DeFi supera a CeFi: la previsibilidad es clave

Autor: Pranav Garimidi, Joachim Neu, Max Resnick
Traducido por: Luffy, Foresight News

La cadena de bloques ahora puede afirmar con confianza que posee la capacidad de competir con la infraestructura financiera existente. Los sistemas de producción actuales procesan decenas de miles de transacciones por segundo, y en el futuro, su rendimiento se incrementará en órdenes de magnitud.

Pero además del simple rendimiento, las aplicaciones financieras necesitan predictibilidad. Cuando se inicia una transacción, ya sea una orden, una oferta en una subasta o el ejercicio de una opción, contar con una garantía confiable de cuándo se registrará en la cadena es esencial para el funcionamiento normal del sistema financiero. Si una transacción enfrenta retrasos impredecibles, muchas aplicaciones no podrán usarse. Para que las aplicaciones financieras en la cadena sean competitivas, la blockchain debe ofrecer garantías de inclusión a corto plazo: una vez que una transacción válida se envía a la red, se garantiza que será empaquetada lo antes posible en un bloque.

Por ejemplo, el libro de órdenes en la cadena funciona así. Un libro de órdenes eficiente requiere que los creadores de mercado proporcionen liquidez continuamente, colocando órdenes de compra y venta. El problema central para los creadores de mercado es: reducir al mínimo el diferencial de precios sin sufrir selección adversa por discrepancias entre sus cotizaciones y el mercado. Para ello, deben actualizar constantemente sus órdenes para reflejar el estado más reciente del mercado. Por ejemplo, cuando un anuncio de la Reserva Federal provoca una gran volatilidad en los precios, los creadores de mercado deben responder inmediatamente, actualizando sus órdenes a los nuevos precios. Si las transacciones que actualizan esas órdenes no se registran en la cadena de inmediato, los arbitrajistas podrán realizar transacciones con precios desactualizados, causando pérdidas a los creadores de mercado. En ese caso, estos últimos solo podrán ampliar el diferencial para reducir riesgos, lo que disminuirá la competitividad de la plataforma de trading en la cadena.

Un mecanismo predecible para registrar transacciones en la cadena puede ofrecer garantías confiables a los creadores de mercado, permitiéndoles responder rápidamente a eventos fuera de la cadena y mantener un mercado eficiente en la cadena.

Brecha entre la situación actual y el objetivo

Las cadenas de bloques principales actuales solo garantizan la inclusión final, y su ciclo de confirmación suele medirse en segundos. Este tipo de garantía es suficiente para pagos, pero no soporta la mayoría de las aplicaciones financieras que requieren respuestas en tiempo real de los participantes del mercado.

Volviendo al ejemplo del libro de órdenes: para los creadores de mercado, la garantía de “inclusión en unos segundos” no tiene sentido, siempre que los arbitrajistas puedan incluir sus transacciones en bloques más tempranos. Sin garantías fuertes de inclusión, los creadores de mercado solo pueden reducir sus riesgos ampliando el diferencial o ofreciendo cotizaciones peores a los usuarios. Esto hace que las transacciones en la cadena sean menos atractivas en comparación con plataformas que ofrecen garantías más sólidas.

Si la blockchain quiere cumplir su visión de convertirse en infraestructura moderna para los mercados de capital, los desarrolladores deben resolver estos problemas para que aplicaciones de alto valor como los libros de órdenes puedan prosperar.

¿Por qué es difícil lograr la predictibilidad?

Fortalecer la garantía de inclusión en la cadena para soportar estos escenarios es sumamente desafiante. Algunas propuestas dependen de un único nodo (el nodo que produce bloques) para decidir el orden de empaquetado de transacciones en un período determinado. Aunque esto simplifica el diseño de cadenas públicas de alto rendimiento, también crea un posible monopolio económico: el nodo que produce bloques puede aprovecharse de ello para obtener valor.

Normalmente, durante la ventana en que un nodo es elegido para producir un bloque, tiene control total sobre qué transacciones incluir.

Para cadenas que soportan muchas actividades financieras, el nodo productor de bloques tiene un estatus privilegiado. Si ese nodo se niega a incluir una transacción, los usuarios deben esperar al siguiente nodo dispuesto a empaquetarla. En redes sin permisos, el nodo productor tiene incentivos naturales para extraer valor, conocido como MEV (valor extraíble máximo).

El MEV no se limita a ataques de tipo sandwich. Incluso retrasar la inclusión de transacciones por unos pocos milisegundos puede generar ganancias enormes y reducir la eficiencia de las aplicaciones subyacentes. Un libro de órdenes que priorice solo algunas órdenes de ciertos traders crea un entorno injusto para todos los demás. En el peor escenario, comportamientos maliciosos del nodo productor pueden hacer que los traders abandonen por completo la plataforma.

Supongamos que se anuncia una subida de tasas y el precio de ETH cae un 5% instantáneamente. Todos los creadores de mercado en el libro de órdenes intentan cancelar sus órdenes existentes y volver a colocar nuevas a los precios actualizados. Al mismo tiempo, los arbitrajistas envían órdenes para vender ETH a precios desactualizados.

Si ese libro funciona bajo un protocolo con un solo nodo productor, ese nodo tendrá un poder enorme. Podría revisar todas las cancelaciones de órdenes de los creadores de mercado, permitiendo que los arbitrajistas obtengan ganancias excesivas; o simplemente retrasar esas cancelaciones, permitiendo que las órdenes de arbitraje se ejecuten primero; o incluso insertar sus propias órdenes de arbitraje para beneficiarse de las desviaciones de precio.

Dos demandas clave: resistencia a la censura y ocultación de información

Frente a este poder, la participación activa de los creadores de mercado se vuelve inviable: ante cualquier movimiento de precios, podrían ser explotados. El problema fundamental radica en los dos privilegios del nodo productor:

• Puede censurar transacciones de otros;

• Puede ver las transacciones de otros y, en función de ello, enviar las suyas propias.

Cualquiera de estos problemas puede tener consecuencias catastróficas.

Ejemplo
Supongamos una subasta para ilustrar esto con precisión. Hay dos pujadores, Alice y Bob, y Bob resulta ser el nodo que produce el bloque en el que se realiza la subasta. (Solo con dos pujadores, pero la lógica se puede extender a cualquier número).

La subasta recibe ofertas durante un ciclo de producción de bloques, por ejemplo, desde el tiempo 0 hasta el tiempo 1. Alice envía su oferta bA en el momento tA, y Bob envía la suya en un momento posterior tB, con oferta bB. Como Bob es el nodo productor, puede asegurarse de actuar en el último momento.

Ambos pueden obtener precios de un fuente de precios en constante actualización (como un precio medio en un exchange centralizado), donde pₜ es el precio en el momento t. Supongamos que, en cualquier momento t, ambos esperan que el precio de cierre de la subasta (en t=1) sea igual a pₜ. La regla de la subasta es simple: gana quien ofrezca más y paga su propia oferta.

Necesidad de resistencia a la censura
Si Bob puede censurar las ofertas de Alice por ser el nodo productor, el mecanismo de la subasta se rompe. Solo necesita ofrecer un precio muy bajo para asegurarse la victoria, y el ingreso final será casi nulo.

Necesidad de ocultación de información
Una situación más compleja es que Bob no pueda censurar directamente las ofertas de Alice, pero pueda ver su oferta antes de enviar la suya. En ese caso, Bob puede seguir una estrategia sencilla:

• Si el precio actual pₜ_B > bA, ofrece un precio ligeramente superior a bA;

• Si no, simplemente no participa.

Con esta estrategia, Alice enfrentará una selección adversa: solo ganará si su oferta supera el valor esperado del activo, pero ganar significaría una pérdida, por lo que eventualmente se retirará. Cuando todos los demás se hayan ido, Bob puede ofrecer un precio muy bajo y ganar la subasta, con ganancias casi nulas.

La conclusión clave es: la duración de la subasta no importa. Siempre que Bob pueda censurar las ofertas de Alice o ver su oferta antes de enviar la suya, la subasta está condenada al fracaso.

Este razonamiento también se aplica a escenarios de trading de alta frecuencia, incluyendo spot, contratos perpetuos y derivados: si el nodo productor tiene los privilegios del ejemplo de Bob, el mercado se colapsará. Para que estos escenarios sean viables en la cadena, no se puede otorgar a los nodos productores tales privilegios.

¿Por qué no han explotado estos problemas en la realidad?

El análisis anterior muestra un panorama sombrío para los protocolos con un solo nodo productor sin permisos, en los que las transacciones se registran en la cadena. Sin embargo, muchas plataformas descentralizadas (DEX) con estas características aún mantienen volúmenes considerables. ¿Por qué?

