a16z: 블록체인 메커니즘 설계의 8가지 과제

제목: "블록체인 메커니즘 설계가 어려운 8가지 이유"

작성자: Tim RoughGarden, A16z 암호화 연구원

컴파일: 0xxz, Gold Financial

에 대한 심층 연구 현장은 현실 세계에서 발생하는 문제가 잘 해결된 문제를 형편없이 위장한 것에 불과하다는 사실을 깨닫게 해 줄 것입니다. 예를 들어, 제가 알고리즘 기초를 가르칠 때 학생들은 최단 경로 계산이나 선형 프로그래밍으로 귀결되는 문제를 식별하는 방법을 배웁니다.

이러한 패턴 매칭은 메커니즘 설계에도 효과적입니다. 이는 원하는 결과를 얻기 위해 인센티브를 사용하는 "역 게임 이론"입니다. 메커니즘 설계의 도구와 교훈은 특히 경매 이론, 시장 설계, 사회적 선택 이론에 유용합니다.

Crypto와 web3에는 기계 설계 문제가 가득합니다. 교과서의 자료를 적용하고 오래된 아이디어에 새로운 변화를 주면 많은 문제가 해결될 수 있다고 생각할 수도 있습니다. 그러나 무허가형 블록체인 프로토콜의 고유한 과제와 한계로 인해 해결된 것처럼 보이는 문제의 기본 원칙을 다시 생각하게 되는 경우가 많습니다. 이는 web3의 메커니즘 설계를 복잡하게 만듭니다. 그러나 Web3 메커니즘 디자인을 그토록 매력적으로 만드는 것은 바로 이러한 과제입니다.

이 기사에서는 web3 메커니즘 디자인이 직면한 몇 가지 과제를 살펴보겠습니다. 이러한 문제는 암호화폐 사용자에게 익숙할 수 있지만 메커니즘 설계에 대한 더 깊은 이해는 모든 빌더에게 이러한 문제를 해결하는 것이 왜 그렇게 어려운지에 대한 새로운 관점을 제공해야 합니다. 메커니즘 설계자의 경우 새로운 애플리케이션을 고려하고 있다면 무허가 환경으로 인해 발생하는 문제에 관심이 있을 수 있습니다.

하지만 먼저 우리가 알아야 할 것은 메커니즘 디자인이란 무엇일까요?

메커니즘 디자인 분야의 형성은 컬럼비아 대학교 경제학자이자 나중에 노벨상 수상자인 William Vickrey가 공식적으로 2차 봉인 경매 방식을 제안했던 1961년으로 거슬러 올라갑니다. 이 경매 방식은 일찍이 작가 요한 볼프강 폰 괴테(Johann Wolfgang von Goethe)가 자신의 서사시 헤르만과 도로테아(Hermann and Dorothea)의 원고를 팔았을 때인 1797년 초에 사용되었으며, 19세기에는 우표 수집가들에 의해 널리 사용되었지만 1961년이 되어서야 비크리에 의해 공식적으로 제안되었습니다. 이제는 종종 "Vickrey 경매"라고 불립니다. Vickery 경매 모델에서는 최고 입찰자가 낙찰되지만 두 번째로 높은 입찰가를 지불합니다. 이러한 유형의 경매는 입찰자 사이에 진정한 선호도를 불러일으키고 가장 높은 견적에 따라 로트를 제공합니다.

Vickrey Auction은 현실 세계에 적용되어 이론을 알려주는 실천을 통해 새로운 상황에 적응하고 업데이트하는 우아하고 효율적인 디자인입니다. Vickery Auction과 마찬가지로, 공식적인 학문으로서의 메커니즘 디자인의 역사는 이론과 실천이 얽혀 있는 역사이며 심오하고 아름답습니다.

