Descentralização e o Valor Central da Blockchain

Um dos valores essenciais da tecnologia blockchain é a descentralização. Garante a segurança do sistema, resistência à censura e equidade ao permitir que os registros de transações e o poder de tomada de decisão sejam mantidos coletivamente, em vez de serem controlados por uma única entidade centralizada. Em contraste, os sistemas centralizados tradicionais, como bancos, plataformas de mídia social e serviços de nuvem, podem operar com maior eficiência, mas são vulneráveis a pontos únicos de falha (SPOF), monopólios de dados, riscos de censura e altos custos de confiança. Por exemplo, os bancos podem restringir o acesso aos fundos, as plataformas sociais podem excluir conteúdo a seu bel-prazer e falhas técnicas nos provedores de serviços de nuvem podem resultar em interrupções de serviço em grande escala.

Estes riscos levaram ao surgimento da tecnologia Blockchain, que reduz a dependência de autoridades centralizadas através de uma arquitetura descentralizada, aumentando a transparência e a segurança.

No entanto, a descentralização não é binária - ela existe num espectro. Algumas blockchains podem ser dominadas por alguns pools de mineração ou controladas por um pequeno número de validadores que detêm a maioria dos tokens apostados. Esta concentração de poder mina tanto a resistência do sistema a ataques quanto a sua equidade. Como resultado, medir com precisão o grau de descentralização de uma blockchain torna-se uma questão crítica.

Para enfrentar este desafio, o Coeficiente de Nakamoto foi introduzido. Esta métrica quantifica o nível de descentralização numa blockchain, indicando o número mínimo de entidades independentes necessárias para perturbar o funcionamento do sistema. Quanto maior for o coeficiente, mais distribuído é o poder e maior é o grau de descentralização. Pelo contrário, um coeficiente baixo sugere que o poder está excessivamente concentrado, tornando a rede mais suscetível a manipulação ou ataque. Por exemplo, numa blockchain em que apenas três grupos de mineração controlam mais de 51% do poder de hash total, o Coeficiente de Nakamoto seria 3, refletindo um baixo nível de descentralização.

Nas secções seguintes, examinaremos a definição do Coeficiente de Nakamoto, o cálculo, os principais fatores que o influenciam e o impacto na segurança e equidade da blockchain.

Qual é o Coeficiente Nakamoto e Por Que Isso Importa?

Definição e Origens do Coeficiente Nakamoto

A descentralização na blockchain não é um estado absoluto, mas sim um espectro de implementação. Para quantificar essa característica, foi introduzido o Coeficiente de Nakamoto. É uma métrica chave usada para avaliar o quão descentralizada é verdadeiramente uma blockchain. O conceito foi proposto por Balaji Srinivasan (ex-CTO da Coinbase) e Leland Lee, e é nomeado após Satoshi Nakamoto, o criador do Bitcoin.

O Coeficiente Nakamoto representa o número mínimo de entidades independentes necessárias para perturbar ou controlar os componentes mais críticos de uma blockchain, tais como:

• Piscinas de mineração em cadeias de Prova de Trabalho (PoW)
• Validadores em cadeias de Prova de Participação (PoS)
• Operadores de nós
• Participantes da governança (por exemplo, membros de DAO ou detentores de tokens)

Em outras palavras, o Coeficiente de Nakamoto responde à pergunta: Quantos participantes independentes devem coluir para comprometer o blockchain? Quanto maior o número, mais descentralizada e segura é a rede. Um número menor indica que o poder está concentrado, tornando a rede mais vulnerável à manipulação ou ataques.

Coeficiente Nakamoto vs. Ataque de 51%

Embora o Coeficiente de Nakamoto seja conceptualmente semelhante ao ataque de 51%, é mais amplo em alcance.

Um ataque de 51% aplica-se principalmente a blockchains PoW. Se uma entidade controlar mais de 50% da taxa de hash, pode validar transações unilateralmente, realizar gastos duplos ou reorganizar a história da blockchain.

