Почему Кардано не нуждается в слэшинге
перевод статьи [Why Cardano does not need slashing |
Главная сеть Cardano (эпоха Шелли) была запущена в середине 2020 года и до сих пор работает надежно и без проблем. За протоколом Уробороса в отношении доказательства принятия решений стоит большая научная работа, и практика показывает, что теоретические предположения кажутся правильными. Люди спрашивают, почему Уроборос не должен наказывать нечестных участников. Давайте попробуем ответить на этот вопрос.
Построить распределенный сетевой консенсус трудно
Децентрализация и безопасность любого сетевого консенсуса являются ключевыми требованиями для построения крипто-валюты. Сетевой консенсус - это цифровой процесс с большим количеством участников. Участники живут в физическом мире и могут вести себя рационально или иррационально, исходя из наилучших 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 заключается в том, необходимо ли наказывать участников за нерациональное поведение.
Иррациональное поведение представляет потенциальную угрозу для протокола, поскольку он может столкнуться с трудностями при достижении сетевого консенсуса. Можно разделить участников на рациональных и нерациональных (честных и нечестных). Участники должны иметь консенсусную власть, которая распределяется неравномерно. В сетях PoS участники должны покупать жетоны на открытом рынке. Чем больше монет у данного участника, тем большей консенсуальной властью он обладает для распоряжения.
Протокол будет в руках рациональных участников, когда они владеют более высокой долей. В этом случае обеспечивается высокий уровень безопасности. Можно сказать, что рациональные и нерациональные участники борются за обладание более высокой ставкой. Если один нерациональный участник (или группа таких участников) имеет более высокую долю, чем все рациональные участники, то она становится диктатором, обладающим абсолютной властью в отношении сетевого консенсуса.
На момент написания статьи ~71% монет АДА, находящихся в обращении, используются для ставок. Это ~23,000,000,000 монет АДА. Иррациональному участнику необходимо иметь более 11 500 000 000 монет АДА, чтобы иметь доминирующее положение 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 на безопасность должен рассматриваться в долгосрочной перспективе для обеспечения того, чтобы протокол имел 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 существует только один диктатор. Однако это верно только в том случае, если диктатор будет действовать рационально. Его невозможно обеспечить в физическом мире, и поэтому мы хотим избежать такой ситуации. Небольшое количество участников также является нежелательной ситуацией, так как 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 как к внешним (богатый участник), так и к внутренним (сговор) атакам.
Нужно ли наказывать злоумышленников?
Ответ на вопрос, необходимо ли наказывать неразумных участников, широк и зависит от многих факторов. Речь идет не только о безопасности, но и об уровне децентрализации и долгосрочной устойчивости обоих этих качеств. Этого трудно добиться.
Командам приходится принимать жесткие проектные решения при рассмотрении вопроса о консенсусе по PoW или PoS. Консенсус PoS должен касаться хорошо описанных атак, например, ни на что не ставящих под угрозу или измельчающих атак. Создать новый блок в сети PoS дешево, поэтому легко создавать альтернативные блоки. Таким образом, в один и тот же момент может существовать больше версий, и протокол должен иметь определенные правила для выбора цепочки. Во многих реализациях PoS история цепочки может быть использована как источник случайности в процессе выбора узла, который получит право на создание нового блока. Протокол должен предотвращать манипуляцию недобросовестными участниками механизмом случайности, иначе они могут обмануть процесс выборов таким образом, что их всегда будут избирать.
В отличие от доминирующего консенсуса по PoW, существует больше концепций PoS, которые решают эти проблемы по-разному. Некоторые команды считают, что им необходимо ввести механизм наказания и наказывать нечестных участников, когда они играют против протокола. В протоколе обычно замораживаются монеты с пачками участников на определенный период. Когда вредоносное поведение наблюдается другими узлами, вредоносный узел наказывается вычетом определенного количества монет. Этот процесс называется косая черта.
Режущий - это механизм, который заставляет рациональных участников следовать правилам протокола. Иррациональные участники знают, что злонамеренное поведение наказывается, поэтому они напрямую экономически не заинтересованы в этом. С точки зрения протокола, кажется разумным уменьшить силу согласия вредоносных участников путем резания. 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 до того, как они начнут внедрять протокол. Была рассмотрена модель стимулирования и предложена уникальная схема разделения вознаграждения. Схема разделения вознаграждения способствует справедливому формированию пулов ставок и приглашает как можно больше участников в сеть PoS. Команда IOHK математически доказала, что все предположения по безопасности верны, и использовала результаты исследования до того, как протокол был внедрен и развернут в основной сети. Одним из результатов исследования является тот факт, что пенализация злоумышленников не нужна при условии, что желаемое количество пулов появится и они будут находиться в Nash равновесии. Перед тем, как продолжить, давайте коротко рассмотрим теорию равновесия Нэша.
Равновесие Нэша
Поощрительные модели построены на основе теории игр. Теория игр заключается в изучении стратегических взаимодействий между людьми, которые должны принять стратегическое решение. Взаимодействия могут быть математически смоделированы и проанализированы. Теория игр применима во многих областях, таких как общественные науки, логические системы, компьютерные науки и т.д.
