a16z: DeFi намагається підтримати справжній фінансовий ринок

Оригінальний заголовок: Забезпечення майбутнього ринків на блокчейні: Роль передбачуваності
Оригінальні автори: @PGarimidi, @jneu_net, @MaxResnick, a16z
Переклад: Пеггі, BlockBeats

Примітка редактора: Оскільки продуктивність блокчейну продовжує зростати, увага галузі зміщується з питання "скільки транзакцій можна обробити" на питання "коли транзакції підтверджуються". Продуктивність фінансових систем, яку довгий час розглядали лише як пропускну спроможність (TPS), тепер більше стосується передбачуваності транзакцій — тобто, як тільки транзакція подається, чи може вона бути оперативно та надійно включена в блок.

У цій статті зазначається, що більшість блокчейн-систем наразі пропонують лише гарантію "в кінцевому підсумку потрапити в ланцюжок" без контролю над часом. Ця невизначеність другого рівня може бути прийнятною в сценаріях платежів, але в фінансових транзакціях, що вимагають відповідей на рівні мілісекунд, вона безпосередньо призводить до деградації цін, можливостей для арбітражу та проблем справедливості, підриваючи конкурентоспроможність ринків на ланцюжку.

Крім того, ця проблема виникає через основний механізм: у структурі виробництва одного лідерського блоку впорядкування транзакцій і права на включення до нього є дуже централізованими, що робить його схильним до таких ризиків, як цензура, затримки та асиметрія інформації.

У зв'язку з цим автори пропонують два напрямки: надання гарантій включення транзакцій у короткостроковій перспективі та впровадження механізмів приховування інформації до попередньої конфірмації, щоб зменшити випередження та несприятливий відбір. На закінчення, щоб блокчейн дійсно став фінансовою інфраструктурою, важливіше за пропускну здатність є детермінізм і справедливість виконання транзакцій.

Ось оригінальна стаття:

Блокчейн тепер може з упевненістю стверджувати, що його потужність достатня для конкуренції з існуючою фінансовою інфраструктурою. Поточна виробнича система може обробляти десятки тисяч транзакцій на секунду, причому в найближчому майбутньому очікується збільшення на кілька порядків.

Однак порівняно з простою пропускною спроможністю, фінансові програми вимагають передбачуваності. Незалежно від того, чи це відповідність угод, участь в аукціонах або реалізація опціонів, коли транзакція відправляється, система повинна надійно гарантувати, коли ця транзакція буде підтверджена в ланцюжку, що є вирішальним для нормального функціонування фінансової системи. Як тільки підтвердження транзакції стикається з невизначеними затримками (чи то через протидіючі дії, чи через випадкові фактори), багато програм втрачають доступність.

Тому, щоб фінансові програми в ланцюжку були конкурентоспроможними, базовий блокчейн повинен надавати гарантії включення в короткостроковій перспективі: як тільки в мережу подається дійсна транзакція, вона повинна бути включена в блок за максимально короткий час.

Візьмемо для прикладу книгу ордерів у ланцюжку. Ефективна книга ордерів залежить від того, що учасники ринку постійно забезпечують ліквідність, постійно розміщуючи ордера на покупку та продаж, щоб ринок функціонував. Основна проблема, з якою стикаються учасники ринку, полягає в тому, щоб мінімізувати спред купівлі/продажу, уникаючи ризиків несприятливого відбору через відхилення цін від ринкових.

Тому постачальник ліквідності повинен постійно оновлювати ордери, щоб відобразити зміни в ринкових умовах. Наприклад, коли Федеральний резерв робить заяву, яка спричиняє коливання цін на активи, постачальник ліквідності повинен негайно скоригувати свої котирування. Якщо ці угоди, які використовуються для оновлення замовлень, не можуть бути миттєво врегульовані в ланцюжку, вони можуть бути виконані арбітражниками за застарілими цінами, що призводить до збитків. В результаті постачальник ліквідності повинен розширити спред, щоб зменшити ризик, тим самим послаблюючи конкурентоспроможність біржі в ланцюжку.

Саме передбачуване включення угод у блоки дає постачальникам ліквідності можливість швидко реагувати на події в ланцюжку, підтримуючи таким чином ефективність ринку в ланцюжку.

Що ми маємо vs. Що нам потрібно

В даний час більшість блокчейнів забезпечують лише надійні гарантії завершення, процес, який зазвичай відбувається протягом кількох секунд. Хоча цього достатньо для додатків, пов'язаних з платежами, це залишається занадто крихким для фінансових додатків, які вимагають реакції в реальному часі від декількох учасників.

