Перевод статьи Why Cardano does not need slashing | Cardanians
Основная сеть Cardano (эра Shelley) была запущена в середине 2020 года и до сих пор работает надежно и без каких-либо проблем. За консенсусом с доказательством ставки Ouroboros PoS стоит большая научная работа, и практика показывает, что теоретические предположения кажутся правильными. Люди спрашивают, почему Ouroboros не нуждается в наказании нечестных участников. Давайте попробуем ответить на этот вопрос.
Построение консенсуса в распределенной сети очень сложная задача
Децентрализация и безопасность любого сетевого консенсуса являются ключевыми требованиями для построения криптовалюты. Сетевой консенсус - это цифровой процесс со многими участниками. Участники живут в физическом мире и могут вести себя рационально или иррационально относительно наиболее правильных интересов протокола. Протокол может стимулировать рациональное поведение участников, но он не может полностью предотвратить иррациональное поведение. Участники получают экономическое вознаграждение за рациональное поведение, но вопрос в том, нужно ли наказывать участников за иррациональное поведение.
Иррациональное поведение представляет потенциальную угрозу для протокола, поскольку он может столкнуться с трудностями при достижении сетевого консенсуса. Мы можем разделить участников на рациональных и иррациональных (честных и нечестных). Участники должны иметь согласованную силу принятия решений, которая распределяется неравномерно. В PoS сетях участникам необходимо покупать токены на открытом рынке. Чем большим количеством токенов владеет определенный участник, тем больше в его распоряжении консенсусной власти.
Протокол будет в руках рациональных участников, если они будут владеть достаточно большой долей монет. В этом случае обеспечивается высокий уровень безопасности. Можно сказать, что рациональные и иррациональные участники борются за более высокий стейк. Как только один иррациональный участник (или группа из них) завладевает более высоким стейком, чем все рациональные участники вместе взятые, он становится диктатором с абсолютной властью в отношении сетевого консенсуса.
На момент написания статьи ~71% монет ADA, находящихся в обращении, участвуют в процессе делегирования. Это ~23 000 000 000 монет ADA. Иррациональный участник должен был бы иметь более 11 500 000 000 монет ADA, чтобы получить доминирование в сетевом консенсусе.
До сих пор мы говорили в основном о краткосрочной безопасности сетевого консенсуса, но это не единственный аспект, который необходимо учитывать. Протокол должен оставаться безопасным в долгосрочной перспективе. Это означает, что бюджет безопасности должен рассматриваться в долгосрочной перспективе, чтобы иметь гарантии того, что протокол будет иметь достаточные ресурсы для вознаграждения рациональных участников в ближайшие несколько десятилетий. Кроме того, необходимо обеспечить не только безопасность, но и высокий уровень децентрализации.
Теоретически протокол может обеспечить высокий уровень безопасности даже в том случае, если есть только один диктатор. Однако это справедливо только в том случае, если диктатор будет действовать рационально. Это не может быть обеспечено в физическом мире, и поэтому мы хотим избежать этой ситуации. Малое число участников также является нежелательной ситуацией, поскольку они могут вступить в сговор и начать действовать нечестно. Таким образом, только высокий уровень децентрализации может обеспечить высокий уровень безопасности. Другими словами, протокол должен быть устойчив не только к внешним атакам (участник с большим стейком), но и к внутренним (сговор).
Нужно ли наказание для недобросовестных участников?
Ответ на вопрос, нужно ли наказывать нерациональных участников, обширен и зависит от многих факторов. Речь идет не только о безопасности, но и об уровне децентрализации и долгосрочной устойчивости обоих этих характеристик. Этого трудно достичь.
Команды должны принимать жесткие проектные решения при рассмотрении консенсуса PoW или PoS. PoS консенсус должен иметь дело с хорошо описанными атаками, например, в ситуации, когда ставить на карту нечего, а также мелкими атаками. Создать новый блок в PoS сети дешево, поэтому легко создавать альтернативные блоки. Таким образом, в один и тот же момент может существовать больше версий, и протокол должен иметь определенные правила выбора цепочки. Во многих PoS реализациях история блокчейна может быть использована в качестве источника случайности в процессе выбора ноды, которая получит право производить новый блок. Протокол должен оказывать препятствия нечестным участникам в попытках манипулирования механизмом случайности, иначе они могли бы обманывать избирательный процесс таким образом, что они всегда будут избраны.