En la práctica, hay dos fuerzas que contrarrestan estos problemas:

• Los nodos productores suelen poseer en gran medida tokens nativos, vinculando su éxito o fracaso con la cadena, lo que limita el abuso de poder económico;

• En la capa de aplicación, se han desarrollado soluciones alternativas para reducir la vulnerabilidad ante estos problemas.

Aunque estos factores permiten que DeFi funcione hasta ahora, a largo plazo no son suficientes para que los mercados en la cadena puedan competir realmente con los mercados off-chain.

En blockchains con alta actividad económica, convertirse en nodo productor requiere un gran staking. Por ello, los nodos deben poseer muchos tokens o tener suficiente reputación para recibir delegaciones de otros poseedores. En cualquier caso, los grandes operadores de nodos suelen ser entidades reconocidas con buena reputación. Además, el staking les motiva a mantener el desarrollo de la cadena. Por eso, aún no hemos visto un uso masivo de poder por parte de los nodos, pero eso no significa que no exista el riesgo.

Primero, confiar en la buena voluntad, la presión social y los incentivos a largo plazo de los operadores de nodos no es una base sólida para el futuro financiero. A medida que crecen las actividades financieras en la cadena, también aumentan las potenciales ganancias de los nodos. Cuanto mayor sea la tentación, más frágil será la presión social para que no violen intereses a corto plazo.

Segundo, el grado en que los nodos abusan de su poder es una escala continua, desde comportamientos moderados hasta la destrucción total del mercado. Los operadores pueden ampliar unilateralmente su poder para obtener mayores beneficios; si alguien cruza la línea, otros seguirán rápidamente. La conducta de un solo nodo puede parecer limitada, pero la acción colectiva puede tener consecuencias evidentes.

Un ejemplo clásico es el juego en el tiempo: los nodos que producen bloques pueden retrasar la publicación de los mismos para maximizar beneficios dentro de los límites del protocolo. Esto puede alargar los tiempos de bloque o incluso causar omisiones. Aunque estas estrategias son conocidas, los nodos inicialmente actúan con moderación para mantener la estabilidad de la cadena. Sin embargo, esa balanza social es muy frágil: si un nodo empieza a hacer arbitraje sin costo, otros seguirán rápidamente.

El juego en el tiempo es solo un ejemplo de cómo los nodos pueden aumentar sus beneficios sin abusar completamente del poder. También existen muchas otras formas en que los nodos pueden sacrificar la integridad de la aplicación para obtener mayores ganancias. Aunque estas conductas aisladas pueden ser toleradas, en conjunto pueden cruzar un umbral que eleve los costos de operar en la cadena por encima de los beneficios.

Otra razón por la que DeFi aún funciona es que muchas aplicaciones trasladan la lógica central fuera de la cadena, registrando solo los resultados. Por ejemplo, los protocolos que requieren ejecuciones rápidas, como subastas, suelen realizar la mayor parte del proceso off-chain, usando mecanismos de nodos autorizados para evitar comportamientos maliciosos. UniswapX en Ethereum y Cowswap con subastas en lote son ejemplos de ejecuciones off-chain.

Aunque estas soluciones permiten que las aplicaciones funcionen, colocan a la cadena subyacente y su propuesta de valor en una posición incómoda: trasladar la lógica de ejecución fuera de la cadena reduce la cadena a una capa de liquidación. Uno de los mayores beneficios de DeFi es la composabilidad, pero si toda la ejecución se realiza off-chain, las aplicaciones quedan aisladas en islas. Además, depender de la ejecución off-chain introduce nuevas hipótesis de confianza: además de la disponibilidad de la cadena, la infraestructura off-chain debe funcionar correctamente.

¿Cómo lograr la predictibilidad?

Para resolver estos problemas, los protocolos deben cumplir con dos características principales: transacciones confiables en la cadena y reglas de ordenamiento, además de protección de la privacidad antes de la confirmación.

Primero: resistencia a la censura
Debemos definir la resistencia a la censura a corto plazo: si una transacción llega a un nodo honesto, se garantiza que será incluida en el próximo bloque disponible.

Resistencia a la censura a corto plazo: cualquier transacción válida que llegue a tiempo a un nodo honesto será incluida en el siguiente bloque.