Нэшское равновесие используется для моделирования и определения решения в игре, в которой игроки не сотрудничают друг с другом. В игре могут участвовать два и более игрока. Предполагается, что в равновесии Нэша каждый игрок знает стратегии равновесия других игроков, и ни один игрок не может ничего выиграть, изменяя только свою собственную стратегию.
Каждый игрок должен выбрать стратегию и план действий. В основном он основывается на событиях, произошедших до сих пор в игре. Дело в том, что ни один игрок не может увеличить свою прибыль, изменяя стратегию, в то время как другие игроки сохраняют свою стратегию неизменной. Набор стратегий игроков представляет собой Нэш-баланс. Другими словами, экономически рационально сохранять выигрышную стратегию и не сильно отклоняться от нее. Значительное отклонение можно считать иррациональным поведением вне зависимости от того, было ли оно преднамеренным или нет.
Представьте, что у нас есть два игрока. Элис и Боб должны выбрать стратегию. Алиса выбирает стратегию А, а Боб выбирает стратегию Б. Равновесие Нэша достигается, когда у Алисы нет лучшей доступной стратегии, чем А, чтобы максимизировать свою прибыль в ответ на Боба и его выбранную стратегию Б. Бобу также необходимо выбрать выигрышную стратегию, и он выбрал Б. У Боба нет лучшей доступной стратегии, чем Б, чтобы максимизировать свою прибыль в ответ на Алису и ее выбранную стратегию. Поддержание равновесия - лучшая стратегия для обоих игроков с точки зрения прибыли.
Она работает так же, когда есть больше игроков. Если Кэрол и Дэн присоединяются к игре со своими стратегиями C и D, то равновесие Нэша достигается тогда, когда стратегия A является лучшим выбором для Алисы в ответ на стратегии B, C и D. Один и тот же принцип может быть одинаково применен ко всем игрокам.
Теория игры хорошо подходит для моделирования поведения участников, которые управляют узлами в децентрализованной сети. В случае с Cardano теоретики игры использовали равновесие Нэша для анализа результатов стратегического взаимодействия нескольких операторов пула и их членов. Результат каждого из принимающих решение операторов зависит от решений других. Cardano представляет собой глобальную децентрализованную сеть. Таким образом, операторы пула и его члены не могут предсказать поведение других. Каждое решение принимается на основе ограниченного набора информации. Если Алиса является оператором пула, то она может просто предсказать, какое решение будет принято Бобом. Однако Алиса не может быть уверена. Элис может думать о том, как думать о других участниках, и может принимать рациональные решения относительно своей стратегии. Алиса может ожидать, что все остальные операторы пула будут вести себя рационально. То же самое можно сказать и о делегировании. Разумно ожидать рационального поведения, так как участники стремятся максимизировать свою прибыль. Таким образом, Элис легко может принять решение, так как она знает, что 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 в его интересах с точки зрения безопасности и децентрализации. Люди знают, что в их интересах в отношении вознаграждений. 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 заинтересованных сторон, выполняющих различные роли. В сети Cardano пулы отвечают за производство блоков. Другие заинтересованные стороны, называемые делегатами, могут присоединиться к пулу. Пул может восприниматься как одна из многих малых компаний. Оператор пула - менеджер, а делегирующие - сотрудники. Консенсусная власть пулов, как правило, состоит из доли операторов пула и многих долей сотрудников.
Механизм стимулирования может быть параметризован, чтобы достичь желаемого количества пулов. Основная идея заключается в том, что когда участники должным образом стимулируются, тогда достигается равновесие Нэша, основанное на их рациональном и честном поведении. Целью механизма стимулирования является процветание высокого уровня децентрализации и безопасности. Необходимо смягчить ряд атак, например, цензуру сделок, атаку Сибири, доминирование одного участника. Эти качества должны достигаться одновременно с высокой эффективностью протокола.
Схема разделения вознаграждения
Cardano работает таким образом, что она вознаграждает как операторов пула, так и делегирование. Протокол делает регулярные снимки участников и служит входным сигналом для вознаграждения. В первую очередь протокол обеспечивает более высокое вознаграждение операторов пула за их услуги. Во-вторых, все делегирующие лица также вознаграждаются. Экосистема Cardano очень всеобъемлюща. Малые бассейны могут получать такое же пропорциональное вознаграждение, как и большие бассейны. В то же время существует верхняя граница, ограничивающая размер бассейнов. Как только бассейн достигает верхней границы, вознаграждение сокращается. Таким образом, субъект с большой ставкой вынужден создавать больше бассейнов вместо того, чтобы иметь только один. Новый меньший бассейн будет конкурировать с другими меньшими бассейнами. Делегаты могут решить, будут ли они поддерживать новый малый пул оператора пула, который владеет большим пулом, или они поддерживают малый пул, который принадлежит кому-то другому. Это то, на что оператор пула не может непосредственно влиять.