Продовжуючи приклад книги ордерів: якщо постачальник ліквідності може забезпечити лише гарантію "буде включено в блок протягом наступних кількох секунд", тоді як торгівля арбітражника може потрапити в попередній блок, ця гарантія стає безглуздою. Без надійних інклюзивних гарантій постачальник ліквідності може лише хеджувати підвищений ризик несприятливого відбору, збільшуючи спред, що призводить до погіршення торгових цін для користувачів. Це також робить транзакції в ланцюжку значно менш привабливими порівняно з майданчиками, які забезпечують більш надійну гарантію виконання.

Якщо блокчейн-технології дійсно мають реалізувати своє бачення як сучасна інфраструктура ринку капіталу, розробники повинні вирішити ці проблеми, щоб високоякісні фінансові програми, такі як книги замовлень, могли по-справжньому процвітати в ланцюжку та залишатися конкурентоспроможними.

Чому досягнення "передбачуваності" є таким складним завданням?

Підвищення гарантій інклюзивності транзакцій на існуючих блокчейнах для підтримки цих сценаріїв застосування є надзвичайно складним завданням. Деякі протоколи в даний час покладаються на один вузол ("лідера"), який у будь-який момент може вирішувати, які транзакції можуть бути включені в блок. Хоча цей механізм спрощує розробку високопродуктивних блокчейнів, він також створює потенційну економічну вузьке місце: ці лідери можуть отримувати вигоду. Зазвичай, у часовому вікні, коли вузол обирається лідером, він має повний контроль над тим, які транзакції включаються в блок.

Для будь-якого блокчейна, який розміщує фінансову діяльність, лідер займає привілейовану позицію. Якщо цей єдиний лідер вирішує не включати певну транзакцію, єдиний вихід – це чекати наступного лідера, який захоче її включити.

У мережі без дозволів лідери природно мають стимули для вилучення вартості, які часто називають Miner Extractable Value (MEV). MEV виходить далеко за межі атак на торгівлю в AMM. Навіть просто затримка включення транзакцій на кілька десятків мілісекунд може призвести до значного прибутку, водночас підриваючи ефективність базового додатка. Книга ордерів, яка віддає пріоритет обробці ордерів від окремих трейдерів, ставить інших учасників у несправедливі конкурентні умови. У крайніх випадках лідери можуть навіть демонструвати сильну ворожу поведінку, змушуючи трейдерів повністю відмовитися від платформи.

Уявіть такий сценарій: Якщо відбудеться підвищення ставки, ціна ETH миттєво впаде на 5%. Усі маркетмейкери в книзі ордерів оперативно скасують свої існуючі ордери та розмістять нові ордери за новою ціною; тим часом арбітражери подаватимуть ордери на продаж, щоб скористатися цими застарілими ордерами. Якщо ця книга ордерів працює за протоколом одного лідера, лідер матиме значну владу. Лідер може безпосередньо вирішити переглянути скасування ордерів усіх маркетмейкерів, дозволяючи арбітражерам отримувати величезні прибутки; або, навіть без повного перегляду, лідер може затримати час скасування в ланцюжку, чекаючи, поки транзакції арбітражерів будуть визначені пріоритетом у блоках; крім того, лідер може навіть вставити свої власні арбітражні угоди, повністю використовуючи цю цінову розбіжність.

Дві ключові цілі: Стійкість до цензури та приховування інформації

У цій структурі влади ринкові робники втратять економічний стимул для участі; щоразу, коли змінюється ціна, вони ризикують систематично "збирати врожай". Суть проблеми полягає в тому, що лідер має надмірні привілеї в двох аспектах:

1) Лідер може переглядати транзакції інших;

2) Лідер може бачити вміст транзакцій інших і відповідно коригувати свою власну поведінку щодо транзакцій.

Будь-який з цих двох пунктів може мати катастрофічні наслідки.

Кейс

Ми можемо далі проілюструвати проблему за допомогою простого прикладу. Розглянемо сценарій аукціону з двома учасниками: Аліса та Боб, де Боб також є лідером цього блоку. (Цей сценарій з двома учасниками використовується тут для ілюстрації; проблема стосується будь-якої кількості учасників.)

Аукціон відбувається в часовому вікні блоку, наприклад, від часу t=0 до t=1. Еліс подає ставку bA в час tA, а Боб подає ставку bB в час tB (tB > tA). Оскільки Боб є лідером блоку, він може забезпечити, щоб він завжди подавав остаточну ставку.

