a16z: DeFi lucha por soportar un verdadero mercado financiero

Título original: Habilitando el futuro de los mercados onchain: El papel de la previsibilidad
Autores originales: @PGarimidi, @jneu_net, @MaxResnick, a16z
Traducción: Peggy, BlockBeats

Nota del editor: A medida que el rendimiento de la cadena de bloques continúa mejorando, el enfoque de la industria está cambiando de "cuántas transacciones se pueden procesar" a "cuándo se confirman las transacciones". Durante mucho tiempo se consideró solo el rendimiento (TPS), pero el rendimiento para los sistemas financieros se trata más de la previsibilidad de las transacciones, es decir, una vez que se envía una transacción, ¿puede ser incluida de manera inmediata y confiable en un bloque?

Este artículo señala que la mayoría de las cadenas de bloques actualmente ofrecen solo la garantía de "llegar eventualmente a la cadena" sin control sobre el tiempo. Esta incertidumbre de segundo nivel puede ser aceptable en escenarios de pago, pero en transacciones financieras que requieren respuestas a nivel de milisegundos, conduce directamente a la degradación de precios, oportunidades de arbitraje y problemas de equidad, socavando la competitividad de los mercados en cadena.

Además, este problema se origina en el mecanismo subyacente: en una estructura de producción de un solo bloque líder, el orden de las transacciones y los derechos de inclusión son altamente centralizados, lo que lo hace propenso a riesgos como la censura, los retrasos y la asimetría de la información.

A la luz de esto, los autores proponen dos direcciones: proporcionar garantías de inclusión de transacciones a corto plazo y predecibles e introducir mecanismos de ocultación de información antes de la confirmación para reducir el front-running y la selección adversa. En conclusión, para que la cadena de bloques se convierta verdaderamente en infraestructura financiera, lo que es más importante que el rendimiento es el determinismo y la equidad de la ejecución de las transacciones.

A continuación, se presenta el artículo original:

La cadena de bloques ahora puede afirmar con confianza que su capacidad es suficiente para competir con la infraestructura financiera existente. El sistema de producción actual puede manejar decenas de miles de transacciones por segundo, con aumentos de órdenes de magnitud previsibles en un futuro cercano.

Sin embargo, en comparación con la mera capacidad de rendimiento, las aplicaciones financieras requieren previsibilidad. Ya sea que se trate de igualar operaciones, participar en subastas o ejercer opciones, cuando se envía una transacción, el sistema debe garantizar de manera confiable cuándo se confirmará esa transacción en la cadena, lo cual es crucial para el funcionamiento normal del sistema financiero. Una vez que la confirmación de la transacción encuentra retrasos inciertos (ya sea por acciones adversarias o factores incidentales), muchas aplicaciones perderán disponibilidad.

Por lo tanto, para que las aplicaciones financieras en la cadena sean competitivas, la cadena de bloques subyacente debe proporcionar garantías de inclusión a corto plazo: una vez que se envíe una transacción válida a la red, debería incluirse en un bloque en el menor tiempo posible.

Tomemos el libro de órdenes en la cadena como ejemplo. Un libro de órdenes eficiente depende de que los creadores de mercado proporcionen continuamente liquidez colocando constantemente órdenes de compra y venta para mantener el mercado en funcionamiento. El problema principal al que se enfrentan los creadores de mercado es minimizar el diferencial de compra/venta evitando los riesgos de selección adversa debido a las desviaciones de precios del mercado.

Por lo tanto, un proveedor de liquidez debe actualizar constantemente las órdenes para reflejar los cambios en las condiciones del mercado. Por ejemplo, cuando la Reserva Federal hace un anuncio que causa fluctuaciones en los precios de los activos, el proveedor de liquidez necesita ajustar sus cotizaciones de inmediato. Si estas operaciones utilizadas para actualizar las órdenes no se pueden liquidar en cadena de forma instantánea, pueden ser ejecutadas por arbitrajistas a precios caducados, lo que resulta en pérdidas. Como resultado, el proveedor de liquidez debe ampliar el diferencial para reducir la exposición al riesgo, lo que debilita la competitividad del intercambio en la cadena.

Es precisamente la inclusión predecible de operaciones en bloques lo que permite a los proveedores de liquidez responder rápidamente a los eventos en la cadena, manteniendo así la eficiencia del mercado en la cadena.

Lo que tenemos en comparación con Lo que necesitamos

Actualmente, la mayoría de las cadenas de bloques solo proporcionan garantías sólidas de finalización, un proceso que normalmente ocurre en unos pocos segundos. Aunque esto es suficiente para aplicaciones relacionadas con pagos, sigue siendo demasiado frágil para aplicaciones financieras que requieren respuestas en tiempo real de múltiples participantes.

