a16z habla sobre el futuro del mercado en la cadena: ¿Por qué la previsibilidad es la base clave?

撰文：Pranav Garimidi、Joachim Neu 和 Max Resnick，a16z crypto

编译：Glendon，Techub News

La blockchain ahora puede afirmar con confianza que tiene la capacidad necesaria para competir con la infraestructura financiera existente. Los sistemas de producción actuales pueden manejar decenas de miles de transacciones por segundo, y hay un espacio significativo para mejoras en el futuro.

Sin embargo, además de la capacidad de procesamiento, las aplicaciones financieras también requieren previsibilidad. Cuando se envía una transacción, ya sea una transacción, una oferta en una subasta o una opción de ejercicio, el funcionamiento normal del sistema financiero depende de una garantía confiable sobre cuándo se incluirá la transacción en la cadena. Si una transacción enfrenta retrasos impredecibles (ya sea debido a ataques maliciosos o eventos fortuitos), muchas aplicaciones se volverán inutilizables. Para que las aplicaciones financieras en la cadena sean competitivas, la blockchain debe proporcionar garantías de inclusión a corto plazo: es decir, una vez que se envía una transacción válida a la red, se debe garantizar que se incluya lo más rápido posible.

Por ejemplo, tomemos un libro de órdenes en la cadena. Un libro de órdenes eficiente necesita que los creadores de mercado proporcionen liquidez mediante órdenes permanentes. El problema clave que enfrentan los creadores de mercado es evitar la selección inversa mientras se minimiza la diferencia de precios. Para ello, los creadores de mercado deben actualizar constantemente sus órdenes para reflejar los cambios en el mundo exterior. Por ejemplo, si una declaración de la Reserva Federal provoca un salto en los precios de los activos, los creadores de mercado deben responder de inmediato y actualizar sus órdenes al nuevo precio. En este caso, si la transacción que actualiza la orden del creador de mercado no se incluye en la cadena de inmediato, los arbitrajistas ejecutarán sus órdenes a precios desactualizados, lo que resultará en pérdidas para el creador de mercado. Por lo tanto, los creadores de mercado se ven obligados a ampliar el diferencial para reducir la exposición al riesgo de tales eventos, lo que reduce la competitividad de los lugares de negociación en la cadena.

Un mecanismo de inclusión de transacciones predecible proporciona a los creadores de mercado una fuerte garantía, permitiéndoles responder rápidamente a eventos fuera de la cadena y mantener el funcionamiento eficiente del mercado en la cadena.

Estado actual y demanda futura

En la actualidad, las blockchains existentes solo ofrecen garantías de inclusión final que entran en vigor en cuestión de segundos. Aunque estas garantías son suficientes para satisfacer las necesidades de aplicaciones como los pagos, son demasiado débiles para muchas aplicaciones financieras que requieren respuestas en tiempo real. Tomemos como ejemplo un libro de órdenes: para los creadores de mercado, si las transacciones de arbitrajistas pueden entrar en la cadena antes, la garantía de “ser incluido en los próximos segundos” es irrelevante. Sin fuertes garantías de inclusión, los creadores de mercado solo pueden hacer frente a un mayor riesgo de selección inversa ampliando su diferencial, lo que resulta en precios menos competitivos para los usuarios. Esto, a su vez, hace que las transacciones en la cadena sean menos atractivas en comparación con otros lugares de negociación que pueden ofrecer garantías más fuertes.

Para que la blockchain realmente realice su visión como infraestructura de mercados de capital modernos, los desarrolladores deben abordar estos problemas para permitir que aplicaciones de alto valor como los libros de órdenes prosperen.

¿Qué tan difícil es lograr la previsibilidad?

Fortalecer las garantías de inclusión de transacciones de las blockchains existentes para soportar aplicaciones de nivel financiero es una tarea desafiante. Algunos protocolos actuales dependen de un único nodo (es decir, el “líder”) para determinar el orden de inclusión de las transacciones en cualquier momento. Aunque esto simplifica la implementación técnica de cadenas de alto rendimiento, también introduce un posible cuello de botella económico, permitiendo que el líder capture valor. Normalmente, durante el tiempo en que un nodo actúa como líder, tiene control total sobre qué transacciones se incluyen en el bloque.

