a16z Crypto Últimas investigaciones: ¿Cuál es la clave para la adopción masiva de DeFi?

Autor: PGarimidi, jneu_net, @MaxResnic

Compilado por: Jiahua, ChainCatcher

La blockchain ahora puede afirmar con certeza que posee la capacidad necesaria para competir con la infraestructura financiera existente. Los sistemas de producción actuales pueden procesar decenas de miles de transacciones por segundo y están a punto de experimentar un aumento de magnitudes. Sin embargo, más allá del rendimiento bruto, las aplicaciones financieras también requieren previsibilidad. Ya sea una compra, una puja en una subasta o el ejercicio de una opción, el funcionamiento normal de los sistemas financieros requiere una respuesta clara: ¿cuándo se ejecutará realmente esta transacción? Si la transacción enfrenta retrasos impredecibles (ya sean maliciosos o accidentales), muchas aplicaciones se volverán inutilizables.

Para que las aplicaciones financieras en cadena sean competitivas, la blockchain debe ofrecer garantías de empaquetado a corto plazo, es decir, si se envía una transacción válida a la red, debe garantizar que se empaquetará lo más rápido posible. Por ejemplo, consideremos un libro de órdenes en cadena. Un libro de órdenes eficiente necesita que los creadores de mercado proporcionen continuamente liquidez mediante la conservación de órdenes de compra y venta de activos en el libro.

El dilema clave al que se enfrentan los creadores de mercado es: deben minimizar el diferencial de compra y venta tanto como sea posible, al mismo tiempo que evitan el riesgo de “selección adversa” debido a la desviación de los precios de mercado. Para ello, los creadores de mercado deben actualizar constantemente sus órdenes para reflejar el estado del mundo real. Por ejemplo, si un anuncio de la Reserva Federal provoca un aumento repentino en los precios de los activos, los creadores de mercado deben reaccionar de inmediato y actualizar sus órdenes al nuevo precio. En este caso, si la transacción para actualizar la orden del creador de mercado no se ejecuta de inmediato, sufrirán pérdidas porque los arbitrajistas ejecutarán sus órdenes a precios obsoletos. Los creadores de mercado luego tendrán que establecer mayores diferenciales para reducir su exposición al riesgo en tales eventos, lo que a su vez disminuye la competitividad de los mercados de transacciones en cadena.

La previsibilidad en el empaquetado de transacciones proporciona a los creadores de mercado una garantía sólida, lo que les permite reaccionar rápidamente a eventos fuera de la cadena y mantener la eficiencia del mercado en cadena.

Lo que tenemos y lo que necesitamos

Hoy en día, las blockchains existentes solo ofrecen garantías de empaquetado final robustas, que generalmente son efectivas en un marco de tiempo de unos pocos segundos. Aunque estas garantías son suficientes para aplicaciones como los pagos, son demasiado débiles para respaldar una amplia gama de aplicaciones financieras que requieren que los participantes del mercado reaccionen en tiempo real a la información.

Tomando el libro de órdenes anterior como ejemplo: para los creadores de mercado, si las transacciones de los arbitrajistas pueden ser incluidas en bloques anteriores, entonces asegurar que se empaquetarán “en los próximos segundos” no tiene sentido. Sin garantías sólidas de empaquetado, los creadores de mercado deben ampliar el diferencial y ofrecer peores precios a los usuarios para mitigar el riesgo aumentado de selección adversa. Esto, a su vez, disminuye la atracción de las transacciones en cadena en comparación con otros mercados que ofrecen garantías más fuertes.

Para que la blockchain realmente cumpla su visión como infraestructura moderna de los mercados de capitales, los constructores deben abordar estos problemas para que aplicaciones de alto valor como los libros de órdenes puedan prosperar.

¿Dónde radica la dificultad para lograr previsibilidad?

Fortalecer las garantías de empaquetado de las blockchains existentes para respaldar estos casos de uso es un desafío. Algunos protocolos actuales pueden depender de un nodo que puede decidir en cualquier momento dado qué transacciones empaquetar (el “líder”). Aunque esto simplifica el desafío técnico de construir blockchains de alto rendimiento, también introduce un posible cuello de botella económico donde estos líderes pueden extraer valor. Por lo general, durante la ventana de tiempo en que un nodo es elegido como líder, tiene el poder total sobre qué transacciones se empaquetan en un bloque. Para una blockchain que maneja actividades financieras de cualquier escala, los líderes están en una posición privilegiada. Si este único líder decide no empaquetar una transacción, la única solución es esperar al siguiente líder dispuesto a empaquetar esa transacción.

