a16z Crypto: Vier Schlüsselkompetenzen für die Blockchain als Finanzinfrastruktur

Autor: a16z Crypto

Zusammengestellt von: Jiahua, ChainCatcher

Finanzen sind eines der offensichtlichsten Anwendungsszenarien für die Blockchain und zugleich eines der Szenarien mit den höchsten Infrastrukturanforderungen. Wenn über die finanziellen Einsatzmöglichkeiten der Blockchain gesprochen wird, erwähnen Menschen oft einen ihrer Vorteile: Sie kann Vermögenswerte, Eigentumsnachweise und Ausführungsregeln in ein gemeinsames System integrieren, das von keiner einzelnen Gegenpartei kontrolliert wird. Das bedeutet jedoch nicht, dass die Blockchain von Natur aus in der Lage ist, den enormen Umfang und die komplexen betrieblichen Anforderungen der globalen Finanzmärkte zu erfüllen.

Viele Jahre lang drehten sich Diskussionen darüber, ob die Blockchain für großflächige Anwendungen geeignet ist, hauptsächlich um Kosten und Durchsatz. Durchsatz bezieht sich darauf, wie viele Transaktionen eine Chain pro Sekunde verarbeiten kann; ohne ausreichende Verarbeitungskapazität ist eine großflächige Umsetzung von Finanzanwendungen ausgeschlossen. Doch da sich die Durchsatzlücke zwischen vielen formal betriebenen Systemen allmählich verringert, beginnt sich der Fokus der Diskussion zu verschieben.

Da Finanzinstitute beginnen, Transaktionen on-chain auszuführen und Stablecoins sowie tokenisierte Vermögenswerte auszugeben, müssen sie bewerten, ob diese Netzwerke die betrieblichen Anforderungen realer Finanzmärkte erfüllen können. Dazu gehören nicht nur stabiler und zuverlässiger Transaktionszugang und vorhersehbare Transaktionsverarbeitungsregeln, sondern auch die Fähigkeit zu entscheiden, ob und wann sensible Informationen offengelegt werden. Selbst bei Netzwerküberlastung, Systemunterbrechungen oder Angriffen dürfen diese Garantien nicht versagen.

Blockchain-Designer arbeiten seit Jahren an diesen Fragen. Dieser Artikel erörtert, bei welchen Problemen Fortschritte erzielt wurden, welche ungelöst bleiben und warum heutige Blockchains besser in der Lage sind, Finanzmärkte zu unterstützen als frühere.

Vorhersehbarkeit: Sicherstellen, dass Transaktionen gemäß den Regeln aufgenommen und geordnet werden

Viele Jahre lang war die Verarbeitungskapazität der offensichtlichste Engpass der Blockchain. Grundlegende Probleme wie unzureichende Transaktionsverarbeitungskapazität, Netzwerküberlastung und hohe Gebühren machten es unmöglich, viele reale Finanzszenarien umzusetzen. Ohne ausreichende Verarbeitungskapazität werden Routineoperationen wie das Platzieren oder Aktualisieren von Orders kostspielig und instabil, sobald die Netzwerkaktivität zunimmt.

In den letzten Jahren, insbesondere während der letzten Runde von Infrastruktur-Upgrades, wurde diese Einschränkung erheblich gemildert. Über fünf Jahre hinweg hat sich der Gesamtdurchsatz der Blockchain-Branche um mehr als das 100-Fache erhöht, und einige formal betriebene Blockchain-Systeme können nun Zehntausende von Transaktionen pro Sekunde verarbeiten. Dies ist erst der Anfang; mit fortschreitenden Stresstests und der Implementierung neuer Architekturen könnte diese Zahl weiter steigen.

Doch das neue Problem ist, dass der Durchsatz allein nicht angibt, wann eine Transaktion tatsächlich in einen Block aufgenommen wird. Genau dieses Problem soll die Vorhersehbarkeit adressieren.

Auf Finanzmärkten sind viele Operationen nur innerhalb bestimmter Zeitfenster gültig, daher müssen Transaktionen rechtzeitig in Blöcke aufgenommen und gemäß Regeln verarbeitet werden, die den Teilnehmern im Voraus klar bekannt sind. Für alltägliche Zahlungen mag eine Sekunde Unsicherheit belanglos sein; auf Finanzmärkten kann jedoch selbst Unsicherheit im Millisekundenbereich das Vertrauen der Teilnehmer in den Handelsplatz erschüttern.

Nehmen wir On-Chain-Orderbücher als Beispiel: Wenn die Stornierungsanweisung eines Händlers nicht rechtzeitig wirksam wird, könnten andere Geschäfte auf der Grundlage veralteter Kurse ausführen. Market Maker werden dieses Risiko in ihre Kurse einpreisen und die Geld-Brief-Spanne zu ihrem eigenen Schutz ausweiten, was letztlich alle Teilnehmer zu schlechteren Ausführungspreisen zwingt.

Mit anderen Worten: Vorhersehbarkeit erfordert zwei Arten von Garantien: erstens die Garantie, dass Transaktionen rechtzeitig aufgenommen werden können, was Zensurresistenz bedeutet; zweitens eine klare Garantie der Transaktionsreihenfolge.

Resilienz: Sicherstellen, dass Teilnehmer Transaktionen zuverlässig einreichen können

Selbst wenn die Ordnungsregeln gut gestaltet sind, was passiert, wenn eine einzelne Entität immer noch kontrollieren kann, wer Transaktionen einreichen und ausführen darf? Stellen Sie sich vor, die New Yorker Börse würde jede Sekunde zufällig einen Knoten aus den globalen Teilnehmern auswählen, um alle in den Markt eingehenden Transaktionen zu kontrollieren. Offensichtlich würden diese Knoten enorme Macht über die Transaktionsausführung erlangen.

Die Transaktionsreihenfolge bestimmt die Sequenz der Orders, sobald sie on-chain sind, während sich Resilienz auf den früheren Schritt konzentriert: Können Teilnehmer Orders tatsächlich einreichen? Müssen sie sich auf einen einzigen Einstiegspunkt oder Betreiber verlassen, sodass dessen Entscheidungen ausreichen, um Preise, Risiken oder Transaktionsergebnisse zu beeinflussen?

Daher suchen Blockchain-Entwickler nach stärkeren Garantien und verlagern den Fokus von „Transaktionen werden schließlich aufgenommen“ hin zu „können Transaktionen rechtzeitig aufgenommen werden“. Das Ziel ist, dass eine gültige Transaktion, sobald sie das Netzwerk rechtzeitig erreicht, sofort aufgenommen werden sollte, anstatt lediglich das Versprechen zu erhalten, dass sie „bald verarbeitet wird“. Dies ist viel strenger als „Transaktionen werden schließlich verarbeitet“, und genau diese Sicherheit verlangen Finanzmärkte.

Forscher von a16z Crypto haben das Konzept und die Messmethode der Strong Chain Quality vorgeschlagen, deren Kern darin besteht, sicherzustellen, dass die Chancen der Teilnehmer, in die nächste Ausführungsrunde zu gelangen, nicht mehr von einer einzigen, von einem Betreiber kontrollierten Warteschlange abhängen. Konkret können Blockchains in jedem Block einen Teil des Platzes reservieren, um Transaktionen zu verarbeiten, die über andere Pfade im Netzwerk eingereicht werden, wodurch mehrere Einstiegspunkte für gültige Transaktionen bereitgestellt werden und so die Kontrolle eines einzelnen Betreibers darüber verringert wird, welche Transaktionen priorisiert werden.

Das Ziel ist es, Blockplatz zu einer gemeinsamen Infrastruktur mit mehreren Einstiegspunkten zu machen, anstatt zu einer von einer einzelnen Entität kontrollierten Warteschlange. Dies erfordert komplexere Protokolldesigns als derzeit betriebene Systeme, aber die zusätzliche Komplexität könnte sich lohnen: Selbst unter erheblichem Netzwerkdruck können die Teilnehmer darauf vertrauen, dass ihre Transaktionen normal verarbeitet werden.

Ordnung: Dem Markt ermöglichen, die Transaktionssequenz zu antizipieren

Vorhersehbarkeit hängt auch davon ab, wie der Handelsplatz die Transaktionsreihenfolge bestimmt. Sobald Transaktionen in einen ausstehenden Zustand eintreten, benötigt der Markt klare Ordnungsregeln.

Auf vielen Blockchains werden Transaktionen in der Regel nicht einzeln zur endgültigen Bestätigung abgeschlossen; stattdessen werden sie zunächst zu Stapeln zusammengefasst, den sogenannten „Blöcken“, die dann von Block-Buildern oder -Proposern in das Ledger geschrieben werden. In vielen aktuellen Systemen können Block-Builder oder -Proposer weitgehend entscheiden, welche Transaktionen aufgenommen und wie sie geordnet werden. Dieses Design vereinfacht das Protokoll und mag für bestimmte Anwendungen akzeptabel sein. Auf Finanzmärkten bestimmt die Transaktionsreihenfolge jedoch direkt, wer Priorität erhält, zu welchem Preis Geschäfte stattfinden und ob der Ausführungsprozess fair ist.

Noch wichtiger: Wenn eine Partei den nächsten Block kontrolliert, kann sie Transaktionen früher als andere sehen und entsprechend handeln. Im Kryptomarkt wird dies oft als MEV bezeichnet, also der Wert, der durch das Aufnehmen, Ausschließen oder Umordnen von Transaktionen in einem Block über die regulären Blockbelohnungen hinaus erzielt wird.

Zur Erklärung von MEV wird oft das Beispiel eines „Sandwich-Angriffs“ verwendet: Ein Händler sieht eine ausstehende Transaktion und führt vor ihr einen Handel aus, um den Preis zu treiben, und schließt unmittelbar nach deren Ausführung einen weiteren Handel ab, um von der Preisänderung zu profitieren. Für institutionelle Märkte ist das Problem noch direkter: Wer den Orderfluss kontrolliert, kann vor anderen Teilnehmern handeln und diese Informationen für Entscheidungen nutzen.

