a16z: DeFi перевищує CeFi, передбачуваність — ключовий фактор

Автори | Pranav Garimidi, Joachim Neu, Max Resnick

Переклад | Luffy, Foresight News

Блокчейн вже може цілком впевнено заявляти, що має здатність конкурувати з існуючою фінансовою інфраструктурою. Поточні системи обробляють десятки тисяч транзакцій за секунду, і в майбутньому продуктивність ще зросте у кілька разів.

Але крім простої пропускної здатності, фінансові застосунки потребують передбачуваності. Коли ініціюється транзакція — будь то торгівля, ставка на аукціоні або виконання опціону — необхідно мати надійний гарантійний механізм щодо моменту її додавання до ланцюга, що є необхідною умовою 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 додавання транзакції: як тільки ефективна транзакція подана до мережі, її потрібно швидко включити до блоку.

Наприклад, ордербук у мережі — саме так. Ефективний ордербук вимагає постійної підтримки ліквідності маркет-мейкерами, які виставляють ордери купівлі та продажу. Головна проблема маркет-мейкерів — мінімізувати спред, уникаючи при цьому протидії через розрив між ціною пропозиції та ринковою ціною. Для цього вони мають постійно оновлювати ордери, щоб відображати найновіший стан ринку. Наприклад, коли оголошення Федеральної резервної системи викликає різке коливання цін активів, маркет-мейкери мають негайно реагувати, оновлюючи ордери до нових цін. Якщо транзакції оновлення ордерів не будуть швидко додані до ланцюга, арбітражери зможуть укладати угоди за застарілими цінами, завдаючи збитків маркет-мейкерам. У такій ситуації маркет-мейкери змушені будуть розширювати спред, щоб зменшити ризики, що знизить конкурентоспроможність торгових платформ.

Механізм передбачуваного додавання транзакцій у ланцюг може забезпечити маркет-мейкерам надійний захист, дозволяючи швидко реагувати на зовнішні події та підтримувати ефективність ринку.

Розрив між поточним станом і ціллю

Поточні основні блокчейни здатні забезпечити лише гарантію остаточного додавання транзакцій, причому цей процес зазвичай триває кілька секунд. Такі гарантії достатні для платіжних застосунків, але не підходять для більшості фінансових застосунків, що вимагають реакції учасників ринку у реальному часі.

Повертаючись до ордербука: для маркет-мейкерів гарантія «додавання у ланцюг за кілька секунд» безглузда, адже арбітражери можуть швидко включити свої транзакції раніше. Відсутність сильних гарантій додавання у ланцюг змушує маркет-мейкерів розширювати спред або пропонувати клієнтам гірші ціни для хеджування ризиків. Це робить транзакції у мережі менш привабливими порівняно з платформами, що пропонують 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.

Де полягає складність у досягненні передбачуваності?

Посилення гарантій додавання транзакцій у поточних блокчейнах для підтримки таких сценаріїв — надзвичайно складне завдання. Деякі протоколи покладаються на один вузол (блоковий валідатор), який у визначений час визначає порядок обробки транзакцій. Це спрощує проектування високопродуктивних публічних мереж, але створює потенційний економічний монополістичний центр — валідатор може отримати додаткову цінність.

Зазвичай, у період вибору валідатора він має повний контроль над тим, які транзакції включати до блоку.

Для блокчейнів, що обробляють багато фінансових операцій, валідатор має привілейоване становище. Якщо він відмовиться додати певну транзакцію, користувачі змушені чекати наступного валідатора, який погодиться її включити. У мережах без дозволу валідатор має природний мотив отримати додаткову цінність — так званий MEV (максимальна цінність, яку валідатор може отримати, маніпулюючи порядком транзакцій).

MEV — це не лише трюки на кшталт sandwich attack. Навіть затримка обробки транзакцій на кілька десятків мілісекунд може принести величезний прибуток і знизити ефективність роботи застосунків. Ордербук, що обробляє лише частину транзакцій, створює несправедливі умови для інших учасників. У найгіршому випадку, зловмисна поведінка валідатора може призвести до повного виходу користувачів із платформи.

Припустимо, оголошення про підвищення ставки по ETH викликає миттєве падіння ціни на 5%. Усі маркет-мейкери на ордербуку прагнуть скасувати свої ордери і виставити нові за новими цінами. Арбітражери ж подають ордери за застарілими цінами, щоб швидко продати ETH за вищою ціною.

Якщо ордербук працює на протоколі з одним валідатором, цей валідатор має величезну владу. Він може перевірити всі скасування ордерів маркет-мейкерів і отримати прибуток від арбітражу або ж затримати їх, щоб отримати вигоду від своїх власних арбітражних транзакцій.

Два головні запити: протидія цензурі та приховування інформації

З такою владою маркет-мейкери будуть змушені зменшувати активність, оскільки будь-яка зміна цін може бути використана зловмисниками. Проблема зводиться до двох привілеїв валідатора:

Можливість цензурувати чужі транзакції;

Можливість бачити чужі транзакції і на основі цього подавати свої.

Обидва ці привілеї можуть мати катастрофічні наслідки.

Приклад

Розглянемо аукціон для ілюстрації цієї проблеми. Уявімо двох учасників — Alice і Bob, причому Bob є валідатором блоку, у якому проходить аукціон. (Логіка поширюється на будь-яку кількість учасників.)

Аукціон приймає ставки у межах одного блоку, наприклад, з часу 0 до часу 1. Alice подає ставку bA у момент tA, Bob — у пізніший момент tB, причому Bob завжди може гарантувати, що його остання дія — це остання ставка.

Обидва можуть отримувати ціну активу з постійного джерела (наприклад, централізованої біржі), позначимо ціну у момент t як pₜ. 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 ставки Alice, механізм аукціону зруйнується. Він може просто подати низьку ставку і гарантувати перемогу, тоді дохід від аукціону стане майже нульовим.

Необхідність приховування інформації

Більш складна ситуація: Bob не може напряму цензурувати ставки Alice, але може бачити їх перед поданням своєї. Тоді у Bob з’являється простий стратегічний хід:

Якщо поточна ціна pₜ_B > bA, він подає ставку трохи вище за bA;

Інакше — пропускає участь.

Ця стратегія змусить Alice робити вибір: або ставити вище очікуваної ціни активу і вигравати, але зазнавати збитків, або виходити з аукціону. Після того, як конкуренти покинуть торги, Bob зможе подати дуже низьку ставку і виграти, отримуючи майже нульовий дохід.

Головний висновок: тривалість аукціону не має значення. Якщо Bob може цензурувати ставки Alice або бачити їх перед поданням, аукціон приречений.

Ця логіка поширюється і на високочастотну торгівлю, включаючи спотові, perpetual і деривативні біржі: якщо валідатор має подібні привілеї, ринок буде повністю зламаний. Щоб такі застосунки були життєздатними, валідатор не повинен мати таких привілеїв.

Чому ці проблеми не виявилися раніше?

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

У реальності існує два фактори, що компенсують ці проблеми:

Валідатори зазвичай володіють великими обсягами власних токенів, тісно пов’язаних із успіхом мережі, тому не зловживають економічною владою;

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

Ці фактори дозволяють DeFi працювати досі, але у довгостроковій перспективі вони не забезпечують справжньої конкуренції з боку офчейн-інфраструктури.

На активних у фінансовому плані блокчейнах, щоб стати валідатором, потрібно багато застави. Це означає, що валідатор або володіє великим обсягом токенів, або має високий рівень репутації і отримує довіру інших власників. У будь-якому випадку, великі валідатори — це зазвичай відомі і репутабельні суб’єкти. Крім того, заставні активи мотивують їх підтримувати розвиток мережі. Саме тому наразі ми не бачимо повного зловживання владою, але це не означає, що проблеми відсутні.

По-перше, залежність від добросовісності операторів вузлів, суспільного тиску і довгострокових стимулів — не надійна основа для майбутніх фінансів. З розширенням масштабів фінансових операцій потенційна вигода валідаторів зростає, і соціальний тиск, що стримує зловживання, слабшає.

По-друге, ступінь зловживання владою — це безперервна шкала: від м’яких порушень до повного руйнування ринку. Валідатори можуть поступово розширювати свої привілеї для отримання більшого прибутку, і якщо хтось порушить межу, інші швидко підхоплять. Вплив окремого валідатора здається незначним, але колективна поведінка може мати катастрофічні наслідки.

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

Ігри з порядком подання — лише один із прикладів, як валідатори можуть підвищувати свою вигоду, не зловживаючи повністю владою. Інші способи включають зниження ефективності застосунків або навмисне збільшення вартості роботи мережі. Хоча окремі дії можуть здаватися допустимими, у сукупності вони можуть перетнути межу і зробити роботу мережі економічно невигідною.

Ще одна причина, чому DeFi досі функціонує — це те, що основна логіка застосунків переноситься на рівень поза ланцюгом. Наприклад, швидкі аукціони часто виконуються поза мережею, через дозволені групи валідаторів, щоб уникнути зловживань. UniswapX і Cowswap використовують офчейн-обчислення для зменшення ризиків.

Такий підхід дозволяє застосункам працювати, але ставить під сумнів роль базового блокчейну як інфраструктури. Вони перетворюють його на простий розрахунковий шар, а вся логіка — поза мережею. Це зменшує рівень композиційності DeFi і вводить нові припущення щодо довіри: окрім доступності базового блокчейну, потрібно, щоб поза ланцюгом працювала вся інфраструктура.

Як досягти передбачуваності?

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

Перший — протидія цензурі

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

Короткострокова протидія цензурі: будь-яка ефективна транзакція, що надійшла до чесного вузла у визначений час, має бути включена до наступного блоку.

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

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

Протоколи із одним валідатором без дозволу явно не задовольняють цю характеристику: якщо валідатор зловмисний, транзакція не буде додана. Навпаки, навіть якщо група з чотирьох вузлів гарантує додавання транзакцій у кожен період, це суттєво підвищить рівень передбачуваності для користувачів і застосунків. Щоб застосунки могли стабільно розвиватися, потрібно йти на компроміс і жертвувати частиною продуктивності. Знаходження оптимального балансу між стабільністю і швидкодією — тема для подальших досліджень, але вже зараз очевидно, що існуючі протоколи не забезпечують достатнього рівня гарантій.

Якщо протокол здатен гарантувати додавання транзакцій, питання сортування стає простим. Можна застосовувати будь-який детермінований алгоритм сортування, наприклад, за пріоритетом за фіскальним збором або за власним порядком застосунків. Найкращі методи сортування — активна область досліджень, але без гарантії додавання транзакцій сортування втрачає сенс.

Другий — захист приватності

Після забезпечення короткострокової протидії цензурі, протокол має відповідати ще одному важливому критерію — захисту приватності, який ми називаємо приховуванням.

Приховування: окрім вузла, що подає транзакцію, жодна сторона не може отримати жодної інформації про цю транзакцію до моменту її остаточного сортування і підтвердження.

Такий протокол дозволяє вузлам-отримувачам бачити вміст транзакції у відкритому вигляді, але вимагає, щоб решта мережі не знала про неї до моменту підтвердження і сортування. Це можна зробити за допомогою затриманого шифрування або шифрування з пороговим розкриттям: наприклад, блок розкривається лише після підтвердження його більшістю довірених вузлів.

Це означає, що вузли можуть зловживати інформацією про транзакції, подані до них, але інші учасники мережі дізнаються про їхній зміст лише після завершення процесу. Коли ж транзакція стане публічною, її сортування і підтвердження вже завершені, і ніхто не зможе її «перескочити». Це можливо за умови, що у кожному періоді є кілька вузлів, здатних додати транзакції.

Ми не використовуємо більш сильні визначення приватності (наприклад, шифрування мемпулів), оскільки протокол має фільтрувати «спам» і не допустити, щоб у мережі циркулювали недійсні транзакції. Якщо вся інформація про транзакцію буде прихована, мережа не зможе відрізнити валідні транзакції від недійсних. Єдиний компроміс — розкривати частину метаданих, наприклад, адресу платника, яка не дає повної інформації, але дозволяє відслідковувати платіжні потоки. Однак такі метадані можуть розкрити достатньо інформації для атак. Тому ми обрали компроміс: лише один вузол має бачити вміст транзакції, решта — ні. Це означає, що користувачі мають мати принаймні одного чесного вузла, що виступатиме воротами до мережі.

Комбінація короткострокової протидії цензурі та приховування інформації — ідеальна основа для побудови фінансових застосунків. Повертаючись до прикладу з аукціоном, ці два механізми цілком виключають можливість Bob руйнувати ринок: він не зможе цензурувати ставки Alice і не зможе використовувати їх для власної вигоди, що ідеально вирішує описані вище проблеми.

За таких гарантій будь-яка транзакція — будь то ордер або ставка — буде додана до ланцюга миттєво. Маркет-мейкери зможуть швидко оновлювати ордери, учасники — швидко ставити ставки, а розрахунки — виконуватися ефективно. Користувачі матимуть впевненість у швидкому виконанні 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 питань, ніж просто пропускна здатність.