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

Автор: @ittaia, @PGarimidi та @jneu_net

Компіляція: AididiaoJP, Foresight News

Якість ланцюга (Chain Quality, CQ) — це одна з ключових властивостей блокчейну. Простими словами, її зміст такий:

Якщо ви маєте 3% частки в заставі, то в середньому часовому проміжку ви зможете контролювати 3% простору блоків.

Для ранніх блокчейнів із низькою пропускною здатністю якість ланцюга вже достатньо добре підходить. Але сучасні блокчейни мають значно більшу пропускну здатність: в одному блоці можна розмістити багато транзакцій.

Це підводить до більш сильного й точнішого поняття. Воно не лише відстежує частку простору блоків у часовому середньому, а й зосереджується на розподілі простору блоків усередині кожного блока. Ми називаємо це «сильною якістю ланцюга» (Strong Chain Quality, SCQ):

Якщо ви маєте 3% частки в заставі, то в кожному блоці ви зможете контролювати 3% простору блоків.

По суті, ця властивість дозволяє зацікавленим сторонам мати «віртуальні смуги» всередині високопродуктивного блокчейну, тим самим гарантуючи, що їхні транзакції будуть включені.

«Якість ланцюга» в блокчейні

Одне з ключових інновацій біткоїна — тепер майже в кожному блокчейні є це — полягає в тому, що в протоколі запроваджується механізм винагороди для пропонентів блоків: сторона, яка успішно додає блок до станового автомата, отримує щойно карбовані токени та комісії за транзакції. Ці винагороди визначаються функцією переходів станів і в кінцевому підсумку відображаються в системному стані.

У традиційній моделі розподілених обчислень учасників поділяють на чесних і зловмисних. Тут немає потреби винагороджувати чесних, адже чесна поведінка є типовим припущенням у моделі.

А в криптоекономічній моделі учасників розглядають як раціональних акторів, і їхня функція корисності може бути невідома. Мета — спроєктувати стимули так, щоб ці учасники, прагнучи максимізувати власний прибуток, природно узгоджували свої дії з успішним виконанням протоколу. У поєднанні з механізмом винагород усередині протоколу ми можемо отримати таке ідеалізоване визначення якості ланцюга:

Якість ланцюга (CQ): об’єднання, що має сумарно X% заставних часток, після глобального стабільного часу (GST) має X% імовірності стати пропонентом кожного блока, що потрапляє в ланцюг.

Якщо один ланцюг відхиляється від вимоги щодо якості ланцюга, то це може дозволити деяким об’єднанням отримувати частку винагород, що перевищує нормальну, послаблюючи мотивацію до чесної поведінки та ставлячи під загрозу безпеку протоколу.

Багато блокчейнів досягають або намагаються досягти цієї властивості за допомогою «випадкової ротації лідерів на основі ваг застави». Типові виклики, з якими стикаються, включають: проблему «егоїстичного майнінгу» в біткоїні; проблему стійкості до вилок у хвості в Monad; а також проблему в протоколі Ethereum LMD GHOST.

Походження «сильної якості ланцюга»

Коли простору блоків достатньо багато, нам не потрібно віддавати весь вміст одного блока на монопольне опрацювання єдиного пропонента. Натомість простір одного й того самого блока може спільно розподілятися кількома учасниками. Криптоекономічне визначення сильної якості ланцюга саме й виражає цю ідею:

Сильна якість ланцюга (SCQ): об’єднання, що має сумарно X% заставних часток, після глобального стабільного часу (GST) може контролювати X% простору блоків у кожному блоці.

Ця ідеалізована властивість неявно вводить абстракцію «віртуальних смуг». Тобто об’єднання фактично здатні контролювати певну частку спеціально виділеного простору блоків у кожному блоці.

З економічної точки зору наявність віртуальної смуги рівнозначна володінню продуктивним активом, що генерує дохід; цей дохід може надходити як із комісій за транзакції, так і від MEV (максимально вилучуваної цінності). Зовнішні актори змагаються за те, щоб отримати та підтримувати ці смуги, що створює сталий попит на токен базового L1. Чим більшу економічну цінність може генерувати одна смуга, тим сильнішою стає мотивація конкурувати за заставні частки, а отже й тим вищою є сукупна цінність, яку можна накопичити, контролюючи доступ до цього простору блоків через заставу L1. Через таку абстракцію ми можемо перетворити сильнішу стійкість до цензури на властивість ефективності SCQ у протоколі.

