a16z Crypto Penelitian Terbaru: Apa Kunci Penerapan Skala Besar DeFi?

作者：PGarimidi、jneu_net、@MaxResnic

编译：佳欢，ChainCatcher

Saat ini, blockchain secara nyata dapat diklaim telah memiliki kemampuan yang diperlukan untuk bersaing dengan infrastruktur keuangan yang sudah ada. Sistem produksi saat ini dapat memproses puluhan ribu transaksi per detik, dan segera akan mengalami peningkatan hingga skala besarnya. Namun, selain throughput mentah, aplikasi keuangan juga membutuhkan kepastian. Baik untuk satu transaksi jual-beli, satu harga penawaran lelang, maupun satu exercise opsi, operasi normal sistem keuangan membutuhkan jawaban yang pasti: kapan transaksi ini akan dieksekusi? Jika transaksi menghadapi penundaan yang tidak dapat diprediksi (baik yang disengaja maupun kebetulan), banyak aplikasi akan menjadi tidak dapat digunakan.

Agar aplikasi keuangan di rantai mampu bersaing, blockchain harus menyediakan jaminan pengemasan jangka pendek—yaitu, jika transaksi yang valid dikirim ke jaringan, blockchain dapat memastikan transaksi tersebut akan dikemas secepat mungkin. Misalnya, pertimbangkan order book di rantai. Order book yang efisien memerlukan market maker untuk terus menyediakan likuiditas dengan mempertahankan order beli dan jual atas aset di buku besar.

Masalah kunci yang dihadapi market maker adalah: baik untuk mempersempit spread bid-ask seminimal mungkin, sekaligus menghindari risiko “adverse selection” akibat harga kutipan yang menyimpang dari pasar. Untuk itu, market maker harus terus memperbarui order mereka agar mencerminkan kondisi di dunia nyata. Misalnya, jika pengumuman The Fed menyebabkan lonjakan harga aset, market maker perlu segera merespons dan memperbarui order mereka ke harga baru. Dalam kasus ini, jika transaksi memperbarui order tidak segera tereksekusi, market maker akan mengalami kerugian karena arbitrager mengeksekusi order mereka pada harga yang sudah usang. Market maker kemudian perlu menetapkan spread yang lebih besar untuk mengurangi exposure risiko mereka dalam peristiwa semacam ini, yang pada akhirnya menurunkan daya saing venue transaksi on-chain.

Pengemasan transaksi yang dapat diprediksi memberi market maker jaminan yang kuat, memungkinkan mereka bereaksi cepat terhadap peristiwa off-chain dan menjaga efisiensi pasar di rantai.

Apa yang Kami Punya dan Apa yang Kami Butuhkan

Saat ini, blockchain yang ada hanya menyediakan jaminan akhir (finality) yang kuat, biasanya berlaku dalam rentang beberapa detik. Walaupun jaminan semacam ini cukup untuk aplikasi seperti pembayaran, jaminan itu terlalu lemah untuk mendukung aplikasi keuangan skala besar yang para pelaku pasar perlu bereaksi secara real-time terhadap informasi.

Ambil contoh order book di atas: bagi market maker, jika transaksi arbitrager dapat masuk ke blok yang lebih awal, maka jaminan bahwa mereka akan dikemas dalam “beberapa detik ke depan” tidak ada gunanya. Jika tidak ada jaminan pengemasan yang kuat, market maker harus mengatasi risiko adverse selection yang meningkat dengan memperlebar spread dan menawarkan harga yang lebih buruk kepada pengguna. Dampaknya, transaksi on-chain menjadi jauh kurang menarik dibandingkan venue lain yang menawarkan jaminan yang lebih kuat.

Agar blockchain benar-benar mewujudkan visinya sebagai infrastruktur modernisasi pasar modal, para pembangun perlu menyelesaikan masalah-masalah ini agar aplikasi bernilai tinggi seperti order book dapat berkembang pesat.

Di Mana Tepatnya Sulitnya Mewujudkan Kepastian?

