Nakamoto Coefficient:衡量区块链去中心化程度的关键指标

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一、去中心化与区块链的核心价值

区块链的核心价值之一在于去中心化(Decentralization),它确保系统的安全性、抗审查能力与公平性,使交易记录和决策权不依赖于单一机构,而是由多方共同维护。相比之下,传统中心化系统(如银行、社交媒体、云端服务)虽然运行效率较高,却面临 单点故障(SPOF)、数据垄断、审查风险与高信任成本。例如,银行可以限制资金存取,社交平台可随时删除内容,而云端供应商的技术故障可能导致大规模服务中断。这些风险促使区块链技术的兴起,透过去中心化架构来减少对单一权威的依赖,提升系统的透明度与安全性。

然而,去中心化并非绝对,而是存在不同程度的实现方式。某些区块链可能由少数矿池掌控算力,或由少数验证者控制质押权重,导致权力过度集中,从而降低系统的抗攻击能力与公平性。因此,如何衡量一个区块链真正的去中心化程度,成为一个至关重要的问题。

为了解决这个问题,Nakamoto Coefficient(中本系数) 应运而生。它是一个用来衡量区块链去中心化程度的关键指标,表示控制网络运作所需的最小独立实体数量。数值越高,代表系统的权力越分散,去中心化程度越高;数值越低,则表示权力过于集中,区块链容易受到攻击或操控。例如,在某些区块链网络中,若仅需 3 个矿池联合起来即可掌控超过 51% 的算力,那么该系统的 Nakamoto Coefficient 为 3,代表其去中心化程度较低。

在接下来的内容中,我们将深入探讨 Nakamoto Coefficient 的定义、计算方式、影响因素及其对区块链安全与公平性的影响。

二、Nakamoto Coefficient 是什么?为何重要?

Nakamoto Coefficient 的定义与起源

在区块链的发展过程中,「去中心化程度」并非一个绝对概念,而是存在不同的实现程度。为了量化这一特性,Nakamoto Coefficient(中本系数) 应运而生。它是衡量区块链去中心化程度的重要指标,由 巴拉吉·斯里尼瓦桑(前 Coinbase CTO)与 利兰·李 提出,以比特币创始人 中本聪 命名。

Nakamoto Coefficient 表示影响或控制区块链关键组件所需的最小独立实体数量,这些关键组件包括:

  • PoW 链的矿池
  • PoS 链的验证者
  • 节点运营者
  • 区块链治理参与者(如 DAO 或代币持有者)

换句话说,Nakamoto Coefficient 代表「至少需要多少个独立的参与者联合起来,才能影响或攻击该区块链系统」。数值越高,代表区块链的权力分布越分散,安全性与抗审查能力越强;数值越低,则表示控制权较集中,系统更容易受到攻击或操控。

Nakamoto Coefficient 与 51% 攻击的关系

Nakamoto Coefficient 与 51% 攻击(51% Attack) 概念相似,但涵盖范围更广。

  • 51% 攻击主要适用于工作量证明(PoW) 区块链,当某一方控制超过 50% 的算力时,即可单方面控制交易验证、发动双重支付攻击,甚至重组区块链历史。
  • 中本系数 则不仅考虑算力集中度,还考虑节点控制权、治理权、质押权重等因素,适用于 PoW、PoS 及 DPoS 等各种区块链共识机制。

举例来说,在典型的 PoS(权益证明) 网络中,若某些验证者控制超过 33.33%(三分之一)的质押权重,则他们可联合起来阻止区块链达成共识,导致区块链无法新增区块,甚至影响治理决策。因此,若某条区块链的 Nakamoto Coefficient 为 10,表示至少需要 10 个独立的验证者联合起来,才能影响该链的正常运作。若此数字过低,则该区块链容易受到中心化控制,影响其安全性与公平性。

为何 Nakamoto Coefficient 重要?

