DeFi перевищує CeFi, передбачуваність — ключовий фактор

Написано Pranav Garimidi, Joachim Neu, Max Resnick

Переклад: Luffy, Foresight News

Зараз блокчейн цілком може впевнено заявляти, що має здатність конкурувати з існуючою фінансовою інфраструктурою. Поточні системи обробляють десятки тисяч транзакцій за секунду, і в майбутньому продуктивність значно зросте.

Однак, крім простої пропускної здатності, фінансові застосунки потребують передбачуваності. Коли ініціюється транзакція — будь то торгівля, ставка на аукціоні або виконання опціону — важливо мати надійний гарантійний механізм щодо часу її внесення до ланцюга. Якщо транзакція зазнає непередбачуваних затримок, багато застосунків стануть недоступними. Щоб зробити фінансові застосунки на блокчейні конкурентоспроможними, потрібно забезпечити короткострокову гарантію внесення транзакцій: як тільки ефективна транзакція подана до мережі, її має бути можливо швидко включити до блоку.

Наприклад, ордербук у мережі — саме так. Ефективний ордербук вимагає постійної роботи маркет-мейкерів, які забезпечують ліквідність, виставляючи ордери купівлі та продажу. Головна проблема маркет-мейкерів — мінімізувати спред, уникаючи при цьому протилежного вибору через розрив між ціною пропозиції та ринковою ціною. Для цього вони мають постійно оновлювати ордери, щоб відображати найновішу ринкову ситуацію. Наприклад, у разі значних коливань цін через оголошення Федеральної резервної системи, маркет-мейкери мають негайно реагувати, оновлюючи ордери за новими цінами. Якщо транзакції оновлення ордерів не можуть бути швидко внесені до ланцюга, арбітражери скористаються застарілими цінами, що призведе до збитків для маркет-мейкерів. У такому разі вони змушені розширювати спред, щоб зменшити ризики, що знизить конкурентоспроможність платформи.

Механізм передбачуваного внесення транзакцій забезпечить маркет-мейкерам надійний захист, дозволяючи швидко реагувати на зовнішні події та підтримувати ефективність ринку.

Розрив між поточним станом і ціллю

Поточні провідні блокчейни здатні лише гарантувати остаточне внесення транзакцій, і час їх підтвердження зазвичай становить кілька секунд. Такі гарантії достатні для платежів, але не підтримують більшість фінансових застосунків, що вимагають реакції учасників ринку у реальному часі.

Повертаючись до ордербука: для маркет-мейкерів гарантія «внесення до ланцюга за кілька секунд» безглузда, адже арбітражери можуть швидко включити свої транзакції раніше. Відсутність сильних гарантій внесення призводить до того, що маркет-мейкери змушені розширювати спред або пропонувати гірші ціни, щоб захиститися від ризиків. Це робить транзакції у мережі менш привабливими порівняно з платформами, що пропонують більш надійні гарантії.

Якщо блокчейн справді прагне стати сучасною інфраструктурою капітального ринку, розробники мають вирішити ці проблеми, щоб високовартісні застосунки, такі як ордербуки, могли активно розвиватися.

Чому важко досягти передбачуваності?

Зміцнення гарантій внесення транзакцій у поточних блокчейнах для підтримки таких сценаріїв — надзвичайно складне завдання. Деякі протоколи залежать від одного вузла (блок-генератора), який у визначений час вирішує, які транзакції включити. Це спрощує проектування високопродуктивних публічних мереж, але створює потенційний монополістичний центр — цей вузол може отримати економічну вигоду.

Зазвичай, у період обрання блок-генератора він має повний контроль над тим, які транзакції потрапляють до блоку.

Для мереж із великою кількістю фінансових операцій, цей вузол — привілейована особа. Якщо він відмовиться включити певну транзакцію, користувачі змушені чекати наступного, готового її включити. У мережах без дозволу цей вузол має природний мотив отримати додаткову цінність — так званий MEV (максимальна цінність, що її можна отримати, переставляючи транзакції).

MEV — це не лише прості атаки типу «сэндвіч». Навіть затримка включення транзакцій на кілька десятків мілісекунд може принести величезний прибуток і знизити ефективність роботи застосунків. Ордербук, що обробляє лише частину ордерів, створює несправедливі умови для інших учасників. У найгіршому випадку, зловмисний вузол може повністю зруйнувати довіру до платформи, знищивши участь трейдерів.

Наприклад, у разі оголошення підвищення ставки по ETH, ціна миттєво падає на 5%. Усі маркет-мейкери на ордербуку починають швидко скасовувати свої ордери і виставляти нові за зниженими цінами. Арбітражери ж подають ордери на продаж ETH за застарілою ціною.

Якщо цей ордербук працює на протоколі з одним вузлом, він матиме величезну владу. Він може перевірити всі скасування ордерів маркет-мейкерів і отримати надприбутки, або ж затримати їх, щоб перехопити вигоду від арбітражу, або вставити власні ордери для отримання прибутку з цінових різниць.

