a16z Crypto Останні дослідження: що є ключовим для масштабного застосування DeFi?

Автор: PGarimidi, jneu_net, @MaxResnic

Переклад: Цзя Хуань, ChainCatcher

Блокчейн сьогодні може впевнено стверджувати, що має можливості, необхідні для конкуренції з існуючою фінансовою інфраструктурою. Сучасні виробничі системи можуть обробляти десятки тисяч транзакцій за секунду, і незабаром ми побачимо підвищення на порядок вище. Проте, окрім початкової пропускної здатності, фінансові застосунки також потребують передбачуваності. Незалежно від того, чи це угода, ставка на аукціоні чи виконання опціону, нормальна робота фінансової системи вимагає чіткого відповіді: коли саме буде виконана ця транзакція? Якщо транзакція підлягає непередбачуваним затримкам (незалежно від того, чи є вони зловмисними чи випадковими), багато застосунків стануть недоступними.

Щоб фінансові застосунки на блокчейні були конкурентоспроможними, блокчейн повинен забезпечити короткострокову гарантію пакетування, тобто якщо дійсну транзакцію подано в мережу, вона повинна бути запакована якнайшвидше. Наприклад, розглянемо книгу замовлень на блокчейні. Ефективна книга замовлень вимагає, щоб маркетмейкери постійно забезпечували ліквідність, підтримуючи купівельні та продажні ордери на книзі.

Ключовою проблемою, з якою стикаються маркетмейкери, є необхідність зменшити спред між купівлею та продажем якомога більше, уникаючи при цьому ризику “оберненого вибору” через відхилення цін від ринкових. Для цього маркетмейкери повинні постійно оновлювати свої ордери, щоб відобразити стан реального світу. Наприклад, якщо оголошення Федеральної резервної системи призведе до стрибка цін на активи, маркетмейкери повинні миттєво відреагувати, оновивши свої ордери до нової ціни. У такому випадку, якщо транзакція для оновлення ордеру не буде здійснена негайно, вони зазнають збитків через те, що арбітражники виконують свої ордери за застарілою ціною. В результаті маркетмейкери змушені встановлювати більший спред, щоб зменшити свій ризиковий профіль у таких ситуаціях, що, своєю чергою, зменшує конкурентоспроможність торгових майданчиків на блокчейні.

Передбачуване пакетування транзакцій надає маркетмейкерам потужну гарантію, дозволяючи їм швидко реагувати на події поза мережею і підтримувати ефективність ринку на блокчейні.

Що ми маємо і що нам потрібно

Сьогодні існуючі блокчейни забезпечують лише надійні гарантії остаточного пакетування, які, як правило, діють протягом кількох секунд. Хоча ці гарантії є достатніми для таких застосунків, як платежі, вони занадто слабкі, щоб підтримувати великі фінансові застосунки, яким потрібно реагувати на інформацію в режимі реального часу.

Беручи ту ж книгу замовлень як приклад: для маркетмейкера, якщо арбітражна транзакція може потрапити в попередній блок, то гарантія, що їх транзакція буде запакована “протягом наступних кількох секунд”, не має жодного сенсу. Без сильних гарантій пакетування маркетмейкери змушені розширювати спред і пропонувати користувачам гірші ціни, щоб впоратися з підвищеним ризиком оберненого вибору. Це, своєю чергою, робить торгові майданчики на блокчейні менш привабливими в порівнянні з іншими майданчиками, які пропонують сильніші гарантії.

Щоб блокчейн дійсно реалізував своє бачення сучасної інфраструктури капітального ринку, будівельники повинні вирішити ці проблеми, щоб високоякісні застосунки, такі як книга замовлень, могли процвітати.

Де саме полягає складність досягнення передбачуваності?

Посилення існуючих гарантій пакетування блокчейну для підтримки цих випадків використання є викликом. Деякі з нинішніх протоколів можуть покладатися на вузол, який може вирішувати, які транзакції пакетувати в будь-який момент часу (“лідер”). Хоча це спрощує інженерні виклики при створенні високопродуктивного блокчейну, це також вводить потенційний економічний вузький прохід, через який ці лідери можуть отримувати вигоду. Зазвичай, під час вікна, коли вузол обирається лідером, він має повну владу над тим, які транзакції пакувати в блок. Для блокчейну, який обробляє фінансові операції будь-якого масштабу, лідер має привілейоване становище. Якщо цей єдиний лідер вирішить не пакувати транзакцію, єдиним виходом буде дочекатися наступного лідера, який готовий її пакувати.

У бездозвільних мережах лідери мають мотиви отримувати вигоду, відомі як MEV. MEV значно перевищує такі дії, як ловля транзакцій AMM. Навіть якщо лідер може затримувати пакетування транзакцій на кілька мілісекунд, це може принести їм величезні прибутки та знизити ефективність базових застосунків. Книга замовлень, яка віддає перевагу обробці транзакцій лише частини трейдерів, ставить всіх інших у незручну конкурентну ситуацію. У найгіршому випадку лідер може стати настільки ворожим, що трейдери повністю покинуть платформу.

Припустимо, що відбувається підвищення процентних ставок, і ціна ETH миттєво падає на 5%. Кожен маркетмейкер на книзі замовлень змагається, щоб скасувати свої ордери та подати нові замовлення за новою ціною. Тим часом кожен арбітражник подає ордер на продаж ETH за застарілою ціною. Якщо ця книга замовлень працює на протоколі з єдиним лідером, тоді цей лідер має величезну владу. Лідер може просто вибрати не враховувати скасування всіх маркетмейкерів, що дозволяє арбітражникам отримати величезні прибутки. Або ж лідер може не безпосередньо ігнорувати скасування, а затримати їх до того, як арбітражні транзакції будуть завершені. Лідер навіть може безпосередньо вставити свою арбітражну транзакцію, щоб скористатися ціновими коливаннями.

Два основних вимоги

Стикаючись з цими перевагами, активна участь маркетмейкерів стає економічно невигідною; коли ціна коливається, вони можуть бути обмануті. Ця проблема зводиться до того, що лідер має надмірні привілеї в двох ключових аспектах: 1) лідер може переглядати транзакції інших, і 2) лідер може бачити транзакції інших і на їх основі подавати свої транзакції у відповідь. Будь-яка з цих двох проблем може виявитися катастрофічною.

Приклад

Ми можемо точно визначити, в чому полягає проблема, за допомогою наступного прикладу. Розглянемо аукціон з двома учасниками Алісою та Бобом, де Боб також є лідером блоку, в якому проходить аукціон. (Встановлення лише двох учасників призначене для ілюстрації проблеми; незалежно від кількості учасників, та ж логіка застосовна.)

Аукціон приймає ставки протягом часу, необхідного для генерації блоку, припустимо, з часу t=0 до t=1. Аліса подає ставку bA в час tA, Боб подає ставку bB у час tB > tA. Оскільки Боб є лідером блоку, він завжди може гарантувати, що діє останнім. Аліса та Боб також мають постійно оновлюється джерело істини щодо цін активів (наприклад, середня ціна централізованої біржі). У момент t, припустимо, ця ціна дорівнює pt. Ми припускаємо, що в будь-який момент t ринок завжди очікує, що ціна активу на момент закінчення аукціону (t=1) дорівнюватиме поточній ціні в режимі реального часу pt. Правила аукціону дуже прості: учасник Аліса або Боб з найвищою ставкою виграє аукціон і сплачує свою ставку.

Вимога до стійкості до цензури

Тепер розглянемо, що станеться, коли Боб може скористатися своєю перевагою як лідера на цьому аукціоні. Якщо Боб може переглядати ставку Аліси, очевидно, аукціон зруйнується. Оскільки немає інших учасників, Боб просто повинен зробити ставку на будь-яку незначну суму, щоб гарантовано виграти аукціон. Це призводить до того, що при розрахунках аукціону фактично буде лише 0 доходу.

Прихована вимога

Складніша ситуація виникає, якщо Боб не може безпосередньо переглядати ставку Аліси, але все ж може бачити ставку Аліси перед поданням своєї. У цьому випадку у Боба є проста стратегія. Коли він ставить ставку, він просто перевіряє, чи виконується умова ptB > bA. Якщо так, то ставка Боба буде лише трохи вищою за bA; якщо ні, то Боб взагалі не ставить ставку.

Виконуючи цю стратегію, Боб змушує Алісу зіткнутися з несприятливим оберненим вибором. Єдиний випадок, коли Аліса виграє, це коли оновлення ціни призводить до того, що її ставка врешті-решт перевищує очікувану вартість активу. Кожного разу, коли Аліса виграє аукціон, вона буде очікувати збитків, і їй краще не брати участь в аукціоні. Коли всі конкуренти зникнуть, Боб може знову просто зробити ставку на будь-яку незначну суму і виграти, а аукціон насправді принесе 0 доходу.

Ключовий момент тут полягає в тому, що тривалість цього аукціону не має значення. Як тільки Боб може переглядати ставку Аліси або бачити її ставку перед поданням своєї, цей аукціон приречений на провал.

Ті ж принципи, що діяли в цьому прикладі, застосовуються до будь-якої середовища з високочастотними торговими активами, незалежно від того, чи це спот-трейдинг, безстрокові контракти чи біржі деривативів: якщо є лідер, який має таку ж владу, як Боб у цьому прикладі, це може призвести до повного колапсу ринку. Щоб зробити надійними продукти на блокчейні, які обслуговують ці випадки використання, їм ніколи не слід надавати лідерам таку владу.

Як ці проблеми виникають на практиці сьогодні?

Вищезазначена історія малює сумну картину для транзакцій на блокчейні в будь-якому бездозвільному протоколі з єдиним лідером. Проте обсяги торгів на децентралізованих біржах (DEX) у багатьох протоколах з єдиними лідерами продовжують залишатися здоровими. Чому так? На практиці, поєднання двох сил компенсує вищезгадані проблеми:

• Лідери не отримують вигоди від своєї економічної влади, оскільки зазвичай вони самі значно інвестують у успіх базового блокчейну;
• Застосунки вже створили обхідні шляхи, щоб не бути настільки вразливими перед цими проблемами.

Хоча ці два фактори до цього часу підтримували роботу децентралізованих фінансів (DeFi), в довгостроковій перспективі їх недостатньо для того, щоб зробити ринок на блокчейні дійсно конкурентоспроможним порівняно з ринком поза блокчейном.

Щоб отримати статус лідера на блокчейні з реальними економічними активностями, необхідно значне стейкування. Отже, або лідер сам має значний стейк, або має достатню репутацію, щоб інші власники токенів делегували йому свій стейк. У будь-якому з випадків великі оператори вузлів зазвичай є відомими суб’єктами, чия репутація підлягає ризику. Не лише репутація, але й це стейкування означає, що ці оператори мають фінансовий мотив забезпечити, щоб їхній блокчейн працював добре. Саме тому ми до цих пір не бачили, щоб лідери використовували свою ринкову силу так, як описано вище — але це не означає, що ці проблеми відсутні.

По-перше, покладатися на добру волю операторів вузлів через суспільний тиск і апелювати до їхніх довгострокових мотивів не є надійною основою для фінансового майбутнього. З ростом обсягу фінансових активностей на блокчейні, потенційний прибуток лідерів також зростає. Чим більше зростає цей потенціал, тим важче суспільству змусити лідерів діяти всупереч своїм прямим інтересам.

По-друге, ступінь, до якого лідери здатні використовувати свою ринкову владу, є спектром від здорового до повного колапсу ринку. Оператори вузлів можуть односторонньо використовувати свою владу, щоб отримувати вищі прибутки. Коли деякі оператори кидають виклик визнаним межам, інші оператори швидко наслідують їх. Дії одного вузла можуть здаватися незначними, але коли всі починають змінюватися, їхній вплив стає очевидним.

Мабуть, найкращим прикладом цього явища є ігри на час (Timing Games): лідери намагаються оголосити про блокування якомога пізніше, поки протокол залишається дійсним, щоб отримати вищі винагороди. Коли лідери стають надто агресивними, це призводить до затримок у генерації блоків і пропусків. Хоча прибутковість цих стратегій добре відома, лідери обирають не грати в ці ігри, головним чином, щоб бути добрими управителями блокчейну. Однак це є крихким соціальним балансом. Як тільки один оператор вузла починає грати в ці стратегії для отримання вищих винагород і не зазнає жодних наслідків, інші оператори швидко приєднуються.

Ігри на час — це лише один приклад того, як лідери можуть збільшувати прибутки, не використовуючи свою ринкову силу в повній мірі. Лідери також можуть вжити багатьох інших заходів, щоб підвищити свої винагороди за рахунок застосунків. Окремо ці дії можуть бути допустимими для застосунків, але врешті-решт баланс схилиться до точки, де витрати на блокчейн перевищать вигоди.

Ще одним фактором, що підтримує роботу DeFi, є те, що застосунки переносять важливу логіку поза блокчейн і лише публікують результати на блокчейні. Наприклад, будь-який протокол, який потребує швидкого проведення аукціонів, виконує це поза блокчейном. Ці застосунки зазвичай працюють на групі дозволених вузлів, щоб уникнути проблем із зловмисними лідерами. Наприклад, UniswapX проводить свої голландські аукціони для завершення транзакцій поза мережею Ethereum, аналогічно, CowSwap проводить свої оптові аукціони поза блокчейном.

Хоча це працює для застосунків, це ставить ціннісну пропозицію базового рівня та побудованих на блокчейні рішень у крихке становище. У світі, де логіка виконання застосунків знаходиться поза блокчейном, базовий рівень перетворюється на чистий рівень розрахунків. Однією з найсильніших переваг DeFi є комбінованість. У світі, де все виконання відбувається поза блокчейном, ці застосунки по суті живуть у ізольованому середовищі. Залежність від виконання поза блокчейном також додає нові припущення до моделі довіри цих застосунків. Функціонування застосунків більше не залежить виключно від активності базового блокчейну; ця позаблокова інфраструктура також повинна працювати належним чином.

Як отримати передбачуваність

Щоб вирішити ці проблеми, нам потрібен протокол, який відповідає двом властивостям: послідовні правила пакетування та сортування транзакцій, а також приватність транзакцій до підтвердження (для строгого визначення цих властивостей та розширених дискусій зверніть увагу на цю статтю).

Основна вимога 1: Стійкість до цензури

Ми узагальнюємо першу властивість як короткострокову стійкість до цензури. Якщо будь-яка транзакція, що досягає чесного вузла, гарантовано включена в наступний можливий блок, протокол є короткостроковим стійким до цензури:

Короткострокова стійкість до цензури: будь-яка дійсна транзакція, що вчасно досягає будь-якого чесного вузла, обов’язково буде запакована в наступний можливий блок.

Точніше, ми припускаємо, що протокол працює на фіксованих годинниках, де кожен блок генерується в заданий час, наприклад, кожні 100 мілісекунд. Тоді ми повинні гарантувати, що якщо транзакція досягає чесного вузла в t=250ms, вона буде включена в блок, згенерований в t=300ms. Супротивники не повинні мати права вибірково упакувати свої транзакції, які вони почули, пропускаючи інші.

Дух цього визначення полягає в тому, що користувачі та застосунки повинні мати надзвичайно надійний спосіб виконання транзакцій у будь-який момент часу. Не повинно бути випадків, коли втрата пакету через один вузол (незалежно від того, чи є це зловмисним чи просто через збій) призводить до того, що транзакція не може бути виконана. Хоча це визначення вимагає забезпечити пакетування для транзакцій, які досягають будь-якого чесного вузла, в практиці реалізація цього може бути занадто дорогою. Важливою характеристикою є те, що протокол повинен бути надійним, щоб поведінка точок входу в блокчейн була вкрай передбачуваною та легкою для розуміння.

Бездозвільні протоколи з єдиним лідером явно не відповідають цій властивості, оскільки, якщо в будь-який момент часу єдиний лідер є байєрським вузлом, немає жодного іншого способу, щоб транзакція була виконана. Проте навіть набір з чотирьох вузлів, які можуть гарантувати пакетування транзакцій у кожному часовому інтервалі, значно поліпшує кількість варіантів для користувачів та застосунків, щоб реалізувати транзакції. Пожертвувати певною кількістю продуктивності заради протоколу, який може надійно підтримувати процвітання застосунків, цілком варто. Ще багато роботи потрібно для досягнення правильного балансу між надійністю та продуктивністю, але гарантії, які забезпечують існуючі протоколи, недостатні.

Оскільки протокол може гарантувати пакетування, то сортування в певному сенсі стає природним. Протокол може вільно використовувати будь-яке детерміністичне правило сортування, яке їм подобається, щоб забезпечити консистентне сортування. Найпростіше рішення — сортувати за платою за пріоритетом або, можливо, дозволити застосункам гнучко сортувати транзакції, які взаємодіють з їхнім станом. Найкращий спосіб сортування транзакцій залишається активною сферою досліджень, але в будь-якому випадку правило сортування має сенс лише на основі зобов’язань транзакцій, які потрібно упакувати.

Основна вимога 2: Схованість

Після короткострокової стійкості до цензури наступною найважливішою властивістю є те, що протокол надає форму приватності, яку ми називаємо “схованістю”.

Схованість: до остаточного підтвердження пакетування транзакції жодна сторона не може отримати інформацію про цю транзакцію, окрім вузла, який отримав її.

Протоколи, які мають властивість “схованості”, можуть дозволити вузлам бачити всі транзакції, які їм подаються у відкритому вигляді, але вимагають, щоб решта протоколу залишалася сліпою до моменту досягнення консенсусу та остаточного визначення порядку транзакцій у фінальному журналі. Наприклад, протокол може використовувати шифрування з часовими замками, щоб приховати весь вміст блоку до певного терміну; або протокол може використовувати шифрування з порогом, щоб негайно розшифрувати блок, як тільки комітет згоден, що він підтверджується безповоротно.

Це означає, що вузли можуть зловживати інформацією, отриманою з будь-якої транзакції, яка їм подається, але решта протоколу дізнається про зміст лише після факту. На момент розкриття інформації про транзакцію для решти мережі транзакція вже упакована та підтверджена, тому жодна інша сторона не може її перегнати. Щоб це визначення було корисним, це дійсно означає, що кілька вузлів можуть реалізувати транзакцію в будь-який заданий момент часу.

Ми відмовилися від використання більш сильної концепції, за якою користувачі дізнаються про будь-яку інформацію лише до підтвердження транзакції (наприклад, у зашифрованому пулі пам’яті), оскільки протоколу потрібно вжити певних заходів як фільтр для сміттєвих транзакцій. Якщо вміст транзакцій повністю прихований від усієї мережі, мережа не зможе відфільтрувати сміттєві транзакції від значущих транзакцій. Єдиним способом вирішення цієї проблеми є розкриття певної кількості не прихованих метаданих як частини транзакції, наприклад, адреси платника зборів, яка стягується незалежно від того, чи є транзакція дійсною.

Однак ці метадані можуть розкривати достатньо інформації, щоб супротивники могли ними скористатися. Тому ми надаємо перевагу ситуації, коли один вузол має повну видимість транзакції, тоді як інші вузли в мережі не мають жодної видимості. Але це також означає, що для того, щоб ця властивість була корисною, користувачі повинні мати принаймні один чесний вузол як точку входу до блокчейну для реалізації транзакцій в будь-який момент часу.

Протокол, який має і короткострокову стійкість до цензури, і схованість, забезпечує ідеальну основу для побудови фінансових застосунків. Повертаючись до прикладу, де ми намагалися провести аукціон на блокчейні, ці дві властивості безпосередньо вирішують проблеми, які можуть викликати Боб і призвести до колапсу ринку. Боб не може переглядати ставку Аліси, і не може використовувати ставку Аліси для надання інформації для своєї ставки, що точно вирішує проблему, яку ми мали в попередньому прикладі.

З короткостроковою стійкістю до цензури будь-хто, хто подає транзакцію (незалежно від того, чи це торгівля чи ставка на аукціон), може бути впевнений, що її буде негайно упаковано. Маркетмейкери можуть змінювати свої ордери; учасники можуть швидко ставити ставки; розрахунок може бути ефективно виконано. Користувачі можуть бути впевнені, що будь-яка дія, яку вони здійснюють, буде негайно виконана. Це, в свою чергу, дозволить наступному поколінню фінансових застосунків з низькою затримкою повністю базуватися на блокчейні.

Щоб блокчейн дійсно конкурував з існуючою фінансовою інфраструктурою, а навіть перевершував її, нам потрібно вирішити не лише проблеми з пропускною спроможністю.