a16z ทีมวิจัยได้เสนอแนวคิด “คุณภาพของสายโซ่ที่แข็งแกร่ง” (SCQ) ซึ่งขยายคุณภาพของสายโซ่ตามแบบดั้งเดิม (CQ) จากการเฉลี่ยข้ามเวลาไปสู่การจัดสรรอย่างละเอียดภายในแต่ละบล็อก: การถือครอง 3% ของปริมาณการ staking จะทำให้ได้การรับประกันพื้นที่บล็อก 3% ในแต่ละบล็อก บทความนี้จัดทำโดย 動區動趨 แปลและจัดทำรายงานวิจัยจาก a16z Crypto
(บทนำ: การเกิดการจัดเรียงบล็อกสองครั้งของบิตคอยน์อย่างหายาก: Foundry USA ขุดได้ 7 บล็อกติดต่อกันเอาชนะ AntPool ความกังวลเรื่องการรวมศูนย์ในเหมืองปรากฏขึ้น)
(ข้อมูลพื้นฐาน: Vitalik ได้กำหนดบทบาทใหม่ของ Ethereum ว่าเป็น “เทคโนโลยีที่หลบภัย” โดยมีสามกลไกที่ทำให้การตรวจสอบบนสายโซ่กลายเป็นอดีต)
สารบัญบทความ
Toggle
- จาก CQ สู่ SCQ: การเปลี่ยนแปลงพื้นฐานของความละเอียด
- ช่องทางเสมือน: ชั้นนามธรรมทางเศรษฐกิจของ SCQ
- ความสัมพันธ์ทางทฤษฎีกับการต่อต้านการเซ็นเซอร์ของ SCQ
- วิธีการได้รับ SCQ ในการปฏิบัติ
- นอกเหนือจาก SCQ: ปัญหาการจัดลำดับธุรกรรมที่เปิดกว้าง
คุณสมบัติด้านความปลอดภัยหลักของโปรโตคอลบล็อกเชน มักถูกวัดโดย “คุณภาพของสายโซ่” (Chain Quality, CQ): สหพันธ์ของโหนดที่ถือครอง X% ของปริมาณการ staking ของเครือข่ายควรจะมีโอกาส X% ในการเป็นผู้ผลิตบล็อกในแต่ละบล็อก คุณสมบัตินี้ถือว่ามีความเพียงพอในบล็อกเชนที่มีอัตราการส่งข้อมูลต่ำในช่วงแรก: เมื่อปริมาณธุรกรรมในแต่ละบล็อกมีขีดจำกัด ใครที่ผลิตบล็อกก็แทบจะเท่ากับว่าใครควบคุมเนื้อหาทั้งหมดในบล็อกนั้น
อย่างไรก็ตาม เมื่อบล็อกเชนสมัยใหม่มีอัตราการส่งข้อมูลที่เพิ่มขึ้นอย่างมาก ขนาดของบล็อกเดียวสามารถรองรับธุรกรรมได้หลายร้อยถึงหลายพันรายการ CQ แบบดั้งเดิมจึงไม่เพียงพอในการอธิบายความเป็นธรรมของการจัดสรรพื้นที่บล็อก (blockspace) ทีมวิจัยของ a16z จึงได้เสนอแนวคิด “คุณภาพของสายโซ่ที่แข็งแกร่ง” (Strong Chain Quality, SCQ) ที่ขยายขอบเขตการคุ้มครองจาก “อัตราการผลิตบล็อกเฉลี่ยข้ามเวลา” ไปยัง “อัตราการจัดสรรพื้นที่ภายในแต่ละบล็อก”
จาก CQ สู่ SCQ: การเปลี่ยนแปลงพื้นฐานของความละเอียด
การคอมพิวเตอร์แบบกระจายดั้งเดิมแบ่งผู้เข้าร่วมออกเป็นฝ่ายที่ซื่อสัตย์และฝ่ายที่เป็นอันตราย โดยการกระทำที่ซื่อสัตย์ถือว่าเป็นส่วนหนึ่งของสมมุติฐานในโมเดล ไม่มีความจำเป็นต้องมีแรงจูงใจเพิ่มเติม แต่โมเดลเศรษฐศาสตร์การเข้ารหัสจะมองว่าผู้เข้าร่วมทั้งหมดเป็นผู้กระทำที่มีเหตุผลซึ่งมีฟังก์ชันประโยชน์ที่ไม่รู้จัก เป้าหมายของการออกแบบโปรโตคอลคือการทำให้พฤติกรรมการเพิ่มผลกำไรสอดคล้องกับทิศทางความสำเร็จของโปรโตคอล
ภายใต้กรอบนี้ CQ แบบดั้งเดิมถูกกำหนดอย่างเป็นทางการว่า: สหพันธ์ที่ถือครอง X% ของปริมาณการ staking ของเครือข่าย หลังจากเวลาที่เสถียรทั่วโลก (GST) จะมีโอกาส X% ในการเป็นผู้ผลิตบล็อกในแต่ละบล็อกที่เข้าสู่สายโซ่ บล็อกที่เบี่ยงเบนจากคุณสมบัตินี้อาจทำให้สหพันธ์เฉพาะสะสมรางวัลเกินจริงและทำลายโครงสร้างแรงจูงใจในการกระทำที่ซื่อสัตย์ซึ่งเป็นภัยคุกคามต่อความปลอดภัยของโปรโตคอล
SCQ จะผลักดันการคุ้มครองนี้ไปอีกขั้น: สหพันธ์ที่ถือครอง X% ของปริมาณการ staking ของเครือข่าย หลังจาก GST จะสามารถควบคุมพื้นที่บล็อก X% ในแต่ละบล็อก ความแตกต่างที่สำคัญอยู่ที่คำว่า “ในแต่ละบล็อก” — ไม่ใช่ค่าเฉลี่ยตามเวลา แต่เป็นการจัดสรรที่แม่นยำเป็นบล็อก
ช่องทางเสมือน: ชั้นนามธรรมทางเศรษฐกิจของ SCQ
SCQ โดยนัยได้สร้างแนวคิดนามธรรม “ช่องทางเสมือน” (virtual lanes): โหนดที่มีการ staking แต่ละโหนดในแต่ละบล็อก จะมีช่องทางพื้นที่บล็อกที่มีสัดส่วนคงที่เฉพาะของตนเอง
จากมุมมองทางเศรษฐศาสตร์ การถือครองช่องทางเสมือนเท่ากับการถือครองสินทรัพย์ทางการผลิต — ช่องทางนี้สามารถสร้างรายได้จากค่าธรรมเนียมและผลตอบแทน MEV หน่วยงานภายนอกต้องสะสมปริมาณการ staking อย่างต่อเนื่องเพื่อให้ได้และรักษาช่องทางเหล่านี้ ซึ่งสร้างความต้องการอย่างต่อเนื่องสำหรับโทเค็น L1 พื้นฐาน ยิ่งช่องทางสามารถสร้างมูลค่าเศรษฐกิจได้มากเท่าใด แรงจูงใจในการ staking ก็จะยิ่งแข็งแกร่งขึ้น และความสามารถในการจับมูลค่าของโทเค็น L1 ก็จะเพิ่มขึ้นตามไปด้วย
กรอบนามธรรมนี้ยังให้การรับประกันการต่อต้านการเซ็นเซอร์ (censorship resistance) ที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้น ซึ่งสะท้อนอยู่ในคุณสมบัติความถูกต้อง (validity property) ของโปรโตคอล SCQ น่าสังเกตว่า SCQ ไม่ได้กำหนดให้ธุรกรรมที่ซื่อสัตย์ทั้งหมดต้องถูกนำเข้ามา — ในสถานการณ์จริงที่ความต้องการพื้นที่บล็อกเกินความจุ ความต้านทานการเซ็นเซอร์ที่สมบูรณ์แบบในอุดมคติไม่สามารถบรรลุได้ แนวคิดการออกแบบของ SCQ คือ: ในขอบเขตความจุที่จำกัด ให้การรับประกันงบประมาณการนำเข้าธุรกรรมสำหรับแต่ละโหนดที่มีการ staking
ความสัมพันธ์ทางทฤษฎีกับการต่อต้านการเซ็นเซอร์ของ SCQ
การวิจัยล่าสุดได้เน้นความสำคัญของโปรโตคอล “การต่อต้านการเซ็นเซอร์ทันที” — ข้อมูลนำเข้าของฝ่ายที่ซื่อสัตย์ควรจะถูกนำเข้าทันที (ไม่ใช่ในที่สุด) SCQ สามารถมองว่าเป็นเวอร์ชันขยายของคุณสมบัตินี้ภายใต้ข้อจำกัดความจุบล็อกที่แน่นอน
บนพื้นฐานของโปรโตคอลการเห็นร่วมแบบ PBFT แบบเดิม โปรโตคอล MCP (Multi-proposer Consensus Protocol) ได้รับการเสนอเป็นโมดูลเพิ่มเติมเพื่อให้มีคุณสมบัติต่อต้านการเซ็นเซอร์ MCP ยังตอบสนองคุณสมบัติ SCQ โดยการจัดสรรพื้นที่บล็อกตามสัดส่วนการ staking (ดูรายละเอียดในเอกสาร MCP หมวด 5.3) โปรโตคอล BFT สถาปัตยกรรม DAG ที่มีอยู่เสนอเส้นทางการดำเนินการแบบหลายเขียนในหน่วยความจำ (mempool) ซึ่งยังสามารถให้การรับประกันการต่อต้านการเซ็นเซอร์ในระดับหนึ่ง
