Actualización de la Investigación: El Caso de las Subastas de Velas

14 de julio de 2021

“Research Update: The Case for Candle Auctions” Por Samuel Häfner, científico investigador de la Fundación Web3, traducción por Lorena Fabris

Las subastas de Parachain son una característica central tanto de Kusama como de Polkadot. Su resultado determina quién obtiene qué ranuras (slot) de parachain y la cantidad de tokens bloqueados. Para la salud del ecosistema, es importante que los escasos slots se asignen a aquellos proyectos que puedan aprovecharlos al máximo. Es bien sabido que las subastas en general son un medio excelente para lograr este objetivo, porque, además de, por ejemplo, las negociaciones bilaterales, obligan a los equipos a ser sinceros sobre la valoración del espacio en la subasta. [1]

Tanto Kusama como Polkadot emplean un formato de subasta de velas para asignar slots de parachain. Hay muchos buenos recursos que explican cómo funciona este mecanismo en la práctica. [2] Sin embargo, el formato de vela es una forma bastante inusual de realizar una subasta. Además, las subastas del tamaño y el alcance de las subastas de parachain no ocurren en la blockchain todos los días. Esta publicación explorará las siguientes preguntas fundamentales:

1. ¿Por qué las subastas se ejecutan mejor en cadena (on-chain) que fuera de cadena (off chain)?

2. ¿Cuál es la razón particular para utilizar una subasta de velas?

Para responder a estas preguntas, primero profundizaremos en la historia bastante trágica de Gian Vincenzo Pinelli (1535–1601), un erudito paduano, ávido coleccionista y mentor de Galileo Galilei. La venta de su legado se realizó en una subasta de velas, que terminó en desastre. En segundo lugar, argumentamos que las razones de esta falla son exactamente las razones por las que ejecutar subastas en la blockchain en general es una buena idea. En tercer lugar, pasamos a la pregunta de por qué una subasta de velas es la forma más adecuada para las subastas de blockchain. Aquí, analizamos brevemente una investigación reciente realizada en Web3 Foundation.

El legado de Pinelli

Pinelli, que era de ascendencia noble napolitana, recopiló prácticamente todo lo que era de interés académico, desde fósiles hasta monedas, desde minerales hasta retratos históricos, y desde instrumentos astronómicos hasta mapas. [3] Sin embargo, la parte más famosa de su legado fue su inmensa biblioteca. Además de numerosos libros, constaba de más de 700 manuscritos, entre los que se encontraban muchas rarezas, como fragmentos ilustrados de Homero del siglo IV y un Dante con miniaturas de 1355.

Después de su muerte, la biblioteca de Pinelli fue empacada y enviada a su heredero en Nápoles. La biblioteca constaba de unas 130 cajas y requería tres barcos para su transporte. Uno de los barcos se perdió a manos de los piratas y poco después de que las partes restantes de la biblioteca llegaran a su destino, el heredero de Pinelli murió. Después de años de ida y vuelta, durante los cuales se perdieron más libros por negligencia, la biblioteca fue subastada en nombre de la viuda del heredero de Pinelli en 1608.

Como era habitual en ese momento, el formato de la subasta era el de una subasta de velas: el subastador encendía una vela a la vista de los postores interesados, quienes luego anunciaban sus ofertas hasta que la vela se apagaba. El mejor postor en el momento en que se apagaba la vela ganaba el objeto y pagaba su oferta. La subasta de Pinelli fue una de las primeras subastas de velas en las que existe un relato histórico detallado. Las subastas de velas se utilizaron ya en la Francia medieval (los registros se remontan al menos a 1368), principalmente para resolver disputas de herencia. Otros registros incluyen subastas de barcos y pieles en Inglaterra.

Las subastas de velas se utilizaron regularmente solo durante un período de tiempo relativamente corto. (Finalmente fueron reemplazadas por subastas cuyo final era anunciado por el subastador con tres golpes de testigo, tal como los conocemos hoy). La razón de su desaparición fue que eran bastante problemáticas para ejecutar. Específicamente, la mayoría de las subastas de velas en ese momento enfrentaron los siguientes tres problemas.

Primero, la gente pronto comenzó a participar en lo que hoy se conoce como francotirador; es decir, ellos:

“Maliciosamente [sacó] la licitación hasta que la vela [se] quemó mucho, con el resultado de que las herencias casi nunca [se] vendieron a su valor real”. [4]

En segundo lugar, hubo repetidos intentos de manipular la hora de finalización, principalmente tosiendo con tanta fuerza que la vela se apagaba.