Para cualquier blockchain que maneje actividades financieras, el líder tiene una posición privilegiada. Si este único líder decide no incluir una transacción, la única solución es esperar a que otro líder esté dispuesto a incluirla. En redes sin permiso, el líder tiene incentivos para beneficiarse de ello, lo que comúnmente se conoce como MEV (valor máximo extraíble). El impacto del MEV va más allá de operaciones como “estar atrapado entre transacciones de AMM”. Incluso si el líder solo puede retrasar la inclusión de una transacción por unos pocos milisegundos, puede obtener enormes ganancias y reducir la eficiencia de las aplicaciones subyacentes. Si el libro de órdenes solo prioriza las transacciones de ciertos operadores, todos los demás operadores estarán en un entorno competitivo injusto. En el peor de los casos, el comportamiento del líder podría incluso enojar a los operadores, llevándolos a abandonar completamente la plataforma.

Supongamos que las tasas de interés se incrementan y el precio de ETH cae inmediatamente un 5%. Todos los creadores de mercado en el libro de órdenes se apresuran a cancelar sus órdenes y colocar nuevas órdenes a los nuevos precios. Mientras tanto, todos los arbitrajistas presentan órdenes para vender ETH al precio de las órdenes antiguas. Si este libro de órdenes funciona en un protocolo controlado por un único líder, ese líder tendrá un poder inmenso. El líder podría prohibir directamente todas las operaciones de cancelación de los creadores de mercado, permitiendo que los arbitrajistas obtengan enormes ganancias. Alternativamente, el líder podría no prohibir directamente las operaciones de cancelación, sino retrasarlas hasta que los arbitrajistas completen sus transacciones. El líder incluso podría insertar su propia transacción de arbitraje para aprovechar completamente la diferencia de precio.

El conflicto entre dos demandas ideales: resistencia a la censura y la necesidad de ocultar información

Frente a estas ventajas, participar activamente se vuelve poco atractivo para los creadores de mercado; cada vez que hay un movimiento de precios, pueden ser explotados. El núcleo del problema radica en que el líder del mercado posee dos privilegios excesivos: 1) el líder puede censurar las transacciones de los demás; 2) el líder puede ver las transacciones de los demás y, en función de eso, presentar sus propias transacciones en respuesta. Cualquiera de estos problemas podría tener consecuencias desastrosas.

Ejemplo

Podemos ilustrar este problema con el siguiente ejemplo. Supongamos que hay una subasta con dos postores, Alice y Bob, y Bob es precisamente el “líder” del bloque en el que se lleva a cabo la subasta. (Aquí solo hay dos postores para fines de ilustración; el mismo razonamiento se aplica sin importar cuántos postores haya).

La subasta acepta ofertas desde el inicio de la producción del bloque hasta su finalización, supongamos desde t=0 hasta t=1. Alice presenta su oferta bA en el tiempo tA, y Bob presenta su oferta bB en el tiempo tB > tA. Dado que Bob es el líder del bloque, siempre puede asegurarse de que su oferta sea la última. Alice y Bob también tienen una fuente de información sobre el precio de los activos que se actualiza continuamente (por ejemplo, el precio medio de un intercambio centralizado). En el tiempo t, supongamos que el precio es pt. Asumimos que en el tiempo t, ambos tienen expectativas sobre el precio del activo al final de la subasta (t=1) que siempre es pt. Es decir, en cualquier momento, Alice y Bob esperan que el precio del activo al final de la subasta sea igual al precio que ven actualmente. Las reglas de la subasta son simples: el que ofrezca más entre Alice y Bob gana la subasta y paga su oferta.

La necesidad de resistencia a la censura

Ahora consideremos qué sucede cuando Bob puede aprovechar su ventaja de líder. Si Bob puede bloquear la oferta de Alice, la subasta claramente fracasará. Bob solo necesita hacer una oferta de una cantidad arbitrariamente pequeña y asegurarse de ganar la subasta, ya que no hay otras ofertas. Esto resultará en que la subasta se cierre con ingresos casi nulos.

