Autor: Pranav Garimidi, Joachim Neu, Max Resnick, investigadores de a16z crypto; Fuente: a16z crypto; Traducción: Shaw 金色财经

Hoy en día, la blockchain ya puede afirmar con confianza que posee la capacidad de procesamiento necesaria para competir con la infraestructura financiera existente. Los sistemas en producción actuales pueden procesar decenas de miles de transacciones por segundo, y en el futuro, su rendimiento se incrementará en órdenes de magnitud.

Sin embargo, además del simple rendimiento, las aplicaciones financieras también requieren predictibilidad. Cuando se inicia una transacción — ya sea una operación, una oferta, o la ejecución de una opción — es crucial garantizar de manera confiable el tiempo en que la transacción será confirmada en la cadena. Si una transacción enfrenta retrasos impredecibles (ya sea por interferencias maliciosas o por circunstancias fortuitas), muchas aplicaciones no podrán funcionar correctamente. Para que las aplicaciones financieras en la cadena sean competitivas, la blockchain debe ofrecer garantías de confirmación rápida: una vez que una transacción válida se somete a la red, se garantiza que será empaquetada en el bloque lo antes posible.

Tomemos como ejemplo un libro de órdenes en la cadena. Un libro de órdenes eficiente requiere que los market makers coloquen continuamente órdenes de compra y venta para proporcionar liquidez. El problema central para los market makers es: ¿cómo reducir al máximo el diferencial entre precio de compra y venta (spread), sin exponerse a riesgos de selección adversa por desajustes entre sus cotizaciones y el mercado? Para ello, deben actualizar constantemente sus órdenes para reflejar las condiciones más recientes del mercado. Por ejemplo, cuando una publicación de la Reserva Federal provoca una gran volatilidad en los precios, los market makers deben actualizar inmediatamente sus órdenes a los nuevos precios. En tales casos, si las transacciones que usan para actualizar órdenes no se confirman en la cadena de inmediato, los arbitrajistas podrán realizar transacciones con precios desactualizados, incurriendo en pérdidas. Los market makers solo pueden verse forzados a ampliar el diferencia de precios para reducir estos riesgos, lo que a su vez reduce la competitividad de las plataformas de trading en la cadena.

Un mecanismo de confirmación de transacciones predecible puede ofrecer a los market makers una protección confiable, permitiéndoles responder rápidamente a eventos fuera de la cadena y mantener un mercado eficiente en la cadena.

Brecha entre la situación actual y las necesidades

Actualmente, las cadenas públicas existentes solo pueden ofrecer garantías de finalización de confirmación en unos pocos segundos, lo cual es suficiente para aplicaciones de pago, pero claramente insuficiente para muchas aplicaciones financieras que requieren respuestas en tiempo real de los participantes del mercado. Volviendo al ejemplo del libro de órdenes: para los market makers, si los arbitrajistas pueden incluir sus transacciones en bloques más tempranos, la garantía de “confirmación en unos segundos” carece de sentido. Sin garantías fuertes de confirmación, los market makers solo pueden ampliar los spreads y ofrecer cotizaciones peores para cubrir mayores riesgos de selección adversa. Esto hace que las transacciones en la cadena sean menos atractivas en comparación con otros mercados con garantías más sólidas.

Para que la blockchain realmente cumpla la visión de convertirse en una infraestructura moderna para los mercados de capital, los desarrolladores deben resolver estos problemas, permitiendo que aplicaciones de alto valor como los libros de órdenes prosperen en la cadena.

¿En qué consiste exactamente la dificultad de la predictibilidad?

Fortalecer las garantías de confirmación en las cadenas públicas existentes para soportar escenarios financieros de este tipo es sumamente difícil. Actualmente, algunos protocolos dependen de un único nodo (el “nodo de producción”), que decide qué transacciones empaquetar en un bloque en un tiempo determinado. Aunque este diseño reduce la complejidad de construir una cadena pública de alto rendimiento, también crea un posible monopolio económico: el nodo de producción puede aprovecharse para extraer valor. En general, durante la ventana en que un nodo es seleccionado como el nodo de producción, tiene control absoluto sobre qué transacciones incluir en el bloque.

Para cadenas que soportan diversas actividades financieras, el nodo de producción tiene un estatus privilegiado. Si ese nodo se niega a incluir una transacción, los usuarios solo pueden esperar al siguiente nodo dispuesto a empaquetarla. En redes sin permisos, el nodo de producción tiene un incentivo natural para extraer valor, conocido como MEV (valor extraíble por los mineros o validadores). El MEV no se limita a ataques de tipo sandwich en operaciones AMM; incluso retrasar la inclusión de una transacción por unos pocos milisegundos puede generar ganancias sustanciales y reducir significativamente la eficiencia de las aplicaciones subyacentes. Si el libro de órdenes prioriza solo algunas transacciones, esto es injusto para los demás participantes. En casos extremos, el comportamiento malicioso del nodo de producción puede hacer que los traders abandonen por completo la plataforma.