En redes sin permiso, los líderes tienen incentivos para extraer valor, comúnmente conocido como MEV. El MEV va mucho más allá de simplemente acorralar transacciones de AMM. Incluso si el líder solo puede retrasar el empaquetado de una transacción por unos pocos milisegundos, eso puede generar enormes beneficios y disminuir la eficiencia de las aplicaciones subyacentes. Un libro de órdenes que prioriza el procesamiento de transacciones de ciertos operadores dejará a todos los demás en un entorno de competencia desleal. En el peor de los casos, el líder puede volverse extremadamente hostil, llevando a los operadores a abandonar completamente la plataforma.

Supongamos que hay un aumento en las tasas de interés y el precio de ETH cae inmediatamente un 5%. Cada creador de mercado en el libro de órdenes compite por cancelar sus órdenes y emitir nuevas órdenes a los nuevos precios. Mientras tanto, cada arbitrajista presenta órdenes para vender ETH al precio de las órdenes obsoletas. Si este libro de órdenes funciona en un protocolo con un único líder, entonces ese líder tiene un gran poder. El líder puede simplemente optar por revisar todas las operaciones de cancelación de los creadores de mercado, permitiendo así que los arbitrajistas obtengan enormes beneficios. O, el líder puede no revisar directamente las operaciones de cancelación, sino retrasarlas hasta que se ejecuten las transacciones de los arbitrajistas. El líder incluso puede insertar directamente su propia transacción de arbitraje para aprovechar al máximo la diferencia de precios.

Dos demandas fundamentales

Enfrentados a estas ventajas, la participación activa de los creadores de mercado se vuelve económicamente insostenible; siempre que haya fluctuaciones de precios, pueden ser perjudicados. Este problema se reduce a que los líderes tienen demasiados privilegios en dos aspectos clave: 1) el líder puede revisar las transacciones de cualquier otra persona y 2) el líder puede ver las transacciones de los demás y, en respuesta, presentar su propia transacción. Cualquiera de estos dos problemas puede resultar desastroso.

Un ejemplo

Podemos identificar con precisión el problema a través del siguiente ejemplo. Consideremos una subasta con dos postores, Alice y Bob, donde Bob también es el líder del bloque en el que ocurre la subasta. (La configuración de solo dos postores es para ilustrar el problema; el mismo razonamiento se aplica independientemente de cuántos postores haya).

La subasta acepta ofertas durante el período necesario para generar el bloque, supongamos desde el tiempo t=0 hasta t=1. Alice presenta una oferta bA en el tiempo tA, y Bob presenta una oferta bB en el tiempo tB > tA. Dado que Bob es el líder de este bloque, siempre puede asegurarse de actuar en último lugar. Alice y Bob también tienen una fuente de verdad de precios de activos en constante actualización a la que pueden acceder (por ejemplo, el precio medio de un intercambio centralizado). En el tiempo t, supongamos que este precio es pt. Asumimos que, en cualquier momento t, la expectativa del mercado sobre el precio del activo al final de la subasta (t=1) siempre es igual al precio en tiempo real actual pt. Las reglas de la subasta son simples: el postor que ofrezca más entre Alice y Bob gana la subasta y paga el monto de su oferta.

La necesidad de resistencia a la censura

Ahora consideremos qué sucedería si Bob puede aprovechar su ventaja como líder de esta subasta. Si Bob puede revisar la oferta de Alice, está claro que la subasta se vendría abajo. Dado que no hay otros postores, Bob solo necesita ofrecer una cantidad arbitrariamente pequeña para asegurarse de ganar la subasta. Esto llevaría a que, al final de la subasta, esencialmente solo haya 0 ganancias.

La necesidad oculta

La situación más compleja es qué pasaría si Bob no puede revisar directamente la oferta de Alice, pero aún puede ver la oferta de Alice antes de presentar la suya. En este caso, Bob tiene una estrategia simple. Cuando ofrezca, solo necesita comprobar si ptB > bA. Si es así, entonces la oferta de Bob será solo ligeramente superior a bA; si no, entonces Bob no hará ninguna oferta.

