Децентралізація та Основна Цінність Блокчейну

Однією з основних цінностей технології блокчейн є децентралізація. Вона забезпечує безпеку системи, стійкість до цензури та справедливість, дозволяючи зберігати записи та приймати рішення колективно, а не контролювати їх єдиним централізованим суб'єктом. Наприклад, банки можуть обмежувати доступ до коштів, соціальні платформи можуть видаляти вміст на власний розсуд, а технічні неполадки у постачальників хмарних послуг можуть призвести до масштабних відключень сервісу.

Ці ризики призвели до зростання технології блокчейну, яка зменшує залежність від централізованих органів через децентралізовану архітектуру, підвищуючи прозорість та безпеку.

Проте децентралізація не є бінарною - вона існує в спектрі. Деякі блокчейни можуть бути доміновані декількома пулами майнінгу або контролюватися невеликою кількістю валідаторів, які утримують більшість загальностікованих токенів. Ця концентрація влади підриває як стійкість системи до атак, так і справедливість. У результаті точне вимірювання ступеня децентралізації блокчейну стає критичним питанням.

Для вирішення цього виклику був впроваджений коефіцієнт Накамото. Цей показник кількісно оцінює рівень децентралізації в блокчейні, вказуючи мінімальну кількість незалежних сутностей, необхідних для порушення роботи системи. Чим вище коефіцієнт, тим більше розподілена влада і тим більш високий рівень децентралізації. Навпаки, низький коефіцієнт вказує на те, що влада занадто концентрована, роблячи мережу більш схильною до маніпуляцій або атак. Наприклад, у блокчейні, де лише три пули для майнінгу контролюють понад 51% загальної потужності хешування, коефіцієнт Накамото буде дорівнювати 3, що вказує на низький рівень децентралізації.

У наступних розділах ми розглянемо визначення коефіцієнта Накамото, його обчислення, ключові фактори, що впливають на нього, а також вплив на безпеку та справедливість блокчейну.

Що таке коефіцієнт Накамото і чому це важливо?

Визначення та походження коефіцієнта Накамото

Децентралізація в блокчейні не є абсолютним станом, а скоріш за все, є спектром реалізації. Для кількісної оцінки цієї характеристики був введений коефіцієнт Накамото. Це ключовий показник, що використовується для оцінки того, наскільки справді децентралізований блокчейн. Концепцію запропонували Баладжі Срінівасан (колишній технічний директор Coinbase) та Ліланд Лі, і вона названа на честь Сатоші Накамото, творця Bitcoin.

Коефіцієнт Накамото представляє мінімальну кількість незалежних сутностей, необхідних для збурення або контролю найбільш критичних компонентів блокчейну, таких як:

• Пули для майнингу в ланцюгах Proof of Work (PoW)
• Валідатори в ланцюгах Proof of Stake (PoS)
• Оператори вузлів
• Учасники управління (наприклад, учасники DAO або власники токенів)

Іншими словами, коефіцієнт Накамото відповідає на питання: Скільки незалежних учасників повинні спійматися, щоб скомпрометувати блокчейн? Чим вище це число, тим більш децентралізована та безпечна мережа. Нижче число вказує на те, що потужність сконцентрована, що робить мережу більш вразливою до маніпуляцій або атак.

Коефіцієнт Накамото проти атаки 51%

Хоча коефіцієнт Накамото концептуально схожий на атаку 51%, він ширше в обсязі.

Атака 51% в основному застосовується до блокчейнів PoW. Якщо одна сутність контролює більше 50% хеш-швидкості, вони можуть унілатерально підтверджувати транзакції, виконувати подвійне витрачання або переорганізовувати історію блокчейну.

Навпаки, коефіцієнт Накамото враховує не лише потужність хешування, але також контроль нод, вплив на управління, вагу стейкінгу та інші фактори. Він застосовний до PoW, PoS та DeleGate.iod PoS (DPoS) блокчейнів однаково.

Наприклад, у типовій мережі PoS, якщо невелика група валідаторів контролює більше 33,33% від загальної кількості токенів, вони можуть заблокувати формування консенсусу, запобігаючи додаванню нових блоків і, можливо, впливаючи на рішення управління. Якщо коефіцієнт Накамото блокчейну становить 10, це означає, що принаймні 10 незалежних валідаторів повинні співпрацювати, щоб скомпрометувати систему. Низький коефіцієнт вказує на централізацію та збільшення системного ризику.