区块链的核心价值之一是去中心化,它带来更高的安全性、更强的抗审查能力,以及更低的信任风险。然而,如果少数实体能够轻易控制区块链,就会带来以下风险:

  1. 降低安全性
    • 当 Nakamoto Coefficient 过低时,少数矿池或验证者可联合发动攻击,例如 51% 攻击 或恶意阻止交易确认。
  2. 削弱抗审查能力
    • 若少数节点掌握交易验证权,则他们可选择性地封锁特定交易,影响区块链的开放性与自由性。
  3. 增加单点故障风险(SPOF)
    • 若控制权集中于少数实体,一旦这些实体遭骇客攻击、监管打压或发生技术故障,则整条区块链可能会面临停摆风险。
  4. 影响治理公平性
    • 若治理决策由少数验证者或代币持有者控制,他们可透过投票影响协议变更,甚至制定有利于自身的规则,而忽视社群利益。

这些风险显示 去中心化程度的衡量不仅是理论问题,更是区块链能否实现公平、安全运行的关键。

Nakamoto Coefficient 并非衡量去中心化的唯一标准

然而,较高的 Nakamoto Coefficient 虽然表示区块链的控制权较为分散,但这并不意味着完全去中心化。除了 Nakamoto Coefficient 之外,还有其他因素会影响区块链的去中心化程度,包括:

  • 地理集中度(Geographical Concentration)
    • 若区块链网络的大部分矿工、验证者或节点运营者集中于特定国家或地区,即使 Nakamoto Coefficient 较高,仍可能受到当地政策变动、基础设施不稳定,或政府监管影响。
    • 例如,以太坊的许多验证者位于美国,若美国政府对 PoS 验证者施加更严格的法规,则可能影响网络的运行。
  • 基础设施中心化(Infrastructure Centralization)
    • 若大多数节点运行于少数云端服务供应商(如 AWS、Google Cloud),则即使控制权分散,仍可能面临基础设施层面的单点失效风险。
    • 例如,若 AWS 服务发生大规模中断,可能导致大量区块链节点离线,影响网络运行。
  • 外部影响(External Influences)
    • 区块链的去中心化程度不仅受技术影响,也受到法规压力、政府干预、企业联盟 的影响。
    • 例如,某些区块链在技术上是去中心化的,但如果其核心开发团队或主要持币者受监管机构或企业影响,则仍可能影响决策独立性。例如,USDT(Tether)虽然基于区块链运行,但其发行及储备控制权仍集中于 Tether 公司,使其受监管影响的可能性较高。

这些因素显示,去中心化是一个多维度的概念,Nakamoto Coefficient 只是衡量其中的一部分。因此,在评估区块链的去中心化程度时,不仅要关注 Nakamoto Coefficient,也需考量节点地理分布、基础设施依赖度及外部影响等因素

Nakamoto Coefficient 过低的风险

当 Nakamoto Coefficient 过低时,区块链容易受到中心化控制,导致以下风险:

  • 51% 攻击(PoW 链)
    • 若少数矿池掌握过半算力,可操控交易验证、发动双重支付攻击,甚至重组区块链历史。
  • 治理操控(PoS 链)
    • 若少数验证者或代币持有者掌控超过 50% 的投票权,他们可影响协议变更,甚至制定对自身有利的决策。
  • 降低去信任性(Trustlessness)
    • 区块链的核心优势在于「不需要依赖单一机构」,但若控制权过于集中,用户反而必须信任少数实体,而非信任整个网络机制。
  • 削弱抗审查能力(Censorship Resistance)
    • 当少数验证者控制交易确认权时,他们可选择封锁某些交易,影响用户的金融自由。

这些风险凸显出 Nakamoto Coefficient 的重要性。为确保区块链的 去中心化程度足够高,除了设计公平的共识机制外,也需要透过 Nakamoto Coefficient 来量化其实际运作情况,并根据数据进行监测与优化。

三、如何计算 Nakamoto Coefficient?

