Why Ethereum Needs Fairness Mechanisms that Do Not Depend on Participant Altruism

El análisis empírico de este paper demuestra que la suposición de que una fracción significativa de proponentes de bloques en Ethereum actúa de forma altruista es incorrecta, ya que menos del 1,4% cumple consistentemente con los objetivos de descentralización, lo que evidencia la necesidad de implementar mecanismos de incentivos o penalizaciones que no dependan de la buena voluntad de los participantes para garantizar la equidad.

Lo esencial

Imagina que Ethereum es una inmensa ciudad digital donde, cada pocos segundos, se construye un nuevo "bloque" de edificios (transacciones) que todos deben aceptar como la verdad oficial.

Para que esta ciudad funcione, se necesita un arquitecto (llamado "proposer" o proponente) elegido al azar en cada ronda. La regla de oro de la ciudad es que este arquitecto debe ser justo: debe incluir a todos los que pagaron su entrada, sin discriminar a nadie y sin dejar fuera a los amigos de los ricos solo porque le pagaron un soborno.

El problema que descubren los autores de este estudio es que la ciudad está en peligro porque confiamos demasiado en que los arquitectos tengan "corazón de oro" (altruismo), cuando en realidad la mayoría solo busca el dinero.

Aquí tienes la explicación sencilla de lo que descubrieron:

1. El mito del "Arquitecto Bondadoso"

La idea actual de cómo arreglar la ciudad es: "Si formamos un comité de arquitectos, es muy probable que al menos uno de ellos sea un buen samaritano que se negará a aceptar sobornos y asegurará que todos entren".

Esto se basa en la suposición de que hay muchos arquitectos que, aunque podrían ganar más dinero siendo injustos, eligen ser justos por principios.

La realidad del estudio:
Los investigadores observaron a miles de arquitectos durante cuatro meses y descubrieron una verdad incómoda: casi nadie es un "buen samaritano".

• El 91% de los arquitectos ni siquiera construyen los edificios ellos mismos. Se los venden a una empresa gigante y centralizada (llamada MEV-Boost) que les dice: "Yo construyo el bloque más rentable, tú solo pones tu firma". Es como si un chef contratara a un maestro de cocina para que cocine, pero el chef no sabe qué ingredientes hay en la olla.
• De ese pequeño resto que no vende su trabajo, la mayoría sigue trabajando en equipo con esos mismos gigantes o tiene dueños que controlan a muchos arquitectos a la vez.
• Al final, menos del 1.4% de los arquitectos actuaron de manera que podríamos llamar "realmente altruista" (sin ceder a la tentación del dinero fácil).

2. La analogía del "Comité de Seguridad"

Imagina que quieres asegurar la entrada a un concierto. La idea actual es: "Formemos un comité de 16 guardias. Si al menos uno es honesto, nadie podrá colarse".

• Si crees que hay un 9% de guardias honestos: Con 16 guardias, tienes un 78% de probabilidad de que haya al menos uno honesto. ¡Parece seguro!
• La realidad (menos del 1.4% honestos): Con 16 guardias, tu probabilidad de tener al menos uno honesto cae al 20%. ¡Es como jugar a la ruleta rusa! Es muy probable que todos los guardias del comité sean corruptos o estén comprados, y el concierto se arruine.

3. ¿Qué significa esto para el futuro?

El estudio nos dice que no podemos depender de la bondad humana (o de la "altruismo") para mantener Ethereum seguro y justo. La mayoría de los participantes son "racionales": si les das la oportunidad de ganar más dinero haciendo trampa, lo harán.

La solución propuesta:
En lugar de esperar a que aparezca un héroe, necesitamos cambiar las reglas del juego para que hacer lo correcto sea la opción más rentable.

• En lugar de un comité pequeño de 16 personas, necesitaríamos un comité gigante de al menos 128 personas para tener una probabilidad decente de que alguien sea honesto (pero esto es lento y costoso).
• O mejor aún, crear mecanismos donde, si intentas hacer trampa, pierdas mucho dinero (penalizaciones) o si eres justo, ganes una recompensa extra.

En resumen

El papel nos advierte: Dejemos de esperar que los arquitectos sean santos. La mayoría de ellos son empresarios que buscan maximizar sus ganancias. Si queremos que Ethereum sea justo y resistente a la censura, no podemos basar nuestra seguridad en la esperanza de que alguien actúe por "amor al prójimo". Necesitamos sistemas inteligentes que hagan que la justicia sea la estrategia más inteligente y rentable para todos.