Чому важливий коефіцієнт Накамото?

Децентралізація є однією з базових цінностей блокчейну. Вона забезпечує більшу безпеку, відсутність цензури та зменшену залежність від довіри. Однак, якщо невелика група учасників може легко контролювати мережу, виникають декілька ризиків:

• Зменшений рівень безпеки
  Коли коефіцієнт Накамото низький, кілька пулів для майнінгу або перевіряючих можуть координувати атаки, такі як атаки 51% або намірене затримування підтвердження транзакцій.

• Послаблена стійкість до цензури
  Якщо кілька вузлів контролюють підтвердження транзакцій, вони можуть селективно блокувати транзакції, підриваючи відкритість та нейтральність.

• Одна точка відмови (SPOF)
  Якщо влада сконцентрована серед кількох суб'єктів, будь-який компроміс, такий як взлом, регуляторна дія або технічна помилка, може призупинити всю мережу.

• Несправедливе управління
  Якщо управління контролюється невеликою кількістю валідаторів або власників токенів, вони можуть керувати змінами протоколу на користь своїх власних інтересів, а не спільноти.
  Ці ризики підкреслюють, що вимірювання децентралізації не є лише теоретичним вправою - це важливо для забезпечення того, що блокчейн системи є справедливими, безпечними та стійкими.

Коефіцієнт Накамото - це не єдиний метрика децентралізації

Хоча високий коефіцієнт Накамото вказує на більш розподілену структуру управління, це не гарантує повної децентралізації. Кілька інших факторів слід враховувати при оцінці рівня децентралізації блокчейну:

• Географічна концентрація
  Якщо більшість рударів, валідаторів або операторів вузлів знаходяться в одній країні або регіоні, навіть високий коефіцієнт Накамото не забезпечить мережу від регіонального регулювання, відмов в інфраструктурі або політичного втручання.
  Наприклад, багато валідаторів Ethereum базуються в США. Якщо американські регулятори накладуть більш суворі правила на валідаторів PoS, це може вплинути на роботу мережі.

• Централізація інфраструктури
  Якщо більшість вузлів працюють на кількох хмарних постачальниках (наприклад, AWS, Google Cloud), мережа залишається уразливою до ОСПОІ на рівні інфраструктури, навіть якщо контроль широко розподілений.
  Наприклад, відмова AWS може вивести значну частину вузлів блокчейн в автономний режим, порушуючи роботу мережі.

• Зовнішні впливи
  Децентралізація не є виключно технічною - її також впливають регулювання, урядове втручання та корпоративний вплив.
  Незважаючи на те, що блокчейн технічно може здаватися децентралізованим, якщо його основні розробники або великі власники токенів піддаються регуляторному чи корпоративному тиску, незалежність у прийнятті рішень може бути поставлена під загрозу.
  Наприклад, USDT (Tether) працює на блокчейн-мережах, але централізовано управляється компанією Tether, що робить його більш схильним до регуляторних заходів.

Ці розгляди показують, що децентралізація є багатовимірною, а коефіцієнт Накамото вимірює лише частину картини. Для повноцінної оцінки децентралізації блокчейну також потрібно дослідити розподіл вузлів, залежність від інфраструктури та вплив зовнішнього управління.

Ризики низького коефіцієнта Накамото

Коли коефіцієнт Накамото занадто низький, блокчейн стає вразливим до централізованого контролю, що призводить до кількох потенційних ризиків:

• Атака 51% (у ланцюгах PoW)
  Якщо невелика кількість майнінгових пулів контролює більше половини хеш-швидкості мережі, вони можуть маніпулювати підтвердженням транзакцій, виконувати атаки подвійного витрачання, а навіть переорганізовувати історію блокчейну.

• Маніпулювання управлінням (на ланцюгах PoS)
  У мережах Proof-of-Stake, якщо невелика група валідаторів або власників токенів контролює більше 50% виборчої сили, вони можуть домінувати змінами протоколу та впроваджувати правила, які користуються перевагами.

