分散化とブロックチェーンのコアバリュー

ブロックチェーン技術の中核価値の1つは分散化です。これにより、取引記録や意思決定権が単一の中央集権的な主体によってコントロールされるのではなく、集合的に維持されることで、システムのセキュリティ、検閲に対する耐性、公平性が確保されます。一方、銀行、ソーシャルメディアプラットフォーム、クラウドサービスなど、従来の中央集権的なシステムは、効率的に運営される一方で、単一障害点（SPOF）、データ独占、検閲リスク、高い信頼コストに脆弱です。例えば、銀行は資金へのアクセスを制限でき、ソーシャルプラットフォームは意のままにコンテンツを削除でき、クラウドサービスプロバイダーの技術的な障害が大規模なサービス障害を引き起こす可能性があります。

これらのリスクは、分散アーキテクチャを通じて中央集権的機関への依存を減らし、透明性とセキュリティを高めるブロックチェーン技術の台頭につながりました。

しかし、分散化はバイナリではありません - それはスペクトラム上に存在します。一部のブロックチェーンは、少数のマイニングプールによって支配されるか、過半数のステークトークンを保有する少数の検証者によって制御される可能性があります。この権力の集中は、攻撃に対するシステムの抵抗力と公平性の両方を損ないます。その結果、ブロックチェーンの分散化度を正確に測定することは重要な問題となります。

この課題に対処するために、中本係数が導入されました。この指標は、ブロックチェーンにおける分散化のレベルを数量化し、システムの運用を妨害するために必要な独立したエンティティの最小数を示しています。係数が高いほど、権力がより分散し、分散化の程度が高くなります。逆に、係数が低いと、権力が過度に集中しており、ネットワークが操作や攻撃により攻撃されやすくなります。例えば、たった3つのマイニングプールがトータルハッシュパワーの51%以上を制御しているブロックチェーンでは、中本係数は3となり、分散化のレベルが低いことを示しています。

次のセクションでは、中本係数の定義、計算、影響要因、およびブロックチェーンのセキュリティと公平性への影響について検討します。

ナカモト係数とは何ですか？なぜ重要なのですか？

中本係数の定義と起源

ブロックチェーンの分散化は絶対的な状態ではなく、むしろ実装のスペクトルです。この特性を数量化するために、中本係数が導入されました。これは、ブロックチェーンが実際にどれだけ分散化されているかを評価するために使用される主要な指標です。このコンセプトは、Balaji Srinivasan（Coinbaseの元CTO）とLeland Leeによって提案され、Bitcoinの創設者であるSatoshi Nakamotoにちなんで名付けられました。

ナカモト係数は、ブロックチェーンの最も重要なコンポーネントを破壊または制御するために必要な独立したエンティティの最小数を表します。たとえば、

• Proof of Work (PoW) チェーン内のマイニングプール
• Proof of Stake (PoS) チェーンの検証者
• ノードオペレーター
• ガバナンス参加者（例えば、DAOメンバーやトークン保有者）

言い換えれば、中本係数は次の問いに答えます：いくつの独立した参加者が連携してブロックチェーンを危険にさらす必要があるか？ 数字が大きいほど、ネットワークはより分散化され、安全です。数字が小さいほど、権力が集中し、ネットワークは操作や攻撃に対して脆弱になります。

Nakamoto係数 vs. 51%攻撃

ナカモト係数は51%攻撃と概念的には類似していますが、範囲が広いです。

51%攻撃は主にPoWブロックチェーンに適用されます。1つのエンティティがハッシュレートの50%以上を制御している場合、彼らは一方的にトランザクションを検証したり、二重支払いを行ったり、ブロックチェーンの履歴を再編成することができます。

これに対して、中本係数はハッシュパワーだけでなく、ノード制御、ガバナンスの影響力、ステーキングの重み、およびその他の要因も考慮します。これはPoW、PoS、そしてDeleGate.iod PoS（DPoS）ブロックチェーンにも適用されます。

