Título original: Más allá de una propiedad central de una blockchain: «Strong Chain Quality»
Autor original: ittaia、PGarimidi、jneu_net，a16z
Compilación original: AididiaoJP，Foresight News
La Calidad de la Cadena (Chain Quality, CQ) es una propiedad central de las blockchains. En términos sencillos, significa que:
Si tienes el 3% de los derechos de participación en garantía, entonces, en el rango de tiempo promedio, puedes controlar el 3% del espacio de bloques.
Para las blockchains tempranas con un rendimiento (throughput) relativamente bajo, la calidad de la cadena ya es suficiente para que sea aplicable. Pero las blockchains modernas tienen mucho más ancho de banda, y un solo bloque puede contener una gran cantidad de transacciones.
Esto da lugar a un concepto más fuerte y más preciso. No solo se centra en la proporción promedio de espacio de bloques a lo largo del tiempo, sino que presta atención a cómo se divide el espacio de bloques dentro de cada bloque. Lo llamamos «Strong Chain Quality» (Strong Chain Quality, SCQ):
Si tienes el 3% de los derechos de participación en garantía, entonces, en cada bloque, puedes controlar el 3% del espacio de bloques.
En esencia, esta propiedad permite a los interesados disponer de «carriles virtuales» dentro de una blockchain de alto rendimiento, asegurando que sus transacciones puedan ser incluidas.
La «Calidad de la Cadena» en una blockchain
Una de las innovaciones clave de Bitcoin—que hoy en día prácticamente todas las blockchains incorporan—es introducir dentro del protocolo un mecanismo de recompensas para los proponentes de bloques: la parte que logra anexar un bloque al state machine puede recibir tokens recién acuñados y tarifas de transacción. Estas recompensas están definidas por la función de transición de estado y, finalmente, se reflejan en el estado del sistema.
En el modelo de computación distribuida tradicional, los participantes se dividen en partes honestas y partes maliciosas. Aquí no es necesario recompensar a las partes honestas, porque el comportamiento honesto es el supuesto predeterminado en el modelo.
En cambio, en el modelo de economía de cifrado, los participantes se consideran agentes racionales, y su función de utilidad puede ser desconocida. El objetivo es diseñar incentivos para que, al perseguir la maximización de su propio beneficio, estos participantes se alineen de forma natural con el funcionamiento exitoso del protocolo. Combinando el mecanismo de recompensas dentro del protocolo, podemos obtener la definición idealizada de la calidad de cadena de la siguiente manera:
Calidad de la Cadena (CQ): La alianza que posee X% del total de participación en garantía, después del Global Stable Time (GST), tiene una probabilidad de X% de convertirse en el proponente de cada bloque que entra en la cadena.
Si una cadena se desvía de los requisitos de calidad de la cadena, podría permitir que algunas alianzas obtengan una porción de recompensas superior a la proporción normal, debilitando así la motivación para actuar con honestidad y poniendo en riesgo la seguridad del protocolo.
Muchas blockchains cumplen o se esfuerzan por cumplir esta propiedad mediante un mecanismo de rotación aleatoria de líderes «basado en el peso de la participación en garantía».
Los desafíos típicos actuales incluyen: el problema de «minería egoísta» de Bitcoin; el problema de resistencia a bifurcaciones tardías (tail forks) de Monad; y los problemas en el protocolo LMD GHOST de Ethereum.
Origen de la «Strong Chain Quality»
Cuando el espacio de bloques es lo suficientemente amplio, no necesitamos delegar todo el contenido de un bloque a un único proponente en monopolio. En cambio, el espacio de bloques de un mismo bloque puede ser compartido y dividido por múltiples participantes. Lo que expresa esta definición de economía de cifrado de Strong Chain Quality es exactamente esa idea:
Strong Chain Quality (SCQ): La alianza que posee X% del total de participación en garantía, después del Global Stable Time (GST), puede controlar X% del espacio de bloques en cada bloque.
Esta propiedad idealizada, de manera implícita, introduce el concepto abstracto de «carriles virtuales». Es decir, las alianzas en realidad pueden controlar cierta proporción de espacio de bloques dedicado dentro de cada bloque.
Desde el punto de vista económico, tener un carril virtual equivale a poseer un activo productivo que genera ingresos; estos ingresos podrían provenir de comisiones de transacción o de MEV (Maximum Extractable Value). Las entidades externas compiten para obtener y mantener estos carriles en torno a las participaciones en garantía, lo que genera una demanda continua para el token L1 subyacente. Cuanto mayor sea el valor económico que puede generar un carril, más fuerte será la motivación de cada parte para competir por participaciones en garantía, y cuanto mayor sea el valor que pueden acumular las participaciones en garantía de L1 que controlan el acceso a estos espacios de bloques. Mediante esta abstracción, podemos transformar una capacidad de resistencia al censurado más fuerte en la propiedad de efectividad de SCQ dentro del protocolo.