Nakamoto Coefficient 的计算方式取决于区块链系统的关键影响因素,不同共识机制(如 PoW、PoS)会有不同的衡量标准。整体计算流程可以分为以下几个步骤:

1. 选择适用的衡量维度

不同的共识机制决定了权力的分布方式,进而影响 中本系数 的高低:

  • 工作量证明(PoW):以矿池的算力集中度作为衡量标准,确保区块链不受少数矿池控制。
  • 权益证明(PoS):透过验证者的质押权重来计算影响力,确保质押机制的公平性与安全性。
  • DPoS(委任权益证明):如 EOS 和 Solana 这类采用 DPoS 机制的区块链,验证者的数量通常是固定的,因此 中本系数 受到更大的限制,可能会比 PoW 或 PoS 低。区块链的不同部分可能具有不同程度的去中心化,因此必须针对其核心影响因素进行计算。以下是几个常见的衡量维度:
  • 节点运营者:评估影响区块同步与网络稳定性的最小节点数量,确保网络的分散性。
  • 治理机制:计算能决定投票结果的最小投票权数量,确保决策不受少数参与者垄断。
  • 开发贡献:分析核心开发团队对程式码库的影响力,确保区块链的技术发展不依赖于单一开发组织。

2. 计算影响力集中度

一旦选定衡量维度,下一步是计算影响力的集中程度:

  1. 根据影响力大小进行排序:例如,在 PoW 中,排序各大矿池的算力;在 PoS 中,排序验证者的质押比例。
  2. 累积影响力,直到达到关键门槛:
    • PoW 链:计算前 氮 个最大的矿池,其算力总和是否超过 51%。
    • PoS 链:计算前 氮 个验证者的质押总量是否超过 33.33%(导致共识机制受影响)。
    • 治理机制:计算前 氮 大投票权持有者是否足以影响所有治理决策。

3. 确定 Nakamoto Coefficient 值

当影响力总和达到某个门槛时,所需的最小独立实体数量 N 即为 Nakamoto Coefficient。

  • 若只需 3 个矿池即可控制 51% 的比特币算力,则 Nakamoto Coefficient = 3。
  • 若只需 5 个验证者即可影响 33.33% 的 PoS 质押权重,则 Nakamoto Coefficient = 5。
  • 若 DAO 中的前 7 大投票权持有者可决定所有治理提案,则 Nakamoto Coefficient = 7。

该数值越大,代表影响力的分布越分散,去中心化程度越高;反之则表示该区块链的控制权过度集中,安全性较低。

Nakaflow:视觉化 Nakamoto Coefficient 之网站

Nakaflow 这个网站可看各大 POS 区块链的 Nakamoto Coefficient ,该网站是根据控制质押代币的可用数据(例如 Chainflow 等个体验证器运营商和 LIDO 等权益池)来计算 Nakamoto 系数。


图、Nakaflow 网站上的 Nakamoto Coefficient 资讯
(资料来源:https://nakaflow.io/)

透过此网站,可看出不同区块链之间的去中心化设计的差异,例如:Polkadot 具有更高的 Nakamoto 系数,表明其验证者之间的去中心化程度更高。 Polkadot 使用提名权益证明 (NPoS) 来确保验证者的分布更加平衡。 Aptos 的 Nakamoto 系数相对较低,表明验证者集更加集中,但仍远高于一些传统区块链。

四、影响 Nakamoto Coefficient 的关键因素

Nakamoto Coefficient 反映了区块链系统的去中心化程度,影响其数值的关键因素包括共识机制、经济诱因以及网络安全性。除了上述所提及过的「共识机制」,还有下列因素亦会影响 Nakamoto Coefficient。

1. 经济诱因

区块链系统的经济设计会影响验证者的集中度,进而影响 中本系数:

  • 若多数验证者或矿工属于少数大型机构,则决策权集中于这些机构,导致 中本系数 较低,区块链的去中心化程度下降。
  • 若系统设计能提供足够的经济诱因,吸引更多独立参与者加入并维持节点运营,则验证者的分布会更为分散,提高 中本系数。

2. 网络安全与攻击风险

区块链的安全性与去中心化程度息息相关,以下因素可能影响 中本系数:

  • 51% 攻击风险:当 中本系数 过低时,攻击者只需控制少数关键节点,即可影响区块链的决策,提高网络被恶意操纵的风险。
  • 节点运营门槛:若参与运行节点的技术或经济门槛过高,可能会限制能够参与共识的实体数量,导致去中心化程度降低,使 中本系数 下降。

五、Nakamoto Coefficient 的应用

中本系数 是衡量区块链去中心化程度的重要指标,在多个领域具有实际应用价值:

