkově jde o velmi zdařilou práci s kvalitními a využitelnými výsledky.
Evaluation level: zadání splněno
Práce splnila všechny body zadání ve výborné kvalitě. Studentka zpracovala problematiku na více úrovních, od pravděpodobnostního modelování až po praktickou simulaci. Studentka navrhla vlastní strategii buildera a výsledky jednotlivých přístupů vhodně vyhodnotila. Práce obsahuje množství zajímavých zjištění.
Evaluation level: přesahuje obvyklé rozmezí
Technická zpráva je rozsáhlá a informačně bohatá. Některá tvrzení nejsou v textu dále podrobněji rozvedena, což je však vzhledem k celkovému rozsahu práce pochopitelné. Podrobnější vysvětlení všech dílčích aspektů by technickou zprávu dále výrazně rozšířilo.
Práce se velmi dobře čte, má velmi dobrou jazykovou úroveň a kvalitní strukturu textu. Studentka velmi dobře představuje jednotlivé techniky a přehledně je srovnává. Dobře také opírá svá tvrzení o výsledky experimentů.
Výhradu mám ke struktuře některých částí práce. Výsledky experimentů jsou místy představeny dříve než popis implementace a metodologie, což může být pro čtenáře matoucí. Nejde však o zásadní nedostatek, protože potřebné informace v práci obsaženy jsou, pouze jsou zařazeny na méně vhodných místech. Práci by také prospělo průběžné zařazení shrnutí zásadních výsledků, protože kompaktní shrnutí je uvedeno až v závěru.
Formální úroveň práce je velmi dobrá. V textu se vyskytuje pouze velmi malé množství typografických chyb. Text je po jazykové stránce kvalitní a dobře čitelný.
Studentka musela nastudovat velké množství materiálů a informací a prokázala hluboké znalosti řešeného tématu. Práce velmi dobře představuje jednotlivé techniky, přehledně je srovnává a experimenty slušně ukotvuje v dostupných reálných datech.
Realizační výstup je robustně implementovaný, přehledný a dostatečně komentovaný. Místo jednoho simulátoru bylo nutno použít větší množství různých přístupů. Práce obsahuje různé úrovně simulace, od pravděpodobnostní analýzy až po simulace, a parametry experimentů jsou převzaty z reálných dat. Designová rozhodnutí pro jednotlivé simulace jsou velmi dobře popsána.
Pozitivně hodnotím také to, že experimenty jsou dostupné v kódu a lze je znovu spustit. V textové části by sice pomohl detailnější popis experimentů, jejich cílů a metodologie, který by usnadnil reprodukovatelnost, nicméně samotné experimenty jsou v práci přítomny a simulační parametry jsou poskytnuty, byť až v pozdější části práce. V popisu implementace jsou vhodně použity abstraktní algoritmy místo zbytečně dlouhých slovních popisů.
Práce obsahuje velké množství simulací a zajímavých výsledků, které mají parametry pro publikaci na akademické úrovni. Některá zjištění již byla prezentována na konferenci.
Evaluation level: značně obtížné zadání
Zadání považuji za náročné z důvodu velkého rozsahu. Práce zahrnovala velké množství kroků od přípravy útoku, přes tvorbu obran, až po simulace obou komponent a vyhodnocení výsledků. Oproti původnímu předpokladu navíc vyžadovala nasazení většího množství různých simulačních platforem, čímž se její náročnost dále zvýšila.
Grade proposed by reviewer: A
Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová