a16z: La calidad de la cadena fuerte redefine el "derecho de asignación del espacio de bloque" en la cadena de bloques

Autor: @ittaia, @PGarimidi y @jneu_net Compilado por: AididiaoJP, Foresight News
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La Calidad de la Cadena (Chain Quality, CQ) es una propiedad fundamental de una blockchain. En términos sencillos, significa esto: si tienes un 3% de los derechos de participación (staking), en un rango de tiempo promedio puedes controlar el 3% del espacio de bloques. Para las blockchains iniciales con menor rendimiento (throughput), la calidad de la cadena ya es suficiente para ser aplicable. Pero las blockchains modernas tienen mucha más capacidad de ancho de banda; dentro de un solo bloque pueden incluirse un gran número de transacciones. Esto lleva a un concepto más fuerte y más detallado: no solo se centra en la proporción promedio del espacio de bloques a lo largo del tiempo, sino que mira específicamente cómo se divide el espacio de bloques dentro de cada bloque. Lo llamamos «Calidad Fuerte de la Cadena» (Strong Chain Quality, SCQ): si tienes un 3% de los derechos de participación (staking), entonces en cada bloque puedes controlar el 3% del espacio de bloques. En esencia, esta propiedad permite que los participantes con incentivos creen «carriles virtuales» dentro de una blockchain de alto rendimiento, asegurando que sus transacciones puedan incluirse. La «Calidad de la Cadena» en una blockchain—una de las innovaciones clave de Bitcoin, que hoy en día casi todas las blockchains incorporan—introduce un mecanismo de recompensas en el protocolo para proponentes de bloques: la parte que logra adjuntar un bloque al state machine puede obtener los nuevos tokens acuñados y las tarifas de transacción. Estas recompensas están definidas por la función de transición de estado y, finalmente, se reflejan en el estado del sistema. En el modelo tradicional de computación distribuida, los participantes se dividen en partes honestas y partes maliciosas. Aquí no es necesario recompensar a las partes honestas, porque el comportamiento honesto ya es la suposición predeterminada del modelo. En cambio, en el modelo de economía cifrada, los participantes se consideran agentes racionales, y su función de utilidad podría ser desconocida. El objetivo es diseñar incentivos para que, al maximizar su propio beneficio, estos participantes se alineen de forma natural con el funcionamiento exitoso del protocolo. Combinando el mecanismo de recompensas dentro del protocolo, podemos obtener la siguiente definición idealizada de la calidad de la cadena:

Calidad de la Cadena (CQ): una alianza que posee X% del total de los derechos de participación (staking), después del Tiempo de Estabilidad Global (GST), con una probabilidad de X% se convierte en el proponente de cada bloque que entra en la cadena.

Si una cadena se desvía de los requisitos de la calidad de la cadena, podría permitir que algunas alianzas obtengan una porción de recompensas mayor que la proporción normal, debilitando la motivación para actuar honestamente y amenazando la seguridad del protocolo. Muchas blockchains satisfacen o intentan satisfacer esta propiedad mediante un mecanismo de «rotación aleatoria de líderes basada en el peso de staking». Los desafíos típicos que se enfrentan incluyen: el problema de «minería egoísta» de Bitcoin; el problema de resistencia a bifurcaciones en la cola (tail) del protocolo de Monad; y el problema en el protocolo Ethereum LMD GHOST.

El origen de la «Calidad Fuerte de la Cadena»
Cuando el espacio de bloques es lo bastante amplio, no es necesario que todo el contenido del bloque quede monopolizado por un único proponente. Por el contrario, el espacio del mismo bloque puede ser dividido conjuntamente por múltiples participantes. La definición de economía cifrada de la Calidad Fuerte de la Cadena expresa precisamente esta idea:

Calidad Fuerte de la Cadena (SCQ): una alianza que posee X% del total de los derechos de participación (staking), después del Tiempo de Estabilidad Global (GST), puede controlar el X% del espacio de bloques en cada bloque.

Esta propiedad idealizada introduce implícitamente el concepto abstracto de «carriles virtuales». En otras palabras, las alianzas en realidad pueden controlar una cierta proporción de espacio de bloques dedicado en cada bloque. Desde el punto de vista económico, tener un carril virtual equivale a poseer un activo productivo capaz de generar ingresos; estos ingresos pueden provenir de comisiones de transacción o de MEV (valor máximo extraíble). Las entidades externas compiten para obtener y mantener estos carriles, lo que crea una demanda continua para el token L1 subyacente. Cuanto mayor sea el valor económico que puede generar un carril, más fuerte es la motivación de todas las partes para competir por derechos de staking, y mayor es el valor que pueden acumular los derechos de staking L1 que otorgan acceso a ese espacio de bloques. Con esta abstracción, podemos convertir una mayor capacidad de resistencia a la censura en una propiedad de efectividad de SCQ dentro del protocolo.