Al ejecutar esta estrategia, Bob pone a Alice en una situación de selección adversa. La única forma en que Alice puede ganar es si una actualización de precios hace que su oferta sea finalmente superior al valor esperado del activo. Cada vez que Alice gana la subasta, espera perder dinero, y podría ser mejor no participar en absoluto. A medida que todos los competidores desaparecen, Bob puede nuevamente simplemente ofrecer una cantidad arbitrariamente pequeña y ganar, mientras que la subasta en realidad obtiene 0 ganancias.

El punto clave aquí es que no importa cuánto tiempo dure esta subasta. Mientras Bob pueda revisar la oferta de Alice, o ver la oferta de Alice antes de hacer la suya, esta subasta está condenada al fracaso.

Los mismos principios de este ejemplo se aplican a cualquier entorno de activos de comercio de alta frecuencia, ya sea comercio al contado, contratos perpetuos o intercambios de derivados: si existe un líder que tiene el poder de Bob en este ejemplo, ese líder puede llevar al mercado a un colapso total. Para que los productos en cadena que sirven a estos casos de uso sean realmente viables, nunca deben otorgar a los líderes este poder.

¿Cómo surgen estos problemas en la práctica hoy en día?

La historia anterior pinta un cuadro sombrío para las transacciones en cadena en cualquier protocolo con un único líder y sin permisos. Sin embargo, el volumen de transacciones en muchos intercambios descentralizados (DEX) en protocolos de único líder sigue siendo saludable. ¿Por qué es así? En la práctica, la combinación de dos fuerzas ha contrarrestado los problemas mencionados anteriormente:

• Los líderes no han explotado completamente su poder económico, ya que a menudo invierten fuertemente en el éxito de la blockchain subyacente;
• Las aplicaciones ya han construido métodos alternativos para evitar ser tan vulnerables ante estos problemas.

Aunque estos dos factores han mantenido el funcionamiento de las finanzas descentralizadas (DeFi) hasta ahora, a largo plazo, no son suficientes para que los mercados en cadena compitan realmente con los mercados fuera de la cadena.

Para calificar como líder en blockchains con actividad económica sustancial, se requiere un gran staking. Por lo tanto, o bien los líderes poseen una gran cantidad de staking ellos mismos, o tienen suficiente reputación para que otros poseedores de tokens deleguen su staking a ellos. En cualquier caso, los grandes operadores de nodos suelen ser entidades conocidas cuyos reputaciones están en riesgo. No solo su reputación, sino que este staking significa que estos operadores también tienen incentivos financieros para que su blockchain funcione bien. Debido a esto, en gran medida no hemos visto a los líderes explotar su poder de mercado como se describió anteriormente, pero eso no significa que estos problemas no existan.

Primero, depender de la buena voluntad de los operadores de nodos a través de presión social y apelar a sus motivaciones a largo plazo no es una base sólida para el futuro financiero. A medida que aumenta la escala de la actividad financiera en cadena, también aumentan los beneficios potenciales para los líderes. Cuanto más crezca este potencial, más difícil será para la sociedad hacer que el comportamiento de los líderes vaya en contra de sus intereses inmediatos.

En segundo lugar, el grado en que los líderes pueden explotar su poder de mercado es un espectro que va desde lo benévolo hasta la completa ruina del mercado. Los operadores de nodos pueden unilateralmente impulsar el uso de su poder para obtener mayores beneficios. Cuando algunos operadores desafían las líneas de base aceptadas, otros operadores rápidamente seguirán su ejemplo. El comportamiento de un solo nodo puede parecer trivial, pero cuando todos cambian, el impacto es evidente.

Quizás el mejor ejemplo de este fenómeno sean los Juegos de Sincronización: los líderes intentan anunciar la creación de bloques lo más tarde posible, siempre que el protocolo siga siendo válido, para ganar mayores recompensas. Cuando los líderes son demasiado agresivos, esto puede resultar en tiempos de creación de bloques más largos y en la omisión de bloques. Aunque la rentabilidad de estas estrategias es bien conocida, los líderes eligen no participar en estos juegos principalmente para actuar como buenos administradores de la blockchain. Sin embargo, este es un equilibrio social frágil. Una vez que un solo operador de nodo comienza a jugar estas estrategias para obtener mayores recompensas sin consecuencias, otros operadores rápidamente se unirán.