Continuando con el ejemplo de un libro de órdenes: si un proveedor de liquidez solo puede asegurar una garantía de "se incluirá en un bloque en los próximos segundos", mientras que la operación de un arbitrajista podría incluirse en un bloque anterior, esta garantía pierde todo su significado. Sin garantías inclusivas sólidas, el proveedor de liquidez solo puede cubrir el mayor riesgo de selección adversa ampliando el diferencial, lo que resulta en peores precios de operación para los usuarios. Esto también hace que las transacciones en cadena sean significativamente menos atractivas en comparación con los lugares que ofrecen una mayor certeza de ejecución.

Si las cadenas de bloques van a realizar verdaderamente su visión como infraestructura moderna del mercado de capitales, los desarrolladores deben abordar estos problemas para que las aplicaciones financieras de alto valor como los libros de órdenes puedan prosperar verdaderamente en cadena y seguir siendo competitivas.

¿Por qué es tan difícil lograr la "predecibilidad"?

Mejorar las garantías de inclusión de transacciones en las blockchains existentes para admitir estos escenarios de aplicación es una tarea extremadamente difícil. Algunos protocolos dependen actualmente de un único nodo (el "líder") para decidir en cualquier momento qué transacciones se pueden incluir en un bloque. Aunque este mecanismo simplifica la ingeniería de blockchains de alto rendimiento, también introduce un posible cuello de botella económico: estos líderes pueden extraer valor. Por lo general, dentro de una ventana de tiempo en la que un nodo es elegido como líder, tiene control total sobre qué transacciones se incluyen en el bloque.

Para cualquier blockchain que aloje actividades financieras, el líder ocupa una posición privilegiada. Si este líder único decide no incluir una transacción en particular, el único recurso es esperar al siguiente líder dispuesto a incluirla.

En una red sin permisos, los líderes tienen naturalmente incentivos para la extracción de valor, a menudo denominados Valor Extraíble por Mineros (MEV, por sus siglas en inglés). El MEV va mucho más allá de los ataques de sándwich en las operaciones de AMM. Incluso retrasar la inclusión de transacciones en unas pocas decenas de milisegundos puede generar beneficios significativos mientras se socava la eficiencia de la aplicación subyacente. Un libro de órdenes que prioriza el procesamiento de órdenes de operadores seleccionados coloca a otros participantes en un entorno competitivo injusto. En los casos más extremos, los líderes incluso pueden mostrar un comportamiento altamente adversarial, lo que lleva a los operadores a abandonar la plataforma por completo.

Imagina este escenario: Si se produce un aumento de las tasas, el precio de ETH cae instantáneamente un 5%. Todos los creadores de mercado en el libro de órdenes cancelarán de inmediato sus órdenes existentes y colocarán nuevas órdenes a un nuevo precio; mientras tanto, los arbitrajistas presentarán órdenes de venta para aprovechar estas órdenes desactualizadas. Si este libro de órdenes funciona bajo el protocolo de un único líder, este tendrá un poder significativo. El líder puede optar directamente por revisar todas las cancelaciones de órdenes de los creadores de mercado, lo que permitiría a los arbitrajistas obtener enormes beneficios; o, incluso sin una revisión completa, el líder puede retrasar el tiempo en cadena de las cancelaciones, esperando a que las transacciones de los arbitrajistas sean priorizadas en los bloques; además, el líder incluso puede insertar sus propias operaciones de arbitraje, explotando completamente esta discrepancia de precios.

Dos objetivos clave: Resistencia a la censura y ocultación de información

En esta estructura de poder, los creadores de mercado perderán el incentivo económico para participar; cada vez que el precio cambia, corren el riesgo de una "cosecha" sistemática. El quid de la cuestión es que el líder tiene un privilegio excesivo en dos aspectos:

1) El líder puede revisar las transacciones de otros;

2) El líder puede ver el contenido de las transacciones de otros y ajustar su propio comportamiento de transacción en consecuencia.

Cualquiera de estos dos puntos podría tener consecuencias catastróficas.

Estudio de caso

Podemos ilustrar aún más el problema con un ejemplo sencillo. Consideremos un escenario de subasta con solo dos licitadores: Alicia y Bob, donde Bob también es el líder de ese bloque. (Este escenario de dos licitadores se utiliza aquí con fines ilustrativos; el problema se aplica a cualquier número de participantes.)

La subasta tiene lugar dentro de una ventana de tiempo de un bloque, por ejemplo, desde el tiempo t=0 hasta t=1. Alice envía una oferta bA en el momento tA, y Bob envía una oferta bB en el momento tB (tB > tA). Como Bob es el líder del bloque, puede asegurarse de que siempre realice la oferta final.

Simultáneamente, Alice y Bob pueden acceder continuamente al precio en tiempo real de un activo (por ejemplo, el precio medio de una bolsa centralizada). En cualquier momento t, este precio se denota como pt. Suponemos que en el momento t, la expectativa del mercado sobre el precio en t=1 (el final de la subasta) siempre es igual a pt. En otras palabras, en cualquier momento, las expectativas de ambas partes sobre el precio final son iguales al precio observado actualmente. Las reglas de la subasta son simples: quien puja más alto gana y paga su puja.

La necesidad de resistencia a la censura

Primero, considera cómo Bob puede aprovechar su ventaja de líder. Si Bob puede revisar la puja de Alice, el mecanismo de subasta se verá directamente comprometido. Bob solo necesita presentar una oferta muy baja para ganar la subasta sin competencia. Esto resultaría en casi cero ingresos de la subasta.

La importancia de ocultar información

Un escenario más complejo es este: Bob no puede inspeccionar la oferta de Alice, pero puede ver la oferta de Alice antes de hacer su propia oferta. En este caso, la estrategia de Bob es sencilla: cuando realiza una oferta, simplemente comprueba si ptB es mayor que bA. Si lo es, puja ligeramente por encima de bA; si no, no participa en la puja.

Con esta estrategia, Bob pone a Alicia en una posición desventajosa. Solo cuando el precio de mercado cambia de tal manera que la oferta de Alicia supera el valor esperado del activo, ella ganará la subasta. Sin embargo, en este caso, en realidad está perdiendo, por lo que la elección racional es no participar en la subasta. Una vez que otros licitadores se retiran, Bob puede ganar la subasta de nuevo con un precio muy bajo, llevando los ingresos de la subasta a casi cero.

Conclusión clave

La conclusión clave de este ejemplo es que la duración de la subasta no es crucial. Mientras Bob pueda inspeccionar la oferta de Alice o ver la oferta de Alice antes de hacer su propia oferta, el mecanismo de subasta está destinado a fracasar.

El mismo principio se aplica a todos los escenarios de negociación de alta frecuencia, ya sea en el comercio al contado, contratos perpetuos o comercio de derivados. Si existe un líder con el poder descrito anteriormente, ese líder tiene la capacidad de colapsar toda la estructura del mercado. Por lo tanto, si los productos en cadena desean ser viables en estos escenarios, deben evitar otorgar tal poder a un líder.

¿Cómo se manifiestan estos problemas en la realidad?

El análisis anterior pinta un cuadro bastante pesimista: realizar transacciones en cadena en cualquier protocolo sin permisos y con un solo líder enfrentará problemas estructurales. Sin embargo, la realidad es que muchos intercambios descentralizados (DEX) en tales protocolos aún mantienen volúmenes de negociación activos. ¿Cuál es la razón detrás de esto?

En la práctica, dos fuerzas han mitigado en cierta medida los problemas mencionados anteriormente: primero, los líderes no han aprovechado completamente su poder económico porque suelen tener intereses profundos alineados con el éxito a largo plazo de la cadena subyacente; segundo, la capa de aplicación ha reducido su sensibilidad a estos problemas a través de varios "artificios".

Aunque estos dos puntos han sostenido en cierta medida la operación actual de las finanzas descentralizadas (DeFi), no son suficientes para permitir que los mercados en cadena compitan genuinamente con los mercados fuera de cadena a largo plazo.

Para ser un líder en cadena con actividad económica real, normalmente se necesita tener una participación significativa. Por lo tanto, o el nodo en sí mismo posee una gran cantidad de tokens, o su reputación es lo suficientemente fuerte como para que otros poseedores de tokens estén dispuestos a delegar la participación en él. En ambos casos, los grandes operadores de nodos suelen ser entidades bien conocidas con reputaciones en juego. Además, esta participación en sí misma implica que tienen un incentivo económico para impulsar el desarrollo a largo plazo de la cadena. Por lo tanto, aún no hemos visto ampliamente a líderes abusando de su poder de mercado como se describió anteriormente, pero eso no significa que el problema no exista.

En primer lugar, depender únicamente del "buen comportamiento" de los operadores de nodos, la presión social y la consideración de los intereses a largo plazo no puede formar una base sólida para el futuro sistema financiero. A medida que las actividades financieras en la cadena aumentan, los líderes pueden obtener ganancias potenciales cada vez mayores. Cuanto mayores sean las ganancias potenciales, más difícil será confiar en las restricciones sociales para disuadirlos de buscar ganancias a corto plazo.

En segundo lugar, el grado en que los líderes aprovechan su poder de mercado es un espectro continuo, que va desde casi benigno hasta suficiente para socavar completamente el mercado. Los operadores de nodos pueden ir ampliando gradualmente los límites del "comportamiento aceptable" para obtener recompensas más altas. Una vez que algunos nodos intenten explotar este espacio, otros nodos rápidamente seguirán su ejemplo. Aunque el comportamiento de un solo nodo puede parecer limitado en su impacto, cuando el comportamiento colectivo cambia, el impacto es significativo.

Un ejemplo típico son los llamados "juegos de sincronización": los líderes pueden retrasar la publicación de bloques tanto como sea posible mientras aún aseguran la validez del bloque para obtener recompensas más altas. Este comportamiento lleva a la extensión del tiempo del bloque e incluso puede resultar en que se salten bloques cuando son demasiado agresivos. Aunque la rentabilidad de estas estrategias ha sido conocida desde hace tiempo, los operadores de nodos en el pasado generalmente han optado por no adoptarlas por consideración a "mantener la salud de la red". Sin embargo, este es un equilibrio social frágil. Una vez que un nodo comienza a usar estas estrategias, obtiene recompensas más altas sin ser penalizado, otros nodos rápidamente lo emulan. Los "juegos de tiempo" son solo un ejemplo; los líderes tienen varias formas de aumentar sus propias recompensas sin abusar completamente del poder, a menudo a expensas de la capa de aplicación. Individualmente, estos comportamientos pueden ser tolerables, pero cuando se acumulan hasta cierto punto, el costo de ejecutar la cadena superará los beneficios.

Otro factor clave para mantener el funcionamiento de DeFi es que la capa de aplicación migre la lógica crítica fuera de la cadena y solo coloque los resultados en la cadena. Por ejemplo, cualquier protocolo que requiera una ejecución rápida de subastas suele realizar la subasta fuera de la cadena. Estas aplicaciones suelen depender de un conjunto de nodos autorizados para operar mecanismos clave para mitigar los riesgos de líderes adversarios. Por ejemplo, UniswapX de Uniswap realiza subastas holandesas fuera de la cadena en la red principal de Ethereum para completar la coincidencia de operaciones. De manera similar, CowSwap también realiza subastas por lotes fuera de la cadena. Aunque estas soluciones son efectivas en la capa de aplicación, debilitan la propuesta de valor de la capa subyacente. Si toda la lógica de ejecución de las aplicaciones se traslada fuera de la cadena, la cadena de bloques subyacente servirá simplemente como una capa de liquidación. Uno de los puntos de venta más importantes de DeFi, la composabilidad, también se debilitará. En un mundo donde toda la ejecución tiene lugar fuera de la cadena, surgirán naturalmente diversas aplicaciones en entornos aislados. Además, depender de la ejecución fuera de la cadena introducirá nuevas suposiciones de confianza: no solo la cadena de bloques subyacente debe permanecer operativa, sino que la infraestructura fuera de la cadena también debe ser estable y disponible.

Cómo lograr la "Predictibilidad"

Para abordar los problemas anteriores, el protocolo debe satisfacer dos propiedades clave: inclusión de transacciones consistente con reglas de ordenamiento y privacidad de transacciones pre-confirmadas (se puede encontrar una definición más detallada en los documentos relevantes).

Objetivo Uno: Resistencia a la censura

Resumimos la primera propiedad como "resistencia a la censura a corto plazo". Se define de la siguiente manera: siempre que una transacción sea recibida por cualquier nodo honesto, se debe garantizar que se incluirá en el siguiente bloque minable.

Más específicamente, se puede asumir que el protocolo opera en un reloj fijo, por ejemplo, generando un bloque cada 100 ms. Por lo tanto, si una transacción es recibida por algún nodo honesto a t = 250 ms, debe incluirse en el bloque generado a t = 300 ms. Los atacantes no deberían tener la libertad de incluir selectivamente algunas transacciones y excluir otras. El espíritu fundamental de esta definición es que los usuarios y las aplicaciones deben poder enviar transacciones a la cadena de manera altamente fiable en cualquier momento dado. No debería haber ninguna situación en la que una transacción no pueda entrar en la cadena debido a que un nodo la descarta (ya sea intencionalmente o accidentalmente).