Menguatkan jaminan pengemasan blockchain yang ada untuk mendukung use case tersebut merupakan tantangan. Beberapa protokol saat ini mungkin bergantung pada node (yang disebut “leader”) yang dapat memutuskan pengemasan transaksi kapan pun pada waktu tertentu. Meskipun ini menyederhanakan tantangan rekayasa untuk membangun blockchain berperforma tinggi, ia juga memperkenalkan kemacetan ekonomi yang potensial, karena para leader dapat memeras nilai di sini. Biasanya, pada jendela ketika node terpilih sebagai leader, mereka memiliki kekuasaan penuh atas transaksi mana yang akan dimasukkan ke dalam blok. Bagi blockchain yang menangani aktivitas keuangan dari skala apa pun, leader berada pada posisi istimewa. Jika leader tunggal memutuskan untuk tidak mengemas suatu transaksi, satu-satunya upaya adalah menunggu leader berikutnya yang bersedia mengemas transaksi tersebut.

Dalam jaringan tanpa izin, leader memiliki insentif untuk memeras nilai, yang secara populer dikenal sebagai MEV. MEV melampaui sekadar skenario penjepit transaksi AMM. Bahkan jika leader hanya mampu menunda pengemasan transaksi beberapa puluh milidetik, mereka tetap dapat memperoleh keuntungan besar dan menurunkan efisiensi aplikasi lapisan bawah. Sebuah order book yang hanya memprioritaskan transaksi sebagian trader akan menciptakan lingkungan persaingan yang tidak adil bagi semua orang. Dalam skenario terburuk, leader bisa menjadi sangat tidak bersahabat hingga membuat para trader benar-benar meninggalkan platform tersebut.

Anggap terjadi kenaikan suku bunga, harga ETH langsung turun 5%. Setiap market maker di order book berlomba-lomba membatalkan order mereka dan memasang order baru pada harga yang baru. Sementara itu, setiap arbitrager mengirimkan order untuk menjual ETH pada harga order yang sudah usang. Jika order book ini berjalan pada protokol dengan satu leader, leader tersebut memegang kekuasaan yang sangat besar. Leader dapat dengan mudah memilih untuk meninjau semua pembatalan dari market maker, sehingga arbitrager memperoleh keuntungan besar. Atau, leader dapat tidak langsung meninjau pembatalan tersebut, melainkan menundanya hingga setelah transaksi arbitrager mendarat. Bahkan leader bisa menyisipkan transaksi arbitrage mereka sendiri untuk memanfaatkan perbedaan harga.

Dua Tuntutan Dasar

Dengan adanya keunggulan-keunggulan ini, partisipasi aktif market maker menjadi tidak efisien secara ekonomi; selama harga berfluktuasi, mereka berisiko dimanfaatkan. Masalah ini bermuara pada fakta bahwa leader memiliki terlalu banyak hak istimewa dalam dua aspek kunci: 1) leader dapat meninjau transaksi siapa pun, dan 2) leader dapat melihat transaksi orang lain serta karenanya mengirim transaksi mereka sendiri sebagai respons. Salah satu dari dua masalah ini saja bisa terbukti bencana.

Sebuah Contoh

Kita dapat mengunci persis masalah yang ada melalui contoh berikut. Pertimbangkan sebuah lelang dengan dua penawar, Alice dan Bob, di mana Bob juga adalah leader dari blok tempat lelang itu terjadi. (Pengaturan hanya dua penawar dimaksudkan untuk memudahkan penjelasan; dengan jumlah penawar berapa pun, penalaran yang sama tetap berlaku.)

Lelang menerima penawaran selama rentang waktu yang dibutuhkan untuk menghasilkan blok, misalkan dari waktu t=0 hingga t=1. Alice mengirim penawaran bA pada waktu tA, dan Bob mengirim penawaran bB pada waktu tB > tA. Karena Bob adalah leader blok tersebut, ia selalu dapat memastikan bahwa ia bertindak terakhir. Alice dan Bob juga memiliki sumber kebenaran harga aset yang terus diperbarui yang dapat dibaca (misalnya, harga tengah dari bursa terpusat). Pada waktu t, anggap harga ini adalah pt. Kita asumsikan bahwa pada setiap saat t, ekspektasi pasar terhadap harga aset pada saat lelang berakhir (t=1) selalu sama dengan harga real-time saat ini pt. Aturan lelang sangat sederhana: pemenang adalah pihak dengan penawaran yang lebih tinggi di antara Alice dan Bob, dan pemenang membayar jumlah penawarannya.

