a16z: 「Calidad de la cadena fuerte» permite que cada staker tenga un espacio exclusivo en el bloque

De la calidad de la cadena a la calidad de cadena fuerte: en la era de alto rendimiento (high throughput), ¿cómo lograr verdaderamente que «mis transacciones las decido yo»?

Escrito por: @ittaia、@PGarimidi y @jneu_net

Compilado por: AididiaoJP, Foresight News

La calidad de cadena (Chain Quality, CQ) es una propiedad fundamental de una blockchain. En términos sencillos, su significado es:

Si tienes 3% del valor en garantía (staking), entonces, dentro del rango promedio de tiempo, puedes controlar 3% del espacio de bloques.

Para las blockchains tempranas con un rendimiento menor, la calidad de cadena ya resulta suficiente. Pero las blockchains modernas tienen mucho más ancho de banda: dentro de un único bloque se pueden incluir un gran número de transacciones.

Esto introduce un concepto más fuerte y más preciso. No solo se enfoca en la proporción promedio del espacio de bloques a lo largo del tiempo, sino que se centra en cómo se divide el espacio de bloques dentro de cada bloque. Lo llamamos «calidad de cadena fuerte» (Strong Chain Quality, SCQ):

Si tienes 3% del valor en garantía (staking), entonces en cada bloque, puedes controlar 3% del espacio de bloques.

En esencia, esta propiedad permite que los interesados (stakeholders) tengan «carriles virtuales» dentro de una blockchain de alto rendimiento, asegurando que sus transacciones puedan quedar incluidas.

La «calidad de cadena» en blockchains

Una de las innovaciones clave de Bitcoin —que hoy en día prácticamente todas las blockchains tienen— es la introducción, dentro del protocolo, de un mecanismo de recompensas para los proponentes de bloques: la parte que logra adjuntar un bloque al state machine puede recibir tokens recién acuñados y las comisiones 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 de computación distribuida tradicional, los participantes se dividen en partes honestas y partes maliciosas. Aquí no es necesario recompensar a las partes honestas, porque la conducta honesta es el supuesto predeterminado del modelo.

En cambio, en un modelo de economía criptográfica, los participantes se consideran agentes racionales, y sus funciones de utilidad pueden ser desconocidas. El objetivo es diseñar incentivos para que, al perseguir la maximización de su propio beneficio, estos participantes queden alineados de manera 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 cadena:

Calidad de cadena (CQ): para una alianza que posee X% del valor total en garantía, después del Global Stable Time (GST), tiene una probabilidad de X% de convertirse en el proponente de cada bloque que entra en la cadena.

Si una cadena se desvía de los requisitos de calidad de cadena, puede permitir que algunas alianzas obtengan una porción de recompensas mayor de lo normal, debilitando así la motivación para actuar con honestidad y amenazando la seguridad del protocolo.

Muchas blockchains cumplen o intentan cumplir esta propiedad mediante un «mecanismo de rotación aleatoria de líderes basado en el peso del stake». Los desafíos típicos que se enfrentan incluyen: el problema de «selfish mining» de Bitcoin; el problema de resistencia a bifurcaciones de la cola en Monad; y los problemas en el protocolo Ethereum LMD GHOST.

El origen de la «calidad de cadena fuerte»

Cuando el espacio de bloques es suficientemente amplio, no es necesario que todo el contenido de un bloque quede bajo el monopolio de un único proponente. En su lugar, el espacio de bloques del mismo bloque puede ser dividido conjuntamente por múltiples participantes. La definición de economía criptográfica de calidad de cadena fuerte expresa precisamente esta idea:

Calidad de cadena fuerte (SCQ): una alianza que posee X% del valor total en garantía, después del Global Stable Time (GST), puede controlar X% del espacio de bloques dentro de cada bloque.

Esta propiedad idealizada, implícitamente, introduce el concepto abstracto de «carriles virtuales». Es decir, las alianzas pueden, en la práctica, controlar una fracción determinada del espacio de bloques dedicado en cada bloque.

Desde el punto de vista económico, tener un carril virtual equivale a poseer un activo productivo generador de ingresos. Estos ingresos pueden provenir de comisiones de transacción o de MEV (Maximum Extractable Value, valor máximo extraíble). Las entidades externas compiten para adquirir y mantener estos carriles, lo que crea una demanda sostenida para el token L1 subyacente. Cuanto mayor sea el valor económico que puede generar un carril, más fuerte será la motivación de cada parte para competir por el stake. Y el valor que se puede acumular al controlar el stake de L1 con acceso a esos espacios de bloques también será mayor. Mediante esta abstracción, podemos transformar una capacidad más fuerte contra la censura en una propiedad de efectividad de SCQ dentro del protocolo.

