Cesta dizajnom decentralizovaného protokolu
Zavedenie Edinburského decentralizačného indexu (EDI) podnietilo diskusie o vhodných metódach na presnú kvantifikáciu decentralizácie. Justin Bons patril medzi prvých kritikov EDI a tvrdil, že vo svojich výsledkoch príliš zvýhodňuje Cardano. Stojí za to zamyslieť sa nad tým, aké základné vlastnosti by mal mať protokol, aby sa zvýšila jeho decentralizácia, a či je Justinova kritika opodstatnená.
Vlastnosti decentralizovaného protokolu
Decentralizácia sa točí okolo rozdelenia rozhodovacej právomoci. Môže sa to týkať takých aspektov, ako je výroba blokov, správa alebo diverzifikácia klientov. V súčasnej podobe EDI poskytuje informácie predovšetkým o produkcii blokov, na ktorú sa tento článok zameria.
Konečným cieľom decentralizácie je zabrániť tomu, aby jeden subjekt alebo konzorcium vplyvných subjektov monopolizovalo rozhodovacie procesy v sieti. V ideálnom scenári by každý účastník mal rovnaké hlasovacie práva, podobne ako pri politických voľbách, kde sa uplatňuje zásada “jedna osoba, jeden hlas”. V rámci blockchainu je však rozhodovacia právomoc viazaná na vlastníctvo drahého zdroja. V dôsledku toho majú subjekty s väčším množstvom zdrojov väčšiu rozhodovaciu právomoc, čo je stelesnením zásady “viac zdrojov, viac moci”.
Decentralizovaný protokol má na rozdiel napríklad od demokracie odlišné atribúty. Zamyslime sa nad vlastnosťami, ktoré prispievajú k zvýšenej decentralizácii:
- Inkluzívnosť
- Spravodlivosť
- Spoľahlivá výroba blokov
- Odolnosť voči kartelom a veľrybám
Inkluzívnosť znamená, že na konsenze v sieti sa môže podieľať čo najširší okruh subjektov vrátane tých s obmedzenými zdrojmi.
To zahŕňa počiatočné aj prevádzkové náklady. Môže to zahŕňať nákup ASIC baníkov a pravidelné platby za elektrinu v prípade Bitcoinu alebo získanie mincí ADA v prípade Cardana.
Ak chce účastník vytvárať bloky, musí prevádzkovať plnohodnotný uzol a udržiavať nepretržité internetové a elektrické pripojenie (riešenie fail-over).
Inkluzívnosť so sebou prináša aj jednoduchosť. Ak sú na účastníkov kladené vysoké technické nároky, mohlo by to brániť rastu decentralizácie. V ideálnom prípade by si účasť na decentralizácii mala vyžadovať minimálne technické zručnosti. Účastníkovi by teda mala stačiť ľahká peňaženka.
Spravodlivosť znamená, že záujmy siete a účastníkov sa dobre zhodujú. Nárok na odmenu majú len tí, ktorí konajú v najlepšom záujme siete a ostatných účastníkov a používateľov. Každý by mal dostať spravodlivú odmenu za kvalitnú prácu pre sieť. Rozdeľovanie odmien by mal riadiť len protokol, t. j. bez účasti tretích strán.
Výroba blokov musí byť spoľahlivá. V danom období by sa mal vyrobiť maximálny možný počet blokov s minimom výnimiek. To môže nastať napríklad vtedy, ak niekto prevádzkuje uzol v oblasti náchylnej na časté výpadky elektrickej energie alebo tam, kde je internet nespoľahlivý.
Výroba blokov môže byť v prípade úspešného projektu lukratívnym podnikaním. Záujem bude prudko rásť. Jednotliví účastníci budú medzi sebou súťažiť a môžu sa snažiť vytlačiť konkurenciu. Veľkí hráči budú profitovať z úspor z rozsahu. Napríklad veľkí ťažitelia PoW si môžu zabezpečiť zľavy od výrobcov hardvéru ASIC alebo dodávateľov energie. V záujme decentralizácie by mala byť výhoda veľkosti čo najmenšia.
