a16z: изучение 8 проблем при проектировании механизма блокчейна

Автор оригинала: Тим Рафгарден, руководитель отдела криптографических исследований в a16z

Оригинальный перевод: 0x xz, Golden Finance

Глубокое изучение области научит вас распознавать, что реальные проблемы — это плохая маскировка хорошо решенных проблем. Например, когда я преподавал основы алгоритмов, студенты учились распознавать проблемы, которые сводились к вычислениям кратчайшего пути или линейному программированию.

Этот тип сопоставления образцов работает так же хорошо в дизайне механизмов, своего рода «теории обратной игры», которая использует стимулы для достижения желаемых результатов. Инструменты и уроки дизайна механизмов особенно полезны в теории аукционов, дизайне рынка и теории общественного выбора.

Крипто и web3 изобилуют проблемами проектирования механизмов. Можно подумать, что многие проблемы можно решить, применяя то, что есть в учебнике, придавая новые обороты старым идеям. Однако уникальные проблемы и ограничения общедоступных протоколов блокчейна часто заставляют переосмысливать основы, казалось бы, решенных проблем. Это делает проектирование механизмов в web3 сложным. Но именно эти проблемы делают проектирование механизмов web3 увлекательным.

В этой статье я рассмотрю некоторые проблемы, с которыми сталкивается проектирование механизмов web3. Эти проблемы могут быть знакомы пользователям crypto-native, но более глубокое понимание проектирования механизмов должно предоставить всем разработчикам новый взгляд на то, почему решение этих проблем так сложно. Для проектировщиков механизмов, если вы думаете о новых приложениях, вас могут заинтересовать проблемы, создаваемые средами без разрешений.

Но сначала, что такое конструкция механизма?

Область проектирования механизмов восходит как минимум к 1961 году, когда Уильям Викри, экономист из Колумбийского университета и впоследствии лауреат Нобелевской премии, формализовал аукцион второй цены с закрытыми ставками. Этот формат аукциона использовался еще в 1797 году, когда автор Иоганн Вольфганг фон Гете продал рукопись своей эпической поэмы «Герман и Доротея», и широко использовался коллекционерами марок в 19 веке, но он не был формализован Викри до 1961 года и теперь часто называется аукционом Викри. В модели аукциона Викри побеждает тот, кто сделал самую высокую ставку, но платит вторую по величине ставку. Этот аукцион стимулирует истинные предпочтения участников торгов и доставляет товар тому, кто оценил самую высокую ставку.

Аукцион Викри — это элегантный и эффективный дизайн, который был применен в реальном мире, адаптирован и обновлен к новым обстоятельствам, с практикой, информирующей теорию, и наоборот. Как и аукцион Викри, история проектирования механизмов как формальной дисциплины — это история пересечения теории и практики, одновременно глубокая и прекрасная.

В отличие от теории игр, которая устанавливает измерения стратегического взаимодействия и исследует наиболее вероятные результаты поведения, область проектирования механизмов начинается не с игр, а с желаемых результатов. Цель проектирования механизмов — обратное проектирование некоторой формы игры, чтобы желаемый результат (который может характеризоваться эффективностью, справедливостью или определенным поведением) был сбалансированным. В случае аукциона Викри конечная цель — побудить участников заплатить максимальную сумму, которую они готовы заплатить, не наказывая их.

Возможности для проектирования механизмов в Web3 многочисленны. Например, протокол блокчейна может хотеть достичь результата, при котором участники протокола ведут себя добросовестно (и не отклоняются от ожидаемого поведения). Или протокол может хотеть получить точную информацию о значениях транзакций, чтобы эффективно выделять пространство блока для наиболее ценных транзакций.

Подобные проблемы проектирования механизмов всегда сложны, но в контексте блокчейна эти проблемы становятся еще более уникальными.

1. Отсутствие доверия

Без доверенной стороны, обеспечивающей соблюдение механизмов, проектирование в пространстве блокчейна становится намного сложнее.

Весь смысл использования общедоступного протокола блокчейна заключается в том, что вам не нужно доверять ни одному субъекту или человеку, вам просто нужно «среднее» допущение доверия, что достаточное количество узлов, работающих с протоколом, являются честными.

Но ирония многих архитектур блокчейнов заключается в том, что каждая партия транзакций, добавляемая в историю цепочки для выполнения на виртуальной машине, поддерживаемой протоколом, является результатом одностороннего решения, принятого одним узлом.

Неясно, можно ли доверять этому узлу.

Вот почему аукционы Викри редко встречаются в пространстве блокчейна. Наивная реализация аукционов Викри быстро сталкивается с проблемой манипуляции со стороны недоверенных производителей блоков. Проблема в том, что производитель блоков может создать поддельную ставку, называемую «подставной ставкой», которая немного ниже ставки потенциального победителя, тем самым заставляя победителя заплатить почти всю свою ставку (а не настоящую вторую по величине ставку).

Поддельные заявки от недоверенных производителей блоков фактически заставляют аукцион Викри вернуться к аукциону первой цены, что является одной из причин, по которой аукционы первой цены так распространены в web3. (Последняя ветвь литературы по традиционному проектированию механизмов, посвященная доверенным механизмам, также рассматривает проектирование аукционов для недоверенных аукционистов, но с другой точки зрения.)

2. Сговор

Другая причина, по которой проектирование механизма блокчейна является сложным, заключается в том, что между участниками блокчейна может быть сговор. Например, аукционы второй цены могут легко быть сговорены с выплатой компенсаций. Причина проста: поскольку победитель торгов платит вторую по величине ставку, он может подкупить вторую по величине ставку, чтобы тот сделал ставку намного ниже.

Академическая литература по проектированию механизмов не слишком беспокоилась об этой проблеме. Одной из причин может быть то, что сговор (особенно сговор с компенсационными выплатами) труднодостижим в реальном мире. После сговора победитель может просто отказаться платить взятку, поэтому трудно получить достоверные компенсационные выплаты. (Как говорится: среди воров нет справедливости.)

Однако в контексте блокчейна потенциальные сговорщики часто могут использовать смарт-контракты для предоставления надежных обязательств, позволяя сговору фактически работать. Вторая причина — отсутствие механизма подавления и компенсации сговора по платежам — механизма раскрытия цен, который предоставляет только котировки и ничего больше.

Хуже того, пользователи протокола могут потенциально вступать в сговор не только друг с другом, но и с (недоверенными) производителями блоков (что эквивалентно сговору между участниками торгов и аукционистом на реальном аукционе).

Защита от последнего вида сговора является одной из основных причин сжигания части транзакционных сборов в механизме транзакционных сборов Ethereum EIP-1559. Без «сжигания» (или иного удержания этих доходов у производителей блоков) производители блоков и конечные пользователи могут вступать в сговор посредством компенсационных платежей и уклоняться от любой резервной цены, которую пытается навязать механизм.

3. Мы не можем полагаться исключительно на верховенство закона.

Проблема сговора, очевидно, не нова. Она преследует различные реальные механизмы на протяжении столетий, но если вы посмотрите на литературу по проектированию механизмов, вы можете быть удивлены, увидев, как мало она затрагивает эту проблему. Литература действительно напрямую рассматривает стимулы отдельных субъектов к одностороннему манипулированию механизмом, но обычно она оставляет проблему на усмотрение некоего непризнанного понятия «верховенства закона». Например, участники механизма могут подписать юридический договор, который предусматривает, что они не будут вступать в сговор. Если сговор обнаружен, он передается по правовым каналам. Разработчики механизмов могут помочь, создав механизм, который позволяет относительно легко обнаружить сговор.

