Перевод статьи https://cexplorer.io/article/a-journey-through-decentralized-protocol-design
Введение Эдинбургского индекса децентрализации (EDI) вызвало дискуссии о подходящих методах для точной количественной оценки децентрализации. Джастин Бонс был одним из первых критиков EDI, утверждая, что он чрезмерно благоприятствовал Cardano в своих результатах. Стоит рассмотреть основные характеристики, которыми должен обладать протокол для повышения его децентрализации, и обоснованность критики Джастина.
Особенности децентрализованного протокола
Децентрализация связана с распределением полномочий по принятию решений. Это может касаться таких аспектов, как производство блоков, управление или диверсификация клиентов. В нынешнем виде EDI в основном предоставляет информацию о производстве блоков, что и будет в центре внимания статьи.
Конечная цель децентрализации заключается в предотвращении монополизации процессов принятия решений в сети одним субъектом или консорциумом влиятельных субъектов. В идеале каждый участник должен обладать равными избирательными правами, что соответствует принципу “один человек - один голос”, который применяется на политических выборах. Однако в сфере блокчейна способность принимать решения связана с обладанием дорогостоящим ресурсом. Следовательно, организации, обладающие большим количеством ресурсов, обладают большей силой принятия решений, воплощая принцип "больше ресурсов - больше власти’.
Децентрализованный протокол, в отличие, например, от демократии, обладает отличными свойствами. Давайте рассмотрим характеристики, которые способствуют усилению децентрализации:
- Инклюзивность
- Справедливость
- Надежное производство блоков
- Противодействие картелям и “китам” (крупным игрокам)
Инклюзивность подразумевает, что максимально широкий круг субъектов, в том числе с ограниченными ресурсами, может участвовать в сетевом консенсусе.
Сюда включены как первоначальные, так и эксплуатационные расходы. Сюда могут быть включены покупка ASIC-майнеров и регулярные платежи за электроэнергию в случае Bitcoin или приобретение монет ADA в случае Cardano.
Если участник хочет создавать блоки, он должен управлять полной нодой и поддерживать непрерывное подключение к Интернету и электричеству (решение с возможностью отказа).
Инклюзивность также подразумевает простоту. Если к участникам предъявляются высокие технические требования, это может помешать росту децентрализации. В идеале участие в децентрализации должно требовать минимальных технических навыков. Таким образом, участнику должно быть достаточно легкого кошелька.
Справедливость означает, что интересы сети и участников полностью совпадают. Только те, кто действует в интересах сети, других участников и пользователей, имеют право на вознаграждение. Каждый должен получать справедливое вознаграждение за качественную работу в сети. Распределением вознаграждений должен руководить сам протокол, то есть без участия третьих лиц.
Производство блоков должно быть надежным. За определенный период должно быть создано максимально возможное количество блоков с минимальным количеством исключений. Такое может произойти, например, если кто-то управляет нодой в районе, подверженном частым отключениям электроэнергии, или где Интернет ненадежен.
Производство блоков может стать прибыльным бизнесом в случае успешного проекта. Интерес к проекту возрастет. Отдельные участники будут конкурировать друг с другом и могут стремиться вытеснить конкурентов. Крупные игроки выигрывают от эффекта масштаба. Например, крупные PoW-майнеры могут получать скидки от производителей оборудования ASIC или поставщиков энергии. В целях децентрализации преимущество в размере должно быть как можно более минимальным.
Должны существовать механизмы для предотвращения образования картелей (существенная проблема проекта EOS) и появления “китов” (более 50% блоков в Bitcoin майнятся двумя пулами).
Однако на практике достичь идеального решения не представляется возможным, поскольку богатство распределено в обществе неравномерно. Таким образом, в децентрализованной сети можно приобрести полномочия (силу) по принятию решений. Единственная достижимая цель - это наилучшее из возможных решений в неблагоприятных условиях.
Команда должна учитывать не только те характеристики, которые способствуют децентрализации, но и другие. Например, масштабируемость, интероперабельность, безопасность, устойчивость и т.д. Сложно правильно сбалансировать все аспекты. В результате всегда достигается баланс между предпочтительными свойствами.
Объединение ресурсов является обязательным условием
Я утверждаю, что вершина децентрализации может быть достигнута только тогда, когда любой человек, даже обладающий минимальными ресурсами, сможет принять в ней участие и получить шанс пожинать плоды.
Стоимость участия в майнинге Bitcoin высока, поскольку ASIC-майнеры обходятся в несколько тысяч долларов. Кроме того, цены на энергоносители в разных странах различаются, что делает участие на основе консенсуса эксклюзивным. Это приводит к относительно низкому уровню децентрализации сети, при этом более крупные майнеры постепенно набирают силу.
Использование валидатора Ethereum требует блокировки 32 ETH, устанавливая эксклюзивное ограничение на вход, определенное протоколом. Те, у кого меньше 32 ETH и кто желает принять участие в консенсусе, должны прибегнуть к решениям, которые объединяют мелких держателей ETH и запускают валидатор от их имени, например, централизованные биржи (CEX) и сервисы, подобные Lido.
И Bitcoin, и Ethereum предполагают определенную форму объединения ресурсов. Несколько участников должны объединиться, чтобы иметь шанс на получение вознаграждения. Майнер-одиночка может попытаться смайнить BTC, но шансы на получение вознаграждения невелики. Однако, если 1000 майнеров объединятся, их шансы на получение вознаграждения возрастут, включая более частые вознаграждения.
У Bitcoin есть пулы, в то время как у Ethereum есть сервисы, аналогичные Lido.
Протокол Bitcoin по-прежнему не учитывает существование пулов. Он просто вознаграждает майнера за блок, не имея никакого представления о том, кто агрегирует хешрейт и распределяет работу между несколькими майнерами.
Ситуация аналогична ситуации с Ethereum. Существует множество валидаторов, и протоколу безразлично, кто ими управляет и кто владеет ключами ETH. Lido представляет собой слабое место в децентрализации, поскольку более 30% всех размещенных ETH хранятся в одном смарт контракте.
В любой существующей экосистеме рано или поздно неизбежно возникает подобный сценарий. Участники, купившие ресурс, часто будут делегировать его организации, производящей блоки. Поэтому при количественной оценке децентрализации крайне важно учитывать это.
Команда IOG признала, что объединение ресурсов является распространенным и, вероятно, неизбежным явлением. Кроме того, для достижения наивысшего уровня децентрализации желательно, чтобы все держатели токенов ADA, независимо от их количества, имели возможность участвовать в консенсусе.
Таким образом, Cardano внедрила концепцию пулов непосредственно в свой протокол. Это позволяет Cardano реализовывать нативный ликвидный стейкинг, устраняя необходимость в услугах третьих сторон, к которым прибегает, например, Ethereum.
Без какой-либо формы объединения ресурсов все второстепенные держатели были бы отстранены от участия в консенсусе, что не является желательным результатом.
Есть несколько других важных причин, по которым объединение ресурсов является выгодным.
Одним из таких преимуществ является то, что производство блоков гарантируется ИТ-специалистами, которые могут без особых усилий создать функциональное решение для отработки отказов и обеспечения безопасности. Если бы нодами, производящими блоки, управляли непрофессианалы, PoS-монеты часто похищались бы. В экосистеме Cardano такое случалось несколько раз в начале стейкинга. Однако сейчас подобные инциденты остались в прошлом.
Если бы каждый держатель ресурса (например, тот, кто владеет только 100 ADA) мог управлять своей нодой, производящей блоки, качество производства блоков ухудшилось бы. Многие блоки были бы пропущены, возможно, из-за того, что автоматическое обновление операционной системы началось бы в тот момент, когда нода должна была бы создать новый блок.
Другое соображение заключается в том, что с увеличением числа нод, которые должны достичь консенсуса для определенных протоколов, увеличивается и сложность. Например, в Ethereum нежелательно большое количество валидаторов. Вот почему ограничение в 32 ETH необходимо, и его снижение не является решением. Если бы лимит был снижен, количество валидаторов увеличилось бы, что усложнило бы взаимное общение, а это нежелательно.
Делегирование ресурса производителю блоков (пулу) является благоприятным случаем, но только в том случае, если делегаты сохраняют контроль над ресурсом и имеют возможность изменять свое решение по своему усмотрению. С точки зрения безопасности нежелательно, если делегаты вынуждены отказаться от контроля над ресурсом. Например, перевод ETH на биржу для участия в стейкинге является нежелательной практикой. Существует риск того, что ETH могут быть украдены инсайдером на бирже или хакером.
Делегирование может быть двух видов: прямое и непрямое. Прямое делегирование, примером которого является передача монет ADA выбранному пулу Cardano, позволяет монетам оставаться в кошельке их держателя (холдера). Холдер сохраняет за собой возможность изменять делегирование в любой момент. С другой стороны, непрямое делегирование предполагает, что держатель теряет прямой контроль над ресурсом, что лишает его возможности изменить делегирование в критический момент, например, при сетевой атаке. Примерами такого делегирования могут быть облачный майнинг в контексте Bitcoin или размещение ETH на CEX в случае Ethereum.
Как нам правильно оценить децентрализацию?
При оценке децентрализации важно учитывать количество субъектов, которые производят блоки, то есть тех, которые управляют полной нодой. Кроме того, следует учитывать ресурсы, используемые производителями блоков, независимо от того, принадлежат ли они им непосредственно или делегированы.
Ключевые факторы, которые следует учитывать при количественной оценке децентрализации, включают:
- Количество производителей блоков (пулов)
- Количество держателей ресурсов (тех, кто участвует в консенсусе)
Например, если централизованная биржа (CEX) размещает ETH от имени 100 тысяч пользователей, с точки зрения протокола Ethereum, держателем ETH является CEX, а не физические лица, которые приобрели ETH. В этом случае CEX становится единой точкой отказа и организацией, ответственной за производство блоков.
Lido очень похожа на CEX, но более децентрализована.
По нескольким причинам важно проводить различие между производителями блоков и делегатами (стейкерами).
Производители блоков - это субъекты, которые активно участвуют в создании новых блоков в блокчейне. Они проверяют транзакции, создают новые блоки и добавляют их в блокчейн. Их роль имеет решающее значение для поддержания целостности и функциональности сети.
С другой стороны, делегаты, или стейкеры, - это участники, которые делегируют свои ресурсы (например, токены или хешрейт) этим производителям блоков. Хотя они могут не принимать активного участия в создании блоков, их роль не менее важна. Они поддерживают сеть, предоставляя свои ресурсы, а взамен участвуют в распределении вознаграждения, получаемого за производство блоков.
Различие между этими двумя ролями важно для понимания динамики блокчейн сетей. Это помогает прояснить распределение обязанностей и вознаграждений внутри сети и является ключевым фактором при оценке уровня децентрализации в сети.
Чем больше распределено производство блоков и делегирование, тем более децентрализованной является сеть.
В контексте Bitcoin майнеры делегируют свои вычислительные мощности (хешрейт) майнинговым пулам, которые выступают в качестве производителей блоков. Такое делегирование позволяет майнерам получать более предсказуемый доход, а сети - более стабильно производить блоки. Однако важно отметить, что это также повышает уровень централизации, поскольку контроль над производством блоков сосредоточен в нескольких крупных майнинговых пулах. Это один из многих компромиссов при проектировании децентрализованных сетей.
Концепция стейкинга в Cardano имеет большое сходство с процессом майнинга Bitcoin. Однако ключевое различие заключается в аспекте инклюзивности. Эта особенность Cardano способствует большей степени децентрализации. Cardano может похвастаться большим количеством пулов и, по всей вероятности, большим количеством игроков, участвующих в стейкинге, по сравнению с количеством майнеров в сети Bitcoin.
Во всех других сетях, которые отслеживает EDI, а также в тех, которые еще не включены в EDI, мы наблюдаем сопоставимую динамику. Я не знаю ни одной сети, где каждый держатель ресурса, независимо от его размера, имеет возможность создавать блоки и фактически делает это.
Динамика между производителями блоков и делегатами
Давайте рассмотрим динамику между производителями блоков и делегатами, используя Cardano в качестве наглядного примера. В принципе, она очень похожа на Bitcoin, но с несколькими существенными отличиями.
