Последние исследования a16z Crypto: в чем заключается ключ к масштабному применению DeFi?

Автор: PGarimidi, jneu_net, @MaxResnic

Перевод: Цзяхуан, ChainCatcher

Блокчейн сегодня может с уверенностью утверждать, что он обладает необходимыми возможностями для конкуренции с существующей финансовой инфраструктурой. Современные производственные системы способны обрабатывать десятки тысяч транзакций в секунду, и вскоре ожидается увеличение их числа в разы. Однако, помимо сырой пропускной способности, финансовым приложениям также требуется предсказуемость. Будь то сделка, ставка на аукционе или исполнение опционов, нормальное функционирование финансовой системы требует однозначного ответа: когда будет выполнена эта транзакция? Если транзакция сталкивается с непредсказуемыми задержками (будь то злонамеренные или случайные), многие приложения становятся непригодными для использования.

Чтобы обеспечить конкурентоспособность финансовых приложений на блокчейне, он должен предоставлять гарантии краткосрочного пакетирования, то есть если в сеть подана действительная транзакция, она должна быть упакована как можно скорее. Например, рассмотрим цепочку заказов на блокчейне. Эффективная книга заказов требует, чтобы маркет-мейкеры постоянно обеспечивали ликвидность, поддерживая на учетной записи ордера на покупку и продажу активов.

Ключевая проблема, с которой сталкиваются маркет-мейкеры, заключается в том, чтобы минимизировать разницу между ценами покупки и продажи, избегая при этом риска “обратного выбора” из-за отклонения котировок от рынка. Для этого маркет-мейкеры должны постоянно обновлять свои заказы, чтобы отражать состояние реального мира. Например, если объявление Федеральной резервной системы приводит к резкому скачку цен на активы, маркет-мейкеры должны немедленно отреагировать, обновив свои заказы на новые цены. В этой ситуации, если сделка по обновленному ордеру маркет-мейкера не будет немедленно выполнена, они потерпят убытки из-за того, что арбитражеры заключат сделки по устаревшим ценам. Затем маркет-мейкеры должны установить более широкую разницу в ценах, чтобы уменьшить свои риски в таких событиях, что, в свою очередь, снижает конкурентоспособность торговых площадок на блокчейне.

Предсказуемое пакетирование транзакций обеспечивает маркет-мейкеров надежной гарантией, позволяя им быстро реагировать на события вне цепи и поддерживать эффективность рынка на блокчейне.

Что у нас есть и что нам нужно

Сегодняшние существующие блокчейны предлагают лишь надежные гарантии окончательного пакетирования, которые обычно действуют в течение нескольких секунд. Хотя эти гарантии достаточно хороши для таких приложений, как платежи, они слишком слабы, чтобы поддерживать те крупные финансовые приложения, которые требуют, чтобы участники рынка реагировали на информацию в реальном времени.

Возьмем вышеупомянутую книгу заказов: для маркет-мейкеров, если транзакции арбитражеров могут быть упакованы в более ранний блок, то обещание, что они будут упакованы “в течение следующих нескольких секунд”, не имеет смысла. Без надежных гарантий пакетирования маркет-мейкеры вынуждены расширять спред и предлагать пользователям менее выгодные цены, чтобы справиться с увеличенными рисками обратного выбора. Это, в свою очередь, значительно снижает привлекательность транзакций на блокчейне по сравнению с другими торговыми площадками, которые предоставляют более сильные гарантии.

Чтобы блокчейн действительно реализовал видение современного инфраструктурного обеспечения капитальных рынков, строители должны решить эти проблемы, чтобы высокоценные приложения, такие как книги заказов, могли процветать.

В чем же заключается сложность достижения предсказуемости?

