DeFi перевищує CeFi: передбачуваність — ключовий фактор

作者：Pranav Garimidi、Joachim Neu、Max Resnick 編譯：Luffy，Foresight News

Блокчейн вже 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. Це необхідно для нормальної роботи фінансової системи. 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, вона має бути швидко включена до блоку.

Наприклад, ордербук у мережі — саме так. Ефективний ордербук вимагає постійної роботи маркет-мейкерів для підтримки ліквідності, 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, коли оголошення Федеральної резервної системи викликає різкі коливання цін активів, маркет-мейкери мають негайно реагувати, оновлюючи ордери за новими цінами. Якщо транзакції для оновлення ордерів не можуть бути швидко внесені до ланцюга, арбітражери зможуть укладати угоди за застарілими цінами, завдаючи збитків маркет-мейкерам. У такій ситуації маркет-мейкери змушені розширювати спред, щоб зменшити ризики, що знижує конкурентоспроможність торгових платформ.

Механізм передбачуваного внесення транзакцій забезпечує маркет-мейкерам надійний захист, дозволяючи швидко реагувати на події поза ланцюгом і підтримувати ефективність ринку.

Розрив між поточним станом і ціллю

Поточні основні блокчейни здатні забезпечити лише гарантію остаточного внесення транзакцій, причому час їх підтвердження зазвичай вимірюється секундами. Така гарантія достатня для платежів, але не підтримує більшість фінансових застосунків, що вимагають реакції учасників у реальному часі.

Повертаючись до ордербука: для маркет-мейкерів гарантія «внесення протягом кількох секунд» безглузда, адже арбітражери можуть швидко включити свої транзакції раніше. Відсутність сильної гарантії внесення змушує маркет-мейкерів розширювати спред або пропонувати гірші ціни, щоб захиститися від ризиків. Це робить транзакції у мережі менш привабливими порівняно з платформами, що мають більш надійні гарантії.

Якщо блокчейн прагне справді 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-генеруючого), який у визначений час визначає порядок включення транзакцій. Це спрощує проектування високопродуктивних публічних мереж, але створює потенційний монопольний економічний центр — вузол може отримати додаткову цінність.

Зазвичай, у період обрання вузла для створення блоку, він має повний контроль над тим, які транзакції увійдуть до нього.

Для блокчейнів із великою кількістю фінансових операцій, цей вузол має привілейоване становище. Якщо він відмовиться включити певну транзакцію, користувачі змушені чекати наступного вузла, що погодиться її додати. У мережах без дозволу вузол має природний мотив отримувати додаткову цінність — так званий MEV (максимальна цінність, яку можна отримати, переставляючи або включаючи транзакції).

MEV — це не лише трюк із sandwich-атаками. Навіть затримка включення транзакцій на кілька десятків мілісекунд може принести величезний прибуток і знизити ефективність роботи застосунків. Ордербук, що дозволяє лише частково включати транзакції певних учасників, створює несправедливі умови для інших. У найгіршому випадку, зловмисний вузол може повністю знищити довіру до платформи, якщо його поведінка стане надмірною.

Припустимо, оголошено підвищення ставки по ETH, і ціна миттєво падає на 5%. Всі маркет-мейкери на ордербуку прагнуть скасувати свої ордери і виставити нові за зниженими цінами. Арбітражери ж подають ордери на продаж ETH за застарілими цінами.

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 навмисно затримати їх, щоб отримати вигоду з арбітражу. Або вставити свої ордери і отримати прибуток із цінового розриву.

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:

• Можливість цензурувати чужі транзакції;

• Можливість бачити чужі транзакції і відповідно формувати свої.

Обидва ці ризики можуть мати катастрофічні наслідки.

Приклад

Розглянемо аукціон для ілюстрації. Припустимо, є два учасники — Аліса і Боб, і Боб — це вузол, що створює блок (на прикладі двох учасників, але логіка поширюється на будь-яку кількість).

Аукціон триває у період виробництва блоку, наприклад, з часу 0 до 1. Аліса подає ставку bA у момент tA, Боб — у момент tB, причому tB — пізніше. Оскільки Боб — вузол, він може гарантувати, що його остання дія — це включення його транзакції.

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

Необхідність протидії цензурі

Якщо Боб може цензурувати ставку Аліси, механізм аукціону руйнується. Він може просто подати низьку ставку і гарантувати собі перемогу — тоді дохід від аукціону буде майже нульовим.

Необхідність приховування інформації

Більш складна ситуація: Боб не може прямо цензурувати ставку Аліси, але може бачити її перед своїм поданням. Тоді він має просту стратегію:

• Якщо pₜ_B > bA, подати ставку трохи вище bA;

• Інакше — пропустити.

Ця стратегія змушує Алісу конкурувати з невигідною позиції: вона може виграти лише, якщо її ставка вище очікуваної ціни активу, що призводить до збитків. В результаті вона може покинути аукціон. Після того, як конкуренти зникнуть, Боб знову зможе подавати низькі ставки і отримувати прибуток — знову ж, майже нульовий.

Головний висновок: тривалість аукціону не має значення. Якщо Боб може цензурувати ставки Аліси або бачити їх перед своїм, аукціон приречений.

Ця логіка поширюється і на високочастотну торгівлю, включаючи спотові, perpetual і деривативні біржі: якщо вузол має такі ж привілеї, ринок руйнується. Щоб застосунки на такій платформі були життєздатними, вузол не повинен мати таких привілеїв.

Чому ці проблеми не проявилися у реальності?

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

У реальності існує два фактори, що компенсують ці ризики:

• Вузли зазвичай мають значні володіння нативними токенами, і їх успіх тісно пов’язаний із успіхом мережі, тому вони не зловживають економічною владою;

• На рівні застосунків вже розроблені обходи, що знижують їхню вразливість до таких проблем.

Хоча ці фактори дозволяють DeFi працювати досі, у довгостроковій перспективі вони недостатні для справжньої конкуренції з оффчейн-ринками.

На активних у фінансовому плані блокчейнах, щоб стати валідатором, потрібно багато застави. Вузли або мають великі запаси токенів, або отримують довіру інших учасників. У будь-якому разі, великі валідатори — це зазвичай відомі та авторитетні гравці. Застава мотивує їх підтримувати розвиток мережі. Тому наразі ми не бачимо повного зловживання владою, але це не означає відсутності проблем.

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

По-друге, зловживання владою — це спектр поведінки: від помірних до руйнівних. Вузли можуть поступово розширювати свої привілеї для отримання більшого прибутку. Якщо хтось порушить цю межу, інші швидко наслідують. Хоча окремий вузол здається незначним, колективна поведінка може мати катастрофічні наслідки.

Найяскравий приклад — ігри з порядком: вузол може максимально затримувати публікацію блоку, щоб отримати додатковий дохід. Це призводить до затримок і пропусків. Хоча така стратегія відома і її прибутковість очевидна, спочатку вузли стримуються через відповідальність перед мережею. Але ця рівновага дуже вразлива: якщо один вузол почне безкарно арбітражити, інші швидко підхоплять.

Ігри з порядком — лише один із способів, якими вузли можуть підвищувати свою вигоду, не зловживаючи повністю. Вони можуть застосовувати й інші методи, що шкодять застосункам. З часом ці дії можуть перейти межу, і витрати на підтримку мережі перевищать вигоду.

Ще одна причина, чому DeFi досі працює — це перенесення ключової логіки поза ланцюг, з подальшим внесенням результатів. Наприклад, швидкі аукціони часто виконуються поза мережею, використовуючи дозволені групи вузлів. UniswapX і Cowswap застосовують таку модель.

Хоча це дозволяє застосункам працювати, воно ставить під сумнів основну цінність блокчейну: його здатність до композиції. Весь логіка виконання поза ланцюгом перетворює мережу у простий розрахунковий шар. Це створює нові припущення щодо довіри: крім доступності мережі, потрібно, щоб інфраструктура поза ланцюгом працювала без збоїв.

Як досягти передбачуваності?

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

Перший критерій: протидія цензурі

Ми визначаємо його як короткострокову протидію цензурі: якщо транзакція досягає честного вузла, вона має бути 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, то транзакція, що надійшла до честного вузла за 250 мс, має бути включена до блоку, створеного за 300 мс. Зловмисник не може вибірково пропускати транзакції. Головна ідея — користувачі та застосунки мають мати дуже надійний спосіб внесення транзакцій, щоб уникнути збоїв через зловмисні дії вузла.

Хоча ця характеристика вимагає, щоб транзакції, що доходять до будь-якого честного вузла, гарантовано включалися, її реалізація може бути надто складною. Важливо, щоб протокол був достатньо стабільним і простим у логіці, щоб забезпечити високий рівень передбачуваності.

Протоколи з одним вузлом без дозволу явно не відповідають цій вимозі: якщо вузол-злочинець, транзакція не буде внесена. Навпаки, навіть якщо кілька вузлів гарантують внесення, це суттєво підвищить надійність для користувачів і застосунків. Щоб застосунки могли стабільно розвиватися, потрібно йти на компроміс у продуктивності. Знаходження оптимального балансу між стабільністю і швидкодією — тема для подальших досліджень, але вже зараз очевидно, що існуючі протоколи недостатньо надійні.

Якщо протокол забезпечить гарантоване внесення, питання сортування транзакцій стане простим. Можна застосовувати будь-який детермінований алгоритм сортування, наприклад, за пріоритетом за ціною або за власним порядком. Вибір оптимального алгоритму — активна область досліджень, але без гарантії внесення транзакцій сортування втрачає сенс.

Другий критерій: приховування інформації

Після забезпечення короткострокової протидії цензурі, потрібно запровадити захист приватності — так звану схованість.

Схованість: окрім вузла, що подає транзакцію, жоден учасник не має отримати будь-якої інформації про транзакцію до її остаточного сортування і підтвердження.

Протокол із такою характеристикою дозволяє вузлам-отримувачам бачити вміст транзакції у відкритому вигляді, але інші учасники мережі — ні. Це можна зробити через затримане шифрування або за допомогою threshold-шифрування, яке розкривається лише після підтвердження блоку.

Це означає, що вузли можуть зловживати інформацією про транзакції, подані до них, але інші учасники дізнаються про неї лише після завершення сортування і підтвердження. Це гарантує, що, коли транзакція стане публічною, її сортування і підтвердження вже завершені, і ніхто не зможе її обійти.

Ця характеристика працює за умови, що у кожному періоді є кілька вузлів, здатних включити транзакції.

Ми не використовували більш сильні схеми приватності (наприклад, шифрування mempool), оскільки протокол має фільтрувати спам і не допустити, щоб уся інформація була прихована. Якщо транзакції повністю приховані, мережа не зможе відрізнити валідні від недійсних. Єдиний компроміс — показувати часткові метадані, наприклад, адреси, що платять за газ, або платіжні адреси, що не приховані. Але вони можуть розкрити достатньо інформації для атак. Тому ми обрали схему, коли лише один вузол бачить вміст транзакції, а решта — ні. Це означає, що користувачі мають мати принаймні одного честного вузла для внесення транзакцій.

Комбінування короткострокової протидії цензурі та схованості — ідеальна основа для фінансових застосунків. Повертаючись до прикладу з аукціоном, ці характеристики виключають можливість Боба руйнувати ринок: він не може цензурувати ставки Аліси і не може використовувати їх для власної вигоди.

З гарантією швидкого внесення будь-яка транзакція (ордер або ставка) буде внесена миттєво. Маркет-мейкери зможуть швидко оновлювати ордери, учасники — швидко ставити ставки, а розрахунки — ефективно виконуватися. Користувачі матимуть впевненість у швидкості своїх операцій, що дозволить створювати нові низьколатентні фінансові застосунки, орієнтовані на реальний світ.

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