Resumen técnico

Aquí tienes un resumen técnico detallado del artículo "Why Ethereum Needs Fairness Mechanisms that Do Not Depend on Participant Altruism" (Por qué Ethereum necesita mecanismos de equidad que no dependan del altruismo de los participantes), presentado por Patrick Spiesberger, Nils Henrik Beyer y Hannes Hartenstein del Instituto Tecnológico de Karlsruhe (KIT).

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1. El Problema: La Ilusión del Altruismo en la Equidad de Ethereum

El diseño de consenso de Ethereum otorga a cada proponente (validator seleccionado) una autoridad temporal exclusiva sobre la construcción de bloques. Esta "monopolía a corto plazo" permite comportamientos indeseables como la censura de transacciones o el front-running (ejecución anticipada), especialmente impulsados por incentivos financieros como el Valor Extraíble Máximo (MEV).

Para mitigar esto, se han propuesto mecanismos de equidad como Listas de Inclusión (Inclusion Lists) y diseños de Múltiples Proposedores Concurrentes (MCP). Estos mecanismos asumen que, dentro de un comité de proposición, existe al menos un proponente altruista que priorizará la equidad y la descentralización sobre el beneficio económico, incluso si se le ofrecen sobornos para excluir transacciones.

El problema central identificado por los autores:
La viabilidad de estos mecanismos depende de la proporción real de proponentes altruistas. Sin embargo, estudios previos sugieren que el ~91% de los proponentes delegan la construcción de bloques a servicios centralizados (como MEV-Boost), perdiendo el control sobre el contenido del bloque. Los autores cuestionan si el pequeño porcentaje restante (aprox. 9%) realmente actúa con altruismo o si, en realidad, la mayoría de ellos también participan en estructuras de gobernanza compartida o estrategias de maximización de beneficios que los hacen no altruistas.

2. Metodología y Definiciones

Los autores realizaron un análisis empírico de cuatro meses (enero a abril de 2025) sobre 600,115 proponentes distintos y 859,313 bloques. Su objetivo fue establecer un límite superior realista de la proporción de proponentes verdaderamente altruistas.

Definición de Comportamiento No Altruista

Se adopta una definición basada estrictamente en el comportamiento observable, no en la intención moral. Un proponente es no altruista si:

1. Delega la extracción de MEV: Utiliza servicios externos (como MEV-Boost) que le permiten ceder el control del contenido del bloque a constructores (builders) que maximizan beneficios, a menudo a costa de los usuarios.
2. Participa en Gobernanza Compartida: Si un proponente comparte infraestructura o claves privadas con una entidad gestora (como un proveedor de Staking-as-a-Service o pools) que ha demostrado comportamientos no altruistas, se asume que todo el grupo comparte ese comportamiento racional y no altruista.

Proceso de Clasificación (6 Clasificadores)

Los autores aplicaron un proceso de filtrado progresivo para excluir a los proponentes no altruistas:

1. Clasificador I (Relaying): Excluye a cualquier proponente que haya usado al menos una vez un relay de MEV-Boost.
2. Clasificador II (Gobernanza Compartida): Agrupa proponentes por su dirección de coinbase (receptor de recompensas). Si un grupo comparte una dirección con un proponente ya excluido (por usar relays), todo el grupo se excluye.
3. Clasificador III (Tipo de Cuenta): Excluye clusters que utilizan Cuentas de Contrato (CA) en lugar de Cuentas Propiedad Externamente (EOA), ya que las CAs suelen indicar configuraciones de Staking-as-a-Service gestionadas externamente.
4. Clasificador IV (Pagos de Constructores): Excluye clusters que reciben pagos directos de constructores conocidos, indicando una relación comercial de construcción de bloques.
5. Clasificador V (Flujo de Orden Exclusivo - XOF): Excluye proponentes que incluyen transacciones no públicas (XOF) en sus bloques, una estrategia común para extraer MEV.
6. Clasificador VI (Ordenamiento de Transacciones): Analiza si el orden de las transacciones sigue estrictamente las tarifas de prioridad (comportamiento altruista) o si hay desviaciones que sugieren manipulación. Los que muestran un ordenamiento estricto se clasifican como "Altruistas"; los que tienen correlaciones fuertes pero no perfectas se clasifican como "Potencialmente Altruistas".