La necesidad de ocultar información

Una situación más compleja es cuando Bob no puede bloquear directamente la oferta de Alice, pero aún puede ver su oferta antes de hacer la suya. En este caso, Bob tiene una estrategia simple: cuando haga su oferta, simplemente verifica si ptB es mayor que bA. Si es así, Bob hará una oferta ligeramente superior a bA; si no, Bob no hará ninguna oferta. Al adoptar esta estrategia, Bob causa que Alice sufra una selección inversa. Alice solo ganará si el movimiento de precios hace que su oferta sea finalmente superior al valor esperado del activo. Cada vez que Alice gana la subasta, espera perder dinero y preferiría no haber participado. A medida que todos los postores competitivos desaparecen, nuevamente Bob solo necesita hacer una oferta de una cantidad arbitrariamente pequeña para ganar, y la subasta obtendrá realmente cero ingresos.

La conclusión clave aquí es que la duración de la subasta no importa. Siempre que Bob pueda censurar la oferta de Alice o ver la oferta de Alice antes de hacer la suya, la subasta está condenada al fracaso.

Los principios de este ejemplo son igualmente aplicables a cualquier escenario de negociación de activos de alta frecuencia, ya sea negociación al contado, contratos perpetuos o intercambios de derivados: si hay un líder con un poder inmenso como Bob en este ejemplo, puede llevar a la quiebra total del mercado. Para que los productos en la cadena que sirven a estos casos de uso puedan operar de manera sostenible, nunca deben otorgar tales poderes a un líder.

¿Cómo aparecen estos problemas en la práctica actual?

La descripción anterior pinta un panorama sombrío para las transacciones en la cadena en cualquier protocolo con un único líder sin permiso. Sin embargo, el volumen de transacciones en muchos intercambios descentralizados (DEX) en protocolos de un solo líder sigue siendo saludable, ¿por qué?

De hecho, la combinación de dos fuerzas puede contrarrestar los problemas mencionados anteriormente:

Los líderes no han explotado completamente su poder económico, ya que a menudo tienen un gran interés en el éxito de la cadena de suministro subyacente;

Las aplicaciones han construido mecanismos de evasión correspondientes para evitar ser afectadas por estos problemas.

Aunque estos dos factores han permitido que DeFi siga prosperando, a largo plazo, no son suficientes para que el mercado en la cadena compita realmente con el mercado fuera de la cadena.

Para convertirse en un líder en una blockchain con importantes actividades económicas, se requiere poseer una gran cantidad de participación. Por lo tanto, el líder debe poseer una gran cantidad de participación o tener suficiente reputación para atraer a otros poseedores de tokens a delegar su participación. En cualquier caso, los operadores de nodos grandes suelen ser entidades conocidas con buena reputación. Además de la reputación, este tipo de participación también significa que los operadores tienen incentivos económicos para que su cadena relacionada se desarrolle bien. Por ello, prácticamente no hemos visto a los líderes explotar su poder de mercado como se mencionó anteriormente, pero eso no significa que estos problemas no existan.

En primer lugar, depender de la buena voluntad de los operadores de nodos a través de presión social y incentivos a largo plazo no es una base sólida para el desarrollo futuro de las finanzas. A medida que aumente la escala de las actividades financieras en la cadena, los posibles beneficios para los líderes también aumentarán en consecuencia. Cuanto mayor sea este beneficio potencial, más difícil será restringir el comportamiento de los líderes desde un nivel social, lo que los lleva a actuar en contra de sus propios intereses a corto plazo.

En segundo lugar, el grado en que los líderes utilizan su poder de mercado es un espectro que va desde lo benigno hasta la quiebra total del mercado. Los operadores de nodos pueden presionar unilateralmente para aprovechar su poder y obtener mayores beneficios. Cuando algunos operadores prueban los límites de lo aceptable, otros operadores rápidamente los imitan. El comportamiento de un solo nodo puede parecer insignificante, pero cuando todos los nodos realizan cambios, el impacto se vuelve evidente.

El mejor ejemplo de este fenómeno podría ser el “juego del tiempo”: cuando un líder intenta anunciar el bloque lo más tarde posible, mientras garantiza que el bloque sea válido para el protocolo, puede obtener mayores recompensas. Esto puede resultar en tiempos de generación de bloques prolongados, e incluso en un comportamiento demasiado agresivo por parte del líder, donde algunos bloques podrían ser saltados. Aunque la rentabilidad de estas estrategias es bien conocida, los líderes eligen no participar para mantener el buen orden de la cadena.

Sin embargo, este equilibrio social es muy frágil. Una vez que un operador de nodo comienza a utilizar estas estrategias para obtener mayores recompensas sin sufrir ninguna penalización, otros operadores rápidamente seguirán su ejemplo. El juego del tiempo es solo un ejemplo de cómo los líderes pueden aumentar sus beneficios sin explotar completamente el poder del mercado. Los líderes también pueden tomar muchas otras medidas para aumentar sus propios ingresos, lo que a menudo perjudica los intereses de las aplicaciones. Vista de forma aislada, estas medidas pueden ser efectivas para las aplicaciones, pero eventualmente llegarán a un punto crítico donde los costos en la cadena superarán los beneficios.

Otro factor que permite a DeFi funcionar es que las aplicaciones trasladan lógica importante fuera de la cadena, publicando solo resultados en la cadena. Por ejemplo, cualquier protocolo que necesite ejecutar subastas rápidamente lo hará fuera de la cadena. Estas aplicaciones suelen ejecutarse en un conjunto de nodos autorizados que operan los mecanismos requeridos para evitar conflictos con líderes maliciosos.

Por ejemplo, UniswapX ejecuta su subasta holandesa fuera de la cadena para completar transacciones en la red principal de Ethereum, y Cowswap también ejecuta sus subastas en lotes fuera de la cadena. Aunque esto es viable para las aplicaciones, pone en una situación precaria la infraestructura subyacente y la propuesta de valor construida en la cadena. Si la lógica de ejecución de la aplicación está fuera de la cadena, la infraestructura subyacente solo puede utilizarse para la liquidación. Uno de los puntos de venta más poderosos de DeFi es la composibilidad. En un escenario donde toda la ejecución ocurre fuera de la cadena, estas aplicaciones esencialmente viven en un entorno aislado. Depender de la ejecución fuera de la cadena también introduce nuevas suposiciones en el modelo de confianza de estas aplicaciones. Además de depender de que la cadena subyacente permanezca activa, estas infraestructuras fuera de la cadena también deben funcionar correctamente para que las aplicaciones puedan operar.

Cómo lograr la previsibilidad

Para abordar estos problemas, los protocolos necesitan cumplir con dos propiedades: reglas consistentes de inclusión y ordenación de transacciones, así como privacidad de las transacciones antes de la confirmación.

Condición primordial: resistencia a la censura

Resumimos la primera propiedad como resistencia a la censura a corto plazo. Si un protocolo puede garantizar que cualquier transacción que llegue a un nodo válido será incluida en el siguiente bloque posible, entonces el protocolo tiene resistencia a la censura a corto plazo.

Más precisamente, asumimos que el protocolo opera en un ciclo de reloj fijo, donde cada bloque se genera en un tiempo fijo, por ejemplo, un bloque cada 100 milisegundos. Entonces, queremos garantizar que si una transacción llega a un nodo válido en t=250 milisegundos, se incluirá en el bloque generado a t=300 milisegundos. Los adversarios no deberían poder seleccionar transacciones específicas para incluir y ignorar otras. El núcleo de esta definición es que los usuarios y aplicaciones deben tener una forma extremadamente confiable de recibir transacciones en cualquier momento. No debería haber situaciones en las que un nodo individual pierda paquetes debido a comportamientos maliciosos o simples fallos operativos, lo que impida que se complete una transacción.

Aunque esta definición requiere garantizar que todas las transacciones que lleguen a nodos válidos sean incluidas, los costos de implementar esto en la práctica pueden ser demasiado altos. La clave es que el protocolo debe ser lo suficientemente robusto para que los puntos de entrada a las transacciones en la cadena operen de manera extremadamente predecible y comprensible. Un protocolo de un solo líder sin permiso claramente no cumple con esta característica, ya que si el único líder se encuentra en un “estado bizantino” en cualquier momento, las transacciones no pueden ser incluidas de otra manera. Sin embargo, incluso un grupo de cuatro nodos que pueda garantizar la inclusión de transacciones en cada intervalo de tiempo aumentaría enormemente las opciones disponibles para que los usuarios y aplicaciones ejecuten transacciones. Para garantizar que las aplicaciones puedan funcionar de manera estable, vale la pena sacrificar algo de rendimiento. Encontrar el equilibrio adecuado entre robustez y rendimiento aún requiere mucho trabajo, pero las garantías que ofrecen los protocolos existentes son aún muy insuficientes.

