观点 | 量化去中心化,Part-1

Ajian   |     |   259 次阅读

在提高区块链去中心化程度之前,我们必须先知道衡量的标准。

去中心化 普遍 认为 比特币和以太坊胜过传统同类方案的主要优势。(编者注:这里有四个超链接。其中第二个为 V神博文《去中心化的意涵》,中译本见文末超链接)然而,尽管人们广泛认可去中心化的重要性,大多数关于这个话题的讨论并没有进行量化。如果我们能够商定一个定量的衡量标准,我们就能够:

  • 衡量某一系统的去中心化程度
  • 判断系统的某个修改对去中心化程度的影响(提高或降低去中心化程度)
  • 设计优化算法和架构,使去中心化程度最大化

在这篇文章中,我们提出了最小中本聪系数(minimum Nakamoto coefficient),作为系统去中心化程度的一个简单的定量衡量标准,该方法受著名的基尼系数洛伦兹曲线(劳伦兹曲线)所启发。

我的基本思路为(a)列举出某个去中心化系统的各个基本子系统,(b)判断需要破坏系统中多少个体才能控制每个子系统,以及(c)然后用该最小值来作为该系统的有效去中心化程度的一个衡量标准。该最小中本聪系数的值越大,该系统的去中心化程度就越高。

为了更好理解这个定义,我们首先交代有关基尼系数和洛伦兹曲线的相关概念的部分背景,然后根据这些衡量标准,展示一些图表和计算结果来看一看整个加密生态系统的去中心化现状。我们接着会讨论衡量去中心化的概念,作为对比特币和以太坊基本子系统的综合衡量方法。我们在结尾部分将最小中本聪系数定义为系统级去中心化的提议衡量方法,并且讨论改善这个系数的方式。

洛伦兹曲线和基尼系数

尽管这两者通常受到政治派别的关注,但在“过于不公平”和“过于中心化”的概念上两者还是有惊人的相似之处的。具体来说,我们可以把“财富的分配不均”视为高度不公平,而把“权力的分配不均”视为高度中心化。

经济学家很早以来就运用这两种工具来衡量某个群体内的不均衡性:洛伦兹曲线和基尼系数。洛伦兹曲线的基本概念如下所示:

洛伦兹曲线在上图中以红色示出。随着累积分布偏离一条直线,基尼系数(G)从0增至1。图表来自 Matthew John

基尼系数的方程式可以由如下所示的洛伦兹曲线和所谓“绝对平等线(Line of equality)”以下区域计算得出:

-洛伦兹曲线和基尼系数-

同时基尼系数也可以由连续分布和离散分布的实体中个人份额计算而得(方程参见此处)。

直观上来说,资源的分布越均匀,基尼系数就越接近于 0。反过来说,资源的分布越是偏向一方,基尼系数就会越接近于 1。

这抓住了我们中心化的直觉概念:在一个 G=1 的高度中心化系统中,只要占有一个决策者和/或一家实体就能破坏这个系统。反过来说,在一个 G=0 的高度去中心化系统中,想要破坏该系统则需要占有多个决策者。因此,基尼系数小意味着去中心化程度高。

加密货币:基尼系数和洛伦兹曲线

为了有一个直观的感受,让我们来通过一个简单的例子看一看洛伦兹曲线和基尼系数:加密货币市场资本范围内的财富分配。为此,我们展示了于 2017 年 7 月 15 日市值前 100 名的数字货币的市值分布,计算了各自的市场份额占比,并做出了与基尼系数相关的洛伦兹曲线:

-来源: https://coinmarketcap.com/ -

如果我们衡量前 100 名数字货币市值的中心化程度,基尼系数是 0.91。这和我们的直觉知识相符合,因为自 2017 年 7 月起,整个市值的 70% 被名列前 2 名的数字货币持有,即比特币和以太坊。

去中心化系统是由子系统组成的

为了将这个概念应用到公有链领域,我们需要对去中心化系统和去中心化子系统加以区别。具体来说,去中心化系统(比如比特币)由一系列去中心化子系统(比如挖矿、交易所、节点、开发人员、客户端等等)组成。以下为组成比特币的六个子系统:

-我们将利用这六个子系统来阐述如何衡量比特币或以太坊的去中心化程度。请注意:你可以使用不同的子系统,取决于你认为哪些子系统对去中心化程度更重要。-

现在,人们可能争辩说这些去中心化子系统中的一些可能比其它子系统更必要;例如,挖矿对于比特币的运作来说是绝对必要的,然而交易所(尽管很重要)实际上却不是比特币协议中的一部分。

但是,让我们假设某一个体能够识别去中心化系统中的基本去中心化子系统。然后我们可以规定,如果某人可以破坏某个去中心化系统的任何基本去中心化子系统,那么这人可以破坏这个去中心化系统。

量化比特币和以太坊的去中心化程度

有了这些定义,我们现在针对比特币和以太坊挖矿、客户端、开发人员、交易所、节点和所有者这些子系统来计算系统的洛伦兹曲线和基尼系数。我们可以根据基尼系数和洛伦兹曲线这两个衡量标准来判断各个系统的去中心化程度。

下面是比特币的曲线:

5

下面是以太坊的曲线:

6

让我们以上面各个图表中的 6 个面板为参照,依次讨论一下这些子系统。

(编者注:原文的下列小节中没有单独的图表;为方便阅读,编者通过截图拼凑成对比图表加入文中。)

挖矿去中心化程度

如图表的左上角面板所示,通过测量过去 24 小时的区块奖励,我们发现比特币挖矿的去中心化程度惊人。以太坊挖矿则更为中心化。这些数值的变化相当大,因此我们可以进行持续追踪或者通过取过去 7 天或 30 天的平均值来稳定结果。

客户端去中心化程度

如每个图表顶部中间位置的面板所示,大多数比特币用户使用 Bitcoin Core 客户端,而 Bitcoin Unlimited 则是第二大受欢迎的客户端。这意味着如按不同客户端代码库的数量来衡量的话,比特币中心化程度相当高(基尼系数=0.92)。对于以太坊来说,大多数(76%)客户端是 geth,另外有 16% 的客户端是 Parity,以太坊客户端代码库的基尼系数也达到了 0.92,这两个代码库占了大半个生态系统。

开发人员去中心化程度

在右上角的面板中,我们可以发现 Bitcoin Core 客户端拥有大量为其做出代码贡献的工程师。尽管原始的提交数量对于贡献度来说无疑是一项不精确衡量标准,但这似乎还是表明相对少量的工程师群体为 Bitcoin Core 做了绝大部分工作。以太坊 geth 客户端的开发甚至更为集中化,只有两位开发人员贡献了代码。

交易所去中心化程度

各个交易所比特币以太坊的交易量差异很大,相应的基尼系数也是如此。然而,我们出于展示目的,在左下角的面板中计算了过去 24 小时的基尼系数快照。

节点去中心化程度

去中心化的另一个衡量标准(底部中间位置的面板)是确定比特币以太坊的在不同国家的节点分布情况。

所有权去中心化程度

在右下角最后的面板中,我们来看一看比特币以太坊所有权的去中心化程度,按地址的分布情况来衡量。有一点很重要:如果我们要囊括地球上 70 亿的总人口,其中大多数是没有比特币或以太坊的,则基尼系数基本上就是 0.99+。如果我们要囊括所有余额,也就会涵盖很多空的余额,也会再次得出 0.99+ 的基尼系数。因此,我们在这儿需要某些阈值。我们采用的不完全阈值,是所有超过185 个 BTC 的账户及超过2477 个以太币的账户的基尼系数。因此,这是 2017 年 7 月之前比特币和以太坊富人(持有相当于 500,000 美元以上代币)的所有权分布情况。

在什么情况下类似于此的定限度量标准会有意义呢?也许是碰到类似于当下的美国国税局vs.数字货币交易所 Coinbase 问题的场景时:美国国税局正搜集有关所有账户余额大于 20,000 美元的持有人的资料。从攻击者的角度看,基尼系数大意味着政府只需要拉拢少数大额持有人,就能获得大比例的未兑现加密货币以及控制价格的能力。

综上所述,得出两点结论。第一点:当一个人不想要 BTC 或 ETH 的基尼系数精确为 1.0 时(因为这种时候,将只有一个人拥有所有数字货币,那么就没有人会有帮助提升该网络的动机),实际上出现的情况是相当高的财富中心化程度仍然和去中心化协议的运作相兼容。第二点:如下所示,我们认为中本聪系数尤其在衡量持有人去中心化程度时要胜过基尼系数,因为其排除了选择阈值时的任意性问题。


原文链接: https://news.earn.com/quantifying-decentralization-e39db233c28e
作者: Balaji S. Srinivasan 和 Leland Lee
翻译&校对: 张凌 & Elisa

本文由作者授权 EthFans 翻译及再出版。


观点 | 量化去中心化,Part-2


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