Musia existovať mechanizmy, ktoré zabránia vzniku kartelov (významný problém projektu EOS) a vzniku veľrýb (viac ako 50 % blokov v Bitcoine ťažia 2 pooly).
V praxi však nie je možné dosiahnuť ideálne riešenie, keďže bohatstvo je v spoločnosti rozdelené nerovnomerne. Preto je možné kúpiť rozhodovaciu právomoc v decentralizovanej sieti. Jediným dosiahnuteľným cieľom je najlepšie možné riešenie za nepriaznivých podmienok.
Tím musí zvážiť nielen vlastnosti, ktoré podporujú decentralizáciu, ale aj ďalšie. Napríklad škálovateľnosť, interoperabilitu, bezpečnosť, udržateľnosť atď. Je ťažké správne vyvážiť všetky aspekty. Výsledkom je vždy rovnováha medzi preferovanými vlastnosťami.
Združovanie zdrojov je nevyhnutnosťou
Tvrdím, že vrchol decentralizácie možno dosiahnuť len vtedy, keď sa na nej môže zúčastniť každý, aj ten, kto má minimálne zdroje, a má šancu získať odmenu.
Vstupné náklady na účasť na ťažbe Bitcoinu sú vysoké, pričom ASIC minery stoja niekoľko tisíc USD. Okrem toho sa ceny energie v jednotlivých krajinách líšia, čo spôsobuje, že účasť na konsenze je exkluzívna. To vedie k relatívne nízkej úrovni decentralizácie siete, pričom väčší ťažiari postupne získavajú na sile.
Prevádzka validátora Ethereum si vyžaduje zablokovanie 32 ETH, čím sa vytvorí exkluzívna vstupná hranica definovaná protokolom. Tí, ktorí majú menej ako 32 ETH a chcú sa podieľať na konsenze, sa musia uchýliť k riešeniam, ktoré združujú ETH menších držiteľov a prevádzkujú validátor v ich mene, ako sú CEXy a služby podobné Lido.
Bitcoin aj Ethereum zahŕňajú určitú formu združovania zdrojov. Viacerí účastníci sa musia spojiť, aby mali šancu získať odmenu. Osamelý baník sa môže pokúsiť ťažiť BTC, ale šanca na odmenu je mizivá. Ak sa však spojí 1000 ťažiarov, ich šance na odmenu sa zvýšia, vrátane častejších odmien.
Bitcoin má pooly, zatiaľ čo Ethereum má služby podobné Lido.
Protokol Bitcoinu zostáva k existencii bazénov ľahostajný. Jednoducho odmeňuje ťažiara bloku bez akejkoľvek vedomosti o subjekte, ktorý agreguje hash rate a rozdeľuje prácu medzi viacerých ťažiarov.
Situácia je zrkadlovým obrazom situácie v systéme Ethereum. Existuje množstvo validátorov a protokolu je ľahostajné, kto ich prevádzkuje a kto vlastní kľúče ETH. Lido predstavuje slabé miesto decentralizácie, keďže viac ako 30 % všetkých stavených ETH sa nachádza v jedinom inteligentnom kontrakte.
V každom existujúcom ekosystéme sa skôr či neskôr nevyhnutne objaví podobný scenár. Účastníci, ktorí nakúpili zdroj, ho často delegujú na subjekt, ktorý bloky vyrába. Pri kvantifikácii decentralizácie je preto nevyhnutné zohľadniť túto skutočnosť.
Tím IOG uznal, že združovanie zdrojov je rozšíreným a pravdepodobne nevyhnutným javom. Okrem toho, aby sa dosiahla čo najvyššia úroveň decentralizácie, je žiaduce, aby mali všetci držitelia mincí ADA bez ohľadu na ich množstvo možnosť zúčastniť sa.
Preto spoločnosť Cardano začlenila koncept poolov priamo do svojho protokolu. Vďaka tomu má Cardano natívne likvidné stakingy, čím sa eliminuje potreba tretích strán, ako je tomu napríklad v prípade Etherea.