В отличие от доминирующего консенсуса PoW, существует больше концепций PoS, которые по-разному решают эти проблемы. Некоторые команды считают, что им нужно ввести механизм наказания и наказывать нечестных участников, когда они играют против протокола. Протокол обычно замораживает делегированные токены участников на определенный срок. Когда чье-то злонамеренное поведение замечают другие ноды, нечестная нода наказывается выводом определенного количества монет. Этот процесс называется слешингом.
Слешинг - это механизм, который заставляет рациональных участников следовать правилам протокола. Иррациональные участники осознают, что злонамеренное поведение наказывается, поэтому они непосредственно экономически не заинтересованы вести себя так. С точки зрения протокола, кажется разумным уменьшить силу консенсуса злонамеренных участников путем слешинга. Можно гарантировать, что иррациональные участники, намеренно играющие против протокола, будут экономически истощены.
В случае с Bitcoin практика предшествовала формальной теории и моделированию. Команда IOHK решила сделать это наоборот. Они хотели провести академические исследования в области теории игр и формальной теории, прежде чем приступить к реализации протокола. Была рассмотрена модель стимулирования и предложена уникальная схема распределения вознаграждений. Схема распределения вознаграждений способствует справедливому формированию стейк пулов и приветствует как можно больше участников в PoS сети. Команда IOHK математически доказала, что все предположения безопасности верны, и использовала результаты исследований до того, как протокол был реализован и развернут в основной сети. Одним из результатов исследования является тот факт, что наказание злонамеренных участников не является необходимым при условии, что возникает желаемое количество пулов и они находятся в равновесии Нэша. Прежде чем продолжить, давайте кратко рассмотрим теорию равновесия Нэша.
Равновесие Нэша
Модели стимулирования строятся на основе теории игр. Теория игр изучает стратегические взаимодействия между людьми, которые должны принять стратегическое решение. Взаимодействия могут быть математически смоделированы и проанализированы. Теория игр применима во многих областях, таких как социальные науки, логические системы, компьютерные науки и т. д.
Равновесие Нэша используется для моделирования и определения последующих решений в игре, где игроки не сотрудничают друг с другом. В игре могут участвовать два или более игрока. В равновесии Нэша предполагается, что каждый игрок знает равновесные стратегии других игроков, и ни один игрок ничего не выигрывает, меняя только свою собственную стратегию.
Каждый игрок должен выбрать стратегию и план действий. Этот план в основном основан на событиях, которые произошли в игре до текущего момента. Дело в том, что ни один игрок не может увеличить свою собственную прибыль, изменив свою стратегию, в то время как другие игроки сохраняют свою стратегию неизменной. Совокупность стратегий игроков образует равновесие Нэша. Другими словами, экономически рационально придерживаться выигрышной стратегии и не сильно отклоняться. Значительное отклонение можно считать иррациональным поведением независимо от того, было ли оно преднамеренным или нет.
Представьте, что у нас есть два игрока. Алисе и Бобу нужно выбрать стратегию. Алиса выбирает стратегию А, а Боб - стратегию В. Равновесие Нэша достигается, когда у Алисы нет другой лучшей доступной стратегии, чем А, чтобы максимизировать свою прибыль в ответ Бобу и на его выбранную стратегию В. Бобу также нужно выбрать выигрышную стратегию, и он выбрал В. У Боба нет другой лучшей доступной стратегии, чем В, чтобы максимизировать свою прибыль в ответ Алисе и на ее выбранную стратегию А. Сохранение равновесия - лучшая стратегия для обоих игроков в отношении прибыли.
Принцип работает точно так же, когда есть больше игроков. Если Кэрол и Дэн присоединяются к игре со своими стратегиями С и D, то равновесие Нэша достигается тогда, когда стратегия А является лучшим выбором для Алисы, чтобы ответить на стратегии В, С и D. Тот же принцип может быть аналогично применен ко всем игрокам.
Теория игр хорошо подходит для моделирования поведения участников, управляющих нодами в децентрализованной сети. В случае Cardano теоретики игр использовали равновесие Нэша для анализа результатов стратегического взаимодействия нескольких операторов пулов и их членов. Результат каждого участника, принимающего решение, зависит от решений других. Cardano - это глобальная децентрализованная сеть. Таким образом, операторы пулов и участники пулов не могут предсказывать поведение других. Каждое решение принимается на основе ограниченного набора информации. Если, например, Алиса является оператором пула, то она может только предсказать, какое решение примет Боб. Однако Алиса не может быть уверена. Алиса может только предполагать, о чем мыслят другие участники и принимать некоторые рациональные решения относительно своей стратегии. Алиса может ожидать, что все остальные операторы пулов будут вести себя рационально. То же самое можно сказать и о делегатах. Разумно ожидать рационального поведения, поскольку участники стремятся максимизировать свою прибыль. Таким образом, Алисе легко принять решение, поскольку она знает, что именно другие могут принять во внимание, и может предсказать их поведение.