В сети Cardano пул - это нода, которая производит блоки. Общий стейк пула, представляющий собой сумму монет ADA, находящихся в распоряжении оператора пула и всех участников (делегатов), определяет количество блоков, которые пул создаст за определенный период.
Каждого оператора пула можно было бы сравнить с независимым субъектом, подобным Lido.
Пул - это единая нода, которой управляют (владеют) операторы пула. Все стейкеры, делегирующие монеты, поддерживают этот пул своими монетами ADA, а пул создает блоки от имени всех стейкеров.
У оператора пула есть стимул действовать честно, поскольку его вознаграждение зависит от общей суммы средств в пуле. Поэтому операторы полагаются на делегированные им монеты ADA.
Держатели ADA могут делегировать монеты в выбранный ими пул, но монеты ADA никогда не покидают их кошельки. Они даже могут потратить монеты ADA в любое время, поскольку у Cardano нет периода блокировки (нет слешинга).
Это означает, что если оператор пула начнет подвергать транзакции цензуре или не сможет создавать блоки, стейкеры могут быстро выйти из пула и делегировать свои монеты в другое место (процесс повторного делегирования занимает несколько дней).
Держатели ADA, которые контролируют производство блоков, могут рассматриваться как предоставляющие операторам пулов полномочия по поддержанию сети.
В Cardano предусмотрены меры предосторожности для предотвращения образования больших пулов. Размер пула ограничен так называемой точкой насыщения. Как только пул достигает точки насыщения, вознаграждение для всех уменьшается. Таким образом, у участников есть экономический стимул делегировать свои активы кому-либо еще.
Сеть включает в себя операторов мульти пулов, то есть субъектов, которые управляют несколькими пулами. Как правило, это хорошо известные фигуры в экосистеме, которые заслужили доверие участников. Однако, с точки зрения децентрализации, они считаются “китами”.
Точка насыщения является скорее психологическим барьером, поскольку становится очевидным, что данная организация управляет несколькими пулами.
Конечно, один субъект может управлять несколькими пулами под разными тикерами, и этот факт может быть незаметен со стороны.
В экосистеме Cardano пулы конкурируют друг с другом на схожих условиях (маржа). Участникам относительно просто делегировать свои токены другому пулу. Их выбор может основываться не только на размере маржи, но и на дополнительных вкладах, которые операторы вносят в сообщество, или на других предпочтительных факторах.
Джастин Бонс (Justin Bons), возможно, не осознает чего-то, когда критикует EDI
Джастин: “Самая большая проблема EDI заключается в том, что они рассматривают все пулы как отдельные субъекты"
Джастин: “Это явно ошибочный подход к измерению децентрализации”.
В сфере блокчейна пулы выступают в качестве производителей блоков и должны рассматриваться как отдельные субъекты. Делегаты, или стейкеры, не производят блоки сами, а скорее контролируют процесс производства блоков.
С точки зрения безопасности, например, в контексте распределенных атак типа “Отказ в обслуживании” (DDoS), выгодно иметь в сети большое количество нод, генерирующих блоки. Это делает сеть менее уязвимой для атак. Вот почему команда EDI изучает энтропию Шеннона. Чем более непредсказуемой является следующая нода, которая произведет блок, тем более безопасной становится сеть.
DDoS-атака на легкий кошелек, то есть на стейкера, невозможна. Хотя возможно провести DDoS-атаку на майнера, это окажет минимальное влияние на производство блоков в сети Bitcoin. С другой стороны, DDoS-атака на крупные майнинг-пулы, такие как Foundry USA или AntPool, может мгновенно нарушить качество производства блоков.
Если бы учитывались только держатели ресурсов, а не производители блоков, EDI ничего бы не сообщал о том, кто производит блоки.
Джастин: "Это правильный показатель; было бы не так уж плохо, если бы они не учитывали все пулы как отдельные субъекты. Альтернативным решением здесь является идентификация отдельных участников пула с помощью анализа цепочки и других средств”.