例えば、典型的なPoSネットワークでは、少数のバリデータがステークされたトークンの33.33%以上を制御している場合、コンセンサス形成を阻止し、新しいブロックが追加されるのを防ぐことができ、ガバナンスの決定に影響を与える可能性があります。ブロックチェーンの中本係数が10の場合、少なくとも10人の独立したバリデータがシステムを危険に晒すために協力する必要があります。低い係数は中央集権化とシステムリスクの増加を意味します。

なぜ中本係数は重要ですか？

分散化はブロックチェーンの基本的な価値の1つです。これにより、より強力なセキュリティ、より強力な検閲耐性、および信頼への依存の低下が実現されます。ただし、小さなグループのアクターがネットワークを簡単に制御できる場合、いくつかのリスクが発生します。

• セキュリティの低下
  ナカモト係数が低い場合、数少ないマイニングプールや検証者が51％攻撃のような攻撃を調整したり、トランザクションの確認を意図的に遅らせる可能性があります。

• 弱体化された検閲耐性
  もし少数のノードが取引の検証を制御していると、彼らは選択的に取引をブロックすることができ、開放性と中立性を損なうことになります。

• 単一障害点（SPOF）
  もし権力が少数のエンティティに集中している場合、ハッキング、規制措置、または技術的な障害などの妥協があれば、ネットワーク全体が停止する可能性があります。

• 不公平なガバナンス
  もしガバナンスがわずかなバリデータまたはトークン保有者によって支配されている場合、彼らはプロトコルの変更をコミュニティの利益ではなく自らの利益に奉仕するように導くかもしれません。
  これらのリスクは、分散化を測定することが理論的な演習にとどまらず、ブロックチェーンシステムが公正で安全かつ持続可能であることを確認する上で重要であることを強調しています。

Nakamoto係数は唯一の分散化メトリックではありません

高い中本係数は、より分散化された制御構造を意味しますが、完全な分散化を保証するものではありません。ブロックチェーンの分散化レベルを評価する際には、他のいくつかの要因も考慮する必要があります:

• 地理的集中
  もし、ほとんどのマイナーや検証者、またはノードの運営者が単一の国や地域にある場合、たとえナカモト係数が高くても、地域規制、インフラ障害、または政治的な干渉からネットワークを保護することはできないかもしれません。
  例えば、多くのEthereumバリデータは米国に拠点を置いています。米国の規制当局がPoSバリデータに厳しい規則を課すと、ネットワークの運営に影響を与える可能性があります。

• インフラストラクチャの中央集権化
  ほとんどのノードが、AWS、Google Cloudなどの数少ないクラウドプロバイダーで実行されている場合、ネットワークはインフラレベルのSPOFに対して脆弱なままであり、制御が広く分散されていても同様です。
  例えば、AWSの障害がブロックチェーンノードの大部分をオフラインにする可能性があり、ネットワークを混乱させることがあります。

• 外部の影響
  分散化は単に技術的なものだけではなく、規制、政府の介入、企業の影響も影響を受けています。
  ブロックチェーンは技術的には分散化されているように見えるかもしれませんが、その中核開発者や主要なトークン保有者が規制当局や企業の圧力を受ける場合、意思決定の独立性が損なわれる可能性があります。
  たとえば、USDT（テザー）はブロックチェーンネットワーク上で運営されていますが、テザー社によって中央集権的に管理されており、規制当局の対象となりやすいです。

これらの考慮事項から、分散化は多面的であり、中本係数は全体の一部しか測定していません。ブロックチェーンの分散化を完全に評価するには、ノードの分布、インフラストラクチャへの依存、外部のガバナンスの影響も考慮する必要があります。

低い中本係数のリスク

Nakamoto係数が低すぎると、ブロックチェーンは中央集権的なコントロールに対して脆弱になり、いくつかの潜在的なリスクが生じます:

• 51% Attack（PoWチェーンにおける）
  もし少数のマイニングプールがネットワークのハッシュレートの半分以上をコントロールしている場合、彼らはトランザクションの検証を操作したり、二重支払い攻撃を実行したり、さらにはブロックチェーンの履歴を再編成することさえできます。

