a16z: «Качество сети» позволяет каждому стейкеру иметь собственное выделенное пространство в блоке

Автор: @ittaia, @PGarimidi и @jneu_net

Перевод: AididiaoJP, Foresight News

Качество блокчейна (Chain Quality, CQ) — это фундаментальное свойство сети. Если говорить простыми словами, его суть заключается в следующем:

Если вы владеете долей в стейкинге размером 3%, то в среднем за единицу времени вы сможете контролировать 3% пространства блоков.

Для ранних блокчейнов с низкой пропускной способностью качества блокчейна было более чем достаточно. Однако современные блокчейны обладают гораздо большей пропускной способностью, и один блок может содержать огромное количество транзакций.

Это подводит нас к более сильному и детализированному понятию. Оно рассматривает не просто среднюю долю пространства блоков с течением времени, а именно распределение пространства внутри каждого отдельного блока. Мы называем это «усиленным качеством блокчейна» (Strong Chain Quality, SCQ):

Если вы владеете долей в стейкинге размером 3%, то вы сможете контролировать 3% пространства блоков в каждом конкретном блоке.

По сути, данное свойство позволяет стейкерам иметь свои «виртуальные полосы движения» внутри высокопропускаемого блокчейна, гарантируя тем самым включение своих транзакций.

«Качество блокчейна» в контексте сетей

Одним из ключевых нововведений Биткоина (которое сегодня есть практически у каждой блокчейн-сети) является введение механизма вознаграждения для инициаторов блоков в рамках протокола: сторона, успешно добавившая блок в машину состояний, получает вновь созданные токены и комиссионные за транзакции. Эти награды регламентированы функцией перехода состояний и в конечном итоге отражаются в состоянии системы.

В традиционных моделях распределенных вычислений участники делятся на честные и злонамеренные стороны. Здесь нет необходимости вознаграждать честных участников, поскольку добросовестное поведение является базовым предположением модели.

В криптоэкономических моделях участники рассматриваются как рациональные агенты с неизвестными или сложными функциями полезности. Цель состоит в разработке стимулов, которые позволили бы участникам в процессе максимизации собственной выгоды естественно согласовывать свои действия с успешной работой протокола. В сочетании с механизмами вознаграждения внутри протокола мы можем вывести следующее идеализированное определение качества блокчейна:

Качество блокчейна (CQ): коалиция, владеющая X% общего стейка, после наступления времени глобальной стабилизации (GST) имеет вероятность X% стать инициатором каждого блока, поступающего в цепочку.

Если сеть отклоняется от требований по качеству блокчейна, некоторые коалиции могут получить долю вознаграждений, превышающую нормальную пропорцию. Это снижает мотивацию к честному поведению и ставит под угрозу безопасность протокола.

Многие блокчейны достигают или стремятся достичь этого свойства с помощью «случайного механизма ротации лидеров на основе доли стейка». Типичными вызовами, с которыми сталкиваются современные сети, являются проблема «эгоистичного майнинга» в Биткоине; устойчивость Monad к тэйл-форкам (отложенным форкам); а также вопросы в протоколе LMD GHOST Ethereum.

Происхождение «усиленного качества блокчейна»

Когда пространство блоков достаточно велико, нам не нужно предоставлять монополию на содержание всего блока одному инициатору. Вместо этого пространство одного блока может распределяться между несколькими участниками. Именно эту идею выражает криптоэкономическое определение усиленного качества блокчейна:

Усиленное качество блокчейна (SCQ): коалиция, владеющая X% общего стейка, после GST способна контролировать X% пространства блоков в каждом отдельном блоке.

Это идеализированное свойство неявно вводит абстракцию «виртуальной полосы движения». Другими словами, коалиция фактически контролирует определенную долю выделенного пространства блоков в каждом из них.

С экономической точки зрения наличие виртуальной полосы эквивалентно владению доходным активом, приносящим прибыль за счет комиссий за транзакции или MEV (Maximal Extractable Value). Внешние субъекты конкурируют за получение и удержание этих полос, что создает постоянный спрос на базовые L1-токены. Чем больше экономическая ценность, которую может генерировать одна полоса, тем сильнее стимул конкурировать за стейк, и тем выше накапливаемая стоимость L1-стейка, контролирующего доступ к этому пространству. Используя данную абстракцию, мы можем конвертировать повышенную устойчивость к цензуре в эффективное свойство SCQ на уровне протокола.