Los Juegos de Sincronización son solo un ejemplo de cómo los líderes pueden aumentar sus beneficios sin explotar completamente su poder de mercado. Los líderes también pueden tomar muchas otras medidas para aumentar sus recompensas a expensas de las aplicaciones. Aisladas, estas medidas pueden ser viables para las aplicaciones, pero eventualmente la balanza se inclinará hacia un punto en el que el costo de estar en la cadena supere los beneficios.

Otro factor que mantiene en funcionamiento DeFi es que las aplicaciones trasladan la lógica importante fuera de la cadena y solo publican los resultados en la cadena. Por ejemplo, cualquier protocolo que necesite realizar subastas rápidas hace esto fuera de la cadena. Estas aplicaciones suelen funcionar sobre un conjunto de nodos con permiso para ejecutar los mecanismos que necesitan, evitando así los problemas con líderes maliciosos. Por ejemplo, UniswapX ejecuta su subasta holandesa fuera de la red principal de Ethereum para completar transacciones, de manera similar, CowSwap ejecuta sus subastas en lotes fuera de la cadena.

Aunque esto funcione para las aplicaciones, coloca la propuesta de valor de la capa base y lo construido en la cadena en un lugar precario. Uno de los mayores atractivos de DeFi es la composibilidad. En un mundo donde toda la ejecución ocurre fuera de la cadena, estas aplicaciones viven esencialmente en entornos aislados. Depender de la ejecución fuera de la cadena también agrega nuevas suposiciones al modelo de confianza de estas aplicaciones. La operación de las aplicaciones ya no depende únicamente de la actividad de la cadena subyacente; esta infraestructura fuera de la cadena también debe funcionar correctamente.

¿Cómo lograr previsibilidad?

Para abordar estos problemas, necesitamos que los protocolos cumplan con dos atributos: reglas de empaquetado y ordenamiento de transacciones consistentes, así como privacidad de transacciones antes de la confirmación (para una definición estricta de estos atributos y una discusión ampliada, consulte este documento).

Demanda básica 1: Resistencia a la censura

Resumimos el primer atributo como resistencia a la censura a corto plazo. Si las transacciones que llegan a nodos honestos están garantizadas para ser incluidas en el siguiente bloque posible, entonces el protocolo es a corto plazo resistente a la censura:

Resistencia a la censura a corto plazo: Cualquier transacción válida que llegue a cualquier nodo honesto a tiempo, debe ser empaquetada en el siguiente bloque posible.

Más específicamente, asumimos que el protocolo funciona en un reloj fijo, donde cada bloque se genera en un tiempo establecido, por ejemplo, cada 100 milisegundos. Entonces, lo que necesitamos garantizar es que si una transacción llega a un nodo honesto en t=250ms, será incluida en el bloque generado en t=300ms. Los adversarios no deben tener la autoridad para seleccionar y empaquetar algunas transacciones que escuchan, omitiendo otras.

El espíritu de esta definición es que los usuarios y las aplicaciones deben tener una forma extremadamente confiable de hacer que las transacciones se incluyan en cualquier punto en el tiempo. No debe haber ocurrencias en las que un solo nodo, por casualidad, pierda un paquete (ya sea debido a malicia o simplemente a fallas operativas), provocando que la transacción no se incluya. Aunque esta definición requiere proporcionar garantías de empaquetado para transacciones que llegan a cualquier nodo honesto, en la práctica, el costo de lograr esto puede ser demasiado alto. La característica importante es que el protocolo debe ser robusto para que el comportamiento del punto de entrada en la cadena sea extremadamente predecible y fácil de razonar.

Los protocolos de un solo líder sin permiso claramente no satisfacen esta propiedad, ya que si en cualquier momento un único líder es un nodo bizantino, no hay otra manera de que la transacción se incluya. Sin embargo, incluso un conjunto de cuatro nodos que pueden garantizar el empaquetado de transacciones en cada período de tiempo mejora enormemente la cantidad de opciones que tienen los usuarios y las aplicaciones para que sus transacciones se incluyan. Sacrificar una cierta cantidad de rendimiento a cambio de un protocolo que pueda permitir que las aplicaciones prosperen de manera confiable vale la pena. Aún hay más trabajo por hacer para encontrar el equilibrio correcto entre robustez y rendimiento, pero las garantías que ofrecen los protocolos existentes son insuficientes.

