a16z: O Verdadeiro Significado da Qualidade da Cadeia Forte, o Espaço do Bloco Não Deve Ser Monopolizado

Título Original: Além de uma propriedade central da blockchain: "Qualidade da Cadeia Forte"

Autores Originais: ittaia, PGarimidi, jneu_net, a16z

Tradução Original: AididiaoJP, Foresight News

A Qualidade da Cadeia (CQ) é uma propriedade central de uma blockchain. Em termos simples, isso significa:

Se você possui 3% da participação, então, em média, pode controlar 3% do espaço do bloco ao longo do tempo.

Para blockchains iniciais com menor capacidade, a Qualidade da Cadeia foi suficiente. No entanto, blockchains modernas têm uma largura de banda muito maior, com um único bloco capaz de conter um grande número de transações.

Isso leva a um conceito mais forte e mais sutil. Ele não se concentra apenas na média da proporção do espaço do bloco ao longo do tempo, mas também analisa a alocação do espaço do bloco dentro de cada bloco. Chamamos isso de "Qualidade da Cadeia Forte (SCQ)";

Se você possui 3% da participação, então, em cada bloco, pode controlar 3% do espaço do bloco.

Essencialmente, essa propriedade permite que as partes interessadas tenham uma "faixa virtual" dentro de uma blockchain de alta capacidade, garantindo que suas transações possam ser incluídas.

Qualidade da Cadeia em Blockchain

Uma das principais inovações do Bitcoin - uma característica agora presente em quase todas as blockchains - é a introdução de um mecanismo de recompensa para os proponentes de blocos dentro do protocolo: anexar com sucesso um bloco à máquina de estado dá direito a novos tokens cunhados e taxas de transação. Essas recompensas são governadas pela função de transição de estado e, em última análise, refletidas no estado do sistema.

Em um modelo tradicional de computação distribuída, os participantes são divididos em partes honestas e maliciosas. Não há necessidade de recompensar as partes honestas, pois o comportamento honesto é a suposição padrão no modelo.

No entanto, no modelo econômico criptográfico, os participantes são vistos como agentes racionais com funções de utilidade desconhecidas. O objetivo é projetar medidas de incentivo que alinhem a busca desses participantes pela maximização do lucro com o funcionamento bem-sucedido do protocolo. Ao combinar o mecanismo interno de recompensa do protocolo, podemos derivar a seguinte definição idealizada de Qualidade da Cadeia:

Qualidade da Cadeia (QC): Um consórcio que detém X% do peso total apostado, após o Tempo de Estabilização Global (TEG), tem uma chance de X% de ser o proponente de cada bloco que entra na cadeia.

Se uma cadeia se desviar do requisito de Qualidade da Cadeia, pode permitir que certos consórcios recebam uma parte desproporcional das recompensas, enfraquecendo o incentivo ao comportamento honesto e ameaçando a segurança do protocolo.

Muitas blockchains visam atender ou se esforçar para atender a essa propriedade por meio de um "Mecanismo de Seleção de Líder Aleatório Ponderado por Participação."

Os desafios típicos enfrentados atualmente incluem: o problema de "mineração egoísta" no Bitcoin; o problema de resistência a fork de cauda da Monad; e questões no protocolo LMD GHOST do Ethereum.

Origem da "Qualidade da Cadeia Forte"

Quando o espaço de bloco é abundante, não é necessário que um único proponente monopolize todo o conteúdo do bloco. Em vez disso, múltiplos participantes podem coletivamente particionar o espaço de bloco do mesmo bloco. O conceito econômico-criptográfico expresso por "Qualidade da Cadeia Forte" incorpora essa ideia:

Qualidade da Cadeia Forte (QCF): Um consórcio que detém X% do peso total apostado, após o Tempo de Estabilização Global (TEG), é capaz de controlar X% do espaço de bloco em cada bloco.

Esse atributo idealizado introduz implicitamente o conceito abstrato de uma "faixa virtual." Em outras palavras, o consórcio pode efetivamente controlar uma certa porcentagem de espaço de bloco dedicado em cada bloco.

Do ponto de vista econômico, possuir uma faixa virtual é semelhante a ter um ativo produtivo que pode gerar receita, que pode vir de taxas de transação ou MEV (Valor Máximo Extraível). Entidades externas competem em torno do peso apostado para adquirir e manter essas faixas, criando uma demanda sustentada pelo token L1 subjacente. Quanto maior o valor econômico que uma faixa pode gerar, mais forte é o incentivo para que as partes interessadas compitam pelo peso apostado, e maior é o valor que o peso apostado controlando o acesso a esses espaços de bloco pode acumular. Por meio dessa abstração, podemos traduzir uma resistência à censura mais forte na propriedade de validade do SCQ dentro do protocolo.