Strong Chain Quality y resistencia al censurado
Recientes investigaciones muestran que los protocolos resistentes al censurado son muy importantes. Este tipo de protocolos no solo debe garantizar que las entradas de las partes honestas se incluyan al final, sino también que puedan incluirse de forma inmediata. La Strong Chain Quality (SCQ) puede considerarse una extensión de esta propiedad cuando la capacidad del bloque es limitada.
En escenarios reales, si la cantidad de transacciones que se pretende incluir excede el espacio de bloques disponible, entonces ningún protocolo puede cumplir en sentido ideal con la resistencia al censurado. La SCQ aborda esta limitación con un enfoque más pragmático: no exige que todas las transacciones honestas se incluyan siempre, sino que asigna a cada nodo con participación en garantía un «presupuesto», para asegurar que dentro de ese presupuesto, sus transacciones puedan ser incluidas.
El protocolo MCP se propone como un componente por encima de los protocolos de consenso tipo PBFT existentes y prácticos, con el objetivo de que estos protocolos tengan capacidad de resistencia al censurado. El protocolo también cumple con los requisitos de SCQ: asigna al proponente un espacio de bloques correspondiente según la proporción de la participación en garantía. Por su parte, los protocolos BFT existentes basados en grafos acíclicos dirigidos (DAG) ofrecen una forma de implementar un mempool de múltiples escritores y también cuentan con cierto nivel de resistencia al censurado.
La implementación estándar de estos protocolos normalmente no logra cumplir estrictamente con SCQ, porque permite que los líderes retrasen selectivamente subconjuntos de transacciones. Sin embargo, con solo modificar ligeramente estos protocolos, es posible volver a implementar SCQ. Una línea relacionada con esto es la «inclusión forzada de transacciones», diseñada para reducir la conducta de censura.
MCP también muestra cómo implementar una propiedad de ocultación más fuerte. Con ayuda de esta propiedad, los interesados pueden crear carriles privados virtuales; el contenido de estos carriles solo se revelará cuando el bloque completo se publique hacia afuera. Desarrollaremos esto con más detalle en artículos posteriores.
Cómo implementar Strong Chain Quality
Para obtener Strong Chain Quality después del Global Stable Time (GST), la clave es garantizar que los proponentes no puedan censurar arbitrariamente las entradas de los interesados. Esto se puede lograr mediante un protocolo de dos rondas. En casi todos los protocolos BFT basados en vistas, solo necesitas hacer dos cambios pequeños:
Primera ronda: cada participante envía sus entradas autenticadas a todos los demás participantes.
Segunda ronda: cada participante, si ha recibido entradas autenticadas del participante i, agregará i a su lista de inclusión. Luego, ese participante envía su lista de inclusión al líder. Esta operación equivale a comprometerse: solo aceptará bloques que incluyan todas las entradas de la lista.
Propuesta BFT: después de recibir estos mensajes, el líder registra la unión de todas las listas de inclusión recibidas en el bloque.
Votación BFT: un participante solo vota a favor cuando un bloque contiene todas las entradas de su propia lista de inclusión.
Como se puede ver fácilmente, siguiendo este esquema de protocolo, se puede construir un protocolo completo. Este protocolo puede satisfacer Strong Chain Quality después del Global Stable Time (GST), proporcionando resistencia al censurado, y manteniendo la actividad cuando el líder está actuando de manera honesta. Si también se desea implementar SCQ antes del GST, todavía se necesita esperar suficientes valores o listas (quórum) en cada ronda. Detallaremos este protocolo y sus formas de extensión en artículos posteriores.
Investigaciones recientes indican que, para lograr Strong Chain Quality y resistencia al censurado, además de las rondas de votación del protocolo BFT convencional, es necesario agregar dos rondas más (como muestra el esquema de protocolo anterior). También explicaremos esto con más detalle en artículos posteriores.
Aunque Strong Chain Quality (SCQ) especifica la proporción de espacio de bloques que pueden controlar las alianzas, no limita completamente cómo se ordenan las transacciones dentro del bloque. SCQ puede entenderse como: se reserva espacio para cada nodo con participación en garantía, pero no ofrece ninguna garantía sobre el orden de las transacciones dentro de esos espacios.
Esto abre un amplio espacio de investigación para el diseño de mecanismos de ordenación de transacciones. Se espera que un buen mecanismo de ordenación mejore aún más la equidad y la eficiencia en el ecosistema de blockchain. Una dirección digna de atención es ordenar las transacciones según las tarifas prioritarias.
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