Одночасно Еліс і Боб можуть постійно отримувати доступ до ціни активу в режимі реального часу (наприклад, середньої ціни з централізованої біржі). У будь-який час t ця ціна позначається як pt. Ми припускаємо, що в момент часу t очікування ринку щодо ціни в t=1 (кінець аукціону) завжди дорівнює pt. Іншими словами, у будь-який момент очікування обох сторін щодо фінальної ціни дорівнюють ціні, яка зараз спостерігається. Правила аукціону прості: той, хто зробить вищу ставку, виграє і оплачує свою ставку.

Необхідність стійкості до цензури

Спочатку розглянемо, як Боб може використати свою перевагу лідера. Якщо Боб може переглянути ставку Аліси, механізм аукціону буде безпосередньо підірваний. Бобові потрібно лише подати дуже низьку ставку, щоб виграти аукціон без конкуренції. Це призведе майже до нульового доходу від аукціону.

Важливість приховування інформації

Більш складний сценарій такий: Боб не може перевірити ставку Аліси, але може побачити ставку Аліси, перш ніж зробити свою власну ставку. У цьому випадку стратегія Боба проста: коли він розміщує ставку, він просто перевіряє, чи ptB більше, ніж bA. Якщо так, він робить ставку трохи вище, ніж bA; якщо ні, він не бере участі в торгах.

Завдяки цій стратегії Боб ставить Алісу в невигідне становище. Тільки коли ринкова ціна змінюється таким чином, що ставка Аліси перевищує очікувану вартість активу, вона виграє аукціон. Однак у цьому випадку вона фактично не знає, що робити, тому раціональний вибір – не брати участь у торгах. Як тільки інші учасники торгів вибувають, Боб може знову виграти аукціон за дуже низькою ціною, що призводить до того, що дохід від аукціону наближається до нуля.

Ключовий висновок

Ключовий висновок цього прикладу полягає в тому, що тривалість аукціону не є вирішальною. Поки Боб може перевірити ставку Аліси або побачити ставку Аліси перед тим, як зробити свою ставку, механізм аукціону приречений на провал.

Цей самий принцип застосовується до всіх сценаріїв високочастотної торгівлі, будь то спот-торгівля, вічні контракти або торгівля похідними. Якщо існує лідер із вищеописаною владою, такий лідер має можливість зруйнувати всю ринкову структуру. Тому, якщо продукти на блокчейні хочуть бути життєздатними в цих сценаріях, вони повинні уникати надання такої влади лідерові.

Як ці проблеми проявляються в реальності?

Вищезазначений аналіз малює досить песимістичну картину: проведення транзакцій на блокчейні в будь-якому бездозвольному протоколі з одним лідером зіткнеться зі структурними проблемами. Однак реальність така, що багато децентралізованих бірж (DEX) на таких протоколах все ще підтримують активні обсяги торгівлі. У чому причина цього?

На практиці дві сили певною мірою зменшили вищезазначені проблеми: по-перше, лідери не повністю використовували свою економічну владу, оскільки зазвичай їхні інтереси тісно пов'язані з довгостроковим успіхом основного ланцюжка; по-друге, рівень застосування зменшив свою чутливість до цих проблем за допомогою різних "обхідних шляхів".

Хоча ці два моменти певною мірою підтримували поточну роботу децентралізованих фінансів (DeFi), вони недостатні для того, щоб ринки на ланцюжку могли дійсно конкурувати з ринками поза ланцюжком у довгостроковій перспективі.

Щоб бути лідером на ланцюжку з фактичною економічною діяльністю, зазвичай потрібно володіти значною часткою. Тому або сам вузол зберігає велику кількість токенів, або його репутація є достатньо сильною, щоб інші власники токенів були готові делегувати йому ставку. В обох випадках великі оператори вузлів зазвичай є відомими організаціями з репутацією, яка має значення. Більше того, сама ця ставка означає, що вони мають економічний стимул для довгострокового розвитку ланцюжка. Тому ми ще не бачили, як лідери зловживають своєю ринковою владою, як описано раніше, але це не означає, що проблеми не існує.

По-перше, покладатися виключно на "добру поведінку" операторів вузлів, соціальний тиск і врахування довгострокових інтересів не може сформувати міцну основу для майбутньої фінансової системи. Оскільки фінансові операції в ланцюжку зростають, лідери можуть отримувати все більший потенційний прибуток. Чим більший потенційний прибуток, тим важче покладатися на суспільні обмеження, щоб утримати їх від отримання короткострокових вигод.

