a16z：「Якість сильних ланцюгів」 дає кожному стейкеру унікальний простір у блокчейні

Від якості ланцюга до сильної якості ланцюга: у епоху високої пропускної здатності як реально досягти принципу «мої транзакції — я вирішую».

Автор: @ittaia, @PGarimidi та@jneu_net

Компартування: AididiaoJP, Foresight News

Якість ланцюга (Chain Quality, CQ) — це одна з ключових властивостей блокчейну. У простих словах її значення таке:

Якщо у вас є 3% частки застави, то в середньому в межах певного часу ви зможете контролювати 3% простору блоків.

Для ранніх блокчейнів із відносно низькою пропускною здатністю якості ланцюга вже достатньо. Але сучасні блокчейни мають значно більшу пропускну здатність, і в одному блоці можна розмістити багато транзакцій.

Це підводить до сильнішого й точнішого поняття. Воно не лише фокусується на частці простору блоків у часі, а й дивиться на те, як простір блоків розподіляється всередині кожного блока. Ми називаємо це «сильною якістю ланцюга» (Strong Chain Quality, SCQ):

Якщо у вас є 3% частки застави, то в кожному блоці ви зможете контролювати 3% простору блоків.

По суті, ця властивість дає стейкхолдерам змогу мати «віртуальні смуги» всередині блокчейну з високою пропускною здатністю, гарантуючи, що їхні транзакції будуть включені.

«Якість ланцюга» в блокчейні

Одна з ключових інновацій біткоїна — нині майже кожен блокчейн має це — полягає в тому, що в протоколі вводиться механізм винагород для запропонувальників блоків: сторона, яка успішно додає блок до стан-машини, отримує щойно карбовані токени та комісії за транзакції. Ці винагороди визначаються функцією переходу станів і врешті-решт відображаються в стані системи.

У традиційній розподіленій обчислювальній моделі учасників поділяють на чесних і зловмисних. Тут немає потреби винагороджувати чесних, бо чесна поведінка є припущенням за замовчуванням у моделі.

Натомість у криптоекономічній моделі учасників розглядають як раціональних агентів, а їхні функції корисності можуть бути невідомі. Мета — спроєктувати стимули так, щоб ці учасники, максимізуючи власний прибуток, природно узгоджували свої дії з успішним функціонуванням протоколу. Поєднуючи внутрішні механізми винагород протоколу, можна отримати таке ідеалізоване визначення якості ланцюга:

Якість ланцюга (CQ): для коаліції, що має X% від загальної заставленої частки, після глобального стабілізаційного часу (GST) з імовірністю X% стати запропонувальником кожного блока, що потрапляє в ланцюг.

Якщо ланцюг відхиляється від вимог якості ланцюга, це може дати окремим коаліціям частку винагород більшу за нормальну, послаблюючи мотивацію до чесної поведінки та створюючи загрозу безпеці протоколу.

Багато блокчейнів досягають або прагнуть досягти цієї властивості за допомогою «рандомізованого ротаційного механізму лідерів на основі ваг застави». Типові проблеми, з якими стикаються, включають: проблему «егоїстичного майнінгу» в біткоїні; проблему стійкості до хвостових розгалужень у Monad; а також проблеми в протоколі LMD GHOST в Ethereum.

Походження «сильної якості ланцюга»

Коли простору блоків достатньо, нам не потрібно віддавати весь вміст одного блока одному-єдиному запропонувальнику «в монополію». Натомість простір одного блока можна поділити між кількома учасниками. Криптоекономічне визначення сильної якості ланцюга саме й висловлює цю ідею:

Сильна якість ланцюга (SCQ): коаліція, що має X% від загальної заставленої частки, після глобального стабілізаційного часу (GST) може контролювати X% простору блоків у кожному блоці.

Ця ідеалізована властивість неявно породжує абстракцію «віртуальних смуг». Тобто коаліції фактично контролюють певну частку виділеного простору блоків у кожному блоці.

З економічної точки зору, наявність віртуальної смуги рівнозначна володінню продуктивним активом, що генерує дохід; цей дохід може надходити з комісій за транзакції або з MEV (максимально витягуваної цінності). Зовнішні сутності змагаються за отримання та підтримання цих смуг, що створює постійний попит на токен L1. Чим більшу економічну цінність може генерувати смуга, тим сильнішим стає стимул для сторін змагатися за заставлені частки. Відповідно, чим більшу цінність накопичує L1-застава, яка отримує доступ до простору блоків, тим більшою є зацікавленість. Через цю абстракцію ми можемо перетворити сильнішу здатність до цензуростійкості на властивість ефективності SCQ у протоколі.

Сильна якість ланцюга та цензуростійкість

Нещодавні дослідження показують, що цензуростійкі протоколи надзвичайно важливі. Такі протоколи мають не лише гарантувати, що вхідні дані чесної сторони зрештою потраплять у ланцюг, а й що вони будуть включені негайно. Сильна якість ланцюга (SCQ) можна розглядати як розширення цієї властивості в умовах, коли місткість блоків обмежена.

У реальних сценаріях, якщо обсяг транзакцій, які потрібно включити, перевищує доступний простір блоків, жоден протокол не зможе забезпечити цензуростійкість у ідеальному сенсі. SCQ вирішує це обмеження більш прагматично: вона не вимагає, щоб усі чесні транзакції завжди включалися, а натомість виділяє кожному вузлу із заставою певний «бюджет», гарантуючи, що в межах цього бюджету його транзакції можуть бути включені.

Протокол MCP пропонується як компонент, побудований поверх існуючих практичних консенсусних протоколів у стилі практичного візантійського відмовостійкого протоколу (PBFT), з метою надати їм цінзуростійкість. Протокол одночасно задовольняє вимоги SCQ — він розподіляє запропонувальникам відповідний простір блоків залежно від пропорції застави. Натомість існуючі BFT-протоколи на основі спрямованих ациклічних графів (DAG) пропонують спосіб реалізації пам’яті з кількома авторами (multi-writer mempool) і також мають певний рівень цензуростійкості.

Стандартні реалізації таких протоколів зазвичай не суворо виконують SCQ, тому що вони дозволяють лідеру вибірково відкладати деякі підмножини транзакцій. Проте, якщо лише трохи модифікувати ці протоколи, можна знову реалізувати SCQ. Дотична до цього напрям — «примусове включення транзакцій» для зменшення дій, що відповідають за цензуру.

MCP також показує, як реалізувати ще сильнішу приховану властивість. Завдяки цій властивості стейкхолдери можуть створювати віртуальні приватні смуги, а вміст у цих смугах розкривається лише тоді, коли весь блок публікується назовні. Ми детальніше розкриємо це в наступних статтях.

Як реалізувати сильну якість ланцюга

Щоб після глобального стабілізаційного часу (GST) отримати сильну якість ланцюга, ключове полягає в тому, щоб гарантувати, що запропонувальник не зможе довільно цензурувати вхідні дані стейкхолдерів. Це можна забезпечити двораундовим протоколом. На основі майже всіх протоколів BFT на базі візій (view-based) достатньо зробити лише два невеликі зміни:

• Перший раунд: кожен учасник надсилає свої сертифіковані вхідні дані всім іншим учасникам.
• Другий раунд: кожен учасник, якщо отримав сертифіковані вхідні дані від учасника i, включає i у власний список включення. Далі цей учасник надсилає свій список включення лідеру. Ця дія фактично є обіцянкою: він прийматиме лише такі блоки, які включають усі вхідні дані, що містяться в цьому списку.
• BFT-запропонування: після отримання цих повідомлень лідер у блоці включає об’єднання всіх отриманих списків включення.
• BFT-голосування: учасник голосує «за» лише тоді, коли певний блок містить усі вхідні дані зі свого власного списку включення.

Немає нічого складного в тому, щоб, спираючись на цей ескіз протоколу, побудувати повний протокол. Цей протокол зможе після глобального стабілізаційного часу (GST) відповідати сильній якості ланцюга, забезпечувати цензуростійкість і залишатися активним, коли лідер діє чесно. Якщо потрібно реалізувати SCQ ще до GST, то в кожному раунді доведеться чекати достатньої кількості (кворуму) значень або списків. Ми детально опишемо цей протокол та його розширені форми в наступних статтях.

Нещодавні дослідження показують, що для досягнення сильної якості ланцюга та цензуростійкості потрібно додати ще два раунди поверх раундів голосування у звичайному BFT-протоколі (як показано в ескізі протоколу вище). Ми також детально пояснимо цей результат у наступних статтях.

Хоча сильна якість ланцюга (SCQ) визначає частку простору блоків, яку може контролювати коаліція, вона не задає повністю, як саме транзакції впорядковуються всередині блока. SCQ можна розуміти так: простір резервується для кожного вузла із заставою, але жодних гарантій щодо порядку транзакцій у цьому просторі не надається.

Це відкриває широкий простір для досліджень у дизайні механізмів впорядкування транзакцій. Хороший механізм впорядкування може ще більше підвищити справедливість і ефективність у екосистемі блокчейну. Один напрям, на який варто звернути увагу, — впорядкування транзакцій на основі пріоритетної комісії (пріоритетної плати).