Más precisamente, si el protocolo funciona con un reloj fijo, por ejemplo, un bloque cada 100 ms, y una transacción llega a un nodo honesto a los 250 ms, debe incluirse en un bloque de los 300 ms. El atacante no puede decidir omitir o retrasar la inclusión. La idea central es que los usuarios y aplicaciones tengan un camino altamente confiable para que sus transacciones sean incluidas, sin que un nodo malicioso pueda perderlas por fallos o censura.

Aunque esta definición requiere que las transacciones que lleguen a cualquier nodo honesto sean incluidas, su implementación práctica puede ser costosa. Lo importante es que el protocolo sea lo suficientemente robusto para ofrecer una entrada a la cadena con una predictibilidad muy alta, y que su lógica sea simple y comprensible.

Los protocolos con un solo nodo productor sin permisos claramente no cumplen con esta característica: si el nodo productor actúa mal, no hay otra vía para incluir transacciones. En cambio, si un conjunto de cuatro nodos puede garantizar la inclusión en cada período, se mejora mucho la predictibilidad. Para que las aplicaciones prosperen de forma estable, a veces vale la pena sacrificar algo de rendimiento. Encontrar el equilibrio óptimo entre robustez y rendimiento requiere más investigación, pero las garantías actuales de los protocolos existentes son claramente insuficientes.

Una vez que el protocolo garantice la inclusión, el ordenamiento de transacciones será sencillo. Puede usarse un ordenamiento determinista, por ejemplo, por tarifa de prioridad, o permitir que las aplicaciones ordenen las transacciones según su lógica interna. La mejor estrategia de ordenamiento aún está en investigación activa, pero en cualquier caso, solo si las transacciones se incluyen con éxito en la cadena, el ordenamiento tendrá sentido.

Segundo: ocultación de información
Luego de garantizar la resistencia a la censura a corto plazo, el otro aspecto clave es la protección de la privacidad, que llamamos ocultación.

Ocultación: salvo el nodo que envía la transacción, ninguna parte puede conocer la transacción antes de que la misma sea confirmada y ordenada en la cadena.

Un protocolo que garantice la ocultación permite que los nodos receptores puedan ver el contenido en claro, pero mantiene en secreto la información para el resto de la red hasta que se alcance consenso y se confirme el orden. Por ejemplo, puede usar cifrado con retardo, donde el contenido del bloque no sea visible hasta una fecha límite, o cifrado con umbral, donde un comité descifra el bloque solo después de su confirmación irreversible.

Esto significa que los nodos pueden abusar de la información que envían, pero el resto de la red solo conocerá el contenido una vez que la transacción esté confirmada y ordenada. Cuando la información se hace pública, el orden y la confirmación ya están realizados, y otros no podrán adelantarse. Esta definición funciona siempre que haya múltiples nodos capaces de empaquetar transacciones en cada período.

No hemos adoptado definiciones más estrictas de privacidad, como mempool cifrado, porque el protocolo necesita filtrar transacciones basura. Si toda la información de la transacción estuviera oculta, la red no podría distinguir entre transacciones válidas y basura. La única opción sería revelar metadatos no cifrados, como direcciones de pago que se cobran independientemente de la validez de la transacción, pero estos metadatos pueden revelar suficiente información para que los atacantes puedan explotar. Por eso, optamos por un compromiso: solo un nodo puede ver el contenido de la transacción, y el resto de la red no. Esto también implica que los usuarios deben tener al menos un nodo honesto en cada período para que sirva como entrada a la cadena.

Un protocolo que combine resistencia a la censura a corto plazo y ocultación de información sería ideal para construir aplicaciones financieras. Volviendo al ejemplo del libro de órdenes, estas dos características evitan que Bob destruya el mercado: no puede censurar la oferta de Alice ni usarla para guiar su comportamiento, resolviendo así los problemas mencionados anteriormente.

Con estas garantías, cualquier transacción (ya sea una orden o una oferta en una subasta) puede ser incluida en la cadena de inmediato. Los creadores de mercado podrán modificar órdenes, los pujadores podrán hacer ofertas rápidamente, y las liquidaciones serán eficientes. Los usuarios podrán confiar en que sus operaciones se ejecutarán sin demora, permitiendo que las nuevas aplicaciones financieras de baja latencia y orientadas al mundo real se construyan completamente en la cadena.

Para que la blockchain compita y supere a la infraestructura financiera actual, hay mucho más que mejorar que solo el rendimiento.