a16z: DeFi lutando para apoiar um verdadeiro mercado financeiro

Título Original: Capacitando o futuro dos mercados onchain: O papel da previsibilidade
Autores Originais: @PGarimidi, @jneu_net, @MaxResnick, a16z
Tradução: Peggy, BlockBeats

Nota do Editor: À medida que o desempenho da blockchain continua a melhorar, o foco da indústria está mudando de "quantas transações podem ser processadas" para "quando as transações são confirmadas." Historicamente visto apenas como taxa de transferência (TPS), o desempenho para sistemas financeiros é mais sobre a previsibilidade das transações — ou seja, uma vez que uma transação é submetida, ela pode ser incluída de forma rápida e confiável em um bloco.

Este artigo aponta que a maioria das blockchains atualmente oferece apenas a garantia de "eventualmente entrar na cadeia" sem controle sobre o tempo. Essa incerteza de segundo nível pode ser aceitável em cenários de pagamento, mas em transações financeiras que exigem respostas em nível de milissegundo, isso leva diretamente à degradação de preços, oportunidades de arbitragem e questões de equidade, minando a competitividade dos mercados onchain.

Além disso, essa questão decorre do mecanismo subjacente: em uma estrutura de produção de blocos com um único líder, a ordenação de transações e os direitos de inclusão são altamente centralizados, tornando-a suscetível a riscos como censura, atrasos e assimetria de informações.

À luz disso, os autores propõem duas direções: fornecer garantias de inclusão de transações previsíveis de curto prazo e introduzir mecanismos de ocultação de informações pré-confirmação para reduzir a execução antecipada e a seleção adversa. Em conclusão, para que a blockchain se torne verdadeiramente uma infraestrutura financeira, o que é mais importante do que a taxa de transferência é o determinismo e a equidade na execução das transações.

Abaixo está o artigo original:

A blockchain pode agora afirmar com confiança que sua capacidade é suficiente para competir com a infraestrutura financeira existente. O sistema de produção atual pode lidar com dezenas de milhares de transações por segundo, com aumentos de ordens de magnitude previsíveis no futuro próximo.

No entanto, em comparação com a mera capacidade de throughput, as aplicações financeiras exigem previsibilidade. Seja para combinar negociações, participar de leilões ou exercer opções, quando uma transação é enviada, o sistema deve garantir de forma confiável quando essa transação será confirmada na blockchain, o que é crucial para o funcionamento normal do sistema financeiro. Uma vez que a confirmação da transação encontra atrasos incertos (seja por ações adversariais ou fatores incidentais), muitas aplicações perderão disponibilidade.

Portanto, para que as aplicações financeiras na blockchain sejam competitivas, a blockchain subjacente deve fornecer garantias de inclusão de curto prazo: uma vez que uma transação válida é submetida à rede, ela deve ser incluída em um bloco no menor tempo possível.

Tomemos o livro de ordens na blockchain como exemplo. Um livro de ordens eficiente depende de formadores de mercado que continuamente fornecem liquidez, colocando constantemente ordens de compra e venda para manter o mercado funcionando. A questão central que os formadores de mercado enfrentam é minimizar o spread de compra/venda enquanto evitam riscos de seleção adversa devido a desvios de preço do mercado.

Portanto, um provedor de liquidez deve atualizar consistentemente as ordens para refletir as mudanças nas condições de mercado. Por exemplo, quando o Federal Reserve faz um anúncio que causa flutuações nos preços dos ativos, o provedor de liquidez precisa ajustar suas cotações imediatamente. Se essas negociações usadas para atualizar ordens não puderem ser liquidadas na blockchain instantaneamente, elas podem ser executadas por arbitradores a preços defasados, resultando em perdas. Como resultado, o provedor de liquidez tem que aumentar o spread para reduzir a exposição ao risco, enfraquecendo assim a competitividade da troca na blockchain.

É precisamente a inclusão previsível de negociações em blocos que dá aos provedores de liquidez a capacidade de responder rapidamente a eventos na blockchain, mantendo assim a eficiência do mercado na blockchain.

O que temos vs. O que precisamos

Atualmente, a maioria das blockchains apenas fornece fortes garantias de finalização, um processo que geralmente ocorre em poucos segundos. Embora isso seja suficiente para aplicações relacionadas a pagamentos, continua sendo muito frágil para aplicações financeiras que exigem respostas em tempo real de múltiplos participantes.

Continuando com o exemplo de um livro de ordens: se um provedor de liquidez só pode garantir que "será incluído em um bloco nos próximos segundos", enquanto a negociação de um arbitrador poderia entrar em um bloco anterior, essa garantia se torna sem sentido. Sem fortes garantias de inclusão, o provedor de liquidez só pode proteger o aumento do risco de seleção adversa alargando o spread, resultando em usuários recebendo preços de negociação piores. Isso também torna as transações na blockchain significativamente menos atraentes em comparação com locais que oferecem maior certeza de execução.

Se as blockchains realmente desejam realizar sua visão como infraestrutura moderna do mercado de capitais, os desenvolvedores devem abordar essas questões para que aplicações financeiras de alto valor, como livros de ordens, possam realmente prosperar na blockchain e permanecer competitivas.

Por que é tão desafiador alcançar a "previsibilidade"?

Aumentar as garantias de inclusão de transações em blockchains existentes para apoiar esses cenários de aplicação é uma tarefa extremamente desafiadora. Atualmente, alguns protocolos dependem de um único nó (o "líder") para decidir a qualquer momento quais transações podem ser incluídas em um bloco. Embora esse mecanismo simplifique a engenharia de blockchains de alto desempenho, ele também introduz um potencial gargalo econômico: esses líderes podem extrair valor. Normalmente, dentro de uma janela de tempo em que um nó é escolhido como líder, ele tem controle total sobre quais transações são incluídas no bloco.

Para qualquer blockchain que hospede atividades financeiras, o líder ocupa uma posição privilegiada. Se esse único líder decidir não incluir uma transação específica, o único recurso é esperar pelo próximo líder disposto a incluí-la.

Em uma rede sem permissão, os líderes naturalmente têm incentivos para a extração de valor, frequentemente referidos como Valor Extraível por Mineradores (MEV). O MEV se estende muito além de ataques de sanduíche em negociações de AMM. Apenas atrasar a inclusão de transações por algumas dezenas de milissegundos pode levar a lucros significativos, enquanto compromete a eficiência da aplicação subjacente. Um livro de ordens que prioriza o processamento de ordens de traders selecionados coloca outros participantes em um ambiente competitivo injusto. Nos casos mais extremos, os líderes podem até exibir um comportamento adversarial forte, fazendo com que os traders abandonem a plataforma completamente.

Imagine este cenário: Se ocorrer um aumento na taxa, o preço do ETH cai instantaneamente em 5%. Todos os formadores de mercado no livro de ordens cancelarão prontamente suas ordens existentes e farão novas ordens a um novo preço; enquanto isso, os arbitradores enviarão ordens de venda para aproveitar essas ordens desatualizadas. Se este livro de ordens operar sob o protocolo de um único líder, o líder terá um poder significativo. O líder pode escolher diretamente revisar todos os cancelamentos de ordens dos formadores de mercado, permitindo que os arbitradores obtenham grandes lucros; ou, mesmo sem uma revisão completa, o líder pode atrasar o tempo on-chain dos cancelamentos, esperando que as transações dos arbitradores sejam priorizadas nos blocos; além disso, o líder pode até inserir suas próprias negociações de arbitragem, explorando totalmente essa discrepância de preço.

Dois Objetivos Chave: Resistência à Censura e Ocultação de Informações

Nesta estrutura de poder, os formadores de mercado perderão o incentivo econômico para participar; toda vez que o preço mudar, eles estarão em risco de "colheita" sistemática. O cerne da questão é que o líder possui privilégios excessivos em dois aspectos:

1) O líder pode revisar as transações dos outros;

2) O líder pode ver o conteúdo das transações dos outros e ajustar seu próprio comportamento de transação de acordo.

Qualquer um desses dois pontos pode ter consequências catastróficas.

Estudo de Caso

Podemos ilustrar ainda mais a questão com um exemplo simples. Considere um cenário de leilão com apenas dois licitantes: Alice e Bob, onde Bob também é o líder daquele bloco. (Esse cenário de dois licitantes é usado aqui para fins ilustrativos; a questão se aplica a qualquer número de participantes.)

O leilão ocorre dentro de uma janela de tempo de um bloco, por exemplo, do tempo t=0 ao tempo t=1. Alice faz uma oferta bA no tempo tA, e Bob faz uma oferta bB no tempo tB (tB > tA). Como Bob é o líder do bloco, ele pode garantir que sempre faça a oferta final.

Simultaneamente, Alice e Bob podem acessar continuamente o preço em tempo real de um ativo (por exemplo, o preço médio de uma exchange centralizada). A qualquer momento t, esse preço é denotado como pt. Assumimos que, no tempo t, a expectativa do mercado para o preço em t=1 (o final do leilão) é sempre igual a pt. Em outras palavras, a qualquer momento, as expectativas de ambos os lados sobre o preço final são iguais ao preço atualmente observado. As regras do leilão são simples: quem fizer a oferta mais alta vence e paga sua oferta.

A Necessidade de Resistência à Censura

Primeiro, considere como Bob pode aproveitar sua vantagem de líder. Se Bob puder revisar a oferta de Alice, o mecanismo do leilão será diretamente comprometido. Bob só precisa fazer uma oferta muito baixa para vencer o leilão sem competição. Isso resultaria em quase zero de receita de leilão.

A Importância da Ocultação de Informações

Um cenário mais complexo é este: Bob não consegue inspecionar a oferta de Alice, mas pode ver a oferta de Alice antes de fazer sua própria oferta. Nesse caso, a estratégia de Bob é simples: quando ele faz uma oferta, ele verifica se ptB é maior que bA. Se for, ele oferece um pouco mais que bA; se não, ele não participa da licitação.

Com essa estratégia, Bob coloca Alice em uma posição desvantajosa. Somente quando o preço de mercado muda de forma que a oferta de Alice excede o valor esperado do ativo é que ela vencerá o leilão. No entanto, nesse caso, ela está na verdade em uma perda, então a escolha racional é não participar do leilão. Uma vez que outros licitantes desistam, Bob pode então vencer o leilão novamente com um preço muito baixo, reduzindo a receita do leilão a quase zero.

Conclusão Chave

A conclusão chave deste exemplo é que a duração do leilão não é crucial. Desde que Bob possa inspecionar a oferta de Alice ou ver a oferta de Alice antes de fazer sua própria oferta, o mecanismo do leilão está destinado a falhar.

O mesmo princípio se aplica a todos os cenários de negociação de alta frequência—seja negociação à vista, contratos perpétuos ou negociação de derivativos. Se existir um líder com o poder descrito acima, esse líder tem a capacidade de colapsar toda a estrutura do mercado. Portanto, se produtos on-chain desejam ser viáveis nesses cenários, devem evitar conceder tal poder a um líder.

Como Esses Problemas Se Manifestam na Realidade?

A análise acima pinta um quadro bastante pessimista: realizar transações on-chain em qualquer protocolo sem permissão e de líder único enfrentará problemas estruturais. No entanto, a realidade é que muitas exchanges descentralizadas (DEXes) em tais protocolos ainda mantêm volumes de negociação ativos. Qual é a razão por trás disso?

Na prática, duas forças mitigaram, até certo ponto, os problemas mencionados: primeiro, os líderes não aproveitaram totalmente seu poder econômico porque geralmente têm interesses profundos alinhados com o sucesso a longo prazo da cadeia subjacente; segundo, a camada de aplicação reduziu sua sensibilidade a esses problemas por meio de várias "soluções alternativas."

Embora esses dois pontos tenham sustentado, até certo ponto, a operação atual das finanças descentralizadas (DeFi), eles não são suficientes para permitir que os mercados on-chain concorram genuinamente com os mercados off-chain a longo prazo.

Para ser um líder on-chain com atividade econômica real, geralmente é necessário deter uma participação significativa. Portanto, ou o nó em si detém uma grande quantidade de tokens, ou sua reputação é forte o suficiente para que outros detentores de tokens estejam dispostos a delegar participação a ele. Em ambos os casos, grandes operadores de nós são geralmente entidades bem conhecidas com reputações em jogo. Além disso, essa própria participação implica que eles têm um incentivo econômico para impulsionar o desenvolvimento a longo prazo da cadeia. Portanto, ainda não vimos amplamente líderes abusando de seu poder de mercado como descrito anteriormente—mas isso não significa que o problema não exista.

Primeiro, confiar apenas no "bom comportamento" dos operadores de nós, na pressão social e na consideração dos interesses a longo prazo não pode formar uma base sólida para o futuro sistema financeiro. À medida que as atividades financeiras on-chain aumentam, os líderes podem extrair ganhos potenciais crescentes. Quanto maiores os ganhos potenciais, mais difícil é confiar nas restrições sociais para dissuadi-los de buscar ganhos de curto prazo.