  1. 区块链安全评估
    Nakamoto Coefficient 可用于评估区块链网络的抗攻击能力。当该数值较低时,表示控制区块链决策所需的节点数较少,区块链更容易受到 51% 攻击 或 寡头垄断 的影响。因此,在设计或选择区块链时,可透过分析 Nakamoto Coefficient 来判断其去中心化程度与安全性。像是在 2019 年,以太坊经典(ETC)因 Nakamoto Coefficient 较低,曾遭遇 51% 攻击,导致数百万美元的交易被重组,这证明了 Nakamoto Coefficient 过低会增加区块链被操控的风险。

  2. 治理机制设计与优化
    在 权益证明 和 分布式权益证明 等机制下,决策权往往取决于验证者的质押比例或选举方式。监测 中本系数 可帮助开发团队与社群发现中心化趋势,进而调整质押规则、投票机制或增加经济诱因,以提升决策权的分散度。

  3. 公链与侧链的比较与选择
    开发者和投资者在选择区块链平台时,可透过 中本系数 来比较不同公链或侧链的去中心化程度。例如,在 DeFi、NFT 和 GameFi 领域,较高的 Nakamoto Coefficient 代表平台运作较不易受到单一实体操控,能为用户提供更安全、透明的环境。

  4. 监管与合规评估
    随着区块链监管政策逐步成形,监管机构可透过 Nakamoto Coefficient 评估某条区块链是否过于中心化,以判定其是否符合去中心化的标准。例如,一条链若具有极低的 Nakamoto Coefficient,可能会被认为更接近于传统中心化系统,需符合相应的监管规范。像美国证券交易委员会(SEC)曾起诉 Ripple(XRP),认为其高度中心化,因为 Ripple 公司本身持有大量 XRP 代币,且拥有影响网络运行的高度决策权。如果 XRP 网络的 Nakamoto Coefficient 更高,验证者分布更广,SEC 可能不会将其视为由单一实体控制的资产,从而降低合规风险。

  5. 促进去中心化发展
    透过监测 Nakamoto Coefficient 的变化,社群与开发者可以追踪区块链的去中心化趋势,并透过调整共识机制、降低节点参与门槛、分散权益质押等方式,提高去中心化程度,确保区块链符合长期去中心化发展的目标。


图、X 上讨论 Cardano 是否会成为第一个 Nakamoto Coefficient 破 100 的加密货币
(资料来源:https://x.com/adahandle/status/1900247129144385897/photo/2)

六、结论

Nakamoto Coefficient 是区块链领域中衡量去中心化程度的关键指标,能够帮助我们评估区块链的安全性、抗审查能力与治理公平性。数值越高,代表区块链的控制权分布越分散,去中心化程度越高;数值越低,则表示控制权过于集中,区块链容易受到操控与攻击。

然而,Nakamoto Coefficient 并非唯一衡量去中心化的标准,地理集中度、基础设施依赖与外部影响等因素同样至关重要。因此,在评估区块链时,我们应该综合考量这些因素,而非单纯依赖 Nakamoto Coefficient。

展望未来,提升 Nakamoto Coefficient 的可行路径将更多依赖技术创新与制度设计。 例如,Polkadot 采用的提名权益证明(NPoS)机制,透过提名人将质押权分散给多个验证者,有效降低权力集中风险;Ethereum 的分片(Sharding)机制也有助于扩展节点参与、提升网络多样性。除此之外,推动家庭节点(home staking)与降低节点运营门槛,可吸引更多独立参与者加入网络,减少大型质押服务主导的情形。其他像 Avalanche 的 Subnet 架构与 Cosmos 的多链模组化设计,也透过分散治理与验证权力,提供更多去中心化弹性。这些案例皆说明,从共识机制优化、节点设计、基础设施分散,到治理架构革新,都是未来提升 Nakamoto Coefficient、强化去中心化发展的实际路径。

随着这些技术与制度逐步成熟并被广泛采用,我们有机会打造出真正抗操控、抗审查且可持续发展的区块链生态系统,回归去中心化精神的本质与愿景。


图、Ethereum 的分片机制
(资料来源:https://www.gate.io/zh-tw/learn/articles/what-is-sharding/64)

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