a16z: El verdadero significado de una cadena de bloques de calidad: el espacio en la cadena de bloques no debe ser monopolizado

Título original: Más allá de una propiedad fundamental de la cadena de bloques: «Cadenas de gran calidad»

Autores originales: ittaia, PGarimidi, jneu_net, a16z

Traducción original: AididiaoJP, Foresight News

La calidad de la cadena (CQ) es una propiedad fundamental de una cadena de bloques. En pocas palabras, significa:

Si posees el 3 % de las participaciones, podrás controlar, de media, el 3 % del espacio de los bloques a lo largo del tiempo.

En el caso de las primeras cadenas de bloques, con un menor rendimiento, Chain Quality ha resultado suficiente. Sin embargo, las cadenas de bloques modernas tienen un ancho de banda mucho mayor, y un solo bloque puede contener un gran número de transacciones.

Esto da lugar a un concepto más sólido y matizado. No solo se centra en la proporción media de espacio por bloque a lo largo del tiempo, sino que también analiza la distribución del espacio dentro de cada bloque. Lo llamamos «Strong Chain Quality (SCQ)»;

Si posees el 3 % de las participaciones, podrás controlar el 3 % del espacio de cada bloque.

En esencia, esta característica permite a los participantes disponer de un «carril virtual» dentro de una cadena de bloques de alto rendimiento, lo que garantiza que sus transacciones puedan incluirse.

La calidad de la cadena en el blockchain

Una de las innovaciones clave de Bitcoin —una característica que ahora se encuentra en casi todas las cadenas de bloques— es la introducción de un mecanismo de recompensa para los proponentes de bloques dentro del protocolo: al añadir con éxito un bloque a la máquina de estados, se obtiene el derecho a recibir tokens recién acuñados y comisiones por transacción. Estas recompensas se rigen por la función de transición de estados y, en última instancia, se reflejan en el estado del sistema.

En un modelo tradicional de computación distribuida, los participantes se dividen en partes honestas y partes maliciosas. No es necesario recompensar a las partes honestas, ya que el comportamiento honesto es la hipótesis por defecto del modelo.

Sin embargo, en el modelo económico criptográfico, se considera que los participantes son agentes racionales con funciones de utilidad desconocidas. El objetivo es diseñar medidas de incentivo que concilien el afán de maximización de beneficios de estos participantes con el buen funcionamiento del protocolo. Al combinar el mecanismo de recompensa interno del protocolo, podemos obtener la siguiente definición idealizada de «calidad de la cadena»:

Calidad de la cadena (CQ): Un consorcio que posea el X % del peso total apostado, una vez transcurrido el Tiempo de Estabilización Global (GST), tiene un X % de probabilidades de ser el proponente de cada bloque que se incorpore a la cadena.

Si una cadena no cumple los requisitos de calidad, podría dar lugar a que determinados consorcios recibieran una parte desproporcionada de las recompensas, lo que debilitaría el incentivo para actuar con honestidad y pondría en peligro la seguridad del protocolo.

Muchas cadenas de bloques pretenden cumplir o se esfuerzan por cumplir esta propiedad mediante un «mecanismo de selección aleatoria de líderes ponderado por la participación».

Entre los retos habituales a los que se enfrentan actualmente se encuentran: el problema de la «minería egoísta» en Bitcoin; el problema de la resistencia a las bifurcaciones de cola en Monad; y los problemas del protocolo LMD GHOST de Ethereum.

Origen de «Strong Chain Quality»

Cuando hay espacio de sobra en el bloque, no es necesario que un solo proponente monopolice todo el contenido del bloque. En cambio, varios participantes pueden repartirse colectivamente el espacio de almacenamiento de un mismo bloque. El concepto criptográfico-económico expresado como «Strong Chain Quality» encarna esta idea:

Calidad de cadena resistente (SCQ): Un consorcio que posea el X % del peso total apostado, una vez transcurrido el tiempo de estabilización global (GST), podrá controlar el X % del espacio de cada bloque.

Este atributo idealizado introduce implícitamente el concepto abstracto de un «carril virtual». En otras palabras, el consorcio puede controlar efectivamente un determinado porcentaje del espacio reservado en cada bloque.

Desde un punto de vista económico, ser propietario de un carril virtual equivale a poseer un activo productivo capaz de generar ingresos, que pueden provenir de comisiones por transacción o del MEV (valor máximo extraíble). Las entidades externas compiten por el peso de las apuestas para adquirir y conservar estos carriles, lo que genera una demanda constante del token L1 subyacente. Cuanto mayor sea el valor económico que pueda generar un carril, mayor será el incentivo para que las partes interesadas compitan por el peso apostado, y mayor será el valor que pueda acumular ese peso apostado al controlar el acceso a esos espacios de bloque. Mediante esta abstracción, podemos traducir una mayor resistencia a la censura en la propiedad de validez SCQ dentro del protocolo.

Alta calidad de la cadena y resistencia a la censura

Las investigaciones recientes indican que los protocolos resistentes a la censura son fundamentales. Estos protocolos deben garantizar no solo que las aportaciones de las partes de buena fe se incluyan finalmente, sino también que se incluyan sin demora. La «Strong Chain Quality» (SCQ) puede considerarse una extensión de esta propiedad cuando la capacidad del bloque es limitada.

En un escenario real, si el volumen de transacciones que se va a incluir supera el espacio disponible en el bloque, ningún protocolo puede lograr una resistencia perfecta a la censura. SCQ adopta un enfoque más pragmático para hacer frente a esta limitación: no exige que se incluyan siempre todas las transacciones válidas, sino que asigna un «presupuesto» a cada nodo de staking para garantizar que se puedan incluir las transacciones que no superen dicho presupuesto.

El protocolo MCP se propone como un componente que se integra en los protocolos de consenso existentes de Tolerancia Práctica a Fallos Bizantinos (PBFT) para dotarlos de resistencia a la censura. El protocolo también cumple los requisitos de SCQ: asigna espacio de bloque a los proponentes en función de su proporción de participación. Los protocolos actuales de tolerancia a fallos bizantinos (BFT) basados en grafos acíclicos dirigidos (DAG) permiten implementar un mempool con múltiples escritores y ofrecen además cierto grado de resistencia a la censura.

Las implementaciones estándar de estos protocolos a menudo no cumplen estrictamente con SCQ, ya que permiten a los líderes retrasar selectivamente determinados subconjuntos de transacciones. Sin embargo, con ligeras modificaciones en estos protocolos, es posible volver a implementar el SCQ. Una vía relacionada es la «inclusión forzada de transacciones» para reducir los comportamientos de censura.

MCP también muestra cómo conseguir una mayor protección de la privacidad. Gracias a esta característica, los interesados pueden crear canales privados virtuales en los que el contenido solo se revela cuando se hace público todo el bloque. Profundizaremos en este tema en próximos artículos.

Cómo lograr una cadena de calidad sólida

Para lograr una cadena de alta calidad tras el Global Stable Time (GST), es fundamental garantizar que los proponentes no puedan censurar arbitrariamente las aportaciones de las partes interesadas. Esto se puede llevar a cabo mediante un protocolo de dos rondas. En casi todos los fundamentos de los protocolos BFT basados en vistas, solo se necesitan dos pequeños cambios:

Primera ronda: Cada participante transmite su entrada autenticada al resto de participantes.

Segunda ronda: Si un participante recibe una entrada autenticada del participante i, añade a i a su lista de inclusión. A continuación, el participante envía su lista de participantes al moderador. Esta operación es similar a un compromiso: solo se aceptan bloques que incluyan todas las entradas de esa lista.

Propuesta de BFT: Al recibir estos mensajes, el líder incluye en el bloque la unión de todas las listas de inclusión recibidas.

Votación de BFT: Un participante solo emite un voto a favor si un bloque incluye todas las aportaciones de su propia lista de inclusión.

Es fácil ver que, según este esbozo de protocolo, se puede elaborar un protocolo completo. El protocolo puede alcanzar una alta calidad de cadena (SCQ) tras el «Global Stable Time» (GST), ofrecer resistencia a la censura y mantener la vitalidad cuando el líder es honesto. Para alcanzar el SCQ antes del GST, también es necesario esperar a que haya un número suficiente (quórum) de valores o listas en cada ronda. En próximos artículos profundizaremos en este protocolo y su ampliación.

Investigaciones recientes han demostrado que, para lograr una cadena de alta calidad y resistente a la censura, es necesario añadir dos rondas adicionales a las rondas de votación del protocolo BFT habitual (tal y como se muestra en el esquema del protocolo anterior). También analizaremos este resultado en detalle en próximos artículos.

Aunque la calidad de la cadena fuerte (SCQ) determina la proporción del espacio del bloque controlada por la coalición, no especifica por completo el orden de las transacciones dentro de un bloque. El SCQ puede entenderse de la siguiente manera: se asigna un espacio a cada nodo de staking, pero no se ofrece ninguna garantía en cuanto al orden de las transacciones dentro de ese espacio.

Esto abre un amplio abanico de posibilidades de investigación en torno a los mecanismos de ordenación de transacciones. Se espera que un buen mecanismo de ordenación mejore aún más la equidad y la eficiencia en el ecosistema de la cadena de bloques. Una vía prometedora consiste en priorizar las transacciones en función de las comisiones que conllevan.

Enlace al artículo original