Em contraste, o Coeficiente Nakamoto considera não apenas o poder de hash, mas também o controle de nós, influência na governança, peso de aposta e outros fatores. É aplicável a PoW, PoS e DeleGate.iod PoS (DPoS) blockchains semelhantes.

Por exemplo, numa rede PoS típica, se um pequeno grupo de validadores controlar mais de 33.33% dos tokens apostados, podem bloquear a formação de consenso, impedindo a adição de novos blocos e possivelmente influenciando decisões de governação. Se o Coeficiente de Nakamoto de uma blockchain for 10, isso significa que pelo menos 10 validadores independentes teriam de coordenar-se para comprometer o sistema. Um coeficiente baixo implica centralização e aumento do risco sistémico.

Porque é importante o Coeficiente Nakamoto?

A descentralização é um dos valores fundamentais da blockchain. Permite uma segurança mais forte, uma maior resistência à censura e uma redução da dependência da confiança. No entanto, se um pequeno grupo de atores puder controlar facilmente a rede, surgem vários riscos:

• Segurança Reduzida
  Quando o Coeficiente Nakamoto é baixo, alguns pools de mineração ou validadores podem coordenar ataques como ataques de 51% ou atrasar intencionalmente as confirmações de transações.

• Resistência à Censura Enfraquecida
  Se um punhado de nós controlar a validação de transações, eles podem bloquear seletivamente transações, minando a abertura e neutralidade.

• Ponto Único de Falha (SPOF)
  Se o poder está concentrado entre algumas entidades, qualquer comprometimento - como pirataria, ação regulatória ou falha técnica - poderia parar toda a rede.

• Governança Desleal
  Se o governo for dominado por um pequeno número de validadores ou detentores de tokens, eles podem orientar as mudanças de protocolo para servir aos seus próprios interesses em vez dos da comunidade.
  Estes riscos destacam que medir a descentralização não é apenas um exercício teórico - é essencial para garantir que os sistemas de blockchain sejam justos, seguros e sustentáveis.

O Coeficiente Nakamoto não é o único métrico de Descentralização

Embora um alto Coeficiente de Nakamoto implique uma estrutura de controle mais distribuída, não garante total descentralização. Vários outros fatores devem ser considerados ao avaliar o nível de descentralização de uma blockchain:

• Concentração Geográfica
  Se a maioria dos mineradores, validadores ou operadores de nó estiver localizada num único país ou região, mesmo um alto Coeficiente de Nakamoto pode não proteger a rede da regulação regional, falhas de infraestrutura ou interferência política.
  Por exemplo, muitos validadores do Ethereum estão baseados nos EUA. Se os reguladores dos EUA impuserem regras mais rígidas aos validadores de PoS, isso poderá afetar a operação da rede.

• Centralização da Infraestrutura
  Se a maioria dos nós funcionar em alguns provedores de nuvem (por exemplo, AWS, Google Cloud), a rede continua vulnerável a SPOFs ao nível da infraestrutura, mesmo que o controle esteja amplamente distribuído.
  Por exemplo, uma interrupção da AWS poderia tirar uma parte significativa dos nós da blockchain offline, perturbando a rede.

• Influências Externas
  A descentralização não é apenas técnica - também é afetada pela regulamentação, intervenção governamental e influência corporativa.
  Embora uma blockchain possa parecer tecnicamente descentralizada, se os seus principais desenvolvedores ou detentores de tokens estiverem sujeitos a pressões regulatórias ou corporativas, a independência na tomada de decisões pode ser comprometida.
  Por exemplo, o USDT (Tether) opera em redes blockchain, mas é gerido centralmente pela empresa Tether, tornando-o mais suscetível a ações regulatórias.

Estas considerações mostram que a descentralização é multidimensional e o Coeficiente de Nakamoto apenas mede uma parte do quadro. Para avaliar totalmente a descentralização de uma blockchain, também é necessário examinar a distribuição de nós, a dependência da infraestrutura e as influências da governação externa.