전략적 상호 작용의 차원을 설정하고 행동의 가장 합리적인 결과를 탐구하는 게임 이론과 달리 메커니즘 설계 분야는 게임에서 시작하는 것이 아니라 원하는 결과를 통해 시작됩니다. 메커니즘 설계의 목적은 원하는 결과(아마도 효율성, 공정성 또는 특정 동작을 특징으로 함)가 균형을 이루도록 특정 형태의 게임을 리버스 엔지니어링하는 것입니다. Vickery Auctions의 경우 참가자들이 불이익을 받지 않고 지불할 의사가 있는 최대 금액을 지불하도록 유도하는 것이 궁극적인 목표입니다.

Web3에는 메커니즘 디자인에 대한 많은 적용 기회가 있습니다. 예를 들어, 블록체인 프로토콜은 프로토콜 참가자가 (예상된 동작에서 벗어나지 않고) 무결성을 유지하면서 행동하는 결과를 얻고자 할 수 있습니다. 또는 프로토콜은 가장 가치 있는 거래에 블록 공간을 효율적으로 할당하기 위해 거래 가치에 대한 정확한 정보를 얻고자 할 수도 있습니다.

이러한 메커니즘 설계 문제는 항상 어려운 문제이며 블록체인 환경에서는 이러한 문제가 더욱 독특합니다.

1. 신뢰 부족

메커니즘을 실행할 신뢰할 수 있는 당사자가 없다면 블록체인 분야의 설계는 더욱 어려워질 것입니다.

무허가형 블록체인 프로토콜을 사용하는 요점은 어느 한 단체나 사람을 신뢰할 필요가 없으며, 프로토콜을 실행하는 충분한 노드가 정직하다는 "평균 수준" 신뢰 가정만 있다는 것입니다.

그러나 많은 블록체인 아키텍처의 아이러니는 프로토콜에 의해 유지 관리되는 가상 머신에서 실행될 체인 기록에 추가되는 모든 트랜잭션 배치가 단일 노드의 일방적인 결정의 산물이라는 것입니다.

이 노드를 신뢰할 수 있는지 알 수 없습니다.

이것이 블록체인 분야에서 Vickery 경매를 거의 볼 수 없는 이유입니다. Vickery 경매를 순진하게 구현하면 신뢰할 수 없는 블록 생산자에 의한 조작 문제에 빠르게 직면하게 됩니다. 문제는 블록 생산자가 곧 승자가 될 입찰가보다 약간 낮은 "실제 입찰" 가짜 입찰을 생성하여 승자가 (실제로 두 번째로 높은 입찰 대신) 거의 전체 입찰가를 지불하도록 강요할 수 있다는 것입니다. .

신뢰할 수 없는 블록 생산자의 가짜 입찰로 인해 Vickery Auction이 1차 가격 경매 모드로 되돌아가게 되었으며, 이는 web3에서 1차 가격 경매가 흔한 이유 중 하나입니다. ("신뢰할 수 있는 메커니즘"에 관한 최신 메커니즘 디자인 문헌도 신뢰할 수 없는 경매인의 경매 디자인을 고려하지만 다른 관점에서 봅니다.)

2 때때로 공모가 있습니다

블록체인 메커니즘 디자인의 또 다른 이유 가장 어려운 점은 블록체인 참여자 간의 공모 가능성입니다. 예를 들어, 차순위 경매는 보상금 지급과 쉽게 결탁될 수 있습니다. 아이디어는 간단합니다. 낙찰자가 두 번째로 높은 입찰가를 지불하기 때문에 입찰자는 두 번째로 높은 입찰자에게 뇌물을 주어 훨씬 낮은 가격으로 입찰할 수 있습니다.

메커니즘 설계에 관한 학술 문헌은 이 문제에 대해 그다지 걱정하지 않습니다. 그 이유 중 하나는 특히 보상금 지급에 관한 담합이 현실 세계에서 달성하기 어렵다는 점일 수 있습니다. 담합 후 승자가 뇌물 지급을 거부할 수 있어 신뢰성 있는 보상금을 받기 어렵다. (속담처럼: "도둑들 사이에는 정의가 없습니다.")

그러나 블록체인의 맥락에서 잠재적인 공모자들은 종종 스마트 계약을 사용하여 공모가 실제로 이루어지도록 신뢰할 수 있는 약속을 제공할 수 있습니다. 두 번째 이유는 보상금과의 담합을 금지하는 메커니즘, 즉 견적만 제공하고 다른 것은 제공하지 않는 "가격 공개" 메커니즘이 부족하기 때문입니다.

더욱 나쁜 것은 프로토콜 사용자가 서로 공모할 뿐만 아니라 (신뢰할 수 없는) 블록 생산자와도 공모할 수 있다는 것입니다(실제 경매에서 입찰자와 경매인 간의 공모와 동일).

이 마지막 종류의 공모에 대한 저항은 Ethereum의 EIP-1559 거래 수수료 메커니즘에서 거래 수수료를 소진시키는 주요 동기 중 하나입니다. "소각"(또는 블록 생산자로부터 이러한 수익을 원천징수)하지 않고 블록 생산자와 최종 사용자는 보상 지불을 통해 공모하고 메커니즘이 부과하려는 유보 가격에서 벗어날 수 있습니다.

3. 법치에만 의존할 수는 없습니다

담합 문제는 분명히 새로운 문제가 아닙니다. 이는 수세기 동안 실제 역학을 괴롭혀왔지만 메커니즘 설계 문헌을 살펴보면 이 문제가 얼마나 적은지 알면 놀랄 것입니다. 이 문헌은 메커니즘을 일방적으로 조작하려는 개별 행위자의 동기를 정면으로 다루지만 일반적으로 이 문제는 아직 예상하지 못한 "법치" 개념에 맡깁니다. 예를 들어, 메커니즘의 참가자는 공모하지 않겠다고 규정하는 법적 계약에 서명할 수 있습니다. 공모가 발견되면 법적 채널로 회부됩니다. 메커니즘 설계자는 공모를 상대적으로 쉽게 감지할 수 있는 메커니즘을 만들어 도움을 줄 수 있습니다.

메커니즘 디자인 문헌에는 대부분 암묵적인 비밀이 있습니다. 바로 법치에 대한 의존입니다. 무허가형 블록체인 프로토콜 영역에 법치가 없다고 말할 수는 없지만(법 집행 기관이 무허가형 블록체인에서 범죄를 성공적으로 기소하는 경우가 종종 있습니다), 법치주의 정도는 기존 메커니즘 설계 애플리케이션보다 훨씬 덜 일반적입니다. .

메커니즘 외부에서 법치에 의존할 수 없다면, 메커니즘 내에서 문제를 해결하는 것은 디자이너의 책임입니다. 이 접근 방식은 블록체인 분야의 메커니즘 설계 결정에서 널리 사용됩니다. 특히 이더리움 프로토콜에서는 EIP-1559 기본 수수료 수익을 소각하는 것부터 합의 프로토콜에서 오작동하는 검증인을 삭감하는 것까지 사례가 많습니다.

4. 더 넓어진 디자인 공간

web3의 디자인 공간은 메커니즘 디자이너들이 익숙했던 것보다 더 큽니다. 따라서 디자이너는 주어진 문제를 다시 생각해야 합니다. 예를 들어, 많은 메커니즘에는 전통적인 메커니즘 설계 애플리케이션에서 미국 달러와 같은 법정 화폐로 이루어지는 지불이 포함됩니다. 많은 블록체인 프로토콜에는 자체 기본 통화가 있으며 프로토콜 내의 메커니즘은 이러한 통화를 조작할 수 있습니다.

전통적인 메커니즘 설계에 대한 기사를 썼다면 메커니즘 설명의 일부가 "새로운 통화를 인쇄하여 참가자 그룹에 배포합니다."라고 상상해 보세요. 블록체인의 맥락을 넘어서 보면 이는 말도 안되는 일입니다. 그러나 블록체인 프로토콜의 맥락에서 메커니즘 설계에 대해 이야기할 때 확실히 그렇게 할 수 있습니다. 프로토콜은 통화를 제어하므로 프로토콜 메커니즘의 일부가 토큰을 발행하거나 소각할 수 있습니다.

이것은 자국 통화 없이는 불가능할 일부 디자인이 가능해짐을 의미합니다. 예를 들어, 비트코인 ​​채굴자가 의도한 대로 프로토콜을 수행하도록 어떻게 장려할 수 있습니까? 인플레이션 보상을 통해 이러한 블록 생산자에게 인센티브를 제공합니다. 즉, 새로운 코인(비트코인)을 인쇄합니다. 자국 통화가 없다면 그러한 디자인은 불가능할 것입니다.

5. 토종 화폐가 다른 문제를 가져올 수도 있습니다

앞의 이유는 토종 화폐의 힘을 강조한 것입니다. 기본 통화로 두 가지 작업을 수행할 수 있습니다. "민팅"(비트코인 프로토콜이 채굴자에게 인센티브를 제공하기 위해 새로운 비트코인을 발행하는 방식)과 "토큰 소각"(이더리움의 EIP-1559 거래 수수료 메커니즘이 공모에 저항하기 위해 ETH를 소각하는 방식)입니다. 기본 통화에는 전통적인 메커니즘 설계에는 존재하지 않는 위험이 숨어 있습니다. 미시경제적 설계 결정은 거시경제적 결과를 초래할 수 있습니다.

전통적인 메커니즘 설계에서는 거시경제적 요인을 걱정할 이유가 없습니다. 전통적인 경매는 미국 통화 공급이나 인플레이션율에 의미 있는 영향을 미치지 않았습니다. 이것은 web3 디자인의 세계에서 완전히 새로운 도전입니다. 무엇이 잘못될 수 있나요? 두 가지 예를 들어보겠습니다. 하나는 비트코인 ​​주조에 관한 것이고 다른 하나는 ETH 소각에 관한 것입니다.

블록 보상 사용으로 인해 - 새로운 코인을 인쇄하여 채굴자에게 인센티브를 제공 - 비트코인은 인플레이션을 경험할 수밖에 없습니다. 따라서 인플레이션율과 시간이 지남에 따라 인플레이션율이 어떻게 변화하는지를 결정하는 상응하는 통화 정책도 있어야 합니다. 사토시 나카모토도 하드 공급 한도를 2,100만 비트코인으로 설정했습니다. 비트코인 수에는 하드캡이 있으므로 인플레이션율은 0에 가까워져야 합니다.

인플레이션율이 실제로 0이라면 채굴자가 프로토콜을 계속 실행하고 비트코인에 보안을 제공하도록 장려하기 위해 무엇을 사용해야 합니까? 거래 수수료가 누락된 블록 보상을 보상할 것으로 기대되어 왔지만, 이러한 일이 발생할 가능성은 다소 희박합니다. 거래 수수료가 0에 가까워지면 비트코인 ​​프로토콜은 심각한 보안 문제를 겪게 되는 것으로 알려져 있습니다.

프린스턴 대학의 컴퓨터 과학자인 Miles Carlston, Harry Kalodner, Matthew Weinberg 및 Arvind Narayanan은 기사에서 거래 수수료와 블록 보상의 또 다른 차이점을 지적했습니다. 블록 보상은 모든 블록에 대해 동일하지만(적어도 두 번의 연속 블록 보상 "반감기" 사이) 거래 수수료는 크기에 따라 달라질 수 있습니다. 이는 결과적으로 프로토콜에 새로운 게임 이론적 불안정성이 도입됩니다. 이러한 의미에서, 공급 한도를 고정하려는 거시경제적 결정은 프로토콜과 참여자에게 부정적인 미시경제적 결과를 가져옵니다.