Награждение всех заинтересованных сторон на самом деле очень умно, поскольку больше людей принимают свои собственные решения. Когда оператор пула (менеджер компании) ведет себя не в интересах протокола, то делегирующие будут делегировать в другой пул (сотрудники покидают компанию). Делегаты могут сделать это сразу же. Таким образом, злоумышленник может относительно быстро потерять власть. Новый снимок делается каждые 5 дней, а новый снимок используется с задержкой на одну эпоху. Предположим, что оператор пула начинает вести себя злонамеренно и начинает делать это в конце текущей эпохи. У делегатов будет 5 дней на то, чтобы ответить на него и перенаправить свою долю в другое место. Через 10 дней пул может потерять значительную долю и, таким образом, консенсуальную власть. В то же время, другие пулы будут иметь более высокие ставки.
Более высокая децентрализация может быть достигнута, когда к ним легко присоединиться. Как делегирование полномочий, так и создание нового пула должно быть относительно дешевым делом. В идеальном случае, большинство монет, находящихся в обращении, должны использоваться для ставок. В экосистеме Cardano для участия в ставках нужно всего несколько монет АДА. Делегирование не привязано к определенному периоду времени, и делегирующие лица всегда могут дешево размять свою долю.
Альтернативой такому подходу является замораживание монет на определенный период времени и их дедукция в случае ненадлежащего поведения. Это имеет несколько негативных последствий. В первую очередь, криптокорреспонденцию можно потратить. Когда монеты блокируются, это мешает их основной природе. Когда у заинтересованной стороны не хватает монет для создания собственного пула или валидационного узла, она не может использовать монеты для ставок. Когда монеты могут быть подрезаны, делегирующие лица рискуют своими монетами, когда оператор пула начинает плохо себя вести. Многие небольшие заинтересованные стороны, скорее всего, не захотят рисковать. Похоже, что блокировка и раскряжёвка монет - не самый лучший подход в отношении децентрализации. Среда, где для создания узла валидации требуется минимальное количество монет, также является довольно эксклюзивной. Криптокорреспонденты волатильны, и создать новый узел может оказаться практически невозможным, когда цена на монеты достигает нового ATH каждые несколько лет. Единственным решением является уменьшение необходимого количества монет.
В некоторых проектах DPoS мы видим, что избиратели могут принять решение об ограниченном количестве производителей блоков, имеющих равные полномочия. Производители блоков выбираются из набора кандидатов. Стимулы для избирателей не часто принимаются во внимание. В результате, мы можем наблюдать низкое участие избирателей. Таким образом, только небольшое количество монет может принять решение о производителях блоков. Так как вознаграждаются только производители блоков, то они становятся богаче. Более того, они могут голосовать друг за друга. Это означает, что Алиса, как производитель блоков, может голосовать за Боба, который также является производителем блоков. Боб, в свою очередь, голосует за Элис. Сеть с ограниченным набором производителей блоков с одинаковой властью может быть очень эффективной с точки зрения масштабируемости, но децентрализация приносится в жертву. Более того, быть избранным и после этого вести себя злонамеренно может быть относительно дешево.
Схема распределения вознаграждения Кардано пропорционально вознаграждает всех заинтересованных лиц за их участие. Заинтересованные стороны вознаграждаются каждые 5 дней. Делегирование монет АДА в пул может рассматриваться как определенная форма голосования. Делегаты решают поделиться вознаграждениями с данным пулом. Пул получает вознаграждение только за те услуги, которые соответствуют наилучшим интересам протокола. Делегаты ведут себя рационально и выбирают пулы, которые за них получают вознаграждение. Операторы пула зависят от делегирования полномочий, и размер их вознаграждения зависит от общей доли их пула. Таким образом, операторы пулов также стимулируются к рациональному поведению. Между протоколом, операторами пула и делегированиями существует прекрасный симбиоз.
Заключение
Проще говоря, Cardano не нужно резать, поскольку она имеет уникальную схему распределения вознаграждения, которая поддерживает высокий уровень децентрализации в условиях, когда все заинтересованные стороны имеют экономические стимулы к рациональному поведению. Этот протокол экономически стимулирует существование желаемого количества пулов. Равновесие “Нэша” - это предписание стратегии для каждого рационального участника, с тем, что если другие игроки следуют ей, то рациональному игроку нет смысла отступать от нее. Кроме того, экосистема Cardano является весьма инклюзивной, и делегирующие имеют контроль над своими монетами, а также могут дешево менять свои решения относительно делегирования. Более того, делегирование - процесс без риска. В такой среде неразумно вести себя злонамеренно, и можно ожидать, что неразумные участники образуют только маргинальную группу. Когда большинство монет АДА находится в руках рациональных участников, тогда иррациональные имеют низкую власть. Безопасность Cardano растет с распространением монет ADA.
В случае, если злонамеренные участники захотят потерять деньги, резание вряд ли сильно поможет. Иметь необходимую силу на основе консенсуса, чтобы нанести ущерб децентрализованной сети, всегда означает иметь необходимое количество ресурсов и готовность потерять деньги. Предотвратить такой тип атаки невозможно. Можно достичь состояния, когда сеть переживет атаку, и атакующий будет экономно истощен. Реализовать прошивку в протоколе Cardano будет относительно просто. На данный момент кажется, что в этом нет необходимости, и без этого основная сеть работает безупречно.