Riscos de um Coeficiente de Nakamoto Baixo

Quando o Coeficiente Nakamoto é muito baixo, uma blockchain torna-se vulnerável ao controle centralizado, resultando em vários riscos potenciais:

• Ataque de 51% (em Cadeias de Prova de Trabalho)
  Se um pequeno número de pools de mineração controlar mais da metade da taxa de hash da rede, eles podem manipular a validação de transações, executar ataques de gastos duplos e até reorganizar o histórico da blockchain.

• Manipulação da Governança (em Cadeias de PoS)
  Nas redes de Prova de Participação, se um pequeno grupo de validadores ou detentores de tokens controlar mais de 50% do poder de voto, eles podem dominar as mudanças de protocolo e implementar regras que os beneficiem.

• Confiança Reduzida
  Uma das principais vantagens da blockchain é eliminar a necessidade de confiar numa única autoridade. No entanto, se o controle estiver excessivamente concentrado, os utilizadores são obrigados a depender de algumas entidades em vez da integridade da rede como um todo.

• Resistência à Censura Enfraquecida
  Quando um pequeno número de validadores tem o poder de confirmar transações, eles podem optar por censurar transações específicas, minando a liberdade financeira e a neutralidade da rede.

Estes riscos destacam a importância crítica do Coeficiente de Nakamoto. Projetar um mecanismo de consenso justo não é suficiente para garantir que uma blockchain permaneça suficientemente descentralizada. A descentralização operacional real da rede também deve ser quantificada através do Coeficiente de Nakamoto, com monitorização contínua e otimização com base em dados do mundo real.

Como é calculado o Coeficiente Nakamoto?

O cálculo do Coeficiente de Nakamoto depende da identificação dos fatores de influência mais críticos do sistema blockchain. Mecanismos de consenso diferentes (como PoW e PoS) requerem abordagens de medição diferentes. O processo geral pode ser dividido nas seguintes etapas:

1. Escolha a Dimensão de Medição Adequada

O mecanismo de consenso usado por uma blockchain determina como o poder é distribuído, o que afeta diretamente o Coeficiente de Nakamoto:

• Prova de Trabalho (PoW): Mede a concentração de poder de hash entre as pools de mineração para garantir que nenhum grupo pequeno possa dominar a produção de bloco.
• Prova de Participação (PoS): Avalia o peso do staking detido pelos validadores para avaliar a sua influência no consenso, garantindo a justiça e segurança.
• DeleGate.iod Prova de Participação (DPoS): Em blockchains como EOS ou Solana que adotam DPoS, o número de validadores é frequentemente fixo. Essa limitação estrutural significa que o Coeficiente de Nakamoto tende a ser menor em comparação com sistemas PoW ou PoS.

Diferentes componentes de uma blockchain podem ter níveis variados de descentralização, por isso é importante focar na área central que está a ser avaliada. As dimensões de medição comuns incluem:

• Operadores de Nós: Avaliar o número mínimo de nós necessários para manter a sincronização de blocos e a estabilidade da rede.
• Mecanismos de Governança: Determinar o menor número de direitos de voto suficiente para influenciar os resultados da governança e evitar monopólios na tomada de decisões.
• Contribuições para o Desenvolvimento: Analisar a influência das equipes de desenvolvimento principais no código-fonte para garantir que as atualizações da blockchain não dependam de uma única organização.

2. Calcular a Concentração de Influência

Uma vez selecionada a dimensão apropriada, o próximo passo é avaliar o grau de concentração de influência:

• Classificar Entidades por Influência:
  Para PoW, classificar as pools de mineração pela taxa de hash; para PoS, classificar os validadores pelo peso do staking.

• AggreGate.io Influência Até Que Um Limiar Crítico Seja Alcançado:

  • Cadeias PoW: Calcular o número dos principais pools de mineração necessários para exceder 51% do total de potência de hash.
  • Cadeias PoS: Determine quantos dos principais validadores controlam coletivamente mais de 33,33% do poder de staking (suficiente para bloquear o consenso).
  • Governança: Medir quantos dos principais detentores de tokens podem controlar o resultado das propostas de governança.

3. Determine o Valor do Coeficiente Nakamoto

Uma vez que a influência do Gate.io atinge o limiar crítico, o número mínimo de entidades independentes necessárias é o Coeficiente de Nakamoto (N).

