a16z: 8 cabaran dalam reka bentuk mekanisme blockchain

Tajuk: "8 Sebab KENAPA Reka Bentuk Mekanisme Blockchain Sukar"

Pengarang: Tim RoughGarden, Orang Penyelidik Kripto A16z

Kompilasi: 0xxz.🜎 Gold kajian tentang satu bidang akan mengajar anda untuk menyedari bahawa masalah yang timbul di dunia nyata hanyalah penyamaran yang buruk untuk masalah yang telah diselesaikan dengan baik. Sebagai contoh, apabila saya mengajar Asas Algoritma, pelajar belajar cara mengenal pasti masalah yang bermuara kepada pengiraan laluan terpendek atau pengaturcaraan linear.

Padanan corak seperti ini juga berkesan dalam reka bentuk mekanisme Ini adalah "teori permainan songsang" yang menggunakan insentif untuk mencapai hasil yang diinginkan. Alat dan pengajaran daripada reka bentuk mekanisme amat berguna dalam teori lelongan, reka bentuk pasaran, dan teori pilihan sosial.

Crypto dan web3 penuh dengan isu reka bentuk mekanikal. Seseorang mungkin berfikir bahawa banyak masalah boleh diselesaikan dengan menggunakan bahan dari buku teks, meletakkan kelainan baru pada idea lama. Walau bagaimanapun, cabaran unik dan batasan protokol blockchain tanpa kebenaran sering memaksa pemikiran semula prinsip asas masalah yang kelihatan telah diselesaikan. Ini merumitkan reka bentuk mekanisme dalam web3. Tetapi cabaran inilah yang menjadikan reka bentuk mekanisme web3 begitu menarik.

Dalam artikel ini saya akan meneroka beberapa cabaran yang dihadapi oleh reka bentuk mekanisme web3. Cabaran ini mungkin biasa kepada pengguna asli kripto, tetapi pemahaman yang lebih mendalam tentang reka bentuk mekanisme harus memberikan semua pembina perspektif baharu tentang sebab menyelesaikan masalah ini sangat sukar. Bagi pereka bentuk mekanisme, jika anda memikirkan tentang aplikasi baharu, anda mungkin berminat dengan cabaran yang ditimbulkan oleh persekitaran tanpa kebenaran.

Tetapi pertama sekali, apa yang kita perlu tahu ialah, apakah itu reka bentuk mekanisme?

Pembentukan bidang reka bentuk mekanisme boleh dikesan kembali ke sekurang-kurangnya 1961, apabila ahli ekonomi Universiti Columbia dan pemenang Nobel William Vickrey yang kemudiannya secara rasmi mencadangkan Cara lelongan termeterai harga kedua. Kaedah lelongan ini digunakan seawal 1797 apabila pengarang Johann Wolfgang von Goethe menjual manuskrip puisi epiknya Hermann dan Dorothea, dan Ia digunakan secara meluas oleh pengumpul setem pada abad ke-19, tetapi ia tidak dicadangkan secara rasmi oleh Vickrey sehingga 1961, dan kini sering dipanggil "lelong Vickrey". Dalam model lelongan Vickery, pembida tertinggi menang, tetapi membayar bidaan kedua tertinggi. Jenis lelongan ini memberi inspirasi kepada keutamaan sebenar dalam kalangan pembida dan menyampaikan lot kepada anggaran tertinggi.

The Vickrey Auction ialah reka bentuk yang elegan dan cekap yang telah digunakan pada dunia sebenar, menyesuaikan dan mengemas kini situasi baharu, dengan teori maklumat amalan dan sebaliknya. Seperti Vickery Auction, sejarah reka bentuk mekanisme sebagai disiplin formal adalah sejarah teori dan amalan yang saling berkaitan, yang mendalam dan cantik.

Bertentangan dengan teori permainan - yang menetapkan dimensi interaksi strategik dan meneroka akibat tingkah laku yang paling munasabah - bidang reka bentuk mekanisme tidak bermula dengan permainan, tetapi dengan hasil yang diinginkan. Tujuan reka bentuk mekanisme adalah untuk merekayasa terbalik beberapa bentuk permainan supaya hasil yang diinginkan (mungkin dicirikan oleh kecekapan, keadilan, atau tingkah laku tertentu) seimbang. Dalam kes Vickery Auctions, matlamat utama adalah untuk mendorong peserta membayar jumlah maksimum yang mereka sanggup bayar tanpa menghukum mereka.