Tuntutan untuk Anti-Penyensoran

Sekarang mari kita pertimbangkan apa yang terjadi ketika Bob dapat memanfaatkan keunggulannya sebagai leader lelang ini. Jika Bob dapat menyensor penawaran Alice, maka lelang jelas akan runtuh. Karena tidak ada penawar lain, Bob hanya perlu menawar jumlah sembarang yang sangat kecil untuk memastikan ia menang lelang. Ini menyebabkan hasil bersih lelang pada saat penyelesaian menjadi pada dasarnya 0.

Tuntutan yang Tersembunyi

Situasi yang lebih rumit adalah ketika Bob tidak dapat secara langsung menyensor penawaran Alice, tetapi masih dapat melihat penawaran Alice sebelum ia sendiri menawar. Dalam kasus ini, Bob memiliki strategi sederhana. Saat ia menawar, ia hanya perlu memeriksa apakah ptB > bA benar. Jika ya, maka penawaran Bob hanya sedikit lebih tinggi daripada bA; jika tidak, maka Bob sama sekali tidak akan menawar.

Dengan menjalankan strategi ini, Bob membuat Alice menghadapi adverse selection yang merugikan. Satu-satunya keadaan ketika Alice menang adalah ketika pembaruan harga membuat penawarannya pada akhirnya lebih tinggi dari nilai ekspektasi aset. Setiap kali Alice memenangkan lelang, ia akan memperkirakan akan mengalami kerugian; lebih baik lagi jika ia tidak ikut lelang sama sekali. Ketika semua lawan hilang, Bob sekali lagi dapat dengan sederhana menawar jumlah yang sangat kecil dan menang, sementara lelang pada kenyataannya mendapatkan hasil 0.

Poin kunci di sini adalah bahwa lamanya lelang dalam contoh ini tidak penting. Selama Bob dapat menyensor penawaran Alice, atau melihat penawaran Alice sebelum ia menawar, lelang ini pada akhirnya ditakdirkan untuk gagal.

Prinsip yang sama dalam contoh ini berlaku untuk lingkungan apa pun yang melibatkan aset trading frekuensi tinggi, baik spot, perpetual contract, maupun bursa derivatif: jika ada leader yang memiliki kekuasaan seperti Bob dalam contoh ini, leader tersebut dapat menyebabkan pasar benar-benar runtuh. Agar produk on-chain yang melayani use case tersebut benar-benar layak, produk tersebut tidak boleh memberikan kekuasaan semacam itu kepada leader.

Bagaimana Masalah-masalah Ini Muncul dalam Praktik Saat Ini?

Kisah di atas melukiskan gambaran yang suram untuk transaksi on-chain pada protokol leader tunggal tanpa izin. Namun, mengapa banyak DEX (decentralized exchange) pada protokol leader tunggal tetap mempertahankan volume transaksi yang sehat? Dalam praktiknya, ada dua kekuatan yang bersama-sama meniadakan masalah-masalah di atas:

• Leader tidak memanfaatkan kekuatan ekonomis mereka secara penuh, karena biasanya mereka sendiri sangat berinvestasi pada keberhasilan blockchain yang mendasarinya;
• Aplikasi telah membangun solusi/penanganan untuk menghindari kerapuhan seperti itu terhadap masalah-masalah tersebut.

Walaupun dua faktor ini sejauh ini menjaga agar keuangan terdesentralisasi (DeFi) tetap berjalan, dalam jangka panjang, keduanya tidak cukup untuk membuat pasar on-chain benar-benar bersaing dengan pasar off-chain.