Por ejemplo: la Reserva Federal anuncia un aumento de tasas, y el precio de ETH cae un 5% instantáneamente. Todos los market makers en el libro de órdenes cancelan sus órdenes existentes y vuelven a colocar órdenes a los nuevos precios. Al mismo tiempo, los arbitrajistas envían transacciones intentando vender ETH a precios desactualizados. Si el libro funciona en un protocolo con un único nodo de producción, ese nodo tendrá un poder enorme: puede revisar todas las órdenes de cancelación, permitiendo que los arbitrajistas obtengan enormes beneficios; o puede retrasar la confirmación de esas cancelaciones, dejando que las transacciones de arbitraje se confirmen primero; incluso puede insertar sus propias transacciones de arbitraje, obteniendo beneficios completos por la diferencia de precios.

Dos demandas clave: resistencia a la censura y confidencialidad de las transacciones

Frente a esta posición privilegiada, la participación activa de los market makers se vuelve inviable: cualquier fluctuación de precios puede ser explotada. La raíz del problema radica en que el nodo de producción tiene privilegios excesivos en dos aspectos: puede revisar cualquier transacción enviada a la red; y puede ver las transacciones de otros antes de decidir qué incluir. Cualquiera de estos problemas puede tener consecuencias catastróficas.

Ejemplo ilustrativo

Supongamos un escenario de subasta con dos pujadores: Alicia y Bob, y que Bob es precisamente el nodo de producción del bloque. (Solo se consideran dos pujadores para facilitar la explicación, pero la lógica aplica a cualquier número de participantes).

La subasta recibe ofertas durante el período de generación del bloque, que va de t=0 a t=1. Alicia envía su oferta bA en tA, y Bob envía su oferta bB en tB (tB > tA). Como Bob es el nodo de producción, puede asegurarse de que su oferta sea la última. Ambos pueden consultar los precios reales en tiempo real (por ejemplo, en un exchange centralizado). Sea pt la cotización en tiempo t, y supongamos que en cualquier momento t, ambos esperan que el precio final en t=1 sea igual a pt. La regla de la subasta es simple: quien ofrezca más gana y se le vende al precio de su oferta.

La necesidad de resistencia a la censura

Ahora, ¿qué pasa si Bob puede revisar la oferta de Alicia? La mecánica de la subasta se rompe: solo necesita ofrecer un precio muy bajo para asegurarse la victoria, ya que puede bloquear las ofertas de Alicia. Esto reduce la ganancia final de la subasta a casi cero.

La necesidad de confidencialidad

Una situación más compleja: si Bob no puede revisar directamente la oferta de Alicia, pero puede verla antes de enviar su propia oferta, adoptará una estrategia sencilla: al ofertar, comparará el precio actual ptB con bA. Si ptB > bA, ofrecerá un precio ligeramente superior; si no, se abstendrá de ofertar.

Con esta estrategia, Alicia enfrentará una selección adversa constante: solo ganará si su oferta supera el valor esperado del activo tras la actualización de precios. Pero cada vez que gane, en realidad tendrá una pérdida esperada, por lo que eventualmente dejará de participar. Cuando todos los demás abandonan, Bob puede ofrecer un precio muy bajo y ganar la subasta, reduciendo los ingresos a cero.

La conclusión central de este ejemplo es: el tiempo de la subasta no importa. Si Bob puede revisar o ver con anticipación la oferta de Alicia, la subasta está condenada al fracaso.

Este razonamiento se aplica también a todos los escenarios de trading de alta frecuencia, incluyendo spot, swaps perpetuos, derivados, etc.: si existe un nodo de producción con poder similar al de Bob, el mecanismo de mercado se colapsará. Para que los productos en la cadena puedan soportar estos escenarios, no se debe otorgar tal privilegio a los nodos de producción.

¿Cómo surgen estos problemas en la práctica?

La descripción anterior pinta un panorama poco alentador para cualquier cadena que utilice un protocolo de nodos de producción sin permisos. Sin embargo, muchas plataformas descentralizadas (DEX) siguen teniendo volúmenes de transacción sólidos. ¿Por qué?

En realidad, existen dos fuerzas que mitigan estos problemas:

• Los nodos de producción no abusan completamente de su poder económico, ya que tienen un interés muy fuerte en el éxito de la cadena subyacente.
• Las aplicaciones ya han desarrollado soluciones alternativas para reducir su vulnerabilidad a estos problemas.

Aunque estos factores permiten que DeFi funcione actualmente, a largo plazo no son suficientes para que los mercados en la cadena puedan competir realmente con los mercados tradicionales fuera de la cadena.

