Creando un ecosistema DeFi altamente escalable y resistente al MEV utilizando Arbitrum y servicios de secuenciación justos
Este artículo es una traducción de Creating a Highly Scalable and MEV-Resistant DeFi Ecosystem Using Arbitrum and Fair Sequencing Services traducido por Ari Kiry y revisado por Comunidad de Chainlink en español.
La economía de los contratos inteligentes ha creado un amplio ecosistema de aplicaciones descentralizadas en tan solo unos años, sosteniendo mercados únicos como finanzas descentralizadas (DeFi), tokens no fungibles (NFT), juegos “play-to-earn” y muchos más. Pero para que esta economía pueda añadir a los próximos 100 millones de usuarios y se convierta en el sistema dominante de acuerdos contractuales, tendrá que escalar su capacidad de procesar transacciones y reducir los efectos nocivos del valor extraíble por mineros (MEV) para poder mantener el nivel necesario de confianza. En este post, exploramos la solución recomendada por Chainlink para escalar contratos inteligentes en Ethereum, Arbitrum, y cómo Arbitrum y Chainlink están explorando soluciones para crear contratos inteligentes más justos erradicando el MEV.
Hay muchos enfoques en cuanto a la escalabilidad, y las soluciones de capa 2 (L2) que utilizan la tecnología conocida como “rollups” se están convirtiendo en la principal forma de escalar ecosistemas existentes como Ethereum. Esto se debe en gran medida a la capacidad de los rollups de lograr procesar transacciones de forma escalable para contratos inteligentes existentes, manteniendo la compatibilidad con otras dApps escritas también en lenguajes como Solidity y proporcionando las garantías de seguridad subyacentes de la red de Ethereum capa 1 (L1).
Por desgracia, los rollups también están sujetos a algunas formas de MEV que afectan a las blockchains L1, limitando de igual modo su fiabilidad. MEV es un subproducto de los mineros/secuenciadores pudiendo elegir el orden de las transacciones dentro de los bloques que producen, permitiéndoles manipular este orden para su propio beneficio a expensas de otros mediante técnicas como el frontrunning y el sandwiching. MEV hace que cualquier proceso con una base en el tiempo sea corruptible, limitando en gran medida la fiabilidad de un contrato inteligente y frenando la adopción de nuestra industria.
Para subsanar al máximo el problema del MEV, el equipo de Chainlink ha estado desarrollando una solución: los servicios de secuenciación justos (FSS por sus siglas en inglés), un servicio de ordenamiento de transacciones descentralizado que hace que el ordenamiento temporal de las transacciones sea justo y predecible para todos los usuarios. Al utilizar FSS como método para ordenar transacciones, la economía de contratos inteligentes puede lograr simultáneamente la escalabilidad mediante los principales rollups, como Arbitrum, y mitigar los efectos del MEV que socavan la confianza, si se aplica FSS a esa misma L2.
En este artículo, describimos brevemente la tecnología rollup y sus principales ventajas, exploramos el optmistic rollup más usado, así como la solución recomendada por Chainlink para escalar de forma justa sus contratos inteligentes en Ethereum, Arbitrum, y analizamos cómo Arbitrum está explorando integrar FSS para minimizar el MEV, restaurando la imparcialidad al ordenar transacciones.
¿Qué son los Rollups y sus principales ventajas?
Normalmente, los rollups trasladan la computación necesaria para ejecutar transacciones desde la blockchain L1 a una red off-chain L2 que las realiza a un menor coste. Los rollups mantienen la seguridad de la blockchain subyacente a la que dan soporte publicando los datos de la transacción y una prueba comprimida de su computación off-chain, donde pueden ser impugnadas/invalidadas.
En un sentido un poco más técnico, los datos de las transacciones, que pueden ser cientos de transacciones independientes, se agrupan en una única transacción rollup que se publica en la blockchain L1. Los nodos que operan el rollup generan entonces un nuevo estado raíz (state root), es decir, un hash criptográfico del estado actual de la red que también se publica en la blockchain L1 como afirmación que respalda su trabajo. Después, se verifica la legitimidad de la afirmación mediante una prueba de validez (generando una prueba de conocimiento cero) o una prueba de fraude (demostrando retroactivamente que una raíz de estado es incorrecta). Las pruebas de validez se asocian a los zkRollups, mientras que las pruebas de fraude se asocian a los Optimistic Rollups.