Untuk mendapatkan posisi leader pada blockchain dengan aktivitas ekonomi yang substansial, diperlukan banyak staking. Oleh karena itu, baik leader sendiri memiliki staking dalam jumlah besar, atau mereka memiliki reputasi yang cukup sehingga pemegang token lain mendelegasikan staking kepada mereka. Dalam skenario apa pun, operator node besar biasanya merupakan entitas yang reputasinya menghadapi risiko dan sudah diketahui. Bukan hanya reputasi—adanya staking berarti operator-operator tersebut juga memiliki insentif finansial agar blockchain mereka berjalan dengan baik. Itulah sebabnya, sampai tingkat tertentu, kita belum banyak melihat leader memanfaatkan kekuatan pasar mereka secara penuh seperti yang dijelaskan di atas—namun hal itu tidak berarti masalah-masalah ini tidak ada.

Pertama, bergantung pada itikad baik operator node melalui tekanan sosial dan mengacu pada insentif jangka panjang bukanlah fondasi yang kokoh bagi masa depan finansial. Seiring dengan meningkatnya skala aktivitas keuangan on-chain, potensi keuntungan leader juga meningkat. Semakin besar pertumbuhan potensi ini, semakin sulit secara sosial untuk membuat perilaku leader menyimpang dari kepentingan langsung mereka yang terlihat saat ini.

Kedua, tingkat sejauh mana leader dapat memanfaatkan kekuasaan pasarnya berada pada spektrum dari kondisi yang masih baik hingga kondisi ketika pasar benar-benar runtuh. Operator node dapat mendorong pemanfaatan kekuasaan mereka secara sepihak untuk memperoleh profit yang lebih tinggi. Ketika beberapa operator melanggar garis batas yang diakui, operator lain akan segera menirunya. Perilaku satu node mungkin tampak sepele, tetapi ketika semua orang berubah, dampaknya menjadi jelas.

Mungkin contoh terbaik dari fenomena ini adalah game timing (Timing Games): leader berusaha mengumumkan blok sedapat mungkin terlambat selama protokol masih efektif, untuk memperoleh reward yang lebih tinggi. Ketika leader terlalu agresif, ini dapat menyebabkan waktu pembuatan blok menjadi lebih lama dan lompatan blok (skip). Meskipun profitabilitas strategi-strategi ini sudah banyak diketahui, leader memilih untuk tidak memainkan permainan tersebut terutama karena mereka ingin menjadi pengelola blockchain yang baik. Namun, ini adalah keseimbangan sosial yang rapuh. Begitu operator node individu mulai memainkan strategi-strategi ini untuk memperoleh reward lebih tinggi tanpa konsekuensi apa pun, operator lain pun cepat ikut bergabung.

Timing games hanyalah satu contoh bagaimana leader dapat meningkatkan profit tanpa memanfaatkan kekuatan pasar mereka secara penuh. Leader juga dapat mengambil banyak tindakan lain untuk meningkatkan reward dengan mengorbankan aplikasi. Dilihat secara terpisah, langkah-langkah ini mungkin masih bisa diterima oleh aplikasi, tetapi pada akhirnya neraca akan miring pada suatu titik: biaya untuk on-chain akan melebihi manfaatnya.

Faktor lain yang membantu DeFi tetap berjalan adalah aplikasi memindahkan logika penting ke off-chain, hanya menerbitkan hasilnya di on-chain. Misalnya, setiap protokol yang memerlukan lelang cepat menjalankan prosesnya di off-chain. Aplikasi-aplikasi ini biasanya menjalankan mekanisme yang dibutuhkan dalam kumpulan node yang diizinkan untuk menghindari masalah menghadapi leader yang berbuat jahat. Contohnya, UniswapX menjalankan lelang gaya Belanda di luar mainnet Ethereum untuk menyelesaikan transaksi; serupa, CowSwap menjalankan batch auction di luar rantai.

Meskipun ini berhasil untuk aplikasi, ia menempatkan proposisi nilai yang dibangun di lapisan dasar dan di atas on-chain dalam situasi yang tidak stabil. Di dunia tempat logika eksekusi aplikasi berada di off-chain, lapisan dasar semata-mata menjadi lapisan settlement. Salah satu selling point terkuat DeFi adalah komposabilitas. Jika semua eksekusi terjadi di dunia off-chain, aplikasi-aplikasi ini pada dasarnya hidup dalam lingkungan yang terisolasi. Menjadikan eksekusi bergantung pada off-chain juga menambah asumsi baru pada model kepercayaan aplikasi. Cara aplikasi beroperasi tidak lagi hanya bergantung pada aktivitas blockchain dasar; infrastruktur off-chain tersebut juga harus berfungsi.