По-друге, ступінь, до якого лідери використовують свою ринкову владу, є безперервним спектром, що варіюється від майже доброякісного до достатнього для повного підриву ринку. Оператори вузлів можуть поступово розширювати межі "прийнятної поведінки", щоб отримувати вищу винагороду. Як тільки деякі вузли намагаються використати цей простір, інші вузли швидко йдуть за їхнім прикладом. Хоча поведінка окремого вузла може здаватися обмеженою за своїм впливом, коли змінюється колективна поведінка, вплив стає значним.

Типовим прикладом є так звані «ігри з часом»: лідери можуть затримувати публікацію блоку якнайдовше, водночас забезпечуючи його дійсність, щоб отримати вищу винагороду. Така поведінка призводить до збільшення часу блоку і може навіть призвести до пропуску блоків, якщо вона занадто агресивна. Хоча прибутковість цих стратегій давно відома, оператори вузлів у минулому зазвичай вирішували не використовувати їх через турботу про «збереження здоров'я мережі». Однак це крихкий соціальний баланс. Як тільки вузол починає використовувати ці стратегії і отримує вищу винагороду без штрафних санкцій, інші вузли швидко наслідують його приклад. «Ігри в часі» — це лише один із прикладів; лідери мають різні способи збільшення власних винагород, не зловживаючи владою, часто за рахунок рівня додатків. Окремо ці моделі поведінки можуть бути допустимими, але коли вони накопичуються до певної міри, вартість роботи ланцюга перевищує вигоду.

Іншим ключовим фактором підтримки роботи DeFi є те, що рівень додатків повинен мігрувати критичну логіку за межі ланцюга і розміщувати лише результати в ланцюгу. Наприклад, будь-який протокол, який вимагає швидкого проведення аукціону, зазвичай проводить аукціон за межами ланцюга. Ці програми часто покладаються на набір дозволених вузлів для роботи ключових механізмів, щоб зменшити ризики від ворожих лідерів. Наприклад, UniswapX від Uniswap проводить голландські аукціони поза ланцюжком у головній мережі Ethereum для завершення відповідності торгів. Аналогічно, CowSwap також проводить пакетні аукціони поза ланцюжком. Хоча ці рішення є ефективними на рівні програми, вони роблять пропозицію цінності базового рівня крихкою. Якщо всю логіку виконання програм перемістити поза ланцюжок, базовий блокчейн буде виконувати лише функції рівня розрахунків. Одним із найважливіших аргументів на користь DeFi — композиційність — також буде послаблено. У світі, де вся робота виконується поза ланцюжком, різні програми природним чином існуватимуть у ізольованих середовищах. Більше того, покладаючись на виконання поза ланцюжком, будуть введені нові припущення щодо довіри: не лише основний блокчейн повинен залишатися працездатним, але й інфраструктура поза ланцюжком також повинна бути стабільною та доступною.

Як досягти "передбачуваності"

Щоб вирішити вищезазначені проблеми, протокол повинен задовольняти двом ключовим властивостям: послідовне включення транзакцій з правилами впорядкування та конфіденційність транзакцій до попереднього підтвердження (більш детальне визначення можна знайти в відповідних документах).

Основна мета: Стійкість до цензури

Ми підсумовуємо першу властивість як "короткострокова стійкість до цензури". Вона визначається наступним чином: доки транзакція отримана будь-яким чесним вузлом, необхідно забезпечити її включення до наступного блоку, який можна видобути.

Більш конкретно, можна припустити, що протокол працює за фіксованим годинником, наприклад, генеруючи блок кожні 100 мс. Тому, якщо транзакція отримана деяким чесним вузлом в t=250ms, вона повинна бути включена в блок, згенерований в t=300ms. Атакуючі не повинні мати свободу вибору щодо включення деяких транзакцій та виключення інших. Основний дух цього визначення полягає в тому, що користувачі та програми повинні мати можливість надсилати транзакції в ланцюжок дуже надійно в будь-який момент часу. Не повинно бути ситуації, коли транзакція не може потрапити в ланцюжок через те, що вузол її відхиляє (навмисно чи випадково).