En una cadena con actividad económica significativa, obtener la participación en la producción requiere apostar una gran cantidad de tokens. Por lo tanto, los nodos de producción deben poseer una cantidad sustancial de tokens en stake o tener suficiente reputación para que otros deleguen en ellos. En ambos casos, los grandes operadores suelen ser entidades públicas, con reputación en juego. Además, sus stakes representan un incentivo económico para promover el buen desarrollo de la cadena. Por ello, en la práctica, no vemos que los nodos de producción abusen completamente de su poder, aunque eso no significa que estos problemas no existan.

Por un lado, confiar en la presión social y en intereses a largo plazo para limitar la conducta de los operadores no es una base sólida para el sistema financiero del futuro. A medida que crecen las actividades financieras en la cadena, también aumenta el potencial de beneficios de los nodos de producción. Cuanto mayor sea ese potencial, más difícil será limitar su comportamiento mediante presiones sociales o incentivos a corto plazo.

Por otro lado, el grado de abuso del poder de mercado por parte de los nodos de producción es un espectro: desde comportamientos moderados hasta la destrucción total del mercado. Los operadores pueden experimentar con diferentes niveles de abuso, y si algunos empiezan a sobrepasar los límites aceptables, otros los imitarán rápidamente. Aunque la conducta de un solo nodo puede parecer limitada, si todos comienzan a comportarse así, el impacto será muy significativo.

Un ejemplo ilustrativo es el juego en secuencia: los nodos de producción pueden retrasar deliberadamente la publicación de bloques para obtener recompensas mayores, manteniendo los bloques válidos en el protocolo. Esto puede aumentar los tiempos de producción y, en casos extremos, hacer que se salten bloques. Aunque estas estrategias son conocidas, los operadores inicialmente evitan usarlas para mantener una buena imagen. Sin embargo, esta balanza social es muy frágil. Si un operador empieza a usar estas tácticas para obtener mayores beneficios sin ser sancionado, otros seguirán rápidamente.

El juego en secuencia es solo un ejemplo de cómo los nodos pueden aumentar sus ganancias sin abusar completamente del poder. También pueden emplear otras estrategias que, aunque inicialmente parecen aceptables, eventualmente harán que los costos de operación en la cadena superen los beneficios.

Otro factor que mantiene en marcha a DeFi es que muchas aplicaciones trasladan la lógica principal fuera de la cadena, solo registrando los resultados. Por ejemplo, los protocolos que requieren ejecuciones rápidas, como subastas, prefieren hacer esas operaciones en off-chain. Estas aplicaciones suelen funcionar en un conjunto de nodos autorizados, para evitar los problemas de nodos maliciosos. Por ejemplo, UniswapX realiza subastas holandesas en off-chain en Ethereum, y Cowswap también realiza subastas en lote fuera de la cadena.

Este enfoque garantiza la operación de las aplicaciones, pero pone en riesgo la infraestructura subyacente y la propuesta de valor principal de la cadena. Si toda la lógica de ejecución se realiza fuera de la cadena, la blockchain solo será un sistema de liquidación. Una de las ventajas clave de DeFi es su composabilidad, pero en un mundo donde toda la ejecución ocurre fuera de la cadena, estas aplicaciones estarán en entornos fragmentados. Además, depender de la ejecución off-chain introduce nuevos supuestos de confianza: las aplicaciones no solo deben confiar en que la cadena funcione correctamente, sino también en que la infraestructura off-chain esté disponible y sea confiable.

¿Cómo lograr la predictibilidad?

Para resolver estos problemas, los protocolos deben cumplir con dos características principales: garantías estables de confirmación de transacciones y ordenamiento, además de protección de la privacidad antes de la confirmación.

Requisito uno: resistencia a la censura

Llamamos a esta primera característica “resistencia a la censura a corto plazo”. Si un protocolo tiene resistencia a la censura a corto plazo, cualquier transacción que llegue a un nodo honesto será garantizada para ser incluida en el próximo bloque disponible.

Resistencia a la censura a corto plazo: cualquier transacción válida que llegue a tiempo a cualquier nodo honesto será incluida en el siguiente bloque generado.

De manera más precisa, asumamos que el protocolo funciona con un reloj fijo, y que los bloques se generan en intervalos regulares, por ejemplo, cada 100 milisegundos. Entonces, la garantía que buscamos es: si una transacción se entrega a un nodo honesto en 250 ms, será incluida en el bloque generado a los 300 ms. El atacante no debe tener la capacidad de filtrar, seleccionar o excluir transacciones a voluntad. La idea central es que los usuarios y las aplicaciones deben tener un método altamente confiable para que sus transacciones sean confirmadas en cualquier momento. No debe depender de que un nodo individual pierda paquetes — ya sea por malicia o por fallos operativos — para que una transacción no sea confirmada.