블록 보상 발행이 비트코인의 인플레이션 원인이었던 것처럼 EIP-1559의 거래 수수료 소각은 이더리움의 디플레이션 원인입니다. 인플레이션 검증자 보상을 사용하는 이더리움 프로토콜에서는 이 두 세력 사이에 줄다리기가 있으며 종종 디플레이션이 승리합니다. ETH는 이제 프로토콜의 거래 수수료 메커니즘에서 미시경제적으로 동기를 부여받은 설계 결정의 거시경제적 결과인 순 디플레이션 통화입니다.

이더리움 프로토콜에 디플레이션이 좋은가요, 나쁜가요? ETH 보유자들은 디플레이션을 좋아합니다. 다른 모든 조건이 동일하다면 시간이 지날수록 토큰의 가치가 높아지기 때문입니다. (실제로 이 부산물은 결국 EIP-1559의 거래 수수료 제도로의 전환을 지지하는 여론을 불러일으킨 것일 수 있습니다.) 그러나 디플레이션이라는 용어는 전통적으로 훈련된 거시경제학자들을 위협하며 1990년대 일본의 경제 스태그플레이션을 회상합니다.

누가 맞나요? 개인적으로 저는 주권 법정화폐가 ETH와 같은 암호화폐에 대한 올바른 비유가 아니라고 생각합니다. 그렇다면 올바른 비유는 무엇입니까? 이는 블록체인 연구자들의 추가 탐구가 필요한 공개 질문으로 남아 있습니다. 왜 디플레이션 통화가 블록체인 프로토콜을 지원하는 암호화폐로 기능할 수 있지만 주권 국가를 지원하는 법정화폐로는 기능할 수 없습니까?

6. 기본 스택을 무시하지 마세요

컴퓨터 과학에서 우리가 추구하는 것 중 하나는 시스템의 특정 부분을 신뢰할 수 있는 능력을 제공하는 모듈화와 깔끔한 추상화입니다. 시스템의 한 부분을 설계하고 분석할 때 시스템의 다른 부분에서 나오는 출력의 기능을 알아야 할 수도 있습니다. 그러나 이상적으로는 이 기능이 내부적으로 어떻게 구현되는지 알 필요가 없습니다.

블록체인 프로토콜에서는 아직 이러한 이상적인 상태에 도달하지 못했습니다. 빌더와 메커니즘 설계자는 애플리케이션 계층에 집중하고 싶어하지만 인프라 계층의 작동 방식과 세부 사항을 무시할 수는 없습니다.

예를 들어, 자동화된 마켓 메이커를 설계하는 경우 신뢰할 수 없는 블록 생산자가 거래 주문을 담당할 가능성을 고려해야 합니다. 또는 (L2) 롤업을 위한 거래 수수료 메커니즘 설계를 고려할 때 L2 리소스 소비에 대한 비용뿐만 아니라 기본 L1 프로토콜에서 발생하는 모든 비용(예: 호출 데이터 저장)에 대해서도 지불해야 합니다.

두 예 모두 한 레이어에서 효과적인 메커니즘을 설계하려면 다른 레이어에 대한 자세한 지식이 필요합니다. 아마도 블록체인 기술이 더욱 성숙해지면 서로 다른 계층이 명확하게 분리될 것입니다. 그러나 우리는 아직 거기에 도달하지 못했습니다.

7. 컴퓨팅이 제한된 환경에서 작업해야 함

블록체인 프로토콜이 구현하는 "하늘의 컴퓨터"는 컴퓨팅이 제한된 환경입니다. 전통적인 메커니즘 설계는 경제적 인센티브에만 초점을 맞추고 계산 문제를 무시합니다. 예를 들어 유명한 Vickrey-Clarke-Groves 메커니즘은 매우 복잡한 할당 문제에는 실행 불가능합니다.