“Кит” с 10 млн ADA может управлять своим пулом и генерировать меньше блоков, чем пул с 5 тыс. делегатов, общий стейк которых составляет 50 млн ADA.
Подумайте, кто непосредственно контролирует выбор транзакций для блока или цензуру транзакций. Это исключительно оператор пула, а не делегаты.
Процесс принятия решений отдельным субъектом отличается от процесса принятия решений группой из 5 тыс. независимых субъектов, сотрудничающих друг с другом для создания блоков.
Один субъект может самостоятельно принять решение о начале цензурирования транзакций. Однако группа из 5 тыс. субъектов, скорее всего, не согласится с этим. Если бы кто-то из этой группы захотел подвергнуть транзакции цензуре, ему пришлось бы выйти из группы.
Давайте посмотрим на это с другой стороны.
С точки зрения потенциального инициирования атаки на сеть (например, атаки с двойным использованием ресурсов), субъект, управляющий нодой, имеет решающее значение. Делегаты не имеют прямого контроля над нодой. Оператор пула может инициировать такую атаку независимо от делегатов. Он может надеяться, что атака будет успешной до того, как делегаты заметят это.
Необоснованно утверждать, что пул не является правомерным субъектом или что его не следует рассматривать как единый субъект. Если Джастин утверждает это, это все равно, что утверждать, что один из делегатов имеет контроль над тем, будет ли нода подвергать транзакции цензуре. Однако объективно ни один делегат не обладает такой властью.
Я согласен с утверждением Джастина о том, что в Эдинбургском индексе децентрализации (EDI) отсутствуют данные о количестве держателей ресурсов.
В сети Bitcoin атаку могут начать два пула, Foundry USA и AntPool. Однако у майнеров есть возможность делегировать свои ресурсы в другое место, при условии, что они быстро обнаружат атаку.
Крупные майнеры могут вступить в сговор, создать свой пул и организовать атаку с его помощью. Поэтому крайне важно иметь представление о держателях ресурсов. В каждой POS сети есть “киты”, и полезно знать о них.
Делегаты или их часть могут согласиться на атаку и, таким образом, сотрудничать с производителем блоков. Возникает вопрос: должен ли коэффициент Накамото применяться исключительно к производителям блоков или аналогичный коэффициент должен быть установлен для делегатов? На мой взгляд, оба подхода справедливы.
Вывод
На мой взгляд, критика Джастина, по-видимому, проистекает из непонимания важнейших контекстов, связанных с децентрализацией (различные типы атак, сложность взаимодействия между нодами, инклюзивность и т.д.), или из непонимания разницы между производителями блоков и делегатами. Вероятно, он считает, что бессмысленно сосредотачиваться на производителях блоков и что важно только распределение ресурсов.
Важно понимать различия в ролях этих участников. Даже группа из 5 тысяч делегатов не сможет создать ни единого блока, если один из них не будет управлять полной нодой, которая вставит транзакции в этот блок и распределит его по сети. У каждого из этих делегатов не может быть своей ноды, производящей блоки, поскольку они должны были бы договориться (консенсусом) о том, кто из них будет производить блоки в данный момент.
Объективно можно утверждать, что позиция производителя блоков сильнее позиции делегата.
Эдинбургский индекс децентрализации (EDI) - это инициатива с открытым исходным кодом, в которую могут вносить свой вклад все желающие. Если кто-то недоволен тем, что Cardano была признана самой децентрализованной сетью на основе результатов, крайне важно выявить объективные неточности в методологии. Джастин утверждает, что рассматривать пулы как отдельные субъекты ошибочно. Однако, с моей точки зрения, этому аргументу не хватает обоснованности.
// От переводчика: для получения дополнительных переведенных на русский язык статей о Cardano посетите русскоязычный раздел на форуме Cardano. Видеоролики о Cardano на русском языке можно найти на YouTube канале нашего замечательного амбасадора Тимура Сахабутдинова, а также на канале Чарльз Хоскинсон на русском. Хотите поговорить или задать вопрос о Cardano? Тогда приглашаем в наше уютное русскоязычное сообщество Cardano в Telegram. Оставайтесь на связи, все только начинается!