Bez určitej formy združovania zdrojov by sa všetci drobní držitelia nemohli zúčastňovať na konsenze, čo nie je žiaduci výsledok.
Existuje niekoľko ďalších relevantných dôvodov, prečo je združovanie zdrojov prospešné.
Jednou z takýchto výhod je, že produkcia blokov je zaručená IT odborníkmi, ktorí dokážu bez námahy vytvoriť funkčné riešenie fail-over a pochopiť bezpečnosť. Ak by uzly produkujúce bloky prevádzkovali neodborníci, mince PoS by sa často kradli. V ekosystéme Cardano sa to stalo niekoľkokrát na začiatku stakingu. Takéto incidenty sú však už minulosťou.
Ak by každý držiteľ zdrojov (napríklad niekto, kto vlastní len 100 ADA) mohol prevádzkovať svoj uzol produkujúci bloky, kvalita produkcie blokov by sa zhoršila. Množstvo blokov by bolo vynechaných, možno preto, že automatická aktualizácia operačného systému by sa spustila v okamihu, keď mal uzol podľa plánu vyrobiť nový blok.
Ďalším aspektom je, že s rastúcim počtom uzlov, ktoré musia dosiahnuť konsenzus pri určitých protokoloch, rastie aj zložitosť. Napríklad pri protokole Ethereum nie je vysoký počet validátorov žiaduci. Preto je limit 32 ETH nevyhnutný a jeho zníženie nie je riešením. Ak by sa limit znížil, počet validátorov by sa zvýšil, čím by sa zvýšila zložitosť vzájomnej komunikácie, čo je nežiaduce.
Delegovanie zdroja na výrobcu blokov (pool) je priaznivým javom, ale len vtedy, keď si delegáti zachovajú kontrolu nad zdrojom a majú možnosť svoje rozhodnutie ľubovoľne meniť. Z hľadiska bezpečnosti je škodlivé, ak sú delegáti nútení vzdať sa kontroly nad zdrojom. Napríklad prevod ETH na burzu s cieľom zúčastniť sa na stávkovaní je nepriaznivá prax. Existuje riziko, že ETH by mohol ukradnúť insider na burze alebo hacker.
Delegovanie možno rozdeliť na dva typy: priame a nepriame. Priame delegovanie, ktorého príkladom je delegovanie mincí ADA do vybraného poolu Cardano, umožňuje, aby mince zostali v peňaženke vlastníka. Vlastník si zachováva možnosť kedykoľvek delegáciu zmeniť. Na druhej strane, nepriame delegovanie zahŕňa stratu priamej kontroly nad zdrojom, čím sa vlastník stáva neschopným zmeniť delegovanie v kritickom momente, napríklad pri sieťovom útoku. Príkladom je ťažba v cloude v kontexte Bitcoinu alebo stávkovanie ETH na CEX v prípade Etherea.
Ako by sme mali dobre kvantifikovať decentralizáciu?
Pri posudzovaní decentralizácie je veľmi dôležité zohľadniť počet subjektov, ktoré vytvárajú bloky, teda tých, ktoré prevádzkujú plnohodnotný uzol. Okrem toho by sa mali zohľadniť aj zdroje využívané výrobcami blokov, či už sú výlučne vo vlastníctve alebo sú delegované.
Medzi kľúčové faktory, ktoré treba zohľadniť pri kvantifikácii decentralizácie, patria:
- počet výrobcov blokov (pools)
- počet držiteľov zdrojov (tých, ktorí sa zúčastňujú na konsenze)
Ak napríklad centralizovaná burza (CEX) stavia ETH v mene 100 tisíc používateľov, z pohľadu protokolu Ethereum je vlastníkom ETH CEX, nie jednotlivci, ktorí si ETH kúpili. V tomto scenári sa CEX stáva jediným bodom zlyhania a subjektom zodpovedným za produkciu blokov.