Terdapat banyak peluang aplikasi untuk reka bentuk mekanisme dalam Web3. Sebagai contoh, protokol blockchain mungkin ingin mencapai hasil di mana peserta protokol berkelakuan dengan integriti (tanpa menyimpang daripada tingkah laku yang dijangkakan). Sebagai alternatif, protokol mungkin ingin mendapatkan maklumat yang tepat tentang nilai transaksi untuk memperuntukkan ruang blok dengan cekap kepada transaksi yang paling berharga.

Masalah reka bentuk mekanisme sebegini sentiasa mencabar, dan cabarannya lebih unik dalam persekitaran blockchain.

1. Kurang kepercayaan

Jika tiada pihak yang dipercayai untuk melaksanakan mekanisme tersebut, reka bentuk medan blockchain akan menjadi lebih sukar.

Inti penggunaan protokol blockchain tanpa kebenaran ialah anda tidak perlu mempercayai mana-mana satu entiti atau orang, hanya andaian kepercayaan "tahap purata" yang cukup daripada nod yang menjalankan protokol itu jujur.

Tetapi ironinya banyak seni bina blockchain ialah setiap kumpulan transaksi yang ditambahkan pada sejarah rantaian untuk dilaksanakan dalam mesin maya yang diselenggara oleh protokol adalah hasil keputusan unilateral oleh satu nod.

Anda tidak tahu sama ada anda boleh mempercayai nod ini.

Inilah sebabnya lelongan Vickery jarang dilihat dalam bidang blockchain. Pelaksanaan lelongan Vickery yang naif akan segera menghadapi masalah manipulasi oleh pengeluar blok yang tidak dipercayai. Masalahnya ialah pengeluar blok boleh membuat bidaan palsu "bidaan shill" yang lebih rendah sedikit daripada bidaan pemenang tidak lama lagi, sekali gus memaksa pemenang membayar hampir keseluruhan bidaan mereka (bukan bida kedua tertinggi yang sebenar) .

Bida palsu daripada pengeluar blok yang tidak dipercayai secara berkesan menyebabkan Lelongan Vickery kembali kepada mod lelongan harga pertama, yang merupakan salah satu sebab mengapa lelongan harga pertama begitu biasa dalam web3. (Cawangan terkini kesusasteraan reka bentuk mekanisme tradisional mengenai "mekanisme yang dipercayai" juga mempertimbangkan reka bentuk lelongan pelelong yang tidak dipercayai, tetapi dari perspektif yang berbeza.)

2 Kadang-kadang terdapat pakatan sulit

Mekanisme rantaian sekatan Satu lagi sebab untuk reka bentuk. kesukaran adalah kemungkinan pakatan sulit di kalangan peserta blockchain. Sebagai contoh, lelongan harga kedua dengan mudah boleh dikomplot dengan pembayaran pampasan. Ideanya mudah: memandangkan pembida yang menang membayar bidaan kedua tertinggi, pembida boleh merasuah pembida kedua tertinggi untuk membida jauh lebih rendah.

Kesusasteraan akademik mengenai reka bentuk mekanisme tidak terlalu risau tentang isu ini. Salah satu sebabnya mungkin pakatan sulit, terutamanya dengan pembayaran pampasan, sukar dicapai di dunia nyata. Selepas pakatan sulit, pemenang boleh menolak untuk membayar rasuah, jadi sukar untuk mendapatkan bayaran pampasan yang boleh dipercayai. (Seperti kata pepatah: “Tiada keadilan di kalangan pencuri.”)

Walau bagaimanapun, dalam konteks rantaian blok, pakatan yang berpotensi sering boleh menggunakan kontrak pintar untuk memberikan komitmen yang boleh dipercayai untuk pakatan sulit untuk benar-benar berfungsi. Sebab kedua ialah kekurangan mekanisme untuk menghalang pakatan sulit dengan pembayaran pampasan - mekanisme "pendedahan harga", yang hanya menyediakan sebut harga dan tidak ada yang lain.

Lebih teruk lagi, pengguna protokol mungkin bersubahat bukan sahaja antara satu sama lain, tetapi juga dengan pengeluar blok (tidak dipercayai) (setara dengan pakatan sulit antara pembida dan pelelong dalam lelongan dunia sebenar).

Ketahanan terhadap pakatan sulit jenis terakhir ini adalah salah satu motivasi utama untuk membakar yuran transaksi dalam mekanisme yuran transaksi EIP-1559 Ethereum. Tanpa "membakar" (atau sebaliknya menahan hasil ini daripada pengeluar blok), pengeluar blok dan pengguna akhir boleh bersubahat melalui pembayaran pampasan dan melepaskan sebarang harga tempahan yang cuba dikenakan oleh mekanisme.