Y tercero, a menudo era muy difícil determinar con precisión al ganador una vez que se apagaba la vela, lo que podía dar lugar a acaloradas disputas. Por ejemplo, Samuel Pepys escribió en sus famosos diarios al observar una subasta de velas en Inglaterra que le horrorizó ver:

“Cuando se apaga la vela, cómo gritan y luego disputan quién pujó más primero”. [5]

La venta de la biblioteca de Pinelli no salió como estaba planeado por una cuarta razón adicional: debido a que la viuda no estaba contenta con el precio que alcanzó la subasta, se negó a entregar algunos de los libros después de la subasta. El comprador, un abogado que actuaba en nombre del cardenal Federico Boromeo, que fundó la famosa Biblioteca Ambrosiana en Milán, estuvo al acecho de la biblioteca Pinelli durante años. Por temor a una mayor demora debido a una batalla legal prolongada, aceptó un nuevo trato menos favorable y finalmente envió los libros a Milán.

Las ventajas de la tecnología blockchain

Entonces, las primeras subastas de velas en general y la venta de la biblioteca de Pinelli, en particular, fueron un desastre. ¿En qué sentido podría haber ayudado la tecnología blockchain?

En primer lugar, el comportamiento de la viuda después de la venta apunta a un problema importante de cualquier subasta que se realice fuera de la cadena: la falta de poder de compromiso por parte del subastador. Incluso con el mejor sistema legal en vigor, el vendedor puede al menos retrasar la transacción de los bienes en venta cuando tiene un cambio repentino de opinión después de la subasta. Por supuesto, si los postores en la subasta anticipan tal comportamiento, entonces no ofertarán tan seriamente como lo harían de otra manera, lo que a su vez produce ingresos aún más bajos. Por el contrario, si tanto la subasta como el objeto en venta están en la blockchain, un contrato inteligente puede resolver fácilmente este problema, desencadenando la transferencia tanto de la oferta como del objeto una vez que se determina el postor ganador.

A continuación, pase a la subasta de velas más específicamente y considere el problema de los francotiradores. La razón para usar una vela es hacer que la hora de finalización de la subasta sea estocástica (aleatoria): nadie debería saber cuándo ha terminado la subasta, lo que a su vez debería fomentar las pujas anticipadas. Esto suena como una buena idea, pero la distribución de probabilidad que proporciona la vela tenía la mayor masividad en el momento en que la vela casi se quemaba. En otras palabras, la probabilidad de que la subasta finalice antes de tiempo era prácticamente nula. No es de extrañar, entonces, que todos esperaran hasta que la vela estuviera casi apagada (lo cual se notaba cuando la llama comenzaba a parpadear).

Por el contrario, las computadoras modernas permiten la distribución de horas de finalización (posibles horas de finalización) que están más dispersas, lo que aumenta la probabilidad de que una subasta finalice antes de tiempo. El potencial de tiempos de finalización anticipados implica que los francotiradores ya no son un problema, ya que los postores están bajo presión para ofertar seriamente desde el principio.

Sin embargo, las computadoras modernas por sí solas no pueden resolver el segundo problema de la subasta de velas: la manipulación del tiempo final. En particular, el subastador que actúa en nombre del vendedor todavía tiene que convencer a los postores de que el final anunciado es efectivamente el elegido por el generador de números aleatorios. Después de todo, debido a que las ofertas aumentan con el tiempo, el vendedor siempre prefiere una hora de finalización posterior a una anterior. Afortunadamente, los avances recientes en criptografía permiten una aleatoriedad que es inmutable y que puede ser verificada por todos en la red. [6] Entonces, en una subasta de velas en blockchain, los postores no pueden simplemente toser la vela ni el subastador puede mentir sobre la hora de finalización.

El tercer problema con las subastas de velas fue que su ejecución fue a menudo bastante agitada, lo que llevó a disputas sobre quién ofertó, cuándo y qué monto. En las subastas modernas (tanto en línea como fuera de línea), se registra el orden exacto de las ofertas, lo que debería reducir este tipo de disputas. Sin embargo, todavía existe un problema con la manipulación secreta de dichos registros. Especialmente en las subastas en línea complejas, las acusaciones de fraude se realizan con frecuencia. [7] Por lo tanto, la participación en tales subastas siempre se basa en una buena cantidad de confianza en el subastador. Por supuesto, esto contrasta con las subastas de blockchain: si las ofertas se registran en la cadena, entonces todos pueden verificar la cantidad y el momento de todas las ofertas y no se requiere confianza en absoluto.

El caso de la subasta de velas

Ahora que tenemos una idea de cómo las implementaciones en la blockchain de las subastas de velas son una mejora con respecto a implementaciones anteriores, la pregunta sigue siendo: ¿por qué usar una subasta de velas en primer lugar?