• Зменшена довір'я
  Одним з основних переваг блокчейну є усунення потреби в довірі до одного центрального органу. Однак якщо контроль занадто сконцентрований, користувачі змушені покладатися на кілька сутностей, а не на цілісність мережі в цілому.

• Послабленість стійкості до цензури
  Коли невелика кількість валідаторів мають владу підтверджувати транзакції, вони можуть вибрати цензурувати конкретні транзакції, що підриває фінансову свободу та мережеву нейтральність.

Ці ризики підкреслюють критичну важливість Коефіцієнта Накамото. Проектування справедливого механізму консенсусу не є достатнім для забезпечення достатньої децентралізації блокчейну. Фактична операційна децентралізація мережі також повинна бути кількісно оцінена за допомогою Коефіцієнта Накамото, з подальшим моніторингом та оптимізацією на основі даних реального світу.

Як розраховується коефіцієнт Накамото?

Розрахунок коефіцієнта Накамото залежить від ідентифікації найбільш критичних факторів впливу системи блокчейн. Різні механізми консенсусу (наприклад, PoW та PoS) потребують різних підходів до вимірювання. Загальний процес можна розібрати на наступні кроки:

1. Виберіть відповідний вимір вимірювання

Механізм консенсусу, що використовується блокчейном, визначає, як розподіляється потужність, що безпосередньо впливає на Коефіцієнт Накамото:

• Доказ роботи (PoW): Вимірює концентрацію хеш-потужності в майнінг-пулах, щоб забезпечити, що жодна невелика група не може домінувати виробництвом блоків.
• Доказ власності (PoS): Оцінює вагу стейкінгу, утриману валідаторами, щоб оцінити їх вплив на консенсус, забезпечуючи справедливість та безпеку.
• DeleGate.iod Доказ роботи (DPoS): У блокчейнах, подібних до EOS або Solana, які використовують DPoS, кількість валідаторів часто фіксується. Це структурне обмеження означає, що коефіцієнт Накамото, як правило, нижчий порівняно з системами PoW або PoS.

Різні компоненти блокчейну можуть мати різний рівень децентралізації, тому важливо зосередитися на основній області, яка оцінюється. Загальні вимірювальні виміри включають:

• Оператори вузлів: Оцініть мінімальну кількість вузлів, необхідних для збереження синхронізації блоків та стабільності мережі.
• Механізми управління: Визначте найменшу кількість голосів, достатню для впливу на результати управління та запобігання монополії в ухваленні рішень.
• Аналіз впливу основних розробницьких команд на кодову базу для забезпечення того, що оновлення блокчейну не залежать від однієї організації.

2. Обчислити Концентрацію Впливу

Після вибору відповідного розміру наступним кроком є оцінка ступеня концентрації впливу:

• Розташувати сутності за впливом:
  Для PoW ранжуйте пули для майнингу за хешрейтом; для PoS ранжуйте валідаторів за вагою стейкінгу.

• Вплив AggreGate.io до досягнення критичного порогу:

  • Ланцюги PoW: Розрахуйте кількість потрібних найкращих пулів для перевищення 51% від загальної потужності хешування.
  • Ланцюги PoS: Визначте, скільки з найкращих валідаторів колективно контролюють понад 33,33% стейкінгової потужності (достатньо для блокування консенсусу).
  • Управління: Виміряти, наскільки багато найбільших власників токенів можуть контролювати результати пропозицій управління.

3. Визначення значення коефіцієнта Накамото

Як тільки вплив aggreGate.io досягає критичного рівня, мінімальна кількість незалежних сутностей, необхідних, - це коефіцієнт Накамото (N).

Приклади:

• Якщо лише 3 пулі добування контролюють понад 51% хеш-швидкості Bitcoin, то коефіцієнт Накамото = 3.
• Якщо 5 валідаторів утримують достатньо закладених токенів, щоб перевищити 33,33% в системі PoS, то Коефіцієнт Накамото = 5.
• Якщо сім найбільших володарів токенів у DAO можуть односторонньо приймати пропозиції, то Коефіцієнт Накамото = 7.

Чим вище число, тим рівномірніше розподілений вплив, і чим більша ступінь децентралізації. Навпаки, низький коефіцієнт Накамото свідчить про те, що контроль є надто концентрований, що збільшує ризик маніпуляцій та зменшує безпеку мережі.

