Repensando a confiança colaborativa para sistemas Blockchain comprovadamente descentralizados – Diversos

Repensando a confiança colaborativa para sistemas Blockchain comprovadamente descentralizados

Pré-impressão disponível no arXiv: (2606.29826) Repensando a confiança colaborativa para sistemas Blockchain verificavelmente descentralizados

Resumo / TL;DR

Estudos de medição identificaram uma evidente falta de descentralização nas blockchains. Neste artigo, desenvolvemos uma estrutura geral para a construção de sistemas blockchain verificavelmente descentralizados. Nossa estrutura é motivada pela observação central de que a riqueza e a diversidade das interações colaborativas entre usuários – em vez da uniformidade de recursos – capturam a essência e a extensão da descentralização em um sistema blockchain.

Resumo

Neste artigo apresentamos um novo paradigma de incentivo blockchain que permite novos tipos de aplicações descentralizadas enquanto melhora as aplicações existentes. No centro da nossa proposta está uma redefinição fundamental do que significa “descentralização” em blockchains. Os conluios estão no centro do motivo pelo qual os blockchains se tornam centralizados. Nós nos concentramos em um tipo particularmente importante de conluio em que uma coalizão de nós – ao longo do tempo – reúne seus recursos, colabora ativamente, melhora a eficiência do serviço e domina lentamente o mercado (por exemplo, o mercado de propostas em bloco), dificultando a concorrência de participantes menores com menos recursos. Afirmamos que esse fenômeno comum – que chamamos de ossificação – é um fator dominante na determinação do quão descentralizada é uma blockchain. A ossificação é galopante nas blockchains de hoje. Um exemplo familiar é o surgimento de pools de mineração, em que os nós têm um incentivo para ingressar em um pool e reduzir a variação da recompensa, em vez de operar sozinhos.

A ossificação é benéfica para uma economia fora das blockchains. É o processo pelo qual organizações centralizadas formam parcerias, investem nas parcerias e, com o tempo, crescem para se tornarem gigantes da indústria. Ossificar é a força motriz natural de uma economia. Conduz à racionalização de processos, à melhoria da eficiência, ao aproveitamento da economia de escala e aos efeitos de rede para fornecer serviços (ou bens) a um custo menor. No entanto, nas blockchains, a ossificação é uma força centralizadora que deve ser combatida. Infelizmente, as blockchains atuais não possuem mecanismos para resistir à ossificação e sucumbiram em grande parte às forças ossificantes em toda a pilha de protocolos.

Definimos um sistema descentralizado como um sistema onde não há incentivo para a ossificação de qualquer subconjunto de nós. Tornar um sistema blockchain resistente à ossificação requer novos mecanismos de incentivo além do que está disponível nas blockchains existentes. Propomos um novo mecanismo de recompensa no qual os nós são recompensados ​​pela execução colaborativa de tarefas (como minerar um bloco ou fornecer um serviço de aplicativo) com um conjunto diversificado de usuários. O mecanismo de recompensa é resistente a Sybil: uma parte não pode fingir que colabora com outros quando na verdade está apenas a colaborar consigo mesma. É importante ressaltar que nosso mecanismo incentiva a colaboração com diversas entidades ao longo do tempo, ao mesmo tempo que penaliza conjuntos de conluio estáticos. Ao definir colaborações como um gráfico acíclico direcionado enraizado (DAG), calculamos recompensas como um valor Shapley assimétrico com pesos dependentes de DAG cuidadosamente escolhidos para fornecer resistência a Sybil. Ao contrário dos blockchains existentes, onde as colaborações (por exemplo, atribuições de comitês) são computadas por algoritmos, deixamos a escolha da colaboração e dos colaboradores como uma decisão subjetiva feita exclusivamente pelos usuários. Quaisquer falhas no serviço prestado levam ao corte apenas do iniciador da colaboração e não dos colaboradores individuais.

As implicações do design do nosso mecanismo são muitas. É naturalmente resistente à ossificação, pois um grupo de nós que colaboram consistentemente apenas entre si e não com outros nós será penalizado. Sem ossificação, mesmo os pequenos participantes (por exemplo, nós com uma participação relativamente baixa) podem competir formando colaborações com outros nós. Além disso, é do interesse dos nós serem tão inclusivos quanto possível nas suas colaborações. Em vez de uma economia de competição que leva à centralização, podemos ter uma economia de inclusão, colaboração e comunidade.