Сильна якість ланцюга та стійкість до цензури

Нещодавні дослідження показують, що стійкі до цензури протоколи вкрай важливі. Такі протоколи повинні не лише гарантувати, що входи чесної сторони будуть остаточно включені, а й гарантувати, що їх буде можна негайно включати. Сильну якість ланцюга (SCQ) можна розглядати як розширення цієї властивості в умовах обмеженої місткості блока.

У реальному сценарії, якщо обсяг транзакцій, які потрібно включити, перевищує доступний простір блоків, то жоден протокол не здатен забезпечити ідеальну (у строгому сенсі) стійкість до цензури. SCQ долає це обмеження більш прагматичним підходом: вона не вимагає, щоб усі чесні транзакції завжди включалися, натомість призначає кожному вузлу із заставою «бюджет» і гарантує, що в межах цього бюджету його транзакції можуть бути включені.

Протокол MCP було запропоновано як компонент поверх існуючого практичного консенсусу в стилі толерантності до візантійських відмов (PBFT), щоб зробити такі протоколи стійкими до цензури. Протокол водночас виконує вимоги SCQ — він розподіляє пропонентам відповідний простір блоків пропорційно частці в заставі. Наявні ж протоколи BFT на основі спрямованих ациклічних графів (DAG) пропонують спосіб реалізації мультиписальника пам’яті (мемпулу) і також мають певний рівень стійкості до цензури.

Типові реалізації цих протоколів зазвичай не виконують SCQ строго, бо вони дозволяють лідеру вибірково затримувати певні підмножини транзакцій. Проте невеликі модифікації цих протоколів можуть дозволити повторно реалізувати SCQ. Пов’язаний напрям — «примусове включення транзакцій», спрямоване на зменшення цензурної поведінки.

MCP також демонструє, як реалізувати сильнішу приховану властивість. Завдяки цій властивості зацікавлені сторони можуть створювати віртуальні приватні смуги, вміст яких розкриватиметься лише тоді, коли весь блок буде оприлюднено назовні. Ми детальніше розглянемо це в наступних статтях.

Як реалізувати сильну якість ланцюга

Щоб отримати сильну якість ланцюга після глобального стабільного часу (GST), ключове — гарантувати, що пропонент не зможе довільно цензурувати входи зацікавлених сторін. Це можна зробити за допомогою дворівневого протоколу. На основі майже всіх BFT-протоколів, побудованих на виглядах, потрібно внести лише дві невеликі зміни:

Перша фаза: кожен учасник надсилає свої сертифіковані входи всім іншим учасникам.

Друга фаза: кожен учасник, якщо отримав сертифіковані входи від учасника i, додає i до власного списку включення. Після цього цей учасник надсилає свій список включення лідеру. Ця операція по суті означає обіцянку: він прийматиме лише такі блоки, які містять усі входи, зазначені в цьому списку.

BFT-пропозиція: після отримання цих повідомлень лідер включає в блок об’єднання всіх отриманих списків включення.

BFT-голосування: учасник голосує «за» лише тоді, коли якийсь блок містить усі входи зі свого власного списку включення.

Не складно побачити, що згідно з таким ескізом протоколу можна побудувати повноцінний протокол. Цей протокол зможе виконувати сильну якість ланцюга після глобального стабільного часу (GST), забезпечувати стійкість до цензури й зберігати активність, коли лідер є чесним. Щоб реалізувати SCQ і до GST, потрібно в кожній фазі чекати достатньої кількості значень (кворуму) або списків. Ми детально опишемо цей протокол та його розширені форми в наступних статтях.

Нещодавні дослідження показують, що для досягнення сильної якості ланцюга та стійкості до цензури потрібно додати ще дві фази поверх звичайних фаз голосування в BFT-протоколі (як показано в ескізі протоколу вище). Ми також детально пояснимо цей результат у наступних статтях.

Хоча сильна якість ланцюга (SCQ) задає частку простору блоків, яку може контролювати об’єднання, вона не визначає повністю порядок транзакцій усередині блока. SCQ можна розуміти як резервування простору для кожного вузла із заставою, без гарантій щодо послідовності транзакцій у межах цього простору.

Це відкриває широке поле для досліджень у дизайні механізмів сортування транзакцій. Гарний механізм сортування має потенціал підвищити справедливість і ефективність в екосистемі блокчейну. Одним із напрямів, на який варто звернути увагу, є сортування транзакцій за пріоритетною комісією.