Dado que el protocolo puede garantizar el empaquetado, el ordenamiento es de alguna manera natural. El protocolo puede usar cualquier regla de ordenamiento determinista que desee para garantizar un orden consistente. La solución más simple es ordenar por tarifa de prioridad, o quizás permitir que las aplicaciones ordenen las transacciones que interactúan con su estado de manera flexible. La mejor manera de ordenar las transacciones sigue siendo un área de investigación activa, pero en cualquier caso, las reglas de ordenamiento solo tienen sentido si se basan en la inclusión de transacciones que necesitan ser ordenadas.

Demanda básica 2: Ocultación

Después de la resistencia a la censura a corto plazo, el siguiente atributo más importante es que el protocolo ofrezca una forma de privacidad que llamamos “ocultación”.

Ocultación: Antes de que el protocolo confirme el empaquetado de la transacción, ninguna parte puede obtener información sobre esa transacción, excepto el nodo que recibió la transacción.

Los protocolos con la propiedad de “ocultación” pueden permitir que los nodos vean todas las transacciones que se envían a ellos en texto claro, pero exigen que el resto del protocolo mantenga un estado ciego hasta que se alcance un consenso y se determine el orden de las transacciones en el registro final. Por ejemplo, el protocolo puede usar cifrado de bloqueo temporal para ocultar todo el contenido del bloque hasta una fecha límite; o el protocolo puede usar cifrado umbral para que el bloque se descifre de inmediato una vez que el comité acuerde que se ha confirmado de manera irreversible.

Esto significa que los nodos pueden abusar de la información que obtienen de cualquier transacción que se les envíe, pero el resto del protocolo no sabrá lo que ha consensuado hasta después. Cuando la información de la transacción se revela al resto de la red, la transacción ya ha sido ordenada y confirmada, por lo que ninguna otra parte puede hacer un “frenteo”. Para que esta definición sea útil, significa que múltiples nodos pueden hacer que la transacción se incluya en cualquier período de tiempo dado.

Nuestra razón para no utilizar un concepto más fuerte, donde los usuarios solo conocen cualquier información sobre su transacción antes de la confirmación (por ejemplo, en una memoria criptográfica), es que el protocolo necesita tomar algunos pasos como filtro de transacciones basura. Si el contenido de la transacción está completamente oculto para toda la red, entonces la red no puede filtrar transacciones basura de transacciones significativas. La única forma de abordar este problema es filtrar algunos metadatos no ocultos como parte de la transacción, como la dirección del pagador de tarifas, que se cobrará independientemente de si la transacción es válida.

Sin embargo, estos metadatos pueden filtrar suficiente información para que los adversarios puedan aprovecharla. Por lo tanto, preferimos que un solo nodo tenga una visibilidad completa sobre las transacciones, mientras que otros nodos en la red no tengan visibilidad alguna. Pero esto también significa que, para que esta propiedad sea útil, los usuarios deben tener al menos un nodo honesto como punto de entrada a la cadena para que se incluya la transacción en cada período de tiempo.

Un protocolo que tiene tanto resistencia a la censura a corto plazo como ocultación proporciona una base ideal para la construcción de aplicaciones financieras. Volviendo al ejemplo de intentar ejecutar una subasta en la cadena, estas dos propiedades abordan directamente cómo Bob podría causar el colapso del mercado. Bob no puede revisar la oferta de Alice ni usar la oferta de Alice para obtener información para su propia oferta, lo que resuelve exactamente el problema que teníamos en el ejemplo anterior.

Con resistencia a la censura a corto plazo, cualquier persona que envíe una transacción (ya sea una transacción o una oferta en una subasta) puede estar segura de que será empaquetada de inmediato. Los creadores de mercado pueden cambiar sus órdenes; los postores pueden ofertar rápidamente; la liquidación puede incluirse de manera eficiente. Los usuarios pueden estar seguros de que cualquier acción que tomen se ejecutará de inmediato. Esto, a su vez, permitirá que la próxima generación de aplicaciones financieras del mundo real de baja latencia se construya completamente en la cadena.

Para que la blockchain compita realmente con la infraestructura financiera existente, e incluso la supere, no solo necesitamos resolver el problema del rendimiento.