Exemplos:

• Se apenas 3 pools de mineração controlam mais de 51% da taxa de hash do Bitcoin, então o Coeficiente de Nakamoto = 3.
• Se 5 validadores detêm tokens suficientemente empenhados para ultrapassar 33,33% num sistema PoS, então o Coeficiente de Nakamoto = 5.
• Se os 7 principais detentores de tokens em um DAO puderem aprovar unilateralmente propostas, então o Coeficiente de Nakamoto = 7.

Quanto maior o número, mais equitativamente distribuída é a influência e maior é o grau de descentralização. Por outro lado, um coeficiente de Nakamoto baixo sugere que o controle está excessivamente concentrado, aumentando o risco de manipulação e reduzindo a segurança da rede.

Nakaflow: Uma Ferramenta de Visualização para o Coeficiente de Nakamoto

Nakaflowé um site que visualiza o Coeficiente Nakamoto em cadeias de blocos de Prova de Participação (PoS) importantes. A plataforma calcula estes coeficientes utilizando dados publicamente disponíveis sobre a distribuição de stakes de tokens, tais como operadores de validação como Chainflow e pools de stake como Lido.

Figura: Dados do Coeficiente Nakamoto exibidos no site Nakaflow
(Source:https://nakaflow.io/)

Esta ferramenta fornece uma visão valiosa das diferenças de descentralização em várias redes de blockchain. Por exemplo, o Polkadot exibe um Coeficiente de Nakamoto relativamente alto, indicando uma distribuição mais ampla e equilibrada entre seus validadores. Isto deve-se em parte ao uso do Nominated Proof of Stake (NPoS), que promove a diversidade de validadores.

Por outro lado, Aptos tem um Coeficiente de Nakamoto comparativamente mais baixo, sugerindo um conjunto de validadores mais concentrado. No entanto, ainda se classifica significativamente mais alto do que algumas blockchains tradicionais, demonstrando um grau mais forte de descentralização.

Fatores-chave que influenciam o Coeficiente Nakamoto

O Coeficiente de Nakamoto reflete o nível de descentralização dentro de um sistema de blockchain. Seu valor é influenciado por vários fatores principais, incluindo o mecanismo de consenso, incentivos econômicos e segurança de rede. Além do modelo de consenso (já discutido anteriormente), os seguintes fatores também impactam significativamente o Coeficiente de Nakamoto:

1. Incentivos Económicos

O design econômico de um sistema de blockchain afeta diretamente a distribuição dos validadores, o que por sua vez influencia o Coeficiente de Nakamoto:

• Se a maioria dos validadores ou mineiros pertencer a um pequeno número de grandes instituições, o poder de decisão torna-se concentrado, resultando num Coeficiente de Nakamoto mais baixo e numa descentralização reduzida.
• Se o sistema for projetado para oferecer incentivos financeiros suficientes para atrair uma ampla gama de participantes independentes e apoiar operações de nó sustentáveis, a distribuição de validadores se torna mais diversificada, aumentando o Coeficiente de Nakamoto.

2. Segurança de rede e riscos de ataque

A segurança de uma blockchain está intimamente ligada ao seu nível de descentralização. Os seguintes fatores relacionados com a segurança podem influenciar o Coeficiente de Nakamoto:

• Risco de Ataque de 51%:
  Quando o Coeficiente Nakamoto é muito baixo, os atacantes apenas precisam obter controle sobre alguns nós críticos para perturbar a rede. Isso aumenta o risco de manipulação maliciosa e compromete a integridade da blockchain.

• Barreiras de Operação do Nó:
  Se o limiar técnico ou financeiro para executar um nó for muito alto, menos participantes podem juntar-se ao processo de consenso. Isto reduz o grupo de validadores ou mineiros, diminuindo a descentralização e baixando o Coeficiente de Nakamoto.