3. Resultados Clave

El estudio revela una discrepancia masiva entre las suposiciones teóricas y la realidad observada:

• Uso de MEV-Boost: El 92.13% de los proponentes utilizó servicios de relays de MEV-Boost al menos una vez, eliminándolos inmediatamente de la categoría de altruistas.
• Gobernanza y Delegación: De los proponentes restantes que no usaron relays explícitamente, un 6.05% adicional fue excluido debido a que compartían infraestructura o claves con entidades que sí utilizaban servicios de construcción externos.
• Extracción Interna de MEV: Un 0.46% adicional fue excluido por utilizar transacciones exclusivas (XOF).
• Ordenamiento de Bloques: De los proponentes restantes, solo el 0.65% mostró un ordenamiento estrictamente determinista basado en tarifas (comportamiento claramente altruista). Otro 0.71% mostró correlaciones fuertes pero no perfectas, clasificados como "potencialmente altruistas".

Conclusión Cuantitativa:

• Proponentes Altruistas Claros: 0.65% (aprox. 3,814 proponentes).
• Proponentes Potencialmente Altruistas (Límite Superior): 1.36% (aprox. 8,155 proponentes).
• Proponentes No Altruistas: 98.64%.

Observación Demográfica:
Los proponentes clasificados como altruistas tienden a ser "viejos" (registrados antes de la transición a Proof-of-Stake, "The Merge"). Los nuevos proponentes (registrados después de 2022) muestran una tasa de comportamiento altruista inferior al 0.2%, lo que sugiere que el altruismo está ligado a participantes que entraron antes de que existieran incentivos económicos agresivos para la extracción de MEV.

4. Contribuciones y Significancia

Contribuciones Principales

1. Cuantificación Empírica: Proporciona la primera estimación rigurosa basada en datos de que la proporción de proponentes altruistas en Ethereum es <1.4%, muy por debajo de las suposiciones de "algunos por ciento" necesarias para la seguridad de los mecanismos actuales.
2. Refutación de Supuestos: Demuestra que asumir la existencia de un "núcleo altruista" suficiente para garantizar la equidad es una estrategia de diseño frágil y probablemente fallida.
3. Análisis de Gobernanza: Introduce la importancia de analizar la estructura de gobernanza compartida, no solo el comportamiento individual del bloque, para determinar la alineación de incentivos.

Implicaciones para el Diseño de Protocolos

• Ineficacia de Mecanismos Basados Solo en Altruismo: Mecanismos como las Listas de Inclusión (IL) que dependen de que un comité tenga al menos un miembro honesto son vulnerables. Con un 1.36% de altruistas, un comité de 16 miembros tendría solo un 20.7% de probabilidad de contener un altruista (frente al 77.9% si se asumiera un 9% de altruistas).
• Necesidad de Mecanismos de Incentivos: Para que la equidad sea una estrategia racional, se necesitan mecanismos de recompensas o penalizaciones que hagan que seguir el protocolo sea más rentable que desviarse, en lugar de depender de la moralidad de los participantes.
• Tamaño de Comités: Si se insiste en mecanismos basados en comités que dependen del altruismo, el tamaño del comité debe ser masivo (al menos 128 miembros) para tener una probabilidad razonable (>83%) de incluir a un altruista, lo cual introduce nuevas complejidades de escalabilidad.
• Alternativas Propuestas: Se discuten diseños como FairFIL, que desplazan la responsabilidad de la censura al constructor del bloque y requieren que los constructores subsiguientes incluyan las transacciones censuradas, aumentando el costo de la censura sin depender exclusivamente de la honestidad de un pequeño grupo de proposición.

Conclusión Final

El artículo concluye que la visión actual de la equidad en Ethereum, que asume la existencia de un número suficiente de participantes altruistas, es insostenible ante la realidad económica de la red. La gran mayoría de los proponentes actúan de manera racional y maximizadora de beneficios. Por lo tanto, Ethereum necesita mecanismos de equidad que no dependan del altruismo, sino que estén diseñados para alinear los incentivos económicos de los participantes con los objetivos de descentralización y resistencia a la censura.