En el caso de los Optimistic Rollups, tras una afirmación, hay un periodo de disputa (normalmente una semana) en el que cualquiera puede publicar una prueba de fraude si cree que un estado raíz es incorrecto. Si no se publica ninguna prueba de fraude durante este periodo, la transacción se acepta como válida, de ahí el nombre “optimista “. Sin embargo, si se crea una prueba de fraude, entonces la transacción en cuestión se ejecuta total o parcialmente en la red L1 para ver si el resultado entra en conflicto con la afirmación. Si los resultados de la ejecución on-chain no coinciden con la afirmación, esa afirmación (estado raíz) y cualquier otra afirmación posterior se revierten y el stake de la entidad que hizo la afirmación sufre una penalización. Si se comprueba que la afirmación original es cierta, entonces la entidad que lanzó la falsa alerta es sancionada.
Dado que todos los datos de las transacciones de un Optimistic Rollup se almacenan directamente en la red L1, cualquiera que ejecute un nodo rollup puede generar el último estado de la cadena rollup y publicar una prueba de fraude según sea necesario. Mediante este diseño, sólo se necesita una entidad honesta que compruebe el estado de una red rollup optimista para que los fondos de los usuarios estén seguros. Si un usuario decide realizar este trabajo por sí mismo, no necesita confiar en ninguna entidad externa para la seguridad de sus fondos. Además, este diseño permite a los usuarios forzar un retiro hacia la blockchain L1 en cualquier momento, lo que significa que los fondos del usuario nunca pueden quedar atrapados en la red L2.
El hecho de trasladar la mayor parte del trabajo de ejecución fuera de la cadena y almacenar sólo una pequeña cantidad de datos en la blockchain L1 significa que los rollups L2 proporcionan un nivel de seguridad similar y por sólo una fracción de los costes. Gracias a estas ventajas, los rollups se han convertido en la principal opción de escalabilidad de blockchains como Ethereum, lo que en última instancia ha permitido una mayor adopción, ya que más usuarios pueden permitirse interactuar con las aplicaciones y éstas pueden ejecutarse a velocidades casi en tiempo real para atender a mercados que se mueven con rapidez.
Protocolo Optimistic Rollup de Arbitrum
El rollup L2 líder por su historial de operaciones, tamaño de la comunidad y valor asegurado es Arbitrum. Arbitrum ha despertado un gran interés en la comunidad más amplia de criptomonedas porque ha sido uno de los pioneros en la tecnología rollup y está respaldado por un equipo líder de la industria. El equipo de Offchain Labs, la empresa de desarrollo detrás de Arbitrum, está formado por destacados informáticos especializados en criptografía y tecnología blockchain, entre los que se encuentran el ex director de tecnología de la Casa Blanca Ed Felten y los doctores de Princeton Steven Goldfeder y Harry Kalodner.
Algunas de las ventajas para equipos de desarrollo que despliegan en Arbitrum incluyen la total compatibilidad EVM, lo que significa que Arbitrum puede ejecutar contratos inteligentes Solidity no modificados y ejecutar transacciones igual que Ethereum usando las herramientas e infraestructura existentes. Además, Arbitrum es sumamente escalable con un coste mínimo de transacción ya que utiliza el modelo Optimistic Rollup moviendo la computación del contrato y almacenamiento de estado fuera de la cadena.
Los rollups de Arbitrum usan un innovador mecanismo de prueba de fraude interactivo como una manera altamente eficiente y de bajo coste de probar fraude en la blockchain subyacente. El diseño de prueba de fraude interactivo de Arbitrum implica un protocolo de ida y vuelta referenciado por un contrato en L1, que disecciona la disputa en un cálculo de un solo paso y se ejecuta en la red Ethereum en lugar de alternativas de mayor coste como la reejecución completa de la transacción en cuestión. El enfoque de Arbitrum conduce a ciertas propiedades poderosas, como permitir un límite de gas por transacción mucho más alto respecto a Ethereum, así como eliminar los límites de tamaño de un contrato inteligente en Arbitrum.
Es importante destacar que estas características de escalabilidad se logran de una manera que reduce considerablemente cualquier requisito de confianza en lo que respecta su relación con Ethereum L1, ya que la seguridad de Arbitrum está arraigada a Ethereum, permitiendo que cualquier parte garantice resultados correctos en L2. Al no comprometer la seguridad para escalar los contratos inteligentes de Ethereum, el ecosistema en su conjunto puede escalar con facilidad y sostener aplicaciones más avanzadas. Para obtener más información, consulta el documento “Arbitrum Protocol Deep Dive”. Además de integrar soporte para los feeds de precios Chainlink, numerosos proyectos DeFi líderes han sido lanzados ya en la red Arbitrum One. El emergente ecosistema de dApps en Arbitrum One se puede explorar hoy usando el Arbitrum Portal.