Bagaimana Mendapatkan Kepastian?

Untuk mengatasi masalah-masalah ini, protokol harus memenuhi dua atribut: pengemasan transaksi dan aturan pengurutan yang konsisten, serta privasi transaksi sebelum konfirmasi (untuk definisi ketat dan diskusi lebih lanjut tentang atribut-atribut ini, lihat makalah ini).

Tuntutan Dasar 1: Anti-Penyensoran

Kita ringkas atribut pertama dengan anti-penyensoran jangka pendek. Jika setiap transaksi yang tiba di node yang jujur dijamin akan dimasukkan ke blok berikutnya yang mungkin, maka protokol tersebut bersifat anti-penyensoran jangka pendek:

Anti-Penyensoran Jangka Pendek: Setiap transaksi valid yang tiba tepat waktu di node jujur mana pun pasti akan dimasukkan ke blok berikutnya yang mungkin.

Lebih spesifik, kita mengasumsikan protokol berjalan pada jam yang tetap, dengan setiap blok dihasilkan pada waktu yang dijadwalkan, misalnya setiap 100 milidetik. Maka yang perlu dijamin adalah: jika sebuah transaksi tiba di node jujur pada t=250ms, transaksi tersebut akan dimasukkan ke blok yang dihasilkan pada t=300ms. Pihak lawan tidak boleh diberi hak diskresi untuk secara selektif mengemas sebagian transaksi yang mereka dengar, sambil melewatkan transaksi lainnya.

Inti dari definisi ini adalah pengguna dan aplikasi seharusnya memiliki cara yang sangat andal untuk membuat transaksi menjadi final pada sembarang titik waktu. Tidak boleh terjadi bahwa sebuah node tunggal secara kebetulan menjatuhkan paket (baik karena niat jahat maupun gangguan operasional sederhana) sehingga transaksi gagal mendarat. Walaupun definisi ini menuntut jaminan pengemasan untuk transaksi yang tiba di node jujur mana pun, dalam praktik, merealisasikannya mungkin terlalu mahal. Hal pentingnya adalah protokol harus tangguh, sehingga perilaku titik masuk on-chain sangat dapat diprediksi dan mudah dianalisis.

Protokol leader tunggal tanpa izin jelas tidak memenuhi atribut ini, karena jika pada sembarang waktu leader tunggal adalah node Byzantine, maka tidak ada cara lain untuk memastikan transaksi mendarat. Namun, bahkan jika hanya ada himpunan empat node yang mampu menjamin pengemasan transaksi dalam setiap periode, jumlah opsi bagi pengguna dan aplikasi untuk membuat transaksi mendarat akan sangat meningkat. Membayar dengan mengorbankan sejumlah performa untuk memperoleh protokol yang andal sehingga aplikasi bisa berkembang adalah hal yang sepadan. Masih ada banyak pekerjaan untuk menemukan titik timbang yang tepat antara ketangguhan dan performa, tetapi jaminan dari protokol yang ada masih belum cukup.

Karena protokol dapat menjamin pengemasan, pengurutan secara tertentu menjadi hal yang alami. Protokol dapat secara bebas menggunakan aturan pengurutan deterministik apa pun yang mereka sukai untuk menjamin pengurutan yang konsisten. Solusi paling sederhana adalah berdasarkan prioritas biaya (priority fee), atau mungkin mengizinkan aplikasi untuk fleksibel mengurutkan transaksi yang berinteraksi dengan status mereka. Cara terbaik untuk mengurutkan transaksi masih merupakan bidang riset yang aktif, tetapi bagaimanapun, aturan pengurutan hanya berarti jika transaksi yang perlu diurutkan benar-benar harus mendarat.

Tuntutan Dasar 2: Tersembunyi

Setelah anti-penyensoran jangka pendek, atribut terpenting berikutnya adalah protokol menyediakan bentuk privasi yang kita sebut “tersembunyi” (hiding).