Усиленное качество блокчейна и устойчивость к цензуре

Последние исследования показывают важность протоколов устойчивости к цензуре. Такие протоколы должны не только гарантировать, что входные данные честных участников будут в конечном итоге включены, но и обеспечить их немедленную инклюзию. Усиленное качество блокчейна (SCQ) можно рассматривать как расширение этого свойства в условиях ограниченной вместимости блока.

На практике, если объем ожидаемых к включению транзакций превышает доступное пространство блоков, ни один протокол не сможет удовлетворить требованиям идеальной устойчивости к цензуре. SCQ обходит это ограничение через более прагматичный подход: вместо того чтобы требовать обязательного включения абсолютно всех честных транзакций, она выделяет каждому узлу со стейком определенный «бюджет», гарантируя, что в пределах этого бюджета его транзакции будут включены.

Протокол MCP был предложен в качестве компонента поверх существующих консенсус-протоколов практической устойчивости к византийским отказам (PBFT) с целью наделения этих протоколов устойчивостью к цензуре. Данный протокол одновременно удовлетворяет требованиям SCQ — он распределяет соответствующее пространство блоков для инициаторов пропорционально доле их стейка. Существующие протоколы BFT на базе направленных ациклических графов (DAG) предлагают способ реализации мульти-писателя в мемпуле и обладают определенной степенью устойчивости к цензуре.

Стандартные реализации этих протоколов обычно не строго соответствуют SCQ из-за возможности избирательной задержки определенных подмножеств транзакций лидером. Тем не менее, небольшие модификации позволяют восстановить соответствие SCQ. Одним из смежных направлений является «принудительная инклюзия транзакций» для снижения практики цензуры.

MCP также демонстрирует реализацию более сильного свойства скрытности. Благодаря ему стейкеры могут создавать виртуальные частные полосы, содержимое которых раскрывается только при публикации всего блока публично. Мы подробно рассмотрим этот аспект в наших последующих публикациях.

Реализация усиленного качества блокчейна

Чтобы достичь усиленного качества блокчейна после GST, ключевым фактором является гарантия того, что инициатор не сможет произвольно подвергать цензуре вводные данные стейкеров. Это реализуется с помощью двухэтапного протокола. Достаточно внести два небольших изменения в любой BFT-протокол, основанный на представлении (view):

• Раунд 1: каждый участник отправляет свои верифицированные входные данные всем остальным участникам.
• Раунд 2: Если участник получил верифицированные входные данные от участника i, он добавляет i в свой список на включение. Затем данный участник отправляет свой список на включение лидеру. Эта операция означает согласие: участник будет поддерживать только те блоки, которые содержат все входные данные из данного списка.
• BFT-предложение: Получив эти сообщения, лидер включает в блок объединение всех полученных списков на включение.
• BFT-голосование: Участник отдает свой голос «за» только в том случае, если блок содержит все входные данные из своего собственного списка на включение.

Не сложно заметить, что на базе данной схемы протокола можно построить полноценный рабочий протокол. Он способен удовлетворять требованиям усиленного качества блокчейна и обеспечивать устойчивость к цензуре после GST, сохраняя при этом живучесть (liveness) при условии честности лидера. Для достижения SCQ до GST потребуется ожидание достаточного количества (кворума) значений или списков в каждом раунде. Детальное описание данного протокола и его расширений будет представлено в наших последующих материалах.

Последние исследования показывают, что для обеспечения усиленного качества блокчейна и устойчивости к цензуре требуется добавить два дополнительных раунда поверх стандартного раунда голосования в обычном BFT-протоколе (как показано в схеме выше). Результаты детально разберем в будущих публикациях.

Хотя усиленное качество блокчейна (SCQ) регламентирует долю пространства блоков, которой может управлять коалиция, оно не устанавливает жестких правил порядка расположения транзакций внутри блока. SCQ следует понимать так: для каждого узла со стейком зарезервировано пространство, однако порядок транзакций в этом пространстве никак не гарантируется.

Это открывает широкие возможности для исследований в области проектирования механизмов упорядочивания транзакций. Качественный механизм сортировки способен значительно повысить справедливость и эффективность в экосистеме блокчейнов. Одним из перспективных направлений является упорядочивание транзакций на основе приоритетных комиссий.