Em segundo lugar, a medida em que os líderes aproveitam seu poder de mercado é um espectro contínuo, variando de quase benigno a suficiente para minar completamente o mercado. Os operadores de nós podem gradualmente empurrar os limites do "comportamento aceitável" para ganhar recompensas mais altas. Uma vez que alguns nós tentam explorar esse espaço, outros nós rapidamente seguem o exemplo. Embora o comportamento de um único nó possa parecer limitado em seu impacto, quando o comportamento coletivo muda, o impacto é significativo.

Um exemplo típico são os chamados "jogos de tempo": os líderes podem atrasar a publicação de blocos o máximo possível, enquanto ainda garantem a validade do bloco para ganhar recompensas mais altas. Esse comportamento leva à extensão do tempo de bloco e pode até resultar em blocos sendo pulados quando excessivamente agressivos. Embora a lucratividade dessas estratégias seja conhecida há muito tempo, os operadores de nós no passado geralmente optaram por não adotá-las em consideração à "manutenção da saúde da rede." No entanto, esse é um equilíbrio social frágil. Uma vez que um nó começa a usar essas estratégias, ganha recompensas mais altas sem ser penalizado, outros nós rapidamente emulam. "Jogos de tempo" são apenas um exemplo; os líderes têm várias maneiras de aumentar suas próprias recompensas sem abusar totalmente do poder, muitas vezes às custas da camada de aplicação. Individualmente, esses comportamentos podem ser toleráveis, mas quando se acumulam a um certo ponto, o custo de operação da cadeia superará os benefícios.

Outro fator chave para manter a operação do DeFi é que a camada de aplicação migre a lógica crítica para fora da cadeia e coloque apenas os resultados na cadeia. Por exemplo, qualquer protocolo que exija execução rápida de leilões geralmente realiza o leilão fora da cadeia. Essas aplicações frequentemente dependem de um conjunto de nós autorizados para operar mecanismos-chave que mitigam riscos de líderes adversários. Por exemplo, o UniswapX do Uniswap realiza leilões holandeses fora da cadeia na mainnet do Ethereum para completar a correspondência de negociações. Da mesma forma, o CowSwap também realiza leilões em lote fora da cadeia. Embora essas soluções sejam eficazes na camada de aplicação, elas tornam a proposta de valor da camada subjacente frágil. Se a lógica de execução das aplicações for totalmente movida para fora da cadeia, a blockchain subjacente servirá apenas como uma camada de liquidação. Um dos pontos de venda mais centrais do DeFi—composabilidade—também será enfraquecido. Em um mundo onde toda a execução ocorre fora da cadeia, várias aplicações existirão naturalmente em ambientes isolados. Além disso, confiar na execução fora da cadeia introduzirá novas suposições de confiança: não apenas a blockchain subjacente precisa permanecer operacional, mas a infraestrutura fora da cadeia também deve ser estável e disponível.

Como Alcançar a "Previsibilidade"

Para abordar as questões acima, o protocolo precisa satisfazer duas propriedades-chave: inclusão consistente de transações com regras de ordenação e privacidade de transações pré-confirmação (uma definição mais detalhada pode ser encontrada nos documentos relevantes).

Objetivo Um: Resistência à Censura

Resumimos a primeira propriedade como "resistência à censura de curto prazo." Ela é definida da seguinte forma: desde que uma transação seja recebida por qualquer nó honesto, deve-se garantir que ela será incluída no próximo bloco minerável.

Mais especificamente, pode-se assumir que o protocolo opera em um relógio fixo, por exemplo, gerando um bloco a cada 100ms. Portanto, se uma transação for recebida por algum nó honesto em t=250ms, ela deve ser incluída no bloco gerado em t=300ms. Os atacantes não devem ter a liberdade de incluir seletivamente algumas transações e excluir outras. O espírito central desta definição é que usuários e aplicações devem ser capazes de submeter transações à cadeia de maneira altamente confiável a qualquer momento. Não deve haver situação em que uma transação não possa ser incluída na cadeia devido a um nó que a descarta (seja intencionalmente ou acidentalmente).