Lido je niečo veľmi podobné ako CEX, avšak viac decentralizované.
Je veľmi dôležité rozlišovať medzi producentmi blokov a delegátmi (stakermi) z niekoľkých dôvodov.
Výrobcovia blokov sú subjekty, ktoré sa aktívne podieľajú na vytváraní nových blokov v blockchaine. Overujú transakcie, vytvárajú nové bloky a pridávajú ich do blockchainu. Ich úloha je rozhodujúca pri udržiavaní integrity a funkčnosti siete.
Na druhej strane, delegátori alebo stakeri sú účastníci, ktorí delegujú svoje zdroje (napríklad mince alebo hash rate) týmto výrobcom blokov. Hoci sa nemusia aktívne zúčastňovať na produkcii blokov, ich úloha je rovnako dôležitá. Podporujú sieť poskytovaním svojich zdrojov a na oplátku sa podieľajú na odmenách vygenerovaných výrobou blokov.
Rozlišovanie medzi týmito dvoma úlohami je nevyhnutné na pochopenie dynamiky blockchainových sietí. Pomáha objasniť rozdelenie zodpovednosti a odmien v rámci siete a je kľúčovým faktorom pri posudzovaní úrovne decentralizácie v sieti.
Čím je výroba a delegovanie blokov distribuovanejšie, tým je sieť decentralizovanejšia.
V kontexte Bitcoinu baníci delegujú svoj výpočtový výkon (hash rate) ťažobným združeniam, ktoré pôsobia ako výrobcovia blokov. Toto delegovanie umožňuje ťažiarom mať predvídateľnejší príjem a sieti stabilnejšiu produkciu blokov. Je však dôležité poznamenať, že sa tým zavádza aj určitá úroveň centralizácie, keďže kontrola nad produkciou blokov sa sústreďuje v niekoľkých veľkých ťažobných pooloch. Ide o jeden z mnohých kompromisov pri návrhu decentralizovaných sietí.
Koncept stakingu v Cardane sa veľmi podobá procesu ťažby v Bitcoine. Kľúčový rozdiel však spočíva v aspekte inkluzivity. Táto vlastnosť v Cardane podporuje vyšší stupeň decentralizácie. Cardano sa môže pochváliť väčším počtom poolov a s najväčšou pravdepodobnosťou aj vyšším počtom stakerov v porovnaní s počtom ťažiarov v sieti Bitcoin.
Vo všetkých ostatných sieťach, ktoré EDI sleduje, ako aj v tých, ktoré zatiaľ nie sú zahrnuté do EDI, pozorujeme porovnateľnú dynamiku. Nie je mi známa žiadna sieť, v ktorej by každý držiteľ zdrojov bez ohľadu na ich množstvo mal možnosť produkovať bloky a skutočne tak aj robil.
Dynamika medzi výrobcami blokov a delegátmi
Venujme sa dynamike medzi producentmi blokov a delegátmi na ilustračnom príklade siete Cardano. V princípe je veľmi podobný Bitcoinu, ale s niekoľkými významnými rozdielmi.
V sieti Cardano je pool uzol, ktorý produkuje bloky. Celkový podiel poolu, ktorý je súčtom mincí ADA v držbe prevádzkovateľa poolu a všetkých stakerov (delegátov), určuje počet blokov, ktoré pool vyrazí v danom období.
Každého prevádzkovateľa poolu by ste mohli prirovnať k nezávislému subjektu podobnému spoločnosti Lido.
Pool je jeden uzol, ktorý prevádzkujú (vlastnia) prevádzkovatelia poolu. Všetci stakeri posilňujú tento pool svojimi mincami ADA a pool razí bloky v mene všetkých stakerov.
Prevádzkovateľ poolu má motiváciu konať spravodlivo, pretože jeho odmena závisí od celkového podielu poolu. Preto sa prevádzkovatelia spoliehajú na mince ADA, ktoré im boli delegované.