Tersembunyi: Sebelum protokol memfinalkan pengemasan transaksi, tidak ada pihak mana pun yang dapat memperoleh informasi apa pun tentang transaksi tersebut selain node yang menerima transaksi yang dikirim.

Protokol dengan atribut “tersembunyi” mungkin mengizinkan node melihat semua transaksi yang dikirim kepada mereka dalam bentuk plaintext, tetapi mengharuskan bagian protokol lainnya tetap dalam kondisi buta sampai konsensus tercapai dan urutan transaksi dikonfirmasi dalam log final. Misalnya, protokol dapat menggunakan enkripsi berbasis timelock untuk menyembunyikan seluruh isi blok hingga sebelum batas waktu tertentu; atau protokol dapat menggunakan enkripsi ambang (threshold) agar blok didekripsi segera setelah komite menyetujuinya dan memastikannya secara tidak dapat dibatalkan.

Ini berarti node mungkin menyalahgunakan informasi apa pun yang mereka dapat dari transaksi yang dikirim. Namun, bagian protokol lainnya baru mengetahui isi yang disepakati setelah kejadian. Saat informasi transaksi dibuka ke seluruh bagian jaringan, transaksi sudah diurutkan dan dikonfirmasi, sehingga pihak lain mana pun tidak dapat melakukan front-running. Agar definisi ini berguna, ini memang berarti beberapa node dapat membuat transaksi mendarat dalam setiap periode tertentu.

Kita meninggalkan penggunaan konsep yang lebih kuat—bahwa pengguna baru mengetahui informasi apa pun setelah transaksi dikonfirmasi (misalnya dalam encrypted mempool)—karena protokol perlu mengambil beberapa langkah sebagai filter untuk transaksi sampah. Jika isi transaksi benar-benar tersembunyi dari seluruh jaringan, maka jaringan tidak dapat membedakan transaksi sampah dari transaksi yang bermakna. Satu-satunya cara untuk mengatasi ini adalah mengungkapkan sebagian metadata yang tidak disembunyikan sebagai bagian dari transaksi, misalnya alamat penanggung biaya (fee payer) yang dikenakan biaya terlepas dari transaksi tersebut valid atau tidak.

Namun, metadata ini dapat membocorkan informasi yang cukup bagi lawan untuk dimanfaatkan. Oleh karena itu, kami lebih memilih bahwa satu node memiliki visibilitas penuh terhadap transaksi, sementara node-node lain di jaringan tidak memiliki visibilitas apa pun terhadapnya. Tetapi ini juga berarti: agar atribut ini berguna, pengguna perlu memiliki setidaknya satu node yang jujur sebagai titik masuk on-chain pada setiap periode untuk membuat transaksi mendarat.

Sebuah protokol yang memiliki baik anti-penyensoran jangka pendek maupun hiding adalah fondasi ideal untuk membangun aplikasi keuangan. Kembali ke contoh lelang yang ingin kita jalankan di on-chain: dua atribut ini secara langsung mengatasi cara Bob bisa menyebabkan pasar runtuh. Bob tidak bisa menyensor penawaran Alice, dan Bob juga tidak bisa menggunakan penawaran Alice untuk memberi dirinya informasi bagi penawaran sendiri—yang secara tepat menyelesaikan masalah dalam contoh kita sebelumnya.

Dengan anti-penyensoran jangka pendek, siapa pun yang mengirim transaksi (baik transaksi maupun penawaran lelang) dapat dijamin akan langsung dimasukkan. Market maker dapat mengubah order mereka; penawar dapat dengan cepat mengirim penawaran baru; likuidasi dapat dieksekusi dengan efisien dan cepat. Pengguna bisa yakin bahwa tindakan apa pun yang mereka lakukan akan dieksekusi segera. Pada akhirnya, ini akan memungkinkan aplikasi keuangan dunia nyata generasi berikutnya yang berlatensi rendah untuk dibangun sepenuhnya di atas on-chain.

Agar blockchain benar-benar bisa bersaing dengan infrastruktur keuangan yang ada, bahkan melampauinya, masalah yang perlu kita selesaikan tidak hanya seputar throughput.