Proibir a ossificação não significa que a inovação e a eficiência do sistema estagnariam. Os nós ainda competem entre si, o que incentiva a inovação, só que agora todos os outros nós também estão envolvidos na competição através de colaborações. No entanto, destacamos que existem diferenças importantes no tipo de serviços adequados para uma economia não ossificada em comparação com uma economia ossificada. Numa coligação ossificada bem-sucedida, os participantes têm relações de confiança profundamente enraizadas entre si, barreiras de comunicação mais baixas e métodos de serviço altamente otimizados desenvolvidos a partir de anos de experiência no domínio. Por outro lado, serviços onde a eficiência, a qualidade ou o custo são importantes podem até exigir ossificação. Afirmamos que tais serviços são, portanto, inadequados para implementação em blockchains. Por exemplo, um serviço de nuvem implementado em uma blockchain não será capaz de igualar a eficiência dos provedores de nuvem centralizados, a menos que haja alguma ossificação na própria blockchain (por exemplo, na camada 2 usada pelo serviço). Uma ressalva é que tais serviços ainda podem ser adequados para blockchains se o valor principal não vier da eficiência do serviço, mas da transparência, segurança e descentralização do serviço. Isto é, por exemplo, se uma nuvem menos eficiente, mas transparente, segura e descentralizada for valiosa para certos casos de uso, ela poderá muito bem ser implementada em um blockchain.

Por outro lado, serviços onde as qualidades humanas de confiança, criatividade, relacionamento e conexão, bom senso, inteligência, moralidade e ética, empatia, etc. – para citar alguns – são importantes podem beneficiar da implementação numa blockchain não ossificada. Por exemplo, um serviço onde os usuários podem consultar, interagir ou obter serviços de coalizões de especialistas em todo o mundo em um determinado domínio pode se beneficiar como uma aplicação blockchain. Como exemplo simples, podemos ter um serviço onde os pacientes interagem e obtêm aconselhamento holístico de um grupo colaborativo de médicos de diversas especialidades, em vez de ter que interagir com um médico de cada vez através de encaminhamentos demorados. Tal como antes, tais serviços também podem ser implementados de uma forma ossificada. Mas um serviço não ossificado oferece propriedades únicas, como menor preconceito subjetivo, maior confiança e criatividade radical, que são difíceis de alcançar numa organização centralizada e entrincheirada. Por exemplo, existem hoje muitas plataformas Web-2 que permitem aos utilizadores finais ligarem-se e obterem serviços de especialistas do domínio.2 Mas essas interações ocorrem frequentemente com especialistas individuais ou com uma equipa ossificada de especialistas, e raramente com uma “amostra aleatória” de especialistas. Isto ocorre porque uma plataforma centralizada não oferece incentivos para que os especialistas colaborem com um conjunto diversificado de outros especialistas. Observamos que os tipos de serviços que afirmamos serem adequados para blockchains não são necessariamente novos – muitos blockchains de redes sociais já existem hoje; serviços de execução confiáveis ​​têm sido a marca registrada dos blockchains desde o início; existem muitos blockchains e dapps para a compra de mídia digital criativa ou arte. No entanto, mesmo que a aplicação não seja nova, os nossos incentivos anti-ossificação podem criar uma estrutura de incentivos fundamentalmente diferente para os prestadores de serviços colaboradores e, consequentemente, uma experiência de serviço rica e humana para os seus utilizadores finais.