3. Kita tidak boleh bergantung semata-mata kepada kedaulatan undang-undang

Isu pakatan sulit jelas bukan perkara baru. Ia telah melanda mekanik kehidupan sebenar selama berabad-abad, tetapi jika anda melihat kesusasteraan reka bentuk mekanisme, anda mungkin terkejut melihat betapa kecilnya ia menangani. Kesusasteraan ini menangani secara langsung motivasi aktor individu untuk memanipulasi mekanisme secara unilateral, tetapi secara amnya meninggalkan persoalan kepada beberapa konsep "kedaulatan undang-undang" yang belum dijangka. Sebagai contoh, peserta dalam mekanisme itu mungkin menandatangani kontrak undang-undang yang menetapkan bahawa mereka tidak akan bersekongkol. Jika pakatan sulit ditemui, ia akan dirujuk kepada saluran undang-undang. Pereka bentuk mekanisme boleh membantu dengan mencipta mekanisme yang menjadikannya agak mudah untuk mengesan pakatan sulit.

Terdapat rahsia yang tidak terungkap dalam kebanyakan kesusasteraan reka bentuk mekanisme: pergantungan pada kedaulatan undang-undang. Walaupun kita tidak boleh mengatakan bahawa tidak ada peraturan undang-undang dalam bidang protokol rantaian tanpa kebenaran—kita sering melihat penguatkuasaan undang-undang berjaya mendakwa jenayah pada rantaian blok tanpa kebenaran—tahap kedaulatan undang-undang adalah kurang biasa berbanding dalam aplikasi reka bentuk mekanisme tradisional. .

Jika anda tidak boleh bergantung pada kedaulatan undang-undang di luar mekanisme, maka menjadi tanggungjawab pereka bentuk untuk menyelesaikan masalah dalam mekanisme. Pendekatan ini lazim dalam keputusan reka bentuk mekanisme dalam bidang blockchain. Dalam protokol Ethereum secara khusus, banyak contoh, daripada EIP-1559 membakar pendapatan yuran asas kepada mengurangkan pengesah kerana salah laku dalam protokol konsensus mereka.

4. Ruang reka bentuk yang lebih besar

Ruang reka bentuk dalam web3 adalah lebih besar daripada yang biasa digunakan oleh pereka bentuk mekanisme. Oleh itu, pereka mesti memikirkan semula sebarang masalah yang diberikan. Sebagai contoh, banyak mekanisme melibatkan pembayaran yang, dalam aplikasi reka bentuk mekanisme tradisional, akan dibuat dalam mata wang fiat seperti dolar A.S.. Banyak protokol blockchain mempunyai mata wang asli mereka sendiri, dan mekanisme dalam protokol mampu memanipulasi mata wang ini.

Bayangkan jika anda menulis artikel tentang reka bentuk mekanisme tradisional, dan sebahagian daripada huraian mekanisme anda ialah: "Cetak sekumpulan mata wang baharu dan edarkannya kepada sekumpulan peserta, Melihat di luar konteks blockchain, Ini tidak masuk akal. Tetapi apabila anda bercakap tentang reka bentuk mekanisme dalam konteks protokol blockchain, anda pasti boleh melakukannya. Protokol mengawal mata wang, jadi sebahagian daripada mekanik protokol boleh mencetak token atau membakar token.

Ini bermakna beberapa reka bentuk yang mustahil tanpa mata wang asli menjadi mungkin. Sebagai contoh, bagaimanakah anda memberi insentif kepada pelombong Bitcoin untuk melaksanakan protokol seperti yang dimaksudkan? Berikan insentif kepada pengeluar blok ini melalui ganjaran inflasi: mencetak syiling baharu (Bitcoin). Tanpa mata wang asli, reka bentuk sedemikian adalah mustahil.

5. Mata wang asli mungkin membawa masalah lain

Sebab sebelum ini menekankan kuasa mata wang asli. Anda boleh melakukan dua perkara dengan mata wang asli: "menempa" (cara protokol Bitcoin mencetak Bitcoin baharu untuk memberi insentif kepada pelombong) dan "membakar token" (cara mekanisme yuran transaksi EIP-1559 Ethereum membakar ETH untuk menentang pakatan sulit). Mata wang asli mengintai bahaya yang tidak wujud dalam reka bentuk mekanisme tradisional: keputusan reka bentuk mikroekonomi boleh membawa kesan makroekonomi.

Dalam reka bentuk mekanisme tradisional, tidak ada sebab untuk bimbang tentang kuasa makroekonomi. Lelongan tradisional tidak mempunyai kesan yang bermakna ke atas bekalan wang AS atau kadar inflasi. Ini adalah cabaran baru dalam dunia reka bentuk web3. Apa yang boleh berlaku? Biar saya beritahu anda dua contoh, satu tentang penempaan Bitcoin dan satu lagi tentang pembakaran ETH.