Investigaciones recientes en la Fundación Web3 [cf. Häfner y Stewart, 2021] sugieren que la subasta de velas ayuda con dos problemas importantes que generalmente enfrentan las subastas basadas en blockchain: la ejecución inicial y la presencia de contratos inteligentes entre los postores.

Las oportunidades de primera ejecución (actuar antes que otros basándose en información privilegiada o conocimiento interno) surgen naturalmente en las blockchains porque las siguientes transacciones se conocen entre los participantes de la red antes de que se incluyan en nuevos bloques. [8] Para las implementaciones de subastas en blockchain esto significa que algunos postores pueden ver y reaccionar a las ofertas de otros postores antes de que entren en vigencia; es decir, antes de que se registren en la cadena y, por tanto, sean tenidos en cuenta por el mecanismo de subasta.

Por ejemplo, en las subastas de primer precio (subastas en las que el postor ganador paga la oferta más alta), esto brinda a los postores expertos en tecnología la posibilidad de superar a otros postores como les plazca. Pero entonces, la preocupación es que la presencia de candidatos hace que la participación sea muy poco atractiva para algunos postores, deprime las ofertas generales y, por lo tanto, reduce los ingresos en las subastas. Además, la eficiencia podría verse afectada negativamente porque el bien en venta va al postor técnicamente más avanzado y no al postor con la valoración más alta.

Como se discutió en la investigación de la Fundación Web3 por Jeff Burdges y Luca de Feo, existen soluciones criptográficas para el problema de ejecución inicial. Sin embargo, son muy intensivos en computación o requieren múltiples acciones por parte de los licitadores. Sin embargo, lo más importante es que las soluciones criptográficas no funcionan si la licitación en sí se ejecuta mediante contratos inteligentes. La razón es que los contratos inteligentes corresponden a un código visible públicamente. Por lo tanto, su valoración del bien en venta y su estrategia se conocen públicamente antes de la subasta. Dado su uso generalizado, la presencia de contratos inteligentes entre posibles postores es muy probable en cualquier subasta que se implemente en una blockchain.

Los licitadores de contratos inteligentes enfrentan un problema de transparencia en general. Si la valoración de un contrato inteligente se conoce de antemano, entonces el subastador tiene un incentivo para registrar su propio postor (seudónimo) y realizar las llamadas pujas cómplices (es decir, pujas destinadas a aumentar el precio pagado por el ganador). Esto es particularmente problemático en las subastas de segundo precio (es decir, subastas en las que el postor ganador paga la segunda oferta más alta). En tales subastas, es óptimo que todos pujen con sinceridad y, por lo tanto, el subastador puede llegar a defraudar esencialmente el contrato inteligente de cualquier utilidad positiva de la subasta (presentando una oferta justo por debajo de la valoración del contrato inteligente) . Pero los contratos inteligentes que anticipan tal comportamiento probablemente duden en participar en primer lugar. Esto nuevamente conduce a problemas de eficiencia, porque los contratos inteligentes que deciden no participar bien podrían haber sido los que tuvieron la mayor valoración.

En conclusión, la ejecución anticipada esencialmente excluye las subastas estáticas (subastas en las que los postores envían simultáneamente solo una oferta) y la transparencia de los contratos inteligentes excluye las subastas con regla de pago de segundo precio (ya sea estática o dinámica; es decir, con múltiples rondas de licitación).

En Häfner y Stewart (2021), mostramos que el formato de subasta de velas es una buena alternativa. Para hacer nuestro punto, analizamos una subasta de velas estilizada entre dos postores. En cada ronda, los dos postores se mueven secuencialmente en un orden fijo. Es decir, un postor (piénselo como el que menos conoce la tecnología o el licitador de contrato inteligente) es sistemáticamente encabezado por el otro postor. Las pujas deben ir aumentando con el tiempo. El postor que tenga la oferta más alta en la ronda decisiva gana y paga su oferta.

Resulta que con una distribución del tiempo de finalización adecuadamente elegida, es óptimo que el primer postor realice ofertas crecientes a lo largo del tiempo y que el segundo postor simplemente iguale estas ofertas siempre que su valoración del bien en oferta sea más alta. Por lo tanto, el formato de subasta de velas proporciona cierta seguridad contra los ataques de licitación: para aumentar el precio por encima del precio de equilibrio, un subastador de licitación tendría que presentar una oferta ganadora más alta en una ronda anterior. Pero esto tiene el costo de renunciar a un pago por parte de uno de los postores en caso de que la subasta termine en ese período exacto.

Además, una hora de finalización aleatoria hace que la participación del postor sea más atractiva que una hora de finalización fija. Bajo un tiempo de finalización fijo, es óptimo que ambos postores esperen con la licitación hasta el último período. La hora de finalización aleatoria, por otro lado, ejerce presión sobre los postores para que pujen antes. En particular, debido a que es óptimo para el postor de primera ejecución igualar la oferta más alta actual siempre que su valoración sea más alta, el postor que está al frente puede explorar la valoración del postor de primera ejecución mediante el envío de ofertas crecientes a lo largo del tiempo. Esto le permite afinar sus ofertas a su nueva información y así obtener una mayor utilidad esperada.

Además, mostramos que una hora de finalización aleatoria genera ofertas ganadoras más altas que una hora de finalización fija y, por lo tanto, mayores ingresos. Esta no es de ninguna manera una conclusión inevitable. Debido a que los postores presentan ofertas crecientes a lo largo del tiempo, tener una regla de cierre aleatorio significa que a veces el subastador también tiene que aceptar ofertas más bajas de rondas anteriores. Sin embargo, la magia del tiempo final aleatorio funciona para hacer que los postores pujen más alto en general, de modo que la puja ganadora sea más alta en promedio.

Por último, mostramos que bajo una distribución uniforme del tiempo de finalización y un gran número de rondas, el resultado se acerca al de una subasta de segundo precio. Esto significa que el pago esperado de los postores y, por lo tanto, los ingresos esperados del subastador son iguales a los de la subasta de segundo precio. Este es un resultado importante, porque la subasta de segundo precio se encuentra entre las subastas más óptimas, es decir, entre las subastas que generan los mayores ingresos. También significa, y esta es probablemente la consecuencia más importante para Polkadot, que el postor con la valoración más alta obtiene el bien. En otras palabras, el resultado es eficiente.

En resumen, el formato de subasta de velas es capaz de mitigar los tres problemas causados ​​por la ejecución anticipada: (1) baja utilidad para el postor en desventaja; (2) bajos ingresos; (3) baja eficiencia. Además, siempre que el número de rondas sea finito, existe un costo para hacer una puja falsa (porque, como se dijo anteriormente, el subastador corre el riesgo de presentar él mismo una puja ganadora, en cuyo caso sus ingresos serían cero). Dadas estas propiedades, deberíamos esperar que la subasta de velas se convierta en un mecanismo estándar para cualquier subasta que se ejecute en la blockchain.

Posdata

En un último y último giro trágico de la venta de libros de Pinelli, el transporte de los libros a Milán resultó más caro de lo esperado y, como consecuencia, gran parte de los libros se desecharon en el camino. Finalmente, solo 35 cajas (de las 130 iniciales) llegaron a la Biblioteca Ambrosiana de Milán, donde todavía se encuentran hoy.

Aprenda Más

Obtenga más información sobre cómo funcionan las subastas de velas de Polkadot en Polkadot Wiki y visite el Portal de Investigación de la Fundación Web3 (Web3 Foundation Research Portal) para obtener las últimas publicaciones de los investigadores de la Fundación Web3.

Referencias

Bulow, Jeremy, and Paul Klemperer. 1996. “Auctions Versus Negotiations.” The American Economic Review, 86(1), 180–194.

Burdges, Jeffrey, and Luca De Feo. 2020. “Delay Encryption.” Working Paper.

Daian, Philip, Steven Goldfeder, Tyler Kell, Yunqi Li, Xueyuan Zhao, Iddo Bentov, Lorenz Breidenbach, and Ari Juels. 2019. Flash Boys 2.0: Frontrunning, Transaction Reordering, and Consensus Instability in Decentralized Exchanges.

Häfner, Samuel, and Alistair Stewart. 2021.Blockchains, Front-Running, and Candle Auctions.” Working Paper.

Hobson, Anthony. 1971. “A Sale by Candle in 1608.” The Library 5 (3): 215–233.

Micali, Silvio, Michael Rabin, and Salil Vadhan. 1999. “Verifiable Random Functions.” 40th annual symposium on foundations of computer science (cat. №99CB37039), 120–130.

Pepys, Samuel. The Diary of Samuel Pepys.

Notas

1. Ver el trabajo de Bulow and Klemperer (1996). ↩︎
2. Para una información general, cf. Polkadot wiki article. The Polkadot decoded talk by Shawn Tabrizi es muy informativo. ↩︎
3. Los relatos dados en esta y en la siguiente sección siguen a Hobson (1971). ↩︎
4. Hobson (1971, 223). ↩︎
5. Pepys (1662, Wed. 3 September). ↩︎
6. Ver, e.g., Micali, Rabin, and Vadhan (1999). ↩︎
7. Por ejemplo, ver esta historia en MarketWatch sobre la acusación de manipulación de Daily Mail contra Google ↩︎
8. Ver, e.g., Daian et al. (2019). ↩︎

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