Хоча це визначення вимагає, щоб "будь-який чесний вузол" міг забезпечити включення транзакції, на практиці вартість досягнення цього може бути занадто високою. Що ще важливіше, протокол повинен бути достатньо надійним, щоб зробити шлях транзакцій, що надходять у ланцюг, дуже передбачуваним. Очевидно, що протокол з одним лідером без дозволів не може відповідати цій вимозі, оскільки як тільки поточний лідер демонструє візантійську поведінку, транзакції не зможуть потрапити в ланцюг. Однак, навіть якщо невелика кількість вузлів (наприклад, чотири вузли) спільно забезпечують включення транзакцій для кожного часового інтервалу, це може значно розширити можливості для користувачів і додатків у ланцюзі. Щоб додатки дійсно процвітали, варто піти на деякі компроміси щодо продуктивності. Оптимальний баланс між надійністю та продуктивністю все ще потребує подальшого дослідження, але гарантії існуючого протоколу явно недостатні.

Після того, як протокол зможе забезпечити включення транзакцій, проблема впорядкування певною мірою вирішується. Протокол може використовувати будь-яке детерміноване правило впорядкування для забезпечення узгодженості, наприклад, сортування за пріоритетом комісії, або дозволити додатків налаштовувати порядок транзакцій, пов'язаних з їх станом. Хоча оптимальний метод сортування все ще є предметом активних досліджень, обов'язковою умовою завжди залишається те, що транзакції спочатку повинні бути успішно включені.

Друга мета: Приховування

Після досягнення короткострокової стійкості до цензури наступною ключовою властивістю є «приховування», механізм захисту конфіденційності до підтвердження транзакції.

Він визначається так: до остаточного підтвердження транзакції та включення її в блок жодна інша сторона, крім отримуючого вузла, не може отримати інформацію про цю транзакцію.

У протоколі, що зберігає конфіденційність, вузол може бачити звичайний текст транзакцій, надісланих йому, але решта мережі залишається невідомою про вміст транзакції, доки не буде досягнуто консенсусу та остаточно визначено порядок транзакцій. Наприклад, цього можна досягти за допомогою тайм-лок шифрування, що робить вміст блоку неможливим для розшифрування до певного моменту часу, або за допомогою порогового шифрування, де блок однорідно розшифровується після того, як комітет підтверджує його незворотність.

Це означає, що навіть якщо отримуючий вузол транзакції може зловживати своєю інформацією, інші вузли в мережі не знають вміст транзакції під час процесу консенсусу. Після розкриття інформації про транзакцію її порядок врегульовано та незмінний, що запобігає випереджальному виконанню. Щоб цей механізм був ефективним, протокол повинен підтримувати отримання транзакцій та їх включення в ланцюжок декількома вузлами в одному й тому ж слоті.

Ми не впровадили більш сувору модель конфіденційності (наприклад, повністю зашифрований пул mempool, доступний лише користувачу), оскільки протокол повинен мати можливість фільтрувати спам-транзакції. Якщо вміст транзакції повністю приховано від мережі, відрізнити дійсні транзакції від спаму буде неможливо. Єдиною альтернативою є розкриття деяких метаданих (наприклад, адреси, яка оплачує комісію), але така інформація також може бути використана зловмисниками. Тому більш практичний дизайн полягає в тому, щоб дозволити одному вузлу повністю переглядати вміст транзакції, водночас запобігаючи доступу інших вузлів у мережі до будь-якої інформації до підтвердження. Це також означає, що для підтримки цієї властивості користувачам потрібен принаймні один чесний вузол як шлюз транзакції в кожному слоті.

Протокол, який володіє як "короткий термін опору цензурі", так і "приватністю", забезпечить ідеальну основу для створення фінансових додатків. Повертаючись до попереднього прикладу аукціону, ці дві властивості точно усувають дві можливості Боба порушувати ринок: він не може перевіряти ставку Аліси та не може отримати її інформацію до ставки, що принципово вирішує проблему.

Завдяки короткостроковій стійкості до цензури будь-яка подана транзакція — чи то відповідна, чи то ставка, чи то розрахункова — може бути негайно включена. Авторитетні учасники ринку можуть коригувати замовлення в режимі реального часу, учасники торгів можуть швидко розміщувати заявки, а розрахунки можуть виконуватися ефективно. Користувачі можуть бути впевнені, що будь-які їхні дії будуть виконані негайно. Це дозволить наступному поколінню фінансових додатків у реальному світі з низькою затримкою працювати повністю в ланцюжку.

Щоб блокчейн дійсно конкурував і навіть перевершував існуючу фінансову інфраструктуру, простого збільшення пропускної здатності далеко не достатньо.

[Посилання на оригінальну статтю]