Reducir MEV con servicios de secuenciación justos
En el marco de la colaboración entre Offchain Labs y Chainlink Labs, ambos equipos están trabajando para minimizar el MEV explorando la aplicación de los servicios de secuenciación justos (FSS), una solución descentralizada para ordenar las transacciones con el fin de mitigar los efectos perjudiciales del MEV. FSS utiliza redes descentralizadas de oráculos que incluyen nodos Chainlink para recoger transacciones de usuarios off-chain, generar un consenso descentralizado para ordenar las transacciones y enviar las transacciones ordenadas utilizando el protocolo Arbitrum, de forma descentralizada. Nos entusiasma enormemente trabajar con Offchain Labs para ver cómo FSS ayuda a descentralizar el secuenciador Arbitrum y reducir al mínimo el MEV.
Tal y como explicó el director científico de Chainlink Labs, Ari Juels, en su presentación de la SmartCon 2021, FSS planea el despliegue en dos fases. La primera fase implica un ordenamiento causal seguro (atomic broadcast), en el que las transacciones de los usuarios son primero encriptadas por los usuarios para ocultar los detalles de la transacción, ordenadas por una red descentralizada de oráculos, y luego descifradas para su ejecución por el protocolo Arbitrum. Así, la información útil de la transacción no será visible para los nodos antes de que comience el proceso de ordenación, lo que evita la posibilidad de adelantar transacciones (front-run) a causa de una visibilidad temprana.
En la segunda fase, en la que se centra la colaboración con Arbitrum, se implementarán los protocolos de ordenación (consenso) Aequitas (entre cuyos coautores se encuentran Ari Juels, de Chainlink Labs, y Steven Goldfeder, de Arbitrum) en FSS para ordenar las transacciones en función del tiempo de recepción de la supermayoría. Esto ayuda a imponer una política de ordenación basada en “primero en entrar, primero en salir” (first-in, first-out o FIFO) que, combinada con el cifrado de transacciones de la primera fase, proporciona una solución integral de defensa para la ordenación justa de transacciones de los usuarios. La tecnología que hace posible FSS se analiza en profundidad en la sección 5 del whitepaper de Chainlink 2.0.
En definitiva, la combinación de FSS junto con el protocolo Arbitrum ayudaría a proporcionar a los usuarios un mayor grado de garantía de que el orden de sus transacciones no será manipulado, tales garantías son cada vez más importantes a medida que más dApps se despliegan en Arbitrum One y el valor total bloqueado en la red aumenta. Además, FSS aumentaría la fiabilidad del protocolo de Arbitrum al crear un secuenciador descentralizado, reduciendo el riesgo de tiempo de inactividad. La combinación perfecta de las capacidades avanzadas del rollup L2 de Arbitrum y la imparcialidad de las transacciones proporcionada por FSS, hace que Arbitrum sea la solución recomendada por Chainlink para escalar Ethereum a miles de millones de usuarios en todo el mundo, para todas las dApps.
“Descentralizar el secuenciador del protocolo Arbitrum ha sido uno de nuestros objetivos a largo plazo para reducir requisitos de confianza y ofrecer a los usuarios fuertes garantías para evitar MEV. Estamos encantados de estudiar cómo implementar FSS en Arbitrum en una colaboración de largo recorrido con Chainlink Labs, que cuenta con un equipo muy experimentado, un enfoque centrado en la investigación académica y un éxito probado en la creación de soluciones de oráculo seguras y fiables para contratos inteligentes de alto valor”, declaró Steven Goldfeder, cofundador de Offchain Labs.
“Estamos impresionados con el lanzamiento de Arbitrum One, que ofrece al ecosistema existente de Ethereum una solución de escalado muy necesaria y fácil de integrar, manteniendo las propiedades de seguridad de Ethereum L1. Chainlink Labs ha estado involucrado en una colaboración a largo plazo con Offchain Labs para explorar la integración de FSS en Arbitrum debido a la experiencia técnica del equipo y el enfoque basado en la investigación académica. Estamos muy contentos de poder establecer un nuevo estándar en la industria para el ordenamiento justo y descentralizado de transacciones y permitir a los desarrolladores construir aplicaciones de contratos inteligentes altamente escalables y resistentes a MEV”, declaró Sergey Nazarov, cofundador de Chainlink.