อย่างไรก็ตาม การดำเนินการมาตรฐานของโปรโตคอลเหล่านี้ไม่ได้เข้าถึง SCQ อย่างเคร่งครัด เนื่องจากผู้นำ (leader) ยังคงสามารถเลือกที่จะเลื่อนการประมวลผลชุดธุรกรรมเฉพาะได้ การปรับแต่งโปรโตคอลเหล่านี้สามารถทำให้พวกเขากลับมารองรับความต้องการ SCQ ได้ กลไกการบังคับการนำเข้าธุรกรรม (forced transaction inclusion) ก็เป็นทิศทางการวิจัยที่เกี่ยวข้อง โดย EIP-7805 เป็นข้อเสนอเฉพาะในระบบนิเวศของ Ethereum
MCP ยังแสดงให้เห็นถึงวิธีการได้รับคุณสมบัติด้านความเป็นส่วนตัวที่แข็งแกร่งขึ้น: ผู้ถือการ staking สามารถสร้าง “ช่องทางส่วนตัวเสมือน” ซึ่งเนื้อหาของช่องทางจะถูกเปิดเผยเมื่อบล็อกทั้งหมดเปิดเผยเท่านั้น คุณสมบัตินี้จะถูกอภิปรายเพิ่มเติมในการวิจัยในอนาคต
วิธีการได้รับ SCQ ในการปฏิบัติ
บนพื้นฐานของโปรโตคอล BFT แบบดู (view-based) ที่มีอยู่ เพียงแค่สองรอบการสื่อสารและการปรับเปลี่ยนเล็กน้อยสองรายการ ก็สามารถทำให้เกิดการคุ้มครอง SCQ หลังจาก GST โปรโตคอลร่างมีดังนี้:
รอบแรก: ผู้เข้าร่วมแต่ละคนจะกระจายข้อมูลนำเข้าที่ได้รับการรับรอง (certified input) ไปยังทุกฝ่าย
รอบที่สอง: หลังจากได้รับข้อมูลนำเข้าที่ได้รับการรับรองจากผู้เข้าร่วม i จะเพิ่ม i ลงในรายการการนำเข้าของตน (inclusion list) ผู้เข้าร่วมแต่ละคนจะส่งรายการการนำเข้าของตนไปยังผู้นำ ซึ่งในทางปฏิบัติถือเป็นคำมั่นสัญญาว่าจะยอมรับเฉพาะบล็อกที่มีข้อมูลนำเข้าทั้งหมดในรายการ
ขั้นตอนการเสนอ BFT: หลังจากผู้นำได้รับข้อมูลเหล่านี้ จะนำการรวมกันของรายการการนำเข้าทั้งหมดเข้าไปในบล็อก
ขั้นตอนการลงคะแนน BFT: ผู้เข้าร่วมจะลงคะแนนเฉพาะบล็อกที่มีข้อมูลนำเข้าทั้งหมดในรายการของตน
ร่างโปรโตคอลนี้สามารถแปลงเป็นโปรโตคอลที่สมบูรณ์ซึ่งจะตอบสนอง SCQ หลังจาก GST ให้การต่อต้านการเซ็นเซอร์ และรักษาความสามารถในการมีชีวิตอยู่ (liveness) ในกรณีที่มีผู้นำที่ซื่อสัตย์ หากต้องการให้ SCQ บรรลุในช่วงเวลาก่อน GST ยังต้องรอให้มีโหนดจำนวนเพียงพอหรือรายการที่形成จำนวนที่ถูกต้อง (quorum) การวิจัยล่าสุดได้พิสูจน์แล้วว่า SCQ และการต่อต้านการเซ็นเซอร์จำเป็นต้องเพิ่มการสื่อสารอีกสองรอบเหนือรอบการลงคะแนนในโปรโตคอล BFT แบบปกติ ซึ่งสอดคล้องกับการออกแบบของร่างโปรโตคอลข้างต้น
นอกเหนือจาก SCQ: ปัญหาการจัดลำดับธุรกรรมที่เปิดกว้าง
值得注意的是，SCQ 規定了每個聯盟能夠控制的區塊空間比例，但並未完整規範區塊空間內的交易執行順序。SCQ 可以被理解為：為每個質押節點在集合中保留空間，但對集合內交易的排序方式不作保證。
這為交易排序機制的設計開啟了豐富的研究空間，以進一步提升區塊鏈生態系統的公平性與效率。一個有前景的方向是按優先費用（priority fees）排序交易。在 Selfish Mining 問題（對應文獻中稱為 Ideal CQ）、Monad 的尾部分叉抵抗（tail forking resistance）、以太坊 LMD GHOST 協議（其 CQ 問題通常被稱為「重組」）等既有挑戰之外，SCQ 的引入為區塊鏈協議設計開闢了新的研究維度。排序機制的細節將在後續文章中進一步探討。