Dado que el protocolo puede garantizar la inclusión y la integridad de los datos, el mecanismo de ordenación es en cierta medida un beneficio adicional. El protocolo puede utilizar libremente cualquier regla de ordenación determinística para garantizar la consistencia del orden. La solución más simple es ordenar por tarifas de prioridad, o permitir que las aplicaciones ordenen las transacciones que interactúan con su estado de manera flexible. La mejor manera de ordenar transacciones sigue siendo un área de investigación activa, pero en cualquier caso, las reglas de ordenación solo tienen sentido en la medida en que existan transacciones para ser ordenadas.

Demanda dos: ocultación

Después de tener resistencia a la censura a corto plazo, la siguiente propiedad más importante que el protocolo debe proporcionar es una forma de privacidad que llamamos “ocultación”.

Ocultación: ninguna parte puede conocer información sobre la transacción, aparte del nodo al que se envía, antes de que el protocolo confirme finalmente la transacción.

Un protocolo con ocultación puede permitir a los nodos ver en texto claro todas las transacciones que se les envían, pero exige que el resto del protocolo sea completamente opaco respecto al contenido de la transacción hasta que se complete el consenso y se haya determinado el orden en el registro final. Por ejemplo, el protocolo podría utilizar cifrado con bloqueo temporal, de modo que el contenido de todo el bloque permanezca oculto antes de una fecha límite; o el protocolo podría utilizar cifrado umbral, de modo que el bloque solo se descifre después de que el comité confirme unánimemente su irreversibilidad.

Esto significa que un nodo puede alterar cualquier información de transacción que se le presente, pero el resto del protocolo no conoce los detalles específicos del contenido de la transacción en la que se basa hasta que se alcance el consenso. Cuando la información de la transacción se revela a otros nodos en la red, la transacción ya ha sido ordenada y confirmada, por lo que ningún otro nodo puede ejecutarla antes. Para que esta definición tenga un significado práctico, esto implica que varios nodos pueden procesar la misma transacción en cualquier intervalo de tiempo dado.

La razón por la que rechazamos una solución más fuerte (es decir, que solo el usuario pueda conocer la información de la transacción antes de la confirmación, como en un mempool encriptado) es que el protocolo necesita algunos pasos para filtrar las transacciones basura. Si el contenido de la transacción está completamente oculto para la red, esta no podrá distinguir entre transacciones basura y transacciones válidas. La única solución es filtrar algunos metadatos no ocultos en la transacción, como la dirección del pagador que incurre en tarifas sin importar si la transacción es válida. Sin embargo, estos metadatos pueden revelar suficiente información para que los adversarios se beneficien. Por lo tanto, preferimos que un solo nodo tenga acceso completo a los detalles de la transacción, mientras que otros nodos en la red no tengan acceso a ninguna información sobre ella. Pero esto significa que para que esta característica sea útil, los usuarios deben tener al menos un nodo honesto como punto de entrada para poder enviar transacciones con éxito en cada intervalo de tiempo.

Conclusión

Un protocolo que combina resistencia a la censura a corto plazo y capacidades de privacidad proporciona una base ideal para construir aplicaciones financieras. Volviendo a nuestro ejemplo anterior sobre realizar subastas en la cadena, estas dos características abordan directamente el problema de que Bob pueda provocar el colapso del mercado. Bob no puede censurar la oferta de Alice ni aprovecharse de ella para influir en su propia oferta, lo que resuelve precisamente los problemas 1 y 2 de nuestro ejemplo anterior.

Debido a su resistencia a la censura a corto plazo, cualquier operación que envíe una transacción (ya sea una transacción o una oferta de subasta) puede asegurarse de ser incluida de inmediato. Los creadores de mercado pueden cambiar sus órdenes; los postores pueden ofertar rápidamente; las liquidaciones pueden llevarse a cabo de manera eficiente. Los usuarios pueden estar seguros de que cualquier acción que tomen se ejecutará de inmediato. Esto, a su vez, permitirá que la próxima generación de aplicaciones financieras del mundo real con baja latencia se construya completamente sobre la blockchain. Y para que la blockchain compita realmente con la infraestructura financiera existente, e incluso supere su rendimiento, debemos abordar mucho más que el problema de la capacidad de procesamiento.