Disebabkan penggunaan ganjaran blok - memberi insentif kepada pelombong dengan mencetak syiling baharu - Bitcoin terpaksa mengalami inflasi. Oleh itu, ia juga mesti mempunyai dasar monetari yang sepadan yang menentukan kadar inflasi dan bagaimana ia berkembang dari semasa ke semasa. Satoshi Nakamoto juga menetapkan had bekalan keras sebanyak 21 juta Bitcoin. Oleh kerana terdapat had keras pada bilangan Bitcoin, kadar inflasi mesti menghampiri sifar.

Jika kadar inflasi benar-benar sifar, apakah yang perlu digunakan untuk memberi insentif kepada pelombong supaya terus menjalankan protokol dan menyediakan keselamatan untuk Bitcoin? Adalah diharapkan bahawa yuran transaksi akan menggantikan ganjaran blok yang hilang, walaupun peluang ini berlaku agak tipis. Adalah diketahui bahawa jika yuran transaksi menghampiri sifar, protokol Bitcoin akan mengalami masalah keselamatan yang ketara.

Saintis komputer Universiti Princeton Miles Carlston, Harry Kalodner, Matthew Weinberg dan Arvind Narayanan menunjukkan satu lagi perbezaan antara yuran transaksi dan ganjaran blok dalam artikel. Walaupun ganjaran blok adalah sama untuk setiap blok (sekurang-kurangnya antara dua ganjaran blok berturut-turut "sebahagian"), yuran transaksi boleh berbeza-beza mengikut tertib magnitud — yang seterusnya memberikan Protokol memperkenalkan ketidakstabilan teori permainan baharu. Dalam pengertian ini, keputusan makroekonomi untuk menetapkan had bekalan mempunyai akibat mikroekonomi negatif untuk protokol dan pesertanya.

Sama seperti penempaan ganjaran blok adalah daya inflasi untuk Bitcoin, pembakaran yuran transaksi dalam EIP-1559 adalah daya deflasi untuk Ethereum. Dalam protokol Ethereum (yang menggunakan ganjaran pengesah inflasi), terdapat persaingan antara kedua-dua kuasa ini, dengan deflasi sering menang. ETH kini merupakan mata wang deflasi bersih, akibat makroekonomi daripada keputusan reka bentuk bermotivasi mikroekonomi dalam mekanisme yuran transaksi protokol.

La déflation est-elle bonne ou mauvaise pour le protocole Ethereum ? Les détenteurs d’ETH adorent la déflation car, toutes choses étant égales par ailleurs, leurs jetons gagnent en valeur avec le temps. (En fait, c’est peut-être ce sous-produit qui a finalement poussé l’opinion publique en faveur du passage au régime de frais de transaction de l’EIP-1559.) Cependant, le terme déflation intimide les macroéconomistes de formation traditionnelle, rappelant la stagflation économique du Japon dans les années 1990.

Qui a raison ? Personnellement, je ne pense pas que les monnaies fiduciaires souveraines soient la bonne analogie pour les crypto-monnaies comme l’ETH. Alors, quelle est la bonne analogie ? Cela reste une question ouverte qui nécessite une exploration plus approfondie de la part des chercheurs en blockchain : pourquoi une monnaie déflationniste peut-elle servir de crypto-monnaie prenant en charge un protocole de blockchain, mais pas de monnaie fiduciaire soutenant un État souverain ?

6. N'ignorez pas la pile sous-jacente

En informatique, l'une des choses que nous recherchons est la modularité et l'abstraction propre, qui nous donnent la possibilité de faire confiance à certaines parties du système. Lors de la conception et de l’analyse d’une partie d’un système, vous devrez peut-être connaître la fonctionnalité des résultats provenant d’autres parties du système. Mais idéalement, vous n’avez pas besoin de savoir comment cette fonctionnalité est implémentée sous le capot.

Dans les protocoles blockchain, nous n'avons pas encore atteint cet état idéal. Même si les constructeurs et les concepteurs de mécanismes souhaitent se concentrer sur la couche application, ils ne peuvent ignorer le fonctionnement et les détails de la couche infrastructure.

Par exemple, si vous concevez un teneur de marché automatisé, vous devez envisager la possibilité que des producteurs de blocs non fiables soient responsables de l'ordre des transactions. Alternativement, lorsque vous envisagez de concevoir un mécanisme de frais de transaction pour un cumul (L2), vous devez non seulement payer pour la consommation des ressources L2, mais également pour tous les coûts encourus par le protocole L1 sous-jacent (par exemple, le stockage des données d'appel).