Držitelia mincí ADA môžu delegovať mince do zvoleného poolu, ale mince ADA nikdy neopustia ich peňaženky. Mince ADA môžu dokonca kedykoľvek minúť, pretože Cardano nemá dobu uzamknutia (a no slashing).
Z toho vyplýva, že ak prevádzkovateľ poolu začne cenzurovať transakcie alebo nedokáže raziť bloky, stakeri môžu z poolu okamžite vystúpiť a delegovať inde (efekt redelegácie trvá niekoľko dní).
Na držiteľov ADA, ktorí kontrolujú produkciu blokov, možno nazerať ako na udeľovanie mandátu prevádzkovateľom poolu na obsluhu siete.
Cardano má zavedené ochranné opatrenia, ktoré zabraňujú vytváraniu veľkých poolov. Veľkosť poolu je obmedzená tzv. bodom nasýtenia. Keď pool prekročí bod nasýtenia, odmeny pre všetkých sa znížia. Stakeri majú preto ekonomickú motiváciu delegovať svoje aktivity inde.
Sieť zahŕňa prevádzkovateľov viacerých bazénov, t. j. subjekty, ktoré prevádzkujú viacero bazénov. Zvyčajne ide o známe osobnosti v ekosystéme, ktoré si získali dôveru stakerov. Z hľadiska decentralizácie sa však považujú za veľryby.
Bod nasýtenia je skôr psychologickou bariérou, keďže je zrejmé, že daný subjekt prevádzkuje viacero bazénov.
Samozrejme, jeden subjekt môže prevádzkovať viacero bazénov pod rôznymi tickermi a táto skutočnosť nemusí byť zvonku pozorovateľná.
V ekosystéme Cardano si pooly navzájom konkurujú za podobných podmienok (poplatky). Pre stakerov je relatívne jednoduché delegovať na iný pool. Ich voľba môže byť založená nielen na poplatkoch, ale aj na dodatočných príspevkoch prevádzkovateľov pre komunitu alebo iných preferovaných faktoroch.
Čo si Justin Bons pri kritike EDI možno neuvedomuje
Justin: "Najväčším problémom EDI je to, že všetky pooly považujú za jeden subjekt
Justin: "Toto je jednoznačne chybný prístup k meraniu decentralizácie
V oblasti blockchainu slúžia pooly ako výrobcovia blokov a mali by sa považovať za samostatné subjekty. Delegáti alebo stakeri sami bloky neprodukujú, ale skôr dohliadajú na proces produkcie blokov.
Z hľadiska bezpečnosti, napríklad v kontexte útokov DDoS (Distributed Denial of Service), je výhodné mať v sieti veľký počet uzlov produkujúcich bloky. Vďaka tomu je sieť menej zraniteľná voči útokom. Preto tím EDI skúma Shannonovu entropiu. Čím nepredvídateľnejší je ďalší uzol produkujúci bloky, tým je sieť bezpečnejšia.
Útok DDoS na ľahkú peňaženku, t. j. delegáta, nie je uskutočniteľný. Útok DDoS na ťažiarov je síce možný, ale mal by minimálny vplyv na produkciu blokov v sieti Bitcoin. Na druhej strane, útok DDoS na veľké ťažobné pooly, ako sú Foundry USA alebo AntPool, by mohol okamžite narušiť kvalitu produkcie blokov.
Ak by sa počítali len držitelia zdrojov a nie výrobcovia blokov, EDI by nič nehovorilo o tom, kto bloky vyrába.
Justin: "Platná metrika; nebolo by to také zlé, keby sa všetky pooly nepočítali ako jeden subjekt. Alternatívnym riešením je tu identifikácia jednotlivých účastníkov poolov prostredníctvom analýzy reťazcov & iných prostriedkov.
Veľryba s 10M ADA môže prevádzkovať svoj pool a vyprodukuje menej blokov ako pool s 5K stakermi, ktorý má celkový podiel 50M ADA.
Zvážte, kto má priamu kontrolu nad výberom transakcií do bloku alebo cenzúrou transakcií. Je to výlučne prevádzkovateľ poolu, nie delegáti.