Aunque esta definición requiere que "cualquier nodo honesto" pueda garantizar la inclusión de transacciones, en la práctica, el costo de lograr esto puede ser demasiado alto. Más importante aún, el protocolo debería tener suficiente robustez para hacer que la trayectoria de las transacciones que entran en la cadena sea altamente predecible. Obviamente, un protocolo de líder único sin permiso no puede cumplir con este requisito porque, una vez que el líder actual exhibe un comportamiento bizantino, las transacciones no podrán incluirse en la cadena. Sin embargo, incluso si un pequeño número de nodos (por ejemplo, cuatro nodos) aseguran colectivamente la inclusión de transacciones para cada intervalo de tiempo, esto puede mejorar significativamente las opciones en la cadena para usuarios y aplicaciones. Para que las aplicaciones prosperen verdaderamente, vale la pena hacer algunos sacrificios de rendimiento. El equilibrio óptimo entre robustez y rendimiento aún necesita ser explorado más a fondo, pero las garantías del protocolo existente son claramente insuficientes.

Una vez que el protocolo pueda garantizar la inclusión de transacciones, el problema de ordenación está en cierta medida resuelto. El protocolo puede adoptar cualquier regla de ordenamiento determinista para garantizar la consistencia, como la clasificación por prioridad de tarifa, o permitir que las aplicaciones personalicen el orden de las transacciones relacionadas con su estado. Aunque el método de clasificación óptimo sigue siendo un problema de investigación activo, el requisito previo siempre es que las transacciones deben incluirse con éxito primero.

Objetivo Dos: Ocultación

Después de lograr la resistencia a la censura a corto plazo, la siguiente propiedad clave es la "ocultación", un mecanismo de protección de la privacidad antes de la confirmación de la transacción.

Se define como: antes de que una transacción sea confirmada definitivamente e incluida en un bloque, ninguna otra parte, aparte del nodo receptor, puede obtener información sobre esa transacción.

En un protocolo que preserva la privacidad, un nodo puede ver el texto plano de las transacciones enviadas a sí mismo, pero el resto de la red permanece inconsciente del contenido de la transacción hasta que se alcanza el consenso y se finaliza el orden de la transacción. Por ejemplo, esto se puede lograr mediante cifrado de bloqueo temporal, haciendo que el contenido del bloque sea indecifrable hasta cierto punto en el tiempo, o mediante cifrado de umbral, donde el bloque se descifra uniformemente después de que un comité confirma su irreversibilidad.

Esto significa que, aunque un nodo receptor de una transacción pueda abusar de su información, otros nodos en la red no conocen el contenido de la transacción durante el proceso de consenso. Una vez que la información de la transacción se revela, su orden se establece e inmutable, previniendo el front-running. Para que este mecanismo sea efectivo, el protocolo debe admitir que las transacciones sean recibidas e incluidas en la cadena por múltiples nodos en la misma ranura.

No hemos adoptado un modelo de privacidad más estricto (como un mempool completamente cifrado visible solo para el usuario) porque el protocolo necesita poder filtrar las transacciones de spam. Si el contenido de la transacción está completamente oculto para la red, no sería posible distinguir entre transacciones válidas y de spam. La única alternativa es filtrar algunos metadatos (como la dirección que paga la tarifa), pero dicha información también podría ser explotada por los atacantes. Por lo tanto, un diseño más práctico es permitir que un solo nodo vea completamente el contenido de la transacción mientras se impide que otros nodos en la red accedan a cualquier información hasta la confirmación. Esto también significa que, para mantener esta propiedad, los usuarios necesitan al menos un nodo honesto como pasarela de transacción en cada intervalo.

Un protocolo que posea tanto "resistencia a la censura a corto plazo" como "privacidad" proporcionaría una base ideal para la creación de aplicaciones financieras. Volviendo al ejemplo de la subasta anterior, estas dos propiedades eliminan precisamente las dos capacidades que Bob tiene para alterar el mercado: no puede inspeccionar la oferta de Alice ni obtener su información antes de la oferta, lo que resuelve fundamentalmente el problema.

Con la resistencia a la censura a corto plazo, cualquier transacción presentada, ya sea coincidencia, oferta o liquidación, puede incluirse al instante. Los creadores de mercado pueden ajustar los pedidos en tiempo real, los licitadores pueden hacer ofertas rápidamente y las liquidaciones se pueden ejecutar de manera eficiente. Los usuarios pueden confiar en que cualquiera de sus acciones se ejecutará de inmediato. Esto permitirá que la próxima generación de aplicaciones financieras del mundo real de baja latencia se ejecute completamente en la cadena.

Para que la cadena de bloques pueda competir verdaderamente con la infraestructura financiera existente e incluso superarla, aumentar el rendimiento es insuficiente.

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