Qualidade Forte da Cadeia e Resistência à Censura

Pesquisas recentes indicam que protocolos resistentes à censura são cruciais. Esses protocolos devem garantir não apenas que as entradas das partes honestas sejam eventualmente incluídas, mas também que sejam incluídas prontamente. A Qualidade Forte da Cadeia (SCQ) pode ser vista como uma extensão dessa propriedade quando a capacidade do bloco é limitada.

Em um cenário do mundo real, se o volume de transações a serem incluídas exceder o espaço de bloco disponível, nenhum protocolo pode alcançar resistência perfeita à censura. O SCQ adota uma abordagem mais pragmática para abordar essa limitação: não exige que todas as transações honestas sejam sempre incluídas, mas, em vez disso, aloca um "orçamento" para cada nó de staking para garantir que as transações dentro desse orçamento possam ser incluídas.

O protocolo MCP é proposto como um componente construído sobre protocolos de consenso existentes de Tolerância a Falhas Bizantinas Práticas (PBFT) para tornar esses protocolos resistentes à censura. O protocolo também atende aos requisitos do SCQ—ele aloca espaço de bloco para proponentes com base na proporção de stake. Protocolos existentes de Tolerância a Falhas Bizantinas (BFT) baseados em Grafos Acíclicos Dirigidos (DAGs) fornecem uma maneira de implementar um mempool multi-escritor e também oferecem algum nível de resistência à censura.

As implementações padrão desses protocolos muitas vezes não atendem estritamente ao SCQ porque permitem que líderes atrasem seletivamente certos subconjuntos de transações. No entanto, com pequenas modificações nesses protocolos, é possível reimplementar o SCQ. Uma direção relacionada é a "inclusão forçada de transações" para reduzir o comportamento de censura.

O MCP também demonstra como alcançar atributos de privacidade mais fortes. Com esse atributo, as partes interessadas podem criar faixas privadas virtuais onde o conteúdo é revelado apenas quando todo o bloco é divulgado publicamente. Vamos elaborar mais sobre isso em artigos futuros.

Como Alcançar Qualidade Forte da Cadeia

Para alcançar uma forte qualidade de cadeia após o Tempo Estável Global (GST), é crucial garantir que os proponentes não possam censurar arbitrariamente a entrada dos stakeholders. Isso pode ser realizado por meio de um protocolo de duas rodadas. Em quase todas as fundações de protocolos BFT baseados em visualização, apenas duas pequenas mudanças são necessárias:

Primeira Rodada: Cada participante transmite sua entrada autenticada a todos os outros participantes.

Segunda Rodada: Se um participante receber uma entrada autenticada do participante i, ele adiciona i à sua lista de inclusão. Subsequentemente, o participante envia sua lista de inclusão ao líder. Essa operação é semelhante a um compromisso: aceitando apenas blocos que incluam todas as entradas dessa lista.

Proposta BFT: Ao receber essas mensagens, o líder inclui a união de todas as listas de inclusão recebidas no bloco.

Votação BFT: Um participante só emite um voto afirmativo se um bloco incluir todas as entradas de sua própria lista de inclusão.

É fácil ver que, de acordo com este esboço de protocolo, um protocolo completo pode ser construído. O protocolo pode alcançar uma forte qualidade de cadeia (SCQ) após o Tempo Estável Global (GST), fornecer resistência à censura e manter a vivacidade quando o líder é honesto. Para alcançar SCQ antes do GST, também é necessário esperar por um número suficiente (quorum) de valores ou listas em cada rodada. Vamos elaborar sobre este protocolo e sua extensão em artigos futuros.

Pesquisas recentes mostraram que, para alcançar uma forte qualidade de cadeia e resistência à censura, duas rodadas adicionais precisam ser adicionadas ao topo das rodadas de votação do protocolo BFT regular (como mostrado no esboço do protocolo acima). Também detalharemos este resultado em artigos futuros.

Embora a forte qualidade de cadeia (SCQ) dite a proporção do espaço do bloco controlado pela coalizão, ela não especifica totalmente a ordem das transações dentro de um bloco. O SCQ pode ser entendido como: espaço é alocado para cada nó de staking, mas nenhuma garantia é fornecida em relação à ordem das transações dentro desse espaço.

Isso abre ricas oportunidades de pesquisa para mecanismos de ordenação de transações. Um bom mecanismo de ordenação deve aprimorar ainda mais a equidade e a eficiência no ecossistema blockchain. Uma direção promissora é priorizar transações com base nas taxas de transação.

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