Rozhodovací proces jedného subjektu sa líši od rozhodovacieho procesu skupiny 5K nezávislých subjektov, ktoré spolupracujú na tvorbe blokov.
Jediný subjekt môže autonómne rozhodnúť o začatí cenzurovania transakcií. Skupina 5K subjektov by sa však na tom pravdepodobne nezhodla. Ak by jednotlivec v rámci tejto skupiny chcel cenzurovať transakcie, musel by zo skupiny vystúpiť.
Pozrime sa na to z iného uhla pohľadu.
Z hľadiska potenciálneho iniciovania útoku na sieť (napríklad útoku dvojitého míňania) je rozhodujúca entita, ktorá ovláda uzol. Delegáti nemajú priamu kontrolu nad uzlom. Prevádzkovateľ bazéna môže takýto útok iniciovať bez ohľadu na delegátov. Môže dúfať, že útok bude úspešný skôr, ako si ho delegáti všimnú.
Je neudržateľné tvrdiť, že pool nie je platnou entitou alebo že by sa nemal počítať ako jedna entita. Ak to Justin tvrdí, je to akoby tvrdil, že jeden z delegátov má kontrolu nad tým, či uzol bude cenzurovať transakcie. Objektívne však žiaden delegát takúto právomoc nemá.
Súhlasím s Justinovým tvrdením, že v Edinburskom indexe decentralizácie (EDI) chýbajú údaje o množstve držiteľov zdrojov.
V rámci siete Bitcoin môžu útok spustiť dva pooly, Foundry USA a AntPool. Ťažiari však majú možnosť delegovať svoje zdroje inde za predpokladu, že útok zistia okamžite.
Veľkí baníci sa môžu dohodnúť, založiť svoj pool a prostredníctvom neho zorganizovať útok. Preto je veľmi dôležité udržiavať prehľad o držiteľoch zdrojov. V každej sieti PoS sú veľryby a je dobré o nich vedieť.
Delegáti alebo ich podmnožina môžu súhlasiť s útokom a spolupracovať tak s výrobcom blokov. To vyvoláva otázku: mal by sa Nakamotov koeficient vzťahovať výlučne na producentov blokov, alebo by sa mal podobný koeficient stanoviť aj pre delegátov? Podľa môjho názoru sú platné oba prístupy.
Záver
Podľa môjho názoru Justinova kritika zrejme vyplýva z nepochopenia zásadných súvislostí súvisiacich s decentralizáciou (rôzne typy útokov, zložitosť komunikácie medzi uzlami, inkluzívnosť atď.) alebo z nepochopenia rozdielu medzi výrobcami blokov a delegátmi. Pravdepodobne sa domnieva, že je zbytočné zameriavať sa na výrobcov blokov a že dôležitá je len distribúcia zdrojov.
Je nevyhnutné uvedomiť si rozdiely v úlohách týchto aktérov. Dokonca ani skupina delegátov 5K nevyprodukuje jeden blok, pokiaľ jeden z nich neprevádzkuje plnohodnotný uzol, ktorý do tohto bloku vkladá transakcie a rozosiela ho po sieti. Každý z týchto delegátov nemôže mať svoj uzol produkujúci blok, pretože by sa museli dohodnúť (konsenzus), ktorý z nich v danom okamihu blok vyprodukuje.
Objektívne možno konštatovať, že pozícia výrobcu bloku je silnejšia ako pozícia delegáta.
Edinburgh Decentralization Index (EDI) je iniciatíva s otvoreným zdrojovým kódom, do ktorej môžu prispievať všetci. Ak existuje nespokojnosť s tým, že Cardano je na základe výsledkov hodnotené ako najviac decentralizované, je nevyhnutné identifikovať objektívne nepresnosti v metodike. Justin tvrdí, že posudzovanie bazénov ako jednotlivých entít je chybné. Z môjho pohľadu však tento argument nemá opodstatnenie.
Pôvodný článok: https://cexplorer.io/article/a-journey-through-decentralized-protocol-design