Embora esta definição exija que "qualquer nó honesto" possa garantir a inclusão de transações, na prática, o custo para alcançar isso pode ser muito alto. Mais importante ainda, o protocolo deve ter robustez suficiente para tornar o caminho das transações entrando na cadeia altamente previsível. Obviamente, um protocolo de líder único sem permissão não pode atender a esse requisito, pois uma vez que o líder atual exiba comportamento bizantino, as transações não poderão ser incluídas na cadeia. No entanto, mesmo que um pequeno número de nós (por exemplo, quatro nós) garanta coletivamente a inclusão de transações para cada intervalo de tempo, isso pode melhorar significativamente as opções on-chain para usuários e aplicações. Para que as aplicações realmente prosperem, vale a pena fazer alguns compromissos de desempenho. O equilíbrio ideal entre robustez e desempenho ainda precisa ser explorado mais a fundo, mas as garantias do protocolo existente são claramente insuficientes.

Uma vez que o protocolo pode garantir a inclusão de transações, o problema da ordenação é parcialmente resolvido. O protocolo pode adotar qualquer regra de ordenação determinística para garantir consistência, como a ordenação por prioridade de taxas, ou permitir que as aplicações personalizem a ordenação das transações relacionadas ao seu estado. Embora o método de ordenação ideal ainda seja um problema de pesquisa ativo, o pré-requisito sempre permanece que as transações devem ser incluídas com sucesso primeiro.

Objetivo Dois: Ocultação

Após alcançar resistência à censura a curto prazo, a próxima propriedade chave é "ocultação", um mecanismo de proteção à privacidade antes da confirmação da transação.

É definido como: antes que uma transação seja finalmente confirmada e incluída em um bloco, nenhuma outra parte além do nó receptor pode obter informações sobre essa transação.

Em um protocolo que preserva a privacidade, um nó pode ver o texto claro das transações enviadas a ele, mas o restante da rede permanece alheio ao conteúdo da transação até que o consenso seja alcançado e a ordem da transação seja finalizada. Por exemplo, isso pode ser alcançado por meio de criptografia de bloqueio temporal, tornando o conteúdo do bloco indecifrável até um certo ponto no tempo, ou por meio de criptografia de limiar, onde o bloco é uniformemente decifrado após um comitê confirmar sua irreversibilidade.

Isso significa que, mesmo que um nó receptor de uma transação possa abusar de sua informação, outros nós na rede não conhecem o conteúdo da transação durante o processo de consenso. Uma vez que as informações da transação são reveladas, sua ordem é estabelecida e imutável, prevenindo a prática de front-running. Para tornar esse mecanismo eficaz, o protocolo precisa suportar transações sendo recebidas e incluídas na cadeia por múltiplos nós no mesmo slot.

Não adotamos um modelo de privacidade mais forte (como um mempool totalmente criptografado visível apenas para o usuário) porque o protocolo precisa ser capaz de filtrar transações de spam. Se o conteúdo da transação estiver completamente oculto da rede, não seria possível distinguir entre transações válidas e transações de spam. A única alternativa é vazar alguns metadados (como o endereço que paga a taxa), mas essas informações também poderiam ser exploradas por atacantes. Portanto, um design mais prático é permitir que um único nó visualize completamente o conteúdo da transação, enquanto impede que outros nós na rede acessem qualquer informação até a confirmação. Isso também significa que, para manter essa propriedade, os usuários precisam de pelo menos um nó honesto como um gateway de transação em cada slot.

Um protocolo que possua tanto "resistência à censura de curto prazo" quanto "privacidade" forneceria uma base ideal para construir aplicações financeiras. Voltando ao exemplo do leilão anterior, essas duas propriedades eliminam precisamente as duas habilidades que Bob tem para perturbar o mercado: ele não pode inspecionar a oferta de Alice e não pode obter suas informações antes da oferta, resolvendo fundamentalmente o problema.

Com a resistência à censura de curto prazo, qualquer transação submetida—seja correspondendo, licitando ou liquidando—pode ser incluída instantaneamente. Os formadores de mercado podem ajustar ordens em tempo real, os licitantes podem licitar rapidamente e as liquidações podem ser executadas de forma eficiente. Os usuários podem ter confiança de que qualquer uma de suas ações será executada imediatamente. Isso permitirá que a próxima geração de aplicações financeiras do mundo real de baixa latência funcione totalmente na cadeia.

Para que a blockchain realmente compita e até supere a infraestrutura financeira existente, apenas aumentar a capacidade é muito insuficiente.

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