Dies ähnelt stark den Schwächen bestehender Finanzmarktstrukturen. In traditionellen Märkten können zentralisierte Intermediäre von dem Privileg profitieren, Orderfluss und Handelsabsichten zuerst zu erhalten. Wenn On-Chain-Märkte keine starken Garantien für Transaktionsreihenfolge und Ausführungsregeln bieten können, könnten sie dieselben Informationsasymmetrien nachbilden.

Blockchain-Protokolldesigner erforschen klarere Ordnungsregeln, hauptsächlich deterministische Regeln auf der Grundlage von Prioritätsgebühren sowie Regeln, die von bestimmten Handelsplätzen entsprechend ihren Anwendungen festgelegt werden. Die konkreten Mechanismen sind weiterhin ein aktives Forschungsgebiet, aber ihre Grundprinzipien sind der traditionellen Finanzwelt nicht fremd: Marktteilnehmer sollten genau antizipieren können, wie ihre Transaktionen geordnet und ausgeführt werden, ähnlich den Prinzipien der Preispriorität und Zeitpriorität, die traditionelle Handelsplätze verwenden.

Transaktionsaufnahme und -ordnung müssen zusammenwirken. Wenn ein Gebot oder eine Clearing-Transaktion selektiv verzögert wird, bevor sie in die Ordnungsphase eintritt, nützen selbst die fairsten Ordnungsregeln nichts. Ebenso, wenn Teilnehmer nicht bestimmen können, wie ihre Transaktionen nach der Aufnahme behandelt werden, wird die Bedeutung der rechtzeitigen Aufnahme selbst stark gemindert.

Hoher Durchsatz macht On-Chain-Finanzierung möglich; erst vorhersehbare Transaktionsaufnahme und klare Ordnungsregeln gewährleisten, dass sie unter zeitkritischen Bedingungen und Marktdruck tatsächlich nutzbar ist.

Privatsphäre: Schutz der Transaktionsabsicht vor der Ausführung

Eine Transaktion kann Informationen oder Absichten der Teilnehmer offenlegen. Beispielsweise können Größe und Richtung einer Order darauf hindeuten, ob ein Fonds eine Position aufbaut oder abbaut. Wenn diese Informationen vor der vollständigen Ausführung der Order offengelegt werden, könnten andere Händler vorauseilen und den Preis beeinflussen.

Dies ist in einer On-Chain-Umgebung besonders wichtig, da viele Blockchains ausstehende Transaktionen vor der endgültigen Bestätigung offenlegen. Selbst wenn Informationen nach der Ausführung nicht vollständig vertraulich bleiben können, müssen Finanzmärkte daher die Privatsphäre vor der Ausführung schützen.

Aktuelle Protokolldesigner zielen darauf ab, die spezifischen Inhalte von Transaktionsinformationen in der Phase vertraulich zu halten, in der sie noch von anderen ausgenutzt werden könnten, und gleichzeitig nach der Transaktionsausführung vielfältigere Datenschutzmodelle zu unterstützen. Nach Abschluss einer Transaktion können sich die Regeln für die Informationsoffenlegung entsprechend ändern: Öffentliche Märkte können vollständige Aufzeichnungen offenlegen, während Banken relevante Aufzeichnungen nur Gegenparteien und Aufsichtsbehörden offenlegen können. Selbst wenn andere nicht alle Details sehen können, sollten sie dennoch überprüfen können, ob die Transaktion den Regeln entspricht.

Zu diesem Zweck erforschen Protokolldesigner verschiedene Arten kryptografischer Technologien wie Timelock-Verschlüsselung und Schwellenwert-Verschlüsselung. Diese Technologien können Transaktionsinhalte verborgen halten, bis eine vorgegebene Frist abläuft oder ein Komitee bestätigt, dass die Position der Transaktion im Block festgelegt wurde. Auf diese Weise kann der Markt die Transaktion zu diesem Zeitpunkt zwar sehen, sie aber nicht mehr front-runnen.

Der Markt kann transparent bleiben, ohne dass jeder Teilnehmer die nicht ausgeführten Orders anderer in Echtzeit einsehen muss. Auch die On-Chain-Finanzierung muss diese Grenze ziehen: nach der Ausführung prüfbar, aber vor der Ausführung vertraulich.

Wenn die Blockchain zur zentralen Finanzinfrastruktur werden soll, muss sie einen Markt unterstützen können, dem die Teilnehmer vertrauen können.

Durchsatz ist nur der erste Test. Ohne ausreichende Verarbeitungskapazität wird die On-Chain-Finanzierung kaum über Nischenanwendungen hinauskommen; doch sobald Geschwindigkeit zur Grundfähigkeit geworden ist, besteht die eigentliche Herausforderung darin, ob die Blockchain die bestehenden Anforderungen von Finanzinstituten an die Marktinfrastruktur erfüllen kann, einschließlich vorhersehbarer Transaktionsausführung, klarer und eindeutiger Prioritätsregeln, stabilen und resilienten Transaktionszugangs sowie des Schutzes von Informationen vor der Ausführung, ohne die Transparenz nach der Ausführung zu opfern.