Nakaflow: Інструмент візуалізації для коефіцієнта Накамото

NakaflowЦе веб-сайт, який візуалізує коефіцієнт Накамото на основних блокчейнах Proof-of-Stake (PoS). Платформа розраховує ці коефіцієнти, використовуючи загальнодоступні дані про розподіл стейкінгу токенів, такі як оператори валідаторів, наприклад Chainflow, та стейкінг-пули, такі як Lido.

Фігура: дані коєфіцієнта Накамото відображені на веб-сайті Nakaflow
(Джерело: https://nakaflow.io/)

Цей інструмент надає цінний уявлення про різницю в децентралізації на різних мережах блокчейну. Наприклад, Polkadot виявляє відносно високий коефіцієнт Накамото, що свідчить про більш широкий та збалансований розподіл серед його валідаторів. Це частково пов'язано з використанням Nominated Proof of Stake (NPoS), що сприяє різноманітності валідаторів.

З іншого боку, Aptos має порівняно нижчий коефіцієнт Накамото, що свідчить про більш концентрований набір валідаторів. Однак він все ще значно вище, ніж деякі традиційні блокчейни, демонструючи сильніший рівень децентралізації.

Ключові фактори, які впливають на коефіцієнт Накамото

Коефіцієнт Накамото відображає рівень децентралізації в системі блокчейн. Його значення впливається кількома основними факторами, включаючи механізм консенсусу, економічні стимули та мережеву безпеку. Поза моделлю консенсусу (вже обговорено раніше), на коефіцієнт Накамото також суттєво впливають наступні фактори:

1. Економічні стимули

Економічний дизайн блокчейн-системи безпосередньо впливає на розподіл валідаторів, що в свою чергу впливає на коефіцієнт Накамото:

• Якщо більшість валідаторів або гірників належать до невеликої кількості великих установ, влада прийняття рішень концентрується, що призводить до зниження коефіцієнта Накамото та зменшення децентралізації.
• Якщо система розроблена для надання достатніх фінансових стимулів для привертання широкого кола незалежних учасників та підтримки стійкої роботи вузлів, розподіл валідаторів стає більш різноманітним, що збільшує коефіцієнт Накамото.

2. Безпека мережі та ризики атак

Безпека блокчейну тісно пов'язана з його рівнем децентралізації. На коефіцієнт Накамото можуть впливати наступні фактори, пов'язані з безпекою:

• Ризик атаки 51%:
  Коли коефіцієнт Накамото занадто низький, атакувальникам потрібно лише отримати контроль над кількома критичними вузлами, щоб нарушити мережу. Це збільшує ризик зловживання та компрометації цілісності блокчейну.

• Бар'єри в операціях вузлів:
  Якщо технічний або фінансовий поріг для запуску вузла занадто високий, менше учасників може приєднатися до процесу консенсусу. Це звужує пул валідаторів або майнерів, зменшуючи децентралізацію і знижуючи коефіцієнт Накамото.

Застосування коефіцієнта Накамото

Коефіцієнт Накамото служить ключовим метрикою для оцінки рівня децентралізації в системах блокчейну та має практичні застосування у різних галузях:

Оцінка безпеки блокчейну

Коефіцієнт Накамото може бути використаний для оцінки стійкості мережі блокчейн до атак. Низький коефіцієнт вказує на те, що для контролю критичних рішень потрібні лише декілька сутностей, що робить блокчейн більш схильним до атак на 51% або олігополістичного контролю.

При проектуванні або виборі блокчейну аналіз Накамото Коефіцієнта допомагає визначити його рівень децентралізації та вроджену безпеку. Наприклад, у 2019 році Ethereum Classic (ETC) постраждав від атаки на 51% через низький Накамото Коефіцієнт, що призвело до переорганізації мільйонів доларів в операціях — чітко демонструючи ризик, який становить низька децентралізація.

Дизайн та оптимізація управління

У системах PoS та DPoS прийняття рішень часто залежить від ваги стейкінгу валідатора або методів виборів. Спостерігаючи за коефіцієнтом Накамото, команди розробників та спільноти можуть виявляти тенденції централізації та налаштовувати правила стейкінгу, механізми голосування або економічні стимули для кращого розподілу влади управління.

Порівняння та вибір між публічними ланцюжками та бічними ланцюжками

Розробники та інвестори можуть використовувати коефіцієнт Накамото для порівняння децентралізації на різних блокчейнах та сайдчейнах. У галузях, таких як DeFi, NFT та GameFi, вищий коефіцієнт Накамото підказує, що платформа менше схильна до контролю однієї єдиної сутності - забезпечуючи безпечне та більш прозоре середовище для користувачів.

Оцінка регулювання та відповідності

При стримуванні регулятивних рамок для блокчейну продовжують розвиватися, органи влади можуть використовувати коефіцієнт Накамото для оцінки того, чи є блокчейн занадто централізованим і чи він відповідає стандартам децентралізації.

Наприклад, блокчейн з дуже низьким коефіцієнтом Накамото може нагадувати традиційну централізовану систему та підлягати строжним правилам. Управління з цінних паперів та бірж США (SEC) одного разу позивалася на Ripple (XRP), стверджуючи, що мережа була високо централізованою, оскільки у Ripple Labs була велика частка токенів XRP та великий контроль над мережею. Якби у мережі XRP був вищий коефіцієнт Накамото з ширшим розподілом валідаторів, SEC могла б не класифікувати її як під контролем одного суб'єкта — що потенційно зменшує ризик відповідності.

Підтримка розвитку децентралізації

Спільноти та розробники можуть відстежувати тенденції децентралізації, відстежуючи зміни в коефіцієнті Накамото з плином часу. Потім вони можуть покращити децентралізацію, налаштовуючи механізми консенсусу, знижуючи бар'єри для участі в вузлі або більш широко розподіляючи права на стейкінг, що допомагає забезпечити еволюцію блокчейну відповідно до довгострокових цілей децентралізації.

Фігура: Спільна дискусія у X щодо того, чи стане Cardano першою криптовалютою, яка досягне коефіцієнта Накамото понад 100
(Джерело: https://x.com/adahandle/status/1900247129144385897/photo/2)

Висновок

Коефіцієнт Накамото - важливий метрика для вимірювання децентралізації в блокчейн мережах. Він дозволяє нам оцінити ключові характеристики, такі як безпека, стійкість до цензури та справедливість управління. Вищий коефіцієнт вказує на більш широко розподілену структуру контролю, що сигналізує про більшу децентралізацію. Навпаки, нижче значення вказує на концентрований контроль, що робить блокчейн більш схильним до маніпуляцій та атак.

Проте коефіцієнт Накамото - не єдиний стандарт для оцінки децентралізації. Фактори, такі як географічна концентрація, залежність від інфраструктури та зовнішні впливи, так само критичні. Тому при оцінці рівня децентралізації блокчейну слід приймати комплексний погляд, а не покладатися виключно на одну метрику.

Забігаючи наперед, підвищення коефіцієнта Накамото все більше залежатиме від технологічних інновацій та дизайну управління. Наприклад, механізм Nominated Proof of Stake (NPoS) від Polkadot допомагає децентралізувати розподіл частки, дозволяючи номінаторам deleGate.io до кількох валідаторів, зменшуючи ризик концентрації влади. Механізм шардингу Ethereum також спрямований на масштабування участі валідаторів і підвищення різноманітності мережі. Крім того, заохочення домашнього стейкінгу та зниження бар'єрів роботи вузлів може залучити більше незалежних учасників і зменшити залежність від великих постачальників послуг стейкінгу. Інші приклади включають архітектуру підмережі Avalanche і модульну багатоланцюгову конструкцію Cosmos, які пропонують більшу гнучкість за рахунок децентралізації управління та контролю валідаторів. Ці приклади демонструють, що вдосконалення механізмів консенсусу, дизайну вузлів, розподілу інфраструктури та структур управління є практичними шляхами до підвищення коефіцієнта Накамото та посилення децентралізації.

З розвитком цих технологій та структур та їх більшою поширеністю ми наближаємося до побудови по-справжньому цензуростійкого, маніпуляціями невразливого та стійкого екосистеми блокчейну, реалізуючи початковий дух та візію децентралізації.

Фігура: Механізм розділення Ethereum
(Source: https://www.gate.io/zh-tw/learn/articles/what-is-sharding/64)