• ガバナンス操作（PoSチェーンにおいて）
  Proof-of-Stakeネットワークでは、わずかな検証者やトークン保有者のグループが50%以上の投票権をコントロールしている場合、彼らはプロトコルの変更を支配し、自分たちに利益をもたらすルールを実装することができます。

• 信頼性の低下
  ブロックチェーンの主要な利点の1つは、単一の権威を信頼する必要がなくなることです。ただし、制御が過度に集中している場合、ユーザーはネットワーク全体の完全性ではなく、わずかなエンティティに依存することを余儀なくされます。

• 弱体化された検閲耐性
  少数の検証者が取引を確認する権限を持つ場合、特定の取引を検閲する可能性があり、金融の自由とネットワークの中立性が損なわれることがあります。

これらのリスクは、中本係数の重要性を強調しています。公平なコンセンサスメカニズムの設計だけでは、ブロックチェーンが十分に分散化されたままであることを保証するには不十分です。ネットワークの実際の運用上の分散化は、中本係数を用いて定量化する必要があり、実世界のデータに基づいた継続的なモニタリングと最適化が必要です。

中本係数はどのように計算されますか？

Nakamoto係数の計算は、ブロックチェーンシステムの最も重要な影響要因を特定することに依存しています。異なるコンセンサスメカニズム（PoWやPoSなど）には異なる測定アプローチが必要です。全体のプロセスは次のステップに分解できます。

1. 適切な測定次元を選択してください

ブロックチェーンで使用される合意メカニズムは、権力がどのように分配されるかを決定し、それが直接ナカモト係数に影響します:

• Proof of Work (PoW): マイニングプール全体におけるハッシュパワーの集中度を測定し、小規模なグループがブロックの生産を支配することがないようにします。
• ステークの証明（PoS）：コンセンサスへの影響を評価するためにバリデータが保持するステーキングのウェイトを評価し、公平性とセキュリティを確保します。
• DeleGate.iodのステークプルーフ（DPoS）：EOSやSolanaなどのブロックチェーンがDPoSを採用している場合、バリデータの数はしばしば固定されています。この構造上の制限は、PoWやPoSシステムと比較してナカモト係数が低くなる傾向があります。

ブロックチェーンの異なるコンポーネントには、異なるレベルの分散化がある場合があります。したがって、評価されるコアエリアに焦点を当てることが重要です。一般的な測定次元には、次のようなものがあります。

• ノードオペレーター：ブロック同期とネットワークの安定性を維持するために必要な最小ノード数を評価します。
• ガバナンスメカニズム：統治結果を左右するのに十分な最小限の投票権を決定し、意思決定の独占を防止します。
• 開発貢献: ブロックチェーンのアップグレードが単一の組織に依存しないように、コア開発チームの影響を分析する

2. 影響力の集中度を計算する

適切な次元が選択されると、次のステップは影響集中度を評価することです。

• 影響力によるエンティティをランク付けする：
  PoWの場合、ハッシュレートでマイニングプールをランク付けします。PoSの場合、ステーキングの重みでバリデータをランク付けします。

• 臨界閾値に達するまでのAggreGate.ioの影響:

  • PoWチェーン：トップマイニングプールの数を計算し、合計ハッシュパワーの51%を超える必要があります。
  • PoSチェーン：トップの検証者が総合的にステーキングパワーの33.33％以上（コンセンサスをブロックするために十分）を制御しているかどうかを判断します。
  • ガバナンス：トップトークン保有者がガバナンス提案の結果をコントロールできるかを測定する。

3. ナカモト係数値を決定する

aggreGate.iodの影響力が臨界閾値に達すると、必要な独立したエンティティの最小数は、中本係数(N)です。

例:

• Bitcoinのハッシュレートの51%以上を制御するマイニングプールが3つだけの場合、Nakamoto係数=3になります。
• もし5つの検証者が、PoSシステムにおいて33.33%を超えるだけの賭けトークンを保有している場合、ナカモト係数=5となります。
• もしDAO内のトップ7のトークン保有者が一方的に提案を通すことができる場合、ナカモト係数= 7。

数字が大きいほど、影響がより均等に分散し、分散度が高くなります。逆に、低い中本係数は制御が過度に集中しており、操作のリスクが高まり、ネットワークのセキュリティが低下していることを示唆しています。