В большей части литературы по проектированию механизмов есть невысказанный секрет: опора на верховенство закона. Хотя мы не можем сказать, что в сфере общедоступных блокчейн-протоколов нет верховенства закона — мы часто видим, как правоохранительные органы успешно преследуют преступления в общедоступных блокчейнах — степень верховенства закона гораздо меньше, чем в традиционных приложениях по проектированию механизмов.

Если вы не можете положиться на верховенство закона вне механизма, то это обязанность разработчика — решить проблему внутри механизма. Этот подход распространен в решениях по проектированию механизмов в пространстве блокчейна. В частности, в протоколе Ethereum примеров предостаточно: от сжигания базового дохода от комиссий EIP-1559 до уничтожения валидаторов, которые ведут себя неподобающим образом в его консенсусном протоколе.

4. Больше пространства для дизайна

Пространство дизайна в web3 больше, чем то, к чему привыкли проектировщики механизмов. Поэтому проектировщики должны переосмыслить все поставленные проблемы. Например, многие механизмы включают платежи, которые в традиционных приложениях по проектированию механизмов будут осуществляться в фиатных валютах, таких как доллар США. Многие протоколы блокчейна имеют собственные собственные валюты, и механизмы в таких протоколах способны манипулировать этими валютами.

Представьте, что вы написали статью о традиционном дизайне механизма, и часть описания вашего механизма была такой: напечатать кучу новой валюты и распределить ее среди группы участников. Вне контекста блокчейна это смешно. Но когда вы говорите о дизайне механизма в контексте протокола блокчейна, вы, безусловно, можете это сделать. Протокол контролирует валюту, поэтому часть механизма протокола может чеканить токены или сжигать токены.

Это означает, что некоторые проекты, которые были бы невозможны без собственной валюты, становятся возможными. Например, как вы мотивируете майнеров биткоинов выполнять протокол так, как задумано? Через инфляционное вознаграждение: печатая новые монеты (биткоины) для стимулирования этих производителей блоков. Без собственной валюты такой проект был бы невозможен.

5. Национальные валюты могут принести и другие проблемы

Предыдущая причина подчеркивает силу собственных валют. С собственными валютами можно делать две вещи: чеканить монеты (способ, которым протокол Bitcoin выпускает новые биткоины для стимулирования майнеров) и сжигать токены (способ, которым механизм транзакционных сборов Ethereum EIP-1559 сжигает ETH для предотвращения сговора). Собственные валюты таят в себе опасности, которых нет в традиционном дизайне механизмов: решения по микроэкономическому дизайну могут иметь макроэкономические последствия.

В традиционном дизайне механизма нет причин беспокоиться о макроэкономических силах. Традиционные аукционы не оказали существенного влияния на денежную массу или уровень инфляции в Соединенных Штатах. Это совершенно новый вызов для области дизайна web3. Какие проблемы могут возникнуть? Позвольте мне привести два примера: один о чеканке Bitcoin, а другой о сжигании ETH.

Из-за использования вознаграждений за блок — стимулирования майнеров путем печати новых монет — Bitcoin вынужден иметь инфляцию. Поэтому он также должен иметь соответствующую денежно-кредитную политику для определения уровня инфляции и того, как он развивается с течением времени. Сатоши Накамото также установил жесткий предел предложения в размере 21 миллиона Bitcoins. Поскольку существует жесткий предел на количество Bitcoins, уровень инфляции должен стремиться к нулю.

Если уровень инфляции действительно равен нулю, что следует использовать для стимулирования майнеров продолжать использовать протокол и обеспечивать безопасность Bitcoin? Была надежда, что транзакционные сборы компенсируют недостающие награды за блоки, хотя шансы на это весьма невелики. Хорошо известно, что если транзакционные сборы близки к нулю, то протокол Bitcoin будет испытывать серьезные проблемы с безопасностью.

Ученые-компьютерщики из Принстона Майлз Карлстон, Гарри Калоднер, Мэтью Вайнберг и Арвинд Нараянан указали на еще одно различие между комиссией за транзакции и вознаграждением за блок в своей статье. В то время как вознаграждение за блок одинаково для каждого блока (по крайней мере, между последовательными «уполовиниваниями» вознаграждения за блок), комиссионные за транзакции могут различаться на порядки — что, в свою очередь, вносит в протокол новые нестабильности теории игр. В этом смысле макроэкономическое решение об установлении ограничения на поставку имеет негативные микроэкономические последствия для протокола и его участников.

Так же, как чеканка наград за блок является инфляционной силой для Bitcoin, сжигание комиссий за транзакции в EIP-1559 является дефляционной силой для Ethereum. В протоколе Ethereum (который использует инфляционные вознаграждения валидаторов) происходит перетягивание каната между этими двумя силами, причем дефляция часто побеждает. ETH теперь является чистой дефляционной валютой, макроэкономическим следствием микроэкономически мотивированных проектных решений в механизме комиссий за транзакции протоколов.

Дефляция хороша или плоха для протокола Ethereum? Держатели ETH любят дефляцию, потому что при прочих равных условиях их токены со временем становятся более ценными. (Действительно, этот побочный продукт может быть тем, что в конечном итоге склонило общественное мнение в пользу перехода к механизму комиссии за транзакции EIP-1559.) Однако термин «дефляция» отпугивает макроэкономистов с классической подготовкой, вызывая в памяти экономическую стагфляцию в Японии в 1990-х годах.

Кто прав? Лично я не думаю, что суверенные фиатные валюты являются правильной аналогией для криптовалют, таких как ETH. Так какая же аналогия правильная? Это остается открытым вопросом, который требует дальнейшего изучения исследователями блокчейна: почему дефляционные валюты могут быть криптовалютами, которые поддерживают протоколы блокчейна, но не фиатными валютами, которые поддерживают суверенные государства?

6. Не игнорируйте базовый стек

Одна из вещей, к которой мы стремимся в компьютерной науке, — это модульность и чистые абстракции, которые дают нам возможность доверять частям системы. При проектировании и анализе одной части системы вам может понадобиться знать функциональность, выводимую другими частями системы. Но в идеале вам не нужно знать, как эта функциональность реализована под капотом.

Мы еще не достигли этого идеального состояния в протоколах блокчейна. Хотя разработчики и проектировщики механизмов, возможно, хотели бы сосредоточиться на прикладном уровне, они не могут игнорировать то, как работает инфраструктурный уровень и его детали.

Например, если вы разрабатываете автоматизированного маркет-мейкера, вам следует учитывать возможность того, что ненадежные производители блоков несут ответственность за упорядочивание транзакций. Или, если вы рассматриваете разработку механизма комиссии за транзакцию для роллапа (L2), вам придется платить не только за потребление ресурсов L2, но и за все расходы, понесенные базовым протоколом L1 (например, хранение calldata).

В обоих примерах эффективная разработка механизма для одного слоя требует детального знания других слоев. Возможно, по мере развития технологии блокчейна у нас появится четкое разделение различных слоев. Но мы пока, конечно, не достигли этого.

7. Требуется работать в среде с ограниченными вычислительными возможностями.

Компьютер в небе, реализованный протоколом блокчейна, представляет собой вычислительно ограниченную среду. Традиционная конструкция механизма фокусируется только на экономических стимулах и игнорирует вычислительные проблемы (например, известный механизм Викри-Кларка-Гроувса нереализуем для очень сложных задач распределения).

Когда Нисан и Ронен предложили алгоритмическую разработку механизмов в 1999 году, они указали, что нам действительно нужна некоторая вычислительная прослеживаемость для механизмов, чтобы иметь практическое значение в реальном мире. Поэтому они предложили ограничить внимание механизмами для вычислений и коммуникации, которые масштабируются с некоторой величиной полиномиальной (не экспоненциальной) функции параметров задачи.