Укрепление существующих гарантий пакетирования блокчейна для поддержки этих случаев использования является вызовом. Некоторые современные протоколы могут полагаться на узел, который может в любой момент принимать решение о пакетировании транзакций (“лидер”). Хотя это упрощает инженерные задачи по созданию высокопроизводительного блокчейна, оно также вводит потенциальное экономическое узкое место, из которого эти лидеры могут извлекать выгоду. Обычно, в течение периода, когда узел выбирается в качестве лидера, он имеет полную власть над тем, какие транзакции пакетировать в блок. Для блокчейна, обрабатывающего финансовые операции любого масштаба, лидер находится в привилегированном положении. Если этот единственный лидер решит не упаковывать какую-либо транзакцию, единственная мера реагирования — это ждать следующего лидера, готового упаковать эту транзакцию.

В неразрешенных сетях у лидеров есть стимул извлекать выгоду, известную как MEV. MEV выходит далеко за пределы таких действий, как “захват” сделок AMM. Даже если лидер может просто задерживать пакетирование транзакций на десятки миллисекунд, это может приносить им огромную прибыль и снижать эффективность базовых приложений. Книга заказов, которая обрабатывает только некоторые сделки трейдеров, ставит всех остальных в невыгодное положение. В худшем случае лидер может стать настолько агрессивным, что трейдеры полностью покинут платформу.

Предположим, ставка повышается, и цена ETH сразу падает на 5%. Каждый маркет-мейкер на книге заказов старается отменить свои ордера и разместить новые по новой цене. Тем временем каждый арбитражер отправляет ордер на продажу ETH по устаревшей цене. Если эта книга заказов работает на протоколе с единственным лидером, то этот лидер обладает огромной властью. Лидер может просто выбрать, чтобы отклонить все операции отмены от маркет-мейкеров, позволяя арбитражерам получать огромную прибыль. Или же лидер может не отклонять операции отмены напрямую, а задержать их до тех пор, пока транзакции арбитражеров не будут выполнены. Лидер даже может напрямую вставить свою арбитражную сделку, чтобы максимально воспользоваться ценовым расхождением.

Два основных требования

С учетом этих преимуществ активное участие маркет-мейкеров становится экономически нецелесообразным; всякий раз, когда происходят колебания цен, они могут быть обмануты. Эта проблема сводится к тому, что у лидера слишком много привилегий в двух ключевых аспектах: 1) лидер может проверять транзакции других участников, и 2) лидер может видеть транзакции других и отправлять свои транзакции в ответ. Любой из этих двух вопросов может оказаться катастрофическим.

Пример

Мы можем точно выделить проблему с помощью следующего примера. Рассмотрим аукцион с двумя участниками — Алиса и Боб, где Боб также является лидером блока, в котором проходит аукцион. (Установка с двумя участниками используется для иллюстрации проблемы; независимо от количества участников аналогичное рассуждение применимо.)

Аукцион принимает ставки в течение времени, необходимого для генерации блока, предположим, от времени t=0 до t=1. Алиса делает ставку bA в момент времени tA, Боб делает ставку bB в момент времени tB > tA. Поскольку Боб является лидером этого блока, он всегда может гарантировать, что действовать будет последним. Алиса и Боб также имеют источник актуальной информации о ценах активов, который постоянно обновляется (например, средняя цена на централизованной бирже). В момент времени t предположим, что эта цена равна pt. Мы предполагаем, что в любой момент времени t ожидания рынка относительно цены актива на момент окончания аукциона (t=1) всегда равны текущей актуальной цене pt. Правила аукциона очень просты: тот, кто предложит более высокую цену из Алисы и Боба, выигрывает аукцион и выплачивает сумму своей ставки.

Требование к антикоррупции

Теперь давайте рассмотрим, что произойдет, если Боб сможет воспользоваться своим преимуществом как лидера аукциона. Если Боб может проверить ставку Алисы, то аукцион, очевидно, потерпит крах. Поскольку нет других участников, Боб просто должен предложить минимально возможную сумму, чтобы гарантировать себе победу. Это ведет к тому, что в конце аукциона фактически будет только 0 прибыли.

Скрытое требование

Более сложная ситуация возникает, если Боб не может напрямую проверить ставку Алисы, но все же может увидеть ее до того, как сам сделает свою. В этом случае у Боба есть простая стратегия. Когда он делает свою ставку, ему просто нужно проверить, верно ли, что ptB > bA. Если да, то ставка Боба будет чуть выше bA; если нет, то Боб вообще не будет делать ставку.

Используя эту стратегию, Боб создает для Алисы неблагоприятные условия обратного выбора. Единственный случай, когда Алиса выиграет, — это если обновление цен приведет к тому, что ее ставка окажется выше ожидаемой стоимости актива. Каждый раз, когда Алиса выигрывает аукцион, она ожидает, что понесет убытки, и это делает участие в аукционе невыгодным. С исчезновением всех конкурентов Боб снова может просто предложить минимально возможную сумму и выиграть, в то время как аукцион фактически получает 0 прибыли.

Ключевой момент здесь в том, что продолжительность аукциона не имеет значения. Как только Боб может проверить ставку Алисы или увидеть ее перед тем, как сделать свою, аукцион обречен на провал.

Тот же принцип, описанный в этом примере, применим к любой среде высокочастотной торговли активами, будь то спотовая торговля, бессрочные контракты или биржи деривативов: если существует лидер, обладающий такой же властью, как Боб в этом примере, это может привести к полному краху рынка. Чтобы сделать жизнеспособными цепочные продукты, предназначенные для этих случаев использования, они ни в коем случае не могут предоставлять лидерам такую власть.

Как эти проблемы возникают на практике сегодня?

История выше рисует мрачную картину цепочных транзакций на любом неразрешенном протоколе с единым лидером. Тем не менее, объем торгов на многих децентрализованных биржах (DEX) с единственным лидером продолжает оставаться здоровым. Почему так? На практике комбинация двух сил нейтрализует вышеупомянутые проблемы:

• Лидеры не используют свою экономическую власть в полной мере, поскольку они обычно активно инвестируют в успех базового блокчейна;
• Приложения уже разработали обходные методы, чтобы не быть столь уязвимыми перед этими проблемами.

Хотя эти два фактора до сих пор поддерживают работу децентрализованных финансов (DeFi), в долгосрочной перспективе их недостаточно, чтобы сделать цепочный рынок действительно конкурентоспособным по сравнению с оффлайн-рынком.

Чтобы получить статус лидера на блокчейне с реальной экономической активностью, требуется значительное количество стейкинга. Таким образом, либо лидер сам владеет значительным количеством стейка, либо обладает достаточной репутацией, чтобы другие держатели токенов делегировали свой стейк ему. В любом случае большие операторы узлов обычно являются известными субъектами, чья репутация подвергается риску. Не только репутация, но и этот стейк означает, что у этих операторов также есть финансовый стимул желать, чтобы их блокчейн работал хорошо. Именно поэтому мы до сих пор не видели, чтобы лидеры в полной мере использовали свою рыночную силу, как описано выше — но это не означает, что эти проблемы отсутствуют.

Во-первых, полагаться на добрую волю операторов узлов через социальное давление и апеллировать к их долгосрочным мотивам не является надежной основой для финансового будущего. С ростом масштабов финансовой активности на блокчейне потенциальная прибыль для лидеров также растет соответственно. Чем больше растет этот потенциал, тем труднее на социальном уровне заставить лидеров действовать против их непосредственных интересов.

Во-вторых, степень, в которой лидеры могут использовать свою рыночную власть, представляет собой спектр от благоприятного до полного краха рынка. Операторы узлов могут в одностороннем порядке использовать свою власть для получения большей прибыли. Когда некоторые операторы начинают бросать вызов общепризнанным границам, другие операторы быстро начинают подражать. Поведение одного узла может казаться незначительным, но когда все начинают изменяться, его влияние становится очевидным.

Возможно, лучший пример этого явления — это игры на время (Timing Games): лидеры пытаются как можно позже объявить о создании блока, чтобы заработать больше наград, при этом находясь в рамках действительности протокола. Когда лидеры становятся слишком агрессивными, это приводит к увеличению времени создания блока и пропускам блоков. Хотя прибыльность этих стратегий хорошо известна, лидеры выбирают не играть в эти игры, в основном, чтобы действовать как добросовестные управляющие блокчейном. Однако это хрупкий социальный баланс. Как только один оператор узла начинает использовать эти стратегии для получения более высоких вознаграждений без каких-либо последствий, другие операторы быстро присоединяются.

Игры на время — это лишь один из примеров того, как лидеры могут увеличивать прибыль без полного использования своей рыночной власти. Лидеры также могут принимать множество других мер для увеличения своих вознаграждений за счет приложений. В изоляции эти меры могут быть приемлемыми для приложений, но в конечном итоге баланс будет склонен к моменту, когда затраты на использование цепочки превысят прибыль.

Еще одним фактором, поддерживающим работу DeFi, является то, что приложения переносят важную логику за пределы цепочки, оставляя лишь результаты на блокчейне. Например, любой протокол, которому необходимо быстро провести аукцион, выполняет это за пределами цепи. Эти приложения обычно запускают свои механизмы на наборе разрешенных узлов, чтобы избежать проблем с злонамеренными лидерами. Например, UniswapX проводит свои голландские аукционы за пределами основной сети Ethereum, чтобы завершить сделки, аналогично CowSwap, который проводит свои пакетные аукционы вне цепи.

Хотя это сработает для приложений, это ставит ценностное предложение базового уровня и построенных на цепочке решений в крайне уязвимое положение. В мире, где логика выполнения приложений находится за пределами цепи, базовый уровень превращается исключительно в уровень расчетов. Одним из самых мощных преимуществ DeFi является его совместимость. В мире, где все выполнение происходит вне цепи, эти приложения по сути существуют в изолированной среде. Полагание на выполнение вне цепи также добавляет новые предположения в модель доверия этих приложений. Операции приложений больше не зависят только от активности базовой цепи; эта инфраструктура вне цепи также должна нормально функционировать.

Как достичь предсказуемости

Чтобы решить эти проблемы, нам нужны протоколы, соответствующие двум свойствам: согласованным правилам пакетирования и сортировки транзакций, а также приватности транзакций до подтверждения (для строгого определения и расширенного обсуждения этих свойств см. данную работу).

Основное требование 1: Антикоррупция

Мы обобщаем первое свойство как краткосрочную антикоррупцию. Если любая транзакция, поступившая в честный узел, гарантированно включается в следующий возможный блок, то протокол является краткосрочно антикоррупционным:

Краткосрочная антикоррупция: любая действительная транзакция, поступившая вовремя в любой честный узел, обязательно будет упакована в следующий возможный блок.

Точнее, мы предполагаем, что протокол работает на фиксированных часах, и каждый блок генерируется за установленное время, например, каждые 100 миллисекунд. Таким образом, нам нужно гарантировать, что если транзакция поступает в честный узел в t=250ms, она будет включена в блок, созданный в t=300ms. Противники не должны иметь права произвольно выбирать определенные транзакции для пакетирования, пропуская другие.

Суть этого определения заключается в том, что пользователи и приложения должны иметь чрезвычайно надежный способ сделать так, чтобы транзакции были включены в любой момент времени. Не должно быть случаев, когда случайная потеря пакета одним узлом (будь то из-за злонамеренных действий или простого сбоя) приводит к тому, что транзакция не может быть включена. Хотя это определение требует предоставления гарантии пакетирования для транзакций, поступивших в любой честный узел, на практике реализация этого может оказаться слишком затратной. Важная характеристика заключается в том, что протокол должен быть устойчивым, чтобы поведение точек входа в цепь было крайне предсказуемым и легко поддающимся анализу.

Неразрешенные протоколы с единым лидером очевидно не соответствуют этому свойству, поскольку, если в любой момент времени единственный лидер является византийским узлом, нет других способов сделать так, чтобы транзакция была включена. Однако даже набор из четырех узлов, которые могут гарантировать пакетирование транзакций в каждый временной период, значительно улучшает количество вариантов, доступных пользователям и приложениям для включения транзакций. Жертвование определенного количества производительности ради протокола, который надежно позволяет приложениям процветать, является оправданным. Поиск правильного баланса между устойчивостью и производительностью требует дополнительных усилий, но существующие протоколы предлагают недостаточные гарантии.

Учитывая, что протокол может гарантировать пакетирование, сортировка в некотором смысле становится естественным процессом. Протокол может свободно использовать любые детерминированные правила сортировки, которые они предпочитают, чтобы гарантировать согласованную сортировку. Самое простое решение — сортировка по приоритетной комиссии или, возможно, позволение приложениям гибко сортировать транзакции, взаимодействующие с их состоянием. Лучшая сортировка транзакций по-прежнему является активной областью исследований, но в любом случае сортировочные правила имеют смысл только на основе включения транзакций, которые требуют сортировки.

Основное требование 2: Скрытость

Следующим по важности свойством после краткосрочной антикоррупции является то, что протокол предоставляет форму приватности, которую мы называем “скрытостью”.

Скрытость: до окончательного подтверждения, что транзакция будет упакована, ни одна из сторон не может получать информацию о транзакции, кроме узла, получившего ее.

Протокол с атрибутом “скрытость” может позволять узлам видеть все транзакции в открытом виде, которые им представлены, но требует, чтобы остальная часть протокола оставалась “слепой” до достижения консенсуса и определения порядка транзакций в окончательном реестре. Например, протокол может использовать шифрование с временной блокировкой, чтобы скрыть содержимое блока до определенного срока; или протокол может использовать шифрование с порогом, чтобы расшифровать блок немедленно после того, как комитет согласует его необратимую проверку.

Это означает, что узлы могут злоупотреблять информацией, полученной из любой транзакции, представленной им, но остальная часть протокола не узнает о том, о чем они достигли консенсуса, до тех пор, пока не наступит обратный момент. Когда информация о транзакции раскрывается остальной части сети, транзакция уже была отсортирована и подтверждена, поэтому никакая другая сторона не может ее перехватить. Чтобы это определение было полезным, действительно необходимо, чтобы несколько узлов могли включать транзакцию в любой данный момент времени.

Мы отказываемся от использования более строгой концепции, при которой пользователи узнают любую информацию только до подтверждения транзакции (например, в зашифрованном пуле памяти), потому что протокол должен принимать определенные шаги в качестве фильтра для мусорных транзакций. Если содержимое транзакции полностью скрыто от всей сети, то сеть не может отделить мусорные транзакции от значимых. Единственным способом решения этой проблемы является раскрытие некоторой не скрытой метаданных в качестве части транзакции, например, адреса плательщика комиссии, который будет взиматься независимо от того, действительна ли транзакция.

Тем не менее, эти метаданные могут раскрыть достаточно информации для противников. Поэтому мы предпочитаем, чтобы один узел имел полное представление о транзакции, тогда как другие узлы в сети не имели никакой видимости к ней. Однако это также означает, что для того, чтобы это свойство было полезным, пользователи должны иметь по крайней мере один честный узел в каждом временном периоде в качестве точки входа в цепь, чтобы включить транзакцию.

Протокол, обладающий как краткосрочной антикоррупцией, так и скрытостью, обеспечивает идеальную основу для построения финансовых приложений. Возвращаясь к примеру, который мы пытались реализовать для проведения аукционов на блокчейне, оба эти свойства напрямую решают проблему, которую может создать Боб, приводя к краху рынка. Боб не может проверить ставку Алисы, и не может использовать ставку Алисы для получения информации о своей собственной ставке, что точно решает проблемы, описанные в нашем предыдущем примере.

С помощью краткосрочной антикоррупции любой, кто подает транзакцию (будь то сделка или ставка на аукцион), может быть уверен, что она будет немедленно упакована. Маркет-мейкеры могут изменять свои заказы; участники аукциона могут быстро делать ставки; расчет может эффективно осуществляться. Пользователи могут быть уверены, что любые действия, которые они предпринимают, будут немедленно выполнены. Это, в свою очередь, позволит следующему поколению низколатентных реальных финансовых приложений полностью строиться на цепочке.

Чтобы блокчейн действительно конкурировал с существующей финансовой инфраструктурой и даже превосходил ее, нам необходимо решить не только проблему пропускной способности.