Um benefício secundário do nosso design proposto é que ele resolve naturalmente o problema de escalabilidade dos blockchains. Ao criar um bloco de forma colaborativa, um grupo de mineradores pode processar um número muito maior de transações em comparação com a publicação individual dos blocos. O design que surge é diferente das soluções de escalonamento existentes, como fragmentação ou métodos de consenso DAG. Também no sharding, um grupo de mineradores (de diferentes shards) processa transações em paralelo para aumentar o rendimento. No entanto, um minerador é atribuído algoritmicamente a um fragmento, o que cria uma colaboração forçada. Por exemplo, um minerador que anteriormente se comportou mal (e, talvez, tenha sido cortado como resultado) pode continuar a receber fragmentos se tiver participação suficiente. Isto cria uma situação em que mineiros honestos são forçados a colaborar com um malfeitor conhecido. Em contraste, os mineradores escolhem subjetivamente seus colaboradores no projeto proposto. É improvável que um nó mal-intencionado conhecido seja escolhido voluntariamente para uma colaboração por um nó honesto. Mudar a identidade através da adoção de uma nova chave pública e da transferência de participação não ajuda o malfeitor. Nosso método proposto atribui uma pontuação de importância a cada chave pública. A importância é uma medida de quanto um nó colaborou com um conjunto diversificado de nós no passado. Ao contrário dos tokens, a importância é conquistada por algoritmos ao longo do tempo e não pode ser transferida facilmente entre contas. Um minerador pode, entre outros fatores, considerar a importância de um nó ao escolher colaboradores para evitar malfeitores. Semelhante ao sharding, em nosso método proposto, um nó com recursos limitados pode verificar o blockchain completo apenas com a ajuda de outros colaboradores ou nós mais capazes. Também é possível reduzir a latência de confirmação das transações. Ao permitir que os nós trabalhem em grupos de coalizão, podemos efetivamente reduzir o número de votos necessários para confirmar as transações, melhorando assim a latência.

Blockchains não são confiáveis ​​– é suficiente para um usuário ter confiança de que a maioria dos usuários é honesta, sem precisar confiar individualmente em qualquer usuário. Este princípio fundamental informou o design e a inovação do blockchain ao longo dos anos. Mesmo nos métodos da camada 2, onde os usuários são obrigados a confiar em um provedor individual (por exemplo, o sequenciador em um rollup), são fornecidos mecanismos através dos quais o provedor é cortado por mau comportamento. O método que propomos é um afastamento marcante deste status quo. Não apenas pedimos aos nós que confiem individualmente em (um pequeno número de) outros nós para formar colaborações, como também cortamos explicitamente apenas o editor, mesmo que seja um nó colaborador que comprovadamente se desviou do protocolo. Dos vários exemplos destacados no artigo, apesar de ser um sistema sem confiança, as relações de confiança na forma de coligações ossificadas ocorrem quase invariavelmente porque é a acção racional para os utilizadores que procuram maximizar os seus retornos. Estas relações de confiança são difíceis de detectar, desincentivar ou banir. É, portanto, natural tentar ter mecanismos que encorajem que as relações de confiança sejam benéficas para o sistema global.

Principais contribuições

1. Propomos uma redefinição fundamental da descentralização em blockchains como a extensão da interação colaborativa que ocorre entre diversos conjuntos de usuários na rede, independentemente de como os recursos distorcidos são distribuídos entre os usuários.

2. Usando a proposta de bloco como exemplo concreto, fornecemos um mecanismo de incentivo que incentiva a descentralização. Sob este esquema, mostramos que os nós não têm incentivo para formar coalizões.

3. Mostramos como a escalabilidade do blockchain pode ser melhorada naturalmente usando nossa estrutura proposta.

4. Fornecemos discussões sobre a extensão da nossa estrutura a outras aplicações, como organizações autônomas descentralizadas e contratos inteligentes.

Perguntas abertas e discussão

1. Uma propriedade chave dos blockchains é o pseudonimato. No método proposto, os usuários precisam de uma plataforma através da qual possam descobrir, interagir e formar parcerias com outros usuários. Mesmo que a plataforma suporte interação anônima, o processo de colaboração pode revelar informações privadas sobre um usuário. Como permitir que os usuários colaborem enquanto mantêm suas identidades anônimas é uma questão importante. Os usuários do Sybil podem inundar a plataforma de comunicação com spam. Filtrar o spam é necessário para permitir a formação de relações de confiança significativas entre nós honestos.

2. Historicamente, as sociedades e organizações humanas foram estruturadas para ter uma liderança pequena (em relação ao tamanho da organização) centralizada. Isto é verdade mesmo nas coalizões ossificadas que ocorrem em blockchains. Quando os usuários são solicitados a realizar tarefas de forma colaborativa, é provável que surja no sistema uma estrutura semelhante de segregação entre líderes e trabalhadores. Ou seja, alguns usuários podem preferir liderar enquanto outros preferem ser liderados. Isto é particularmente importante em aplicações onde as colaborações exigem uma interação significativa entre humanos. O impacto de tal segregação na descentralização e no valor proporcionado pela rede é um aspecto importante que precisa ser estudado.