Nakaflow: Nakamoto係数の可視化ツール

Nakaflow主要なプルーフオブステーク（PoS）ブロックチェーン全体での中本係数を可視化するウェブサイトです。このプラットフォームは、ChainflowのようなバリデータオペレータやLidoのようなステーキングプールなど、トークンステーキング分配に関する公開データを使用してこれらの係数を計算します。

図：Nakaflowウェブサイトに表示される中本係数データ
(Source: https://nakaflow.io/)

このツールは、さまざまなブロックチェーンネットワーク間の分散化の違いに貴重な洞察を提供します。たとえば、Polkadotは比較的高い中本係数を示し、そのバリデーターの間でより広範でバランスの取れた分布を示しています。これは、Nominated Proof of Stake（NPoS）の使用によるものの一部であり、これはバリデーターの多様性を促進しています。

一方、Aptosは比較的低い中本係数を持っており、より集中したバリデータセットを示しています。ただし、それでもいくつかの伝統的なブロックチェーンよりもかなり高いランクに位置しており、より強力な分散化の度合いを示しています。

中本係数に影響を与える主要要因

Nakamoto係数は、ブロックチェーンシステム内の分散化レベルを反映しています。その値は、合意メカニズム、経済的インセンティブ、およびネットワークセキュリティを含むいくつかの主要要因に影響を受けます。合意モデルを超えて（既に前述しました）、次の要因もNakamoto係数に大きな影響を与えます。

1. 経済的インセンティブ

ブロックチェーンシステムの経済設計は、そのシステムの検証者の分布に直接影響し、それがナカモト係数に影響を与えます:

• もし検証者やマイナーの大多数が少数の大規模な機関に属している場合、意思決定権が集中し、結果として中本係数が低下し、分散化が減少します。
• もしシステムが幅広い独立した参加者を引き付け、持続可能なノードの運営を支援するために十分な財務的インセンティブを提供するように設計されている場合、バリデータの分布はより多様化し、中本係数が増加します。

2. ネットワークセキュリティと攻撃リスク

ブロックチェーンのセキュリティは、その分散化レベルと密接に関連しています。次に示すセキュリティに関連する要因は、ナカモト係数に影響を与える可能性があります:

• 51%攻撃リスク：
  Nakamoto係数が低すぎると、攻撃者はわずかな重要ノードの制御を得るだけでネットワークを妨害できるようになります。これにより悪意のある操作やブロックチェーンの完全性が損なわれるリスクが増大します。

• ノード運用障壁：
  もしノードを実行するための技術的または財務的なしきい値が高すぎると、参加者が少なくなり、合意プロセスに参加できる人が減ります。これにより、検証者やマイナーのプールが狭まり、分散化が低下し、中本係数が下がります。

中本係数の応用

ナカモト係数は、ブロックチェーンシステムにおける分散化のレベルを評価するための重要な指標として機能し、さまざまな領域で実用的な応用があります。

ブロックチェーンセキュリティアセスメント

ナカモト係数は、ブロックチェーンネットワークの攻撃に対する抵抗力を評価するために使用できます。低い係数は、重要な意思決定をコントロールするにはわずかな実体しか必要としないことを示し、ブロックチェーンが51%攻撃や寡占的なコントロールにより影響を受けやすくなることを意味します。

ブロックチェーンを設計または選択する際、中本係数を分析することは、その分散化レベルと固有のセキュリティを判定するのに役立ちます。たとえば、2019年には、中本係数が低いことが原因でイーサリアムクラシック（ETC）が51%攻撃に遭い、何百万ドルもの取引が再構築されるというリスクが明確になりました。

ガバナンスデザインと最適化

PoSおよびDPoSシステムでは、意思決定権はしばしばバリデーターのステークウェイトや選挙方法にかかっています。開発チームやコミュニティは中央集権化の傾向を特定し、ステーキングルール、投票メカニズム、または経済的インセンティブを調整して、ガバナンス権力をより適切に分散させることができます。ナカモト係数を監視することにより、中央集権化の傾向を特定し、ステーキングルール、投票メカニズム、または経済的インセンティブを調整して、ガバナンス権力をより適切に分散させることができます。