Nisan과 Ronen이 1999년에 알고리즘 메커니즘 설계를 제안했을 때 그들은 메커니즘을 현실 세계에서 의미 있게 만들려면 일종의 계산 추적성이 정말로 필요하다는 점을 지적했습니다. 따라서 그들은 특정 수량을 문제 매개변수로 다항식(지수보다는) 함수 확장으로 사용하는 계산 및 통신 메커니즘에 주의를 제한할 것을 권장합니다.

블록체인 프로토콜 가상 머신의 계산 부하가 매우 작기 때문에 온체인 메커니즘은 매우 가벼워야 합니다. 다항식 시간과 통신이 필요하지만 충분하지는 않습니다. 예를 들어, 자동화된 마켓 메이커가 지정가 주문장과 같은 전통적인 솔루션이 아닌 Ethereum DeFi를 완전히 지배하는 주된 이유는 희소성 때문입니다.

8. 아직 초기 단계

일반적으로 사람들이 web3가 초기 단계라고 하면 투자 기회나 채택을 언급합니다. 그러나 과학적 관점에서 보면 우리는 그보다 훨씬 앞서 있습니다. 기회가 크더라도 상황은 점점 더 어려워질 것입니다.

확립된 연구 분야에서 일함으로써 얻을 수 있는 이점은 모든 사람이 당연하게 여깁니다. 허용되는 모델과 정의가 있습니다. 가장 중요한 문제에 대한 합의가 이루어졌습니다. 진행 측정을 중심으로 주요 조정도 개발되었습니다. 공통 어휘와 방대한 공개 지식 기반이 존재합니다. 엄격하게 검증된 교과서, 온라인 강좌 및 기타 리소스를 포함하여 속도를 높일 수 있는 방법도 있습니다.

동시에 블록체인 공간의 여러 측면에서 우리는 명확하게 생각하고 중요한 문제에 대해 진전을 이루기 위한 "올바른" 모델과 정의를 아직 알지 못합니다. 예를 들어, 블록체인 프로토콜의 맥락에서 호환성 인센티브의 가장 중요한 개념은 무엇입니까? web3 스택의 레이어는 무엇입니까? 최대 추출 가능 가치(MEV)의 구성 요소는 무엇입니까? 이것들은 모두 답이 없는 질문입니다.

블록체인 과학에 관심이 있는 사람들에게 해당 분야의 미성숙은 참으로 어려운 일입니다. 그러나 지금 당장 참여하면 독특한 기회를 얻을 수도 있습니다.

메커니즘 디자인은 실시간 광고 경매나 전자 상거래에서 공동 구매에 이르기까지 오늘날 대부분의 온라인 소비자 애플리케이션에서 널리 퍼져 있는 양면 시장 디자인과 같은 인터넷 애플리케이션 계층에서 항상 유용한 도구였습니다. .

하지만 web3에서는 메커니즘 설계가 인프라 자체에 대한 설계 결정에도 영향을 미칩니다.

인터넷 라우팅 프로토콜이 아직 논의 및 설계 단계에 있던 1970년대와 1980년대를 생각해 보세요. 내가 아는 한, 인센티브 및 메커니즘 설계 분야의 전문가 중 누구도 자리에 앉지 않았습니다. 돌이켜보면 이제 우리는 그러한 사람이 설계에 유용한 정보를 제공할 수 있었음을 깨달았습니다. 한편, web3에서는 비트코인 ​​원본 백서가 공개되면서 처음부터 인센티브가 논의의 일부였습니다.

web3의 "올바른" 모델, 정의 및 성공 지표를 둘러싼 혼란은 실제로 우리가 황금 시대에 있음을 말해줍니다. 미래 세대의 학생과 과학자들은 우리가 이 기술의 궤적을 형성할 수 있는 기회와 함께 적절한 시기에 적절한 장소에 있었다는 사실을 부러워할 것입니다. 그래서 이 분야에 대한 교과서가 많지 않을지라도 언젠가는 있을 것이고, 이 책들에 기술될 것은 우리가 지금 하고 있는 일입니다.

위 내용은 a16z: 블록체인 메커니즘 설계의 8가지 과제의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!