Aunque esta definición requiere garantizar la confirmación en la cadena para transacciones entregadas a cualquier nodo honesto, en la práctica, su implementación puede ser costosa. Su valor principal radica en que el protocolo debe ofrecer una estabilidad suficiente, haciendo que la entrada de transacciones en la cadena sea altamente predecible y sencilla de entender. Un protocolo con un único nodo de producción sin permisos claramente no cumple con esto, ya que si ese nodo maliciosamente no incluye una transacción, no hay otra vía para que esa transacción sea confirmada. Sin embargo, si al menos un conjunto de cuatro nodos puede garantizar que en cada período se empaqueten transacciones, esto aumenta significativamente las opciones de los usuarios y aplicaciones para que sus transacciones sean confirmadas. Para que las aplicaciones puedan prosperar de manera estable, vale la pena sacrificar algo de rendimiento en favor de mayor fiabilidad. Encontrar el equilibrio adecuado entre robustez y rendimiento requiere más investigación, pero los protocolos actuales no ofrecen garantías suficientes.

Una vez que el protocolo puede garantizar la confirmación de transacciones, el ordenamiento se vuelve sencillo. Se puede usar cualquier regla de ordenamiento determinista para asegurar que todos los nodos lleguen al mismo resultado. La opción más simple es ordenar por tarifa de prioridad, o permitir que las aplicaciones ordenen las transacciones con las que interactúan. La mejor estrategia de ordenamiento aún es un tema activo de investigación, pero en cualquier caso, solo tiene sentido si las transacciones pueden ser confirmadas con éxito.

Requisito dos: confidencialidad de la información

Tras lograr la resistencia a la censura a corto plazo, la otra característica clave que debe tener el protocolo es una forma de protección de la privacidad que llamamos “confidencialidad”.

Confidencialidad: antes de que una transacción sea finalmente confirmada en la cadena, ninguna parte, aparte del nodo receptor, puede conocer su contenido.

Un protocolo que garantice confidencialidad puede permitir que los nodos receptores vean en claro las transacciones que reciben, pero requiere que el resto del protocolo, antes de la finalización del consenso y la determinación del orden en el registro final, no tenga conocimiento del contenido de esas transacciones. Por ejemplo, puede usar cifrado con temporizador, de modo que todo el contenido del bloque sea invisible hasta una fecha límite; o puede usar cifrado de umbral, en el que solo un comité pueda descifrar el bloque una vez que confirme que es irreversible.

Esto significa que los nodos pueden abusar de la información de las transacciones que reciben, pero los demás nodos en la red no podrán conocerlas antes de la finalización del consenso. Cuando la transacción se hace pública en la red, ya está ordenada y confirmada, por lo que otros participantes no podrán adelantarse. Para que esta definición sea práctica, se requiere que en cualquier momento haya múltiples nodos capaces de confirmar transacciones en la cadena.

No hemos optado por una definición más fuerte — que solo el usuario que envía la transacción conozca su contenido antes de la confirmación (por ejemplo, mediante un pool de transacciones cifradas) — porque el protocolo necesita un mecanismo para filtrar transacciones basura. Si toda la información de la transacción estuviera completamente oculta, la red no podría distinguir entre transacciones válidas y basura. La única solución sería incluir metadatos no confidenciales, como direcciones de pago, que se deducen de la tarifa, y que se deducen en cualquier caso, pero aún así podrían revelar suficiente información para que un atacante pueda explotar. Por ello, preferimos que un nodo pueda ver toda la transacción en claro, pero que los demás no puedan. Esto implica que, para que esta característica sea efectiva, los usuarios deben tener al menos un nodo honesto en cada período que sirva como puerta de entrada para que sus transacciones sean confirmadas.

Conclusión

Un protocolo que combine resistencia a la censura a corto plazo y confidencialidad de la información sería la base ideal para construir aplicaciones financieras. Volviendo al ejemplo de la subasta en la cadena, estas dos características resuelven directamente los problemas que Bob podría causar: no podrá revisar las ofertas de Alicia, ni usarlas para guiar su propia oferta, resolviendo así los problemas 1) y 2) del ejemplo.

Con garantías de resistencia a la censura a corto plazo, cualquier usuario que envíe una transacción — ya sea una operación o una oferta en una subasta — puede estar seguro de que será confirmada en el próximo bloque. Los market makers podrán actualizar sus órdenes, los pujadores podrán ofertar rápidamente, y las operaciones de liquidación podrán realizarse de manera eficiente. Los usuarios podrán confiar en que cualquier acción que inicien será ejecutada de inmediato. Esto permitirá construir en la cadena una nueva generación de aplicaciones financieras de baja latencia, que interactúen con el mundo real. Para que la blockchain compita y supere la infraestructura financiera actual, hay mucho más que mejorar que solo el rendimiento.