Поскольку виртуальные машины протокола блокчейна выполняют очень мало вычислений, механизмы на цепочке должны быть чрезвычайно легкими — полиномиальное время и коммуникация необходимы, но не достаточны. Например, дефицит — это главная причина, по которой автоматизированные маркет-мейкеры полностью доминируют в Ethereum DeFi, а не более традиционные решения, такие как книги лимитных ордеров.

8. Все еще на ранних стадиях

Обычно, когда говорят, что web3 находится на ранних стадиях, они имеют в виду либо инвестиционные возможности, либо принятие. Но с научной точки зрения мы даже раньше. Дальше будет только сложнее — хотя возможности огромны.

Преимущества работы в зрелой исследовательской области воспринимаются всеми как должное. Существуют принятые модели и определения. Существует консенсус по наиболее важным вопросам. Существует критическая координация по измерению прогресса. Существует общий словарь и большая общедоступная база знаний. Существуют также пути к ускорению, включая хорошо проверенные учебники, онлайн-курсы и другие ресурсы.

В то же время во многих аспектах пространства блокчейна мы пока не знаем «правильных» моделей и определений, чтобы мыслить ясно и добиваться прогресса в решении важных проблем. Например, какова самая важная концепция стимулов совместимости в контексте протоколов блокчейна? Каковы слои стека web3? Каковы компоненты максимальной извлекаемой ценности (MEV)? Все это открытые вопросы.

Для тех, кто интересуется наукой о блокчейне, незрелость этой области является проблемой. Но раннее вовлечение — сейчас — также открывает уникальные возможности.

Проектирование механизмов всегда было полезным инструментом на уровне интернет-приложений, например, на рекламных аукционах в режиме реального времени или на проектировании двустороннего рынка, которое сегодня распространено в большинстве онлайн-приложений для потребителей — от электронной коммерции до групповых покупок.

Однако в web3 проектирование механизмов также влияет на решения по проектированию самой инфраструктуры.

Вспомните 1970-е и 1980-е годы, когда протоколы маршрутизации Интернета все еще обсуждались и проектировались. Насколько мне известно, никто из тех, кто разбирался в дизайне стимулов и механизмов, не сидел за столом. Оглядываясь назад, мы теперь понимаем, что такие люди могли бы предоставить полезную информацию для дизайна. Между тем, в web3, с выпуском оригинального технического документа Bitcoin, механизмы стимулирования были частью обсуждения с самого начала.

Путаница вокруг правильной модели, определения и метрик успеха для web3 на самом деле говорит нам, что мы находимся в золотом веке. Будущие поколения студентов и ученых будут завидовать нам, поскольку мы находимся в нужном месте в нужное время, имея возможность формировать траекторию этой технологии. Так что, хотя, возможно, и не будет много учебников в этой области, они когда-нибудь появятся, и то, что эти книги будут описывать, — это работа, которую мы делаем сейчас.

Эта статья взята из интернета: a16z: Изучение 8 проблем в разработке механизмов блокчейна

По теме: Экология сообщества | Узнайте о четырех основных моментах отчета TRON за первый квартал 2024 года в одной статье

Messari, ведущая организация по исследованию криптоданных, недавно опубликовала отчет TRON за первый квартал 2024 года. В отчете показано, что TRON показал хорошие результаты с точки зрения дохода протокола, дефляции TRX, DeFi TVL и стейблкоинов. В первом квартале доход протокола TRON увеличился на 7,2% в месячном исчислении, достигнув рекордного максимума в US$128,1 млн, заняв третье место среди всех сетей блокчейнов, уступая только Ethereum и Bitcoin. Доход протокола формируется за счет TRX, сжигаемых пользователями для получения ресурсов и оплаты комиссий. В отчете показано, что TRX продолжал поддерживать дефляцию в первом квартале, а его тираж сократился с 88,2 млрд до примерно 87,7 млрд. Сеть TRON является одной из немногих дефляционных сетей L1. С точки зрения DeFi TRON также показал хорошие результаты. В отчете показано, что TRON DeFi TVL…