Dans les deux exemples, la conception efficace d'un mécanisme au niveau d'une couche nécessite une connaissance détaillée des autres couches. Peut-être qu’à mesure que la technologie blockchain deviendra plus mature, nous aurons une séparation claire des différentes couches. Mais nous n’en sommes certainement pas encore là.

7. Nécessaire pour travailler dans un environnement informatique limité

L'"ordinateur dans le ciel" mis en œuvre par le protocole blockchain est un environnement informatique limité. La conception des mécanismes traditionnels se concentre uniquement sur les incitations économiques et ignore les problèmes informatiques (par exemple, le célèbre mécanisme Vickery-Clarke-Groves est irréalisable pour des problèmes d’allocation très complexes).

Lorsque Nisan et Ronen ont proposé la conception de mécanismes algorithmiques en 1999, ils ont souligné que nous avions vraiment besoin d'une sorte de traçabilité informatique pour donner un sens au mécanisme dans le monde réel. Par conséquent, ils recommandent de limiter l’attention aux mécanismes de calcul et de communication qui utilisent certaines quantités comme extensions de fonctions polynomiales (plutôt qu’exponentielles) comme paramètres de problème.

Étant donné que la charge de calcul de la machine virtuelle du protocole blockchain est très faible, le mécanisme en chaîne doit être très léger - le temps polynomial et la communication sont nécessaires, mais pas suffisants. Par exemple, la rareté est la principale raison pour laquelle les teneurs de marché automatisés dominent complètement Ethereum DeFi, plutôt que les solutions plus traditionnelles comme les carnets d’ordres limités.

8. Encore à ses débuts

Habituellement, lorsque les gens disent que le web3 en est à ses débuts, ils font référence soit à des opportunités d'investissement, soit à son adoption. Mais d’un point de vue scientifique, nous sommes encore plus tôt que cela. Cela ne fera que devenir plus difficile, même si les opportunités sont énormes.

Les avantages de travailler dans un domaine de recherche établi sont considérés comme acquis par tout le monde. Il existe des modèles et des définitions généralement acceptés. Un consensus a été atteint sur les questions les plus importantes. Une coordination clé s’est également développée autour de la mesure des progrès. Il existe un vocabulaire commun et une vaste base de connaissances publiques. Il existe également des moyens d’accélérer, notamment des manuels rigoureusement vérifiés, des cours en ligne et d’autres ressources.

Dans le même temps, dans de nombreux aspects de l’espace blockchain, nous ne connaissons pas encore les « bons » modèles et définitions pour penser clairement et progresser sur des questions importantes. Par exemple, quels sont les concepts les plus importants d’incitations à la compatibilité dans le contexte des protocoles blockchain ? Quelles sont les couches de la pile web3 ? Quels sont les composants de la valeur maximale extractible (MEV) ? Ce sont toutes des questions sans réponse.

Pour ceux qui s'intéressent à la science de la blockchain, l'immaturité du domaine est en effet un défi. Mais s’impliquer dès maintenant – peut également conduire à des opportunités uniques.

La conception de mécanismes a toujours été un outil utile au niveau des applications Internet - comme les enchères publicitaires en temps réel ou la conception de marché biface qui prévaut aujourd'hui dans la plupart des applications grand public en ligne, du commerce électronique aux achats groupés. .

Mais dans le web3, la conception des mécanismes éclaire également les décisions de conception sur l'infrastructure elle-même.

Repensez aux années 1970 et 1980, lorsque les protocoles de routage Internet étaient encore au stade de discussion et de conception. À ma connaissance, aucun professionnel de la conception d’incitations et de mécanismes n’a son siège à la table. Avec le recul, on se rend compte aujourd’hui qu’une telle personne aurait pu fournir des informations utiles à la conception. Pendant ce temps, dans le web3, avec la publication du livre blanc original sur Bitcoin, les incitations faisaient partie des discussions depuis le début.

La confusion entourant le modèle, la définition et les mesures de réussite « correctes » pour le Web3 nous dit en fait que nous sommes dans un âge d'or. Les générations futures d’étudiants et de scientifiques nous envieront d’être au bon endroit, au bon moment, avec la possibilité de façonner la trajectoire de cette technologie. Même s’il n’y a peut-être pas beaucoup de manuels dans ce domaine, il y en aura un jour, et ce qui sera décrit dans ces livres est ce que nous faisons actuellement.

Atas ialah kandungan terperinci a16z: 8 cabaran dalam reka bentuk mekanisme blockchain. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!