Calidad de cadena fuerte y resistencia a la censura

Investigaciones recientes muestran que la resistencia a la censura es extremadamente importante. Estos protocolos no solo deben garantizar que las entradas de las partes honestas terminen incluidas, sino también que puedan incluirse de inmediato. La calidad de cadena fuerte (SCQ) puede verse como una extensión de esta propiedad cuando la capacidad del bloque es limitada.

En escenarios reales, si el volumen de transacciones a incluir supera el espacio de bloques disponible, ningún protocolo puede cumplir en sentido ideal con la resistencia a la censura. SCQ aborda esta limitación con un enfoque más pragmático: no exige que todas las transacciones honestas siempre se incluyan, sino que asigna un «presupuesto» a cada nodo en staking, asegurando que, dentro de ese presupuesto, sus transacciones puedan ser incluidas.

El protocolo MCP se propone como un componente construido sobre protocolos de consenso tipo PBFT utilitarios existentes. Su objetivo es dotar a estos protocolos de capacidad de resistencia a la censura. El protocolo también cumple el requisito de SCQ: asigna a los proponentes espacio de bloques correspondiente según la proporción del stake. Los protocolos BFT basados en un grafo acíclico dirigido (DAG) existentes ofrecen una manera de implementar un memory pool de múltiples escritores y también poseen cierto grado de resistencia a la censura.

Las implementaciones estándar de estos protocolos suelen fallar en cumplir estrictamente SCQ, ya que permiten que los líderes retrasen selectivamente ciertos subconjuntos de transacciones. Sin embargo, con ligeras modificaciones a estos protocolos, podría reimplementarse SCQ. Una dirección relacionada es el «forzar la inclusión de transacciones», para reducir las conductas de censura.

MCP también demuestra cómo implementar una propiedad de ocultamiento más fuerte. Con esta propiedad, los interesados pueden crear carriles privados virtuales; el contenido de estos carriles solo se revela cuando el bloque completo se publica hacia el exterior. Profundizaremos en esto en artículos posteriores.

Cómo implementar calidad de cadena fuerte

Para obtener calidad de cadena fuerte después del Global Stable Time (GST), la clave es garantizar que los proponentes no puedan censurar arbitrariamente las entradas de los interesados. Esto puede lograrse mediante un protocolo de dos rondas. En casi todos los protocolos BFT basados en vista, solo hay que hacer dos cambios pequeños:

• Primera ronda: cada participante envía sus entradas autenticadas a todos los demás participantes.
• Segunda ronda: cada participante, si recibe entradas autenticadas de un participante i, agrega a 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 contenidas en la lista.
• Propuesta BFT: después de que el líder reciba estos mensajes, incluye en el bloque la unión de todas las listas de inclusión recibidas.
• Votación BFT: solo cuando un bloque incluya todas las entradas de la lista de inclusión del propio participante, ese participante emitirá un voto a favor.

No es difícil ver que, siguiendo este esquema de protocolo, se puede construir un protocolo completo. Este protocolo puede cumplir con la calidad de cadena fuerte después del Global Stable Time (GST), proporcionar resistencia a la censura y mantener la actividad cuando el líder es honesto. Si se quiere lograr SCQ también antes de GST, se necesita esperar en cada ronda a que haya valores o listas suficientes (quórum). Describiremos este protocolo y sus formas de extensión en artículos posteriores con detalle.

Investigaciones recientes muestran que para lograr calidad de cadena fuerte y resistencia a la censura, es necesario agregar dos rondas adicionales (como en el esquema de protocolo anterior) por encima de las rondas de votación de un protocolo BFT convencional. También explicaremos este resultado con detalle en artículos posteriores.

Aunque la calidad de cadena fuerte (SCQ) define la proporción de espacio de bloques que una alianza puede controlar, no restringe completamente el ordenamiento de las transacciones dentro del bloque. SCQ puede entenderse como: se reserva espacio para cada nodo en staking, pero no se garantiza el orden de las transacciones dentro de esos espacios.

Esto abre un amplio espacio de investigación para diseñar mecanismos de ordenamiento de transacciones. Un buen mecanismo de ordenamiento, con esperanza de, aumentará aún más la equidad y la eficiencia dentro del ecosistema de blockchain. Una dirección digna de atención es ordenar las transacciones en función de la tarifa de prioridad.