Схема распределения вознаграждений
Протокол Ouroboros PoS может взаимодействовать с людьми, живущими в физическом мире, только через стимулы. Протокол знает, что отвечает его наилучшим интересам в отношении безопасности и децентрализации. Люди знают, что в их интересах в отношении вознаграждения. Таким образом, интересы протокола и участников могут быть согласованы.
Cardano использует схему распределения вознаграждений, которая способствует справедливому распределению вознаграждений в окружающей среде с большим количеством держателе токенов с различными ролями. В сети Cardano пулы отвечают за производство блоков. Другие держатели токенов, называемые делегатами, могут присоединиться к пулу. Пул можно воспринимать как одну из многих небольших компаний. Оператор пула - это менеджер, а делегаты - сотрудники. Консенсуальная власть пулов обычно состоит из доли операторов пулов и многих долей сотрудников.
Механизм стимулирования может быть параметризован с целью достижения желаемого количества пулов. Основная идея заключается в том, что когда участники должным образом стимулируются, то равновесие Нэша будет достигнуто на основе их рационального и честного поведения. Цель механизма стимулирования состоит в том, чтобы обеспечить высокий уровень децентрализации и безопасности. Ряд атак должны быть ослаблены, например, цензура транзакций, атака Сивиллы, доминирование одного участника. Эти качества должны быть достигнуты одновременно с высокой эффективностью протокола.
Схема распределения вознаграждений Cardano работает таким образом, что она вознаграждает как операторов пулов, так и делегатов. Протокол делает регулярные снэпшоты участников и служит входным сигналом для награждения. Протокол, во-первых, обеспечивает более высокое вознаграждение операторам пулов за предоставляемые ими услуги. Во-вторых, все делегаты также получают вознаграждение. Экосистема Cardano очень инклюзивна. Маленькие пулы могут получать такие же пропорциональные вознаграждения, как и большие. В то же время существует верхняя граница, которая ограничивает размер пулов. Как только размер пула достигает верхней границы, его вознаграждение сокращается. Таким образом, субъект с большим стейком вынужден создавать больше пулов вместо того, чтобы иметь только один. Новый меньший пул будет конкурировать с другими меньшими пулами. Делегаты могут решить, будут ли они поддерживать новый небольшой пул оператора пула, которому принадлежит больше пулов, или они будут поддерживать небольшой пул, принадлежащий кому-то другому. Это то, на что оператор пула не может напрямую повлиять.
Награждение всех держателей токенов на самом деле очень разумно, потому что в этом случае существует больше субъектов, принимающих свои собственные решения. Когда оператор пула (менеджер компании) ведет себя не в лучших интересах протокола, делегаты делегируют токены другому пулу (другими словами, сотрудники покидают компанию). Делегаты могут сделать это сразу. Таким образом, злонамеренный оператор может потерять силу относительно быстро. Новые снэпшоты делаются каждые 5 дней, и новый снимок используется с задержкой в одну эпоху. Предположим, что оператор пула начинает вести себя злонамеренно и начинает делать это в конце текущей эпохи. У делегатов будет 5 дней, чтобы ответить на такое поведение и повторно делегировать свою долю в другом месте. Через 10 дней пул может потерять значительную долю своего стейка и, таким образом, консенсуальную силу. В то же время другие пулы будут иметь более высокие стейки.
Более высокая децентрализация может быть достигнута, когда к сети легко присоединиться. Как делегирование, так и создание нового пула должны быть относительно дешевыми. В идеальном случае большинство монет, находящихся в обращении, должно быть использовано в делегировании. В экосистеме Cardano вам нужно всего несколько монет ADA, чтобы участвовать в делегировании. Делегирование не фиксируется на определенный период времени, и делегаты всегда могут переоформить свой стейк с низкими затратами.
Альтернативой такому подходу является замораживание монет на определенный период времени и их удержание в случае недоброкачественного поведения. Это имеет несколько негативных последствий. Во-первых, криптовалюты здесь для того, чтобы их можно было тратить. Когда токены заблокированы, это препятствует их основной природе. Когда у держателя токенов нет достаточного количества токенов для создания собственного пула или валидирующей ноды, они не могут использовать токены для участия с делегировании. Поскольку токены могут подвергнуться слешингу, делегаты рискуют своими монетами в случае, если оператор пула начинает плохо себя вести. Многие некрупные держатели токенов, вероятно, не захотят рисковать этим. Похоже, что блокировка и слешинг токенов - это не самый лучший подход к децентрализации. Среда, в которой требуется минимальное количество монет для создания валидирующей ноды, также является довольно эксклюзивной. Криптовалюты волатильны, и может быть почти невозможно создать новую ноду, когда цена монет достигает нового ATХ каждые несколько лет. Единственное решение - уменьшить необходимое количество монет.
В некоторых проектах DPoS мы видим, что имеющие право голоса могут принять решение об ограниченном числе производителей блоков, которые имеют равную силу. Производители блоков выбираются из списка кандидатов. Стимулы для имеющих право голоса не часто принимаются во внимание. В результате мы можем наблюдать низкое участие имеющих право голоса. Таким образом, только небольшое количество монет может принять решение о производителях блоков. Поскольку вознаграждаются только производители блоков, они становятся богаче. Более того, они могут голосовать друг за друга. Это означает, что Алиса, как производитель блока, может голосовать за Боба, который также является производителем блока. Боб, в свою очередь, голосует за Алису. Сеть с ограниченным набором производителей блоков с одинаковой мощностью может быть очень эффективной с точки зрения масштабируемости, но децентрализация приносится в жертву. Более того, существует шанс быть избранным и недобросовестное поведение в дальнейшем может стоить относительно дешево.
Схема распределения вознаграждений Cardano пропорционально вознаграждает всех держателей токенов за их участие. Держатели токенов получают вознаграждение каждые 5 дней. Делегирование монет ADA в пул можно рассматривать как определенную форму голосования. Делегаты решают поделиться вознаграждением с определенным пулом. Пул получает вознаграждение только за услуги, соответствующие наилучшим интересам протокола. Делегаты ведут себя рационально и выбирают пулы, которые приносят им вознаграждение. Операторы пулов зависят от делегатов, и размер их вознаграждения зависит от общей ставки выбранного ими пула. Таким образом, операторы пулов также стимулируются к рациональному поведению. Существует прекрасный симбиоз между протоколом, операторами пулов и делегатами.
Вывод
Проще говоря, Cardano не нуждается в слешинге, поскольку у него есть уникальная схема распределения вознаграждений, которая поддерживает высокий уровень децентрализации в среде, где все держатели токенов экономически мотивированы вести себя рационально. Протокол экономически стимулирует существование желаемого количества пулов. Равновесие Нэша - это предписанная стратегия для каждого рационального участника, обладающая тем свойством, что если другие игроки следуют ей, то рациональному игроку не имеет смысла отклоняться от нее. Кроме того, экосистема Cardano очень инклюзивна, и делегаты не теряют контроль над своими монетами, а также могут менять свои решения относительно делегирования с низкими затратами. Кроме того, делегирование токенов - это безрисковый процесс. В такой среде нерационально вести себя злонамеренно, и можно ожидать только, что иррациональные участники сформируют лишь маргинальную группу. Когда большинство монет ADA находятся в руках рациональных участников, то иррациональные обладают слабой силой. Безопасность Cardano растет с распространением монет ADA.
В том случае, если злонамеренные участники будут готовы потерять деньги, слэшинг, вероятно, не сильно поможет. Наличие необходимой консенсуальной силы для нанесения ущерба децентрализованной сети всегда означает наличие необходимого количества ресурсов и готовность потерять деньги. Предотвратить такой тип атаки невозможно. Можно достичь состояния, когда сеть переживет атаку и атакующий будет экономически истощен. Было бы относительно легко внедрить слешинг в протоколе Cardano. Но на данный момент кажется, что в этом нет необходимости, и главная сеть работает безупречно и без этого.
/ От переводчика: для получения дополнительных переведенных на русский язык статей о Cardano посетите русскоязычный раздел на форуме Cardano. Видеоролики о Cardano на русском можно найти на YouTube канале нашего замечательного амбасадора Тимура Сахабутдинова. Хотите поговорить или задать вопрос о Cardano по-русски? Приглашаем вас в наше уютное сообщество в Telegram . Оставайтесь на связи, все только начинается!