Calidad Fuerte de la Cadena y resistencia a la censura
Recientes investigaciones muestran que los protocolos resistentes a la censura son muy importantes. Estos protocolos no solo deben garantizar que las entradas de las partes honestas se incluyan finalmente, sino también que puedan incluirse de inmediato. La Calidad Fuerte de la Cadena (SCQ) puede considerarse una extensión de esta propiedad en escenarios con capacidad de bloque limitada. En situaciones reales, si la cantidad de transacciones por incluir supera el espacio de bloques disponible, ningún protocolo puede cumplir de manera ideal el significado de resistencia a la censura. SCQ aborda esta limitación con una estrategia más pragmática: no exige que todas las transacciones honestas siempre se incluyan; en su lugar, asigna a cada nodo con staking un «presupuesto», asegurando que, dentro de ese rango de presupuesto, sus transacciones puedan incluirse.

El protocolo MCP se propuso como un componente colocado sobre protocolos de consenso tipo PBFT ya existentes y prácticos, con el objetivo de que estos protocolos tengan capacidad de resistencia a la censura. Este protocolo también cumple con los requisitos de SCQ: distribuye un espacio de bloques correspondiente a los proponentes según la proporción de los derechos de staking. Los protocolos BFT basados en grafos acíclicos dirigidos (DAG) existentes, por su parte, ofrecen una forma de implementar un mempool multi-escritor y también tienen cierto grado de resistencia a la censura.

La implementación estándar de estos protocolos generalmente no cumple estrictamente SCQ, porque permiten que los líderes retrasen de forma selectiva algunos subconjuntos de transacciones. Sin embargo, con ligeras modificaciones a estos protocolos, podría reimplementarse SCQ. Una dirección relacionada es «inclusión forzada de transacciones», diseñada para reducir el comportamiento de censura. MCP también muestra cómo implementar una propiedad de ocultamiento más fuerte. Con ayuda de esta propiedad, los interesados pueden crear carriles privados virtuales, cuyo contenido solo se revelará cuando el bloque completo se publique hacia el exterior. Desarrollaremos este punto con más detalle en artículos posteriores.

Cómo implementar la Calidad Fuerte de la Cadena
Para obtener Calidad Fuerte de la Cadena después del Tiempo de Estabilidad Global (GST), la clave está en garantizar que los proponentes no puedan censurar arbitrariamente las entradas de los interesados. Esto se puede lograr mediante un protocolo de dos rondas. Sobre la base de casi todos los protocolos BFT basados en vistas (view-based), solo se requieren dos cambios pequeños:

Primera ronda: cada participante envía sus entradas certificadas a todos los demás participantes.

Segunda ronda: cada participante, si recibió entradas certificadas provenientes del participante i, añade i a su lista de inclusión. Luego, ese participante envía su lista de inclusión al líder. Esta operación equivale a un compromiso: uno solo aceptará bloques que incluyan todas las entradas de la lista de inclusión.

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

Votación BFT: solo cuando un bloque incluya todas las entradas del conjunto de la lista de inclusión del propio participante, ese participante emite un voto a favor.

No es difícil ver que, siguiendo este esquema de protocolo, se puede construir un protocolo completo. Este protocolo puede satisfacer Calidad Fuerte de la Cadena después del Tiempo de Estabilidad Global (GST), proporcionar resistencia a la censura y mantener la actividad cuando el líder es una parte honesta. Si también se desea implementar SCQ antes de GST, además se necesita esperar valores (quórum) o listas suficientes en cada ronda. Explicaremos este protocolo y sus formas extendidas con detalle en artículos posteriores.

Investigaciones recientes muestran que, para lograr Calidad Fuerte de la Cadena y resistencia a la censura, se deben añadir dos rondas adicionales sobre las rondas de votación de un protocolo BFT convencional (según el esquema de protocolo descrito arriba). También detallaremos este resultado en artículos posteriores.

Aunque la Calidad Fuerte de la Cadena (SCQ) define la proporción de espacio de bloques que una alianza puede controlar, no limita completamente el ordenamiento de transacciones dentro de los bloques. SCQ puede entenderse así: se reserva espacio para cada nodo con staking, pero no se proporciona ninguna garantía sobre el orden de las transacciones dentro de ese espacio.

Esto abre un amplio espacio de investigación para el diseño de mecanismos de ordenamiento de transacciones. Se espera que un buen mecanismo de ordenamiento mejore aún más la equidad y la eficiencia dentro del ecosistema de blockchain. Una dirección que vale la pena seguir es ordenar las transacciones según las tarifas de prioridad.