Aplicações do Coeficiente Nakamoto

O Coeficiente de Nakamoto serve como uma métrica crucial para avaliar o nível de descentralização nos sistemas de blockchain e tem aplicações práticas em vários domínios:

Avaliação de Segurança da Blockchain

O Coeficiente Nakamoto pode ser usado para avaliar a resistência de uma rede blockchain a ataques. Um coeficiente baixo indica que apenas algumas entidades são necessárias para controlar decisões críticas, tornando a blockchain mais suscetível a ataques de 51% ou controlo oligopolista.

Ao projetar ou selecionar uma blockchain, analisar o Coeficiente Nakamoto ajuda a determinar o seu nível de descentralização e segurança inerente. Por exemplo, em 2019, o Ethereum Classic (ETC) sofreu um ataque de 51% devido ao seu baixo Coeficiente Nakamoto, o que levou a que milhões de dólares em transações fossem reorganizados — demonstrando claramente o risco representado pela baixa descentralização.

Design e Otimização de Governança

Em sistemas PoS e DPoS, o poder de tomada de decisão muitas vezes depende dos pesos das participações dos validadores ou dos métodos de eleição. Ao monitorizar o Coeficiente de Nakamoto, as equipas de desenvolvimento e as comunidades podem identificar tendências de centralização e ajustar as regras de staking, os mecanismos de voto ou os incentivos económicos para distribuir melhor o poder de governação.

Comparar e Escolher Entre Cadeias Públicas e Sidechains

Os desenvolvedores e investidores podem usar o Coeficiente de Nakamoto para comparar a descentralização em diferentes blockchains e sidechains. Em áreas como DeFi, NFTs e GameFi, um Coeficiente de Nakamoto mais elevado sugere que a plataforma é menos propensa a ser controlada por uma única entidade—fornecendo um ambiente mais seguro e transparente para os utilizadores.

Avaliação Regulatória e de Conformidade

À medida que os quadros regulamentares para a blockchain continuam a evoluir, as autoridades podem utilizar o Coeficiente de Nakamoto para avaliar se uma blockchain está excessivamente centralizada e se cumpre os padrões de descentralização.

Por exemplo, uma blockchain com um Coeficiente de Nakamoto muito baixo pode assemelhar-se a um sistema centralizado tradicional e estar sujeita a regulamentações mais rigorosas. A SEC dos EUA processou uma vez a Ripple (XRP), argumentando que a rede era altamente centralizada porque a Ripple Labs detinha uma grande parte dos tokens XRP e exercia um controle significativo sobre a rede. Se a rede XRP tivesse um Coeficiente de Nakamoto mais alto com uma distribuição mais ampla de validadores, a SEC talvez não a tivesse classificado como estando sob o controle de uma única entidade, o que poderia reduzir o risco de conformidade.

Apoio ao Desenvolvimento da Descentralização

As comunidades e os desenvolvedores podem monitorizar as tendências de descentralização ao acompanhar as mudanças no Coeficiente de Nakamoto ao longo do tempo. Podem depois melhorar a descentralização ajustando os mecanismos de consenso, baixando a barreira à participação dos nós ou distribuindo os direitos de aposta de forma mais ampla, contribuindo para garantir que a blockchain evolua em conformidade com os objetivos de descentralização a longo prazo.

Figura: Discussão da comunidade sobre X especulando se o Cardano se tornará a primeira criptomoeda a atingir um Coeficiente de Nakamoto superior a 100
(Fonte: https://x.com/adahandle/status/1900247129144385897/photo/2)

Conclusão

O Coeficiente Nakamoto é uma métrica vital para medir a descentralização nas redes blockchain. Permite-nos avaliar atributos chave como segurança, resistência à censura e justiça na governação. Um coeficiente mais alto indica uma estrutura de controlo mais amplamente distribuída, significando uma descentralização mais forte. Por outro lado, um valor mais baixo implica um controlo concentrado, tornando a blockchain mais suscetível a manipulação e ataque.

No entanto, o Coeficiente de Nakamoto não é o único padrão para avaliar a descentralização. Fatores como concentração geográfica, dependência de infraestruturas e influências externas são igualmente críticos. Portanto, ao avaliar o nível de descentralização de uma blockchain, deve-se adotar uma visão holística em vