Título original: Beyond a core blockchain property:「Strong Chain Quality」

Autor original: ittaia, PGarimidi, jneu_net, a16z

Compilador original: AididiaoJP, Foresight News

La calidad de la cadena (Chain Quality, CQ) es una propiedad fundamental de la blockchain. En términos simples, su significado es:

Si posees el 3% de la participación en staking, entonces, en un rango de tiempo promedio, podrás controlar el 3% del espacio en bloques.

Para las blockchains tempranas con baja capacidad de procesamiento, la calidad de la cadena ya es suficiente. Pero el ancho de banda de las blockchains modernas es mucho mayor, y un solo bloque puede contener una gran cantidad de transacciones.

Esto da paso a un concepto más fuerte y también más refinado. No solo se enfoca en la proporción de espacio de bloque promedio a lo largo del tiempo, sino que también observa la división del espacio de bloque dentro de cada bloque. Lo llamamos “calidad de cadena fuerte” (Strong Chain Quality, SCQ):

Si posees el 3% de la participación en staking, entonces, en cada bloque, podrás controlar el 3% del espacio en bloques.

Esencialmente, esta propiedad permite a los interesados tener “carriles virtuales” dentro de una blockchain de alto rendimiento, asegurando que sus transacciones puedan ser incluidas.

La “calidad de la cadena” en la blockchain

Una de las innovaciones clave de Bitcoin—que ahora casi todas las blockchains poseen—es la introducción de un mecanismo de recompensa para los proponentes de bloques dentro del protocolo: la parte que logra adjuntar un bloque a la máquina de estado puede obtener tokens recién acuñados y comisiones de transacción. Estas recompensas son determinadas por la función de transición de estado y, en última instancia, se reflejan en el estado del sistema.

En los modelos de computación distribuidos tradicionales, los participantes se dividen en honestos y maliciosos. Aquí no hay necesidad de recompensar a los participantes honestos, ya que el comportamiento honesto es la suposición predeterminada en el modelo.

Sin embargo, en el modelo de economía criptográfica, los participantes son considerados actores racionales, cuya función de utilidad puede ser desconocida. El objetivo es diseñar incentivos que alineen naturalmente a estos participantes con el éxito del protocolo mientras buscan maximizar sus propias ganancias. Combinando el mecanismo de recompensas dentro del protocolo, podemos llegar a la siguiente definición idealizada de la calidad de la cadena:

Calidad de la cadena (CQ): una alianza que posee el X% de la participación total en staking, después de un tiempo de estabilidad global (GST), tiene una probabilidad del X% de convertirse en el proponente de cada bloque que entra en la cadena.

Si una cadena se desvía de los requisitos de calidad de la cadena, podría permitir que algunas alianzas obtengan una parte de recompensa superior a la normal, debilitando así el incentivo para un comportamiento honesto y amenazando la seguridad del protocolo.

Muchas blockchains buscan cumplir o esforzarse por cumplir esta propiedad a través de un “mecanismo de rotación de líderes aleatorios basado en el peso del staking”.

Los desafíos típicos que enfrentan actualmente incluyen: el problema de “minería egoísta” de Bitcoin; el problema de resistencia a bifurcaciones en la cola de Monad; y los problemas en el protocolo LMD GHOST de Ethereum.

El origen de la “calidad de cadena fuerte”

Cuando el espacio del bloque es lo suficientemente abundante, no necesitamos dejar que un único proponente monopolice el contenido completo del bloque. Por el contrario, el espacio de bloque del mismo bloque puede ser compartido por múltiples participantes. La definición de economía criptográfica de calidad de cadena fuerte expresa precisamente esta idea:

Calidad de cadena fuerte (SCQ): una alianza que posee el X% de la participación total en staking, después de un tiempo de estabilidad global (GST), puede controlar el X% del espacio en bloques de cada bloque.

Esta propiedad idealizada sugiere implícitamente el concepto abstracto de “carriles virtuales”. Es decir, la alianza en realidad puede controlar una proporción específica de espacio de bloque dedicado dentro de cada bloque.

Desde un punto de vista económico, poseer un carril virtual equivale a tener un activo productivo que puede generar ingresos, ya sean de comisiones de transacción o de MEV (valor máximo extraíble). Las entidades externas competirán por obtener y mantener estos carriles en función de la participación en staking, creando así una demanda continua para el token subyacente de L1. Cuanto mayor sea el valor económico que un carril pueda generar, mayor será la motivación de las partes para competir por la participación en staking, y mayor será el valor acumulado de la participación en staking de L1 que controla el acceso a este espacio de bloque. A través de esta abstracción, podemos convertir una mayor resistencia a la censura en la propiedad de efectividad de SCQ dentro del protocolo.

Calidad de cadena fuerte y resistencia a la censura

Investigaciones recientes han demostrado que los protocolos de resistencia a la censura son muy importantes. Estos protocolos no solo deben garantizar que las entradas de los participantes honestos sean finalmente incluidas, sino que también deben asegurarse de que puedan ser incluidas de inmediato. La calidad de cadena fuerte (SCQ) puede verse como una extensión de esta propiedad en situaciones de capacidad de bloque limitada.

En escenarios prácticos, si el volumen de transacciones a incluir excede el espacio de bloque disponible, entonces ningún protocolo puede satisfacer la resistencia a la censura en el sentido ideal. SCQ aborda esta limitación con un enfoque más pragmático: no exige que todas las transacciones honestas sean siempre incluidas, sino que asigna un “presupuesto” a cada nodo de staking, asegurando que dentro de este rango de presupuesto, sus transacciones puedan ser incluidas.

El protocolo MCP se presentó como un componente sobre los protocolos de consenso de tipo práctico de tolerancia a fallos bizantinos (PBFT) existentes, con el objetivo de dotar a estos protocolos de capacidad de resistencia a la censura. Este protocolo también cumple con los requisitos de SCQ—asigna el espacio de bloque correspondiente a los proponentes en función de la proporción de staking. Los protocolos BFT basados en grafos acíclicos dirigidos (DAG) existentes también ofrecen una forma de implementar un pool de memoria de múltiples escritores, y poseen cierta resistencia a la censura.

Las implementaciones estándar de estos protocolos a menudo no cumplen estrictamente con SCQ, ya que permiten que los líderes retrasen selectivamente ciertos subconjuntos de transacciones. Sin embargo, con algunas modificaciones menores a estos protocolos, es posible reimplementar SCQ. Una dirección relacionada es la “inclusión forzada de transacciones”, destinada a reducir el comportamiento de censura.

El MCP también demuestra cómo implementar una propiedad oculta más fuerte. Gracias a esta propiedad, los interesados pueden crear carriles privados virtuales, cuyo contenido solo se revela cuando el bloque entero se hace público. Abordaremos esto más a fondo en futuros artículos.

Cómo lograr la calidad de cadena fuerte

Para obtener la calidad de cadena fuerte después de un tiempo de estabilidad global (GST), es clave garantizar que los proponentes no puedan censurar arbitrariamente las entradas de los interesados. Esto puede lograrse a través de un protocolo de dos rondas. En casi todos los protocolos BFT basados en vistas, solo se requieren dos pequeñas modificaciones:

Primera ronda: cada participante envía su entrada autenticada a todos los demás participantes.

Segunda ronda: cada participante, si recibe la entrada autenticada del participante i, añade a i a su lista de inclusión. Luego, ese participante envía su lista de inclusión al líder. Esta operación equivale a un compromiso: solo aceptará bloques que incluyan todas las entradas de esa lista.

Propuesta BFT: el líder, al recibir estos mensajes, incluye en el bloque la unión de todas las listas de inclusión recibidas.

Votación BFT: solo cuando un bloque incluye todas las entradas en la lista de inclusión de ese participante, este votará a favor.

Es fácil ver que, según este bosquejo de protocolo, se puede construir un protocolo completo. Este protocolo puede cumplir con la calidad de cadena fuerte después de un tiempo de estabilidad global (GST), proporcionar resistencia a la censura y mantener la actividad cuando el líder es un participante honesto. Si se desea lograr SCQ antes del GST, también se necesitará esperar un número suficiente (quórum) de valores o listas en cada ronda. Abordaremos este protocolo y sus formas extendidas en artículos futuros.

Investigaciones recientes han indicado que, para lograr la calidad de cadena fuerte y resistencia a la censura, es necesario agregar dos rondas adicionales (como se muestra en el bosquejo del protocolo anterior) sobre las rondas de votación de los protocolos BFT convencionales. También proporcionaremos una descripción más detallada de este resultado en artículos futuros.

Aunque la calidad de cadena fuerte (SCQ) establece la proporción de espacio en bloques que una alianza puede controlar, no limita completamente el orden de las transacciones dentro del bloque. SCQ puede entenderse como: se reserva espacio para cada nodo de staking, pero no se garantiza ningún orden para las transacciones dentro de esos espacios.

Esto abre un rico espacio de investigación para el diseño de mecanismos de ordenación de transacciones. Un buen mecanismo de ordenación podría mejorar aún más la equidad y la eficiencia dentro del ecosistema de la blockchain. Una dirección digna de atención es ordenar las transacciones según las tarifas de prioridad.

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