パブリックチェーンとサイドチェーンを比較して選択する

開発者や投資家は、ナカモト係数を使用して、異なるブロックチェーンやサイドチェーン間の分散化を比較することができます。DeFi、NFT、GameFiなどの分野では、より高いナカモト係数は、プラットフォームが単一のエンティティによってコントロールされる可能性が低く、ユーザーにとってより安全で透明な環境を提供することを示唆しています。

規制とコンプライアンス評価

ブロックチェーンの規制フレームワークが進化し続ける中、当局は中本係数を使用して、ブロックチェーンが過度に中央集権化しているか、そして分散化基準を満たしているかを評価することができます。

例えば、ナカモト係数が非常に低いブロックチェーンは、従来の中央集権的なシステムに似ており、厳格な規制の対象となる可能性があります。米国証券取引委員会（SEC）はかつて、リップル（XRP）を訴え、ネットワークがリップルラボがXRPトークンの大部分を保有し、ネットワークに対して重要な制御を行っているため、高度に中央集権化していると主張しました。XRPネットワークがより広範な検証者の分布を持つ高いナカモト係数を持っていれば、SECはそれを単一の実体の支配下にあるとは見なさず、コンプライアンスリスクを低減する可能性があります。

分散化開発をサポート

コミュニティや開発者は、時間とともに中本係数の変化を追跡することで、分散化のトレンドを監視することができます。その後、コンセンサスメカニズムを調整したり、ノード参加の障壁を下げたり、ステーキング権利をより広く分配することで、分散化を改善することができ、長期的な分散化目標と一致してブロックチェーンが進化するのを支援することができます。

図：コミュニティでのXに関する議論、Cardanoが初めてNakamoto係数100を超える暗号通貨になるかどうかについての推測
(Source: https://x.com/adahandle/status/1900247129144385897/photo/2)

結論

ナカモト係数は、ブロックチェーンネットワークにおける分散化を測定するための重要な指標です。これにより、セキュリティ、検閲耐性、およびガバナンスにおける公正性など、重要な属性を評価することができます。より高い係数は、より広く分散された制御構造を示し、より強力な分散化を意味します。逆に、低い値は、集中的な制御を示し、ブロックチェーンが操作や攻撃により影響を受けやすくなることを示します。

ただし、中本係数は分散化を評価する唯一の基準ではありません。地理的な集中度やインフラ依存度、外部の影響などの要因も同様に重要です。したがって、ブロックチェーンの分散化レベルを評価する際には、単一の指標だけに頼るのではなく、包括的な視点を採用すべきです。

先を見据えると、中本係数を引き上げることは、ますます技術革新とガバナンス設計に依存するようになります。たとえば、PolkadotのNominated Proof of Stake（NPoS）メカニズムは、ノミネーターが複数の検証者にデリゲートを許可することで、ステークの分散化を支援し、権力集中のリスクを軽減します。Ethereumのシャーディングメカニズムも、検証者の参加をスケーリングし、ネットワークの多様性を向上させることを目指しています。これらに加えて、ホームステーキングの推進やノードの運用障壁の低下は、より多くの独立した参加者を引きつけ、大手ステーキングサービスプロバイダーへの依存を減らすことができます。他の例には、AvalancheのサブネットアーキテクチャやCosmosのモジュラーマルチチェーンデザインなどがあります。これらは、ガバナンスと検証者のコントロールを分散化することで、より柔軟性を提供しています。これらの例は、合意メカニズム、ノードデザイン、インフラストラクチャの分布、およびガバナンスフレームワークの改善が、中本係数の向上と分散化の強化への実用的な道を示しています。

これらの技術と構造が成熟し、より広く採用されるにつれ、私たちは本当に検閲に耐える、操作防止の仕組みが備わり、持続可能なブロックチェーンエコシステムを構築することにより、分散化の原初の精神とビジョンを実現に近づいています。

図：イーサリアムのシャーディングメカニズム
(Source:https://www.gate.io/zh-tw/learn/articles/what-is-sharding/64)