Два ключові запити: протидія цензурі та приховування інформації

У такій ситуації активна участь маркет-мейкерів стає економічно невигідною — будь-яке коливання цін може бути використане зловмисниками. Проблема зводиться до двох привілеїв вузла:

Може цензурувати чужі транзакції;

Може бачити чужі транзакції і на основі цього подавати свої.

Обидва ці привілеї можуть мати катастрофічні наслідки.

Приклад

Розглянемо аукціон для ілюстрації. Припустимо, є двоє учасників — Alice і Bob, причому Bob — це вузол, що формує блок (на прикладі двох учасників, але логіка поширюється на будь-яку кількість).

Аукціон триває у межах одного блоку — з часу 0 до часу 1. Alice подає ставку bA у момент tA, Bob — у пізніший момент tB, причому він завжди може гарантувати, що зробить останню ставку.

Обидва можуть отримувати цінову інформацію з постійного джерела (наприклад, централізованої біржі), де pₜ — ціна у момент t. Припустимо, що у будь-який момент t очікувана ціна активу наприкінці аукціону (t=1) дорівнює поточній ціні pₜ. Правила прості: найвища ставка виграє і сплачує свою ціну.

Необхідність протидії цензурі

Якщо Bob може цензурувати Alice’s ставки, механізм аукціону зламається. Він може просто подати низьку ставку і гарантовано виграти, тоді прибуток майже зникне.

Необхідність приховування інформації

Більш складна ситуація: Bob не може напряму цензурувати Alice’s ставки, але може бачити їх перед своїм ходом. Тоді він має просту стратегію:

Якщо pₜ_B > bA, подати ставку трохи вище bA;

Інакше — пропустити.

Ця стратегія змусить Alice робити високу ставку лише тоді, коли вона очікує, що актив коштує більше за ціну, інакше вона відмовиться. В результаті, Alice буде робити ставку лише у випадках, коли вона програє або зазнає збитків, і з часом залишиться без участі. Після того, як конкуренція зникне, Bob зможе подавати низькі ставки і вигравати — прибуток знову буде близьким до нуля.

Висновок: тривалість аукціону не має значення. Якщо Bob може цензурувати або бачити ставки Alice перед своїм ходом, аукціон приречений.

Ця логіка поширюється і на високочастотну торгівлю — спотові, ф’ючерсні та деривативні біржі: якщо вузол, що формує блок, має такі можливості, ринок буде зруйнований. Щоб такі застосунки були життєздатними, вузли не повинні мати таких привілеїв.

Чому цього не сталося на практиці?

Аналіз показує, що протокол із одним вузлом, що формує блок без дозволу, має сумний перспективний вигляд, але багато децентралізованих бірж (DEX) досі мають значний обсяг торгів. Чому?

У реальності існують дві сили, що компенсують ці проблеми:

Вузли зазвичай мають значний запас нативних токенів і тісно пов’язані з успіхом мережі, тому не зловживають економічною владою;

На рівні застосунків вже розроблені обхідні рішення, що зменшують їхню вразливість.

Ці фактори дозволяють DeFi працювати досі, але у довгостроковій перспективі вони не забезпечують справжньої конкуренції з оффчейн-інфраструктурою.

На активних у фінансовому плані мережах, щоб стати вузлом, потрібно багато заставних активів. Вузли або мають великі запаси токенів, або мають репутацію, щоб отримати довіру інших власників. У будь-якому разі, великі вузлові оператори — це відомі та авторитетні суб’єкти. Заставні активи мотивують їх підтримувати розвиток мережі. Тому наразі ми не бачимо, щоб вузли зловживали владою, але це не означає, що проблеми відсутні.

По-перше, залежність від доброї волі операторів, суспільного тиску та довгострокових стимулів — не надійна основа для майбутніх фінансів. З розширенням масштабів фінансових операцій потенційна вигода вузлів зростає, і соціальний тиск на обмеження зловживань слабшає.

По-друге, ступінь зловживання владою — це безперервна шкала: від помірних дій до повного руйнування ринку. Вузли можуть поступово розширювати свої можливості для отримання більшого прибутку. Якщо хтось порушить цю межу, інші швидко підхоплять приклад. Хоча окремий вузол має обмежений вплив, колективна поведінка може спричинити катастрофічні наслідки.

Найяскравий приклад — ігри з порядком: вузол намагається максимально затягнути публікацію блоку, щоб отримати додатковий прибуток. Це може призвести до затримки створення блоків або їх пропуску. Хоча така стратегія відома і її прибутковість очевидна, спочатку вузли стримуються, щоб зберегти стабільність мережі. Але ця рівновага дуже вразлива: якщо один вузол почне безкоштовно арбітражити, інші швидко підхоплять.

Ігри з порядком — лише один із способів, якими вузли можуть підвищувати свою вигоду, не зловживаючи повністю владою. Вони можуть застосовувати й інші методи, що шкодять застосункам. Окремо ці дії можуть здаватися допустимими, але в сукупності вони призведуть до зростання витрат і зниження ефективності роботи мережі.

Ще одна причина, чому DeFi досі функціонує — це перенесення ключової логіки на рівень застосунків, а результати фіксуються у ланцюзі. Наприклад, протоколи швидкого проведення аукціонів зазвичай виконують більшу частину процесу поза ланцюгом, використовуючи дозволені групи вузлів. UniswapX у Ethereum виконує голландські аукціони, Cowswap — пакетні аукціони — все це на рівні поза ланцюгом.

Хоча такий підхід дозволяє застосункам працювати, він ставить під сумнів роль базового блокчейну: він перетворюється на чистий розрахунковий рівень. Однією з головних переваг DeFi є композиційність, але якщо вся логіка виконується поза ланцюгом, застосунки ізольовані у «острови». Це додає нову передумову довіри: крім доступності базового блокчейну, необхідна стабільність і рівень роботи поза ланцюгом.

Як досягти передбачуваності?

Щоб вирішити ці проблеми, протокол має відповідати двом ключовим характеристикам: стабільності внесення транзакцій і правил їхнього сортування, а також захисту приватності перед підтвердженням.

Перший — протидія цензурі

Ми визначаємо короткострокову протидію цензурі так: якщо транзакція досягає честного вузла, вона має бути гарантовано включена до наступного доступного блоку.

Короткострокова протидія цензурі: будь-яка ефективна транзакція, що надійшла до честного вузла вчасно, має бути включена до наступного блоку.

Більш точно: якщо протокол працює за фіксованим графіком (наприклад, кожні 100 мілісекунд створюється блок), і транзакція надійшла до честного вузла за 250 мілісекунд, вона має бути включена у блок, створений за 300 мілісекунд. Зловмисник не може вибірково пропускати або затримувати транзакції. Головна ідея — користувачі та застосунки мають мати дуже надійний спосіб внесення транзакцій, щоб уникнути ситуацій, коли зловмисний вузол навмисно втрачає або затримує їх.

Хоча ця характеристика вимагає, щоб будь-яка транзакція, що досягне честного вузла, була включена, її реалізація може бути складною та дорогою. Важливо, щоб протокол був достатньо стабільним і простим у логіці, щоб забезпечити високий рівень передбачуваності.

Протоколи із одним вузлом, що формує блок без дозволу, явно цьому не відповідають: якщо цей вузол зловмисний, транзакції не будуть внесені. Навпаки, навіть якщо кілька вузлів гарантують внесення транзакцій у кожен період, це значно підвищить надійність внесення. Щоб застосунки могли стабільно функціонувати, потрібно йти на компроміс у продуктивності — жертвувати частиною швидкості заради стабільності. Знаходження оптимального балансу між надійністю і продуктивністю — тема для подальших досліджень, але вже зараз очевидно, що існуючі протоколи не забезпечують достатнього рівня гарантій.

Якщо протокол здатен гарантувати внесення, тоді питання сортування транзакцій стає простим. Можна застосовувати будь-який визначений порядок, наприклад, за пріоритетом за фіскальними комісіями або за логікою застосунків. Важливо, щоб транзакції могли бути успішно внесені, інакше сортування не має сенсу.

Другий — захист приватності

Після забезпечення короткострокової протидії цензурі важливо запровадити захист приватності — так звану «захованість».

Захованість: окрім вузла, що подає транзакцію, жодна інша сторона не має отримати інформацію про цю транзакцію до її остаточного сортування і підтвердження.

Протокол із цим властивістю дозволяє вузлу бачити вміст транзакції у відкритому вигляді, але решті мережі — ні. Це можна зробити за допомогою затриманого шифрування або шифрування з пороговим розкриттям: блоки шифруються і розкриваються лише після досягнення певної кількості підтверджень.

Це означає, що вузол може зловживати інформацією про транзакції, подану ним, але інші учасники мережі дізнаються про її зміст лише після завершення процесу. Після відкриття транзакцій їхній порядок і підтвердження вже не можна змінити — інші учасники не зможуть їх «перехопити». Це працює за умови, що у кожному періоді є кілька вузлів, здатних внести транзакції.

Ми не використовуємо більш сильні схеми приватності (наприклад, шифрування мемпулів), оскільки потрібно фільтрувати «мусорні» транзакції. Якщо вся інформація про транзакції буде прихована, мережа не зможе відрізнити валідні транзакції від шахрайських. Єдиний компроміс — дозволити одному вузлу бачити вміст транзакції, а іншим — ні. Це означає, що користувачі мають мати принаймні одного честного вузла, що виступатиме воротами до внесення.

Комбінація короткострокової протидії цензурі та захисту приватності — ідеальна основа для побудови фінансових застосунків. Наприклад, у випадку аукціону, ці дві характеристики виключають можливість Alice або Bob порушувати ринок: Bob не зможе цензурувати ставки Alice, а також не зможе використовувати її ставки для власної вигоди.

За таких гарантій будь-яка транзакція — будь то ордер або ставка — буде внесена миттєво. Маркет-мейкери зможуть швидко оновлювати ордери, учасники — швидко ставити ставки, а розрахунки — ефективно виконуватися. Це створить основу для нових низьколатентних фінансових застосунків, що цілком працюватимуть у межах ланцюга.

Щоб блокчейн справді міг конкурувати з існуючою фінансовою інфраструктурою і навіть її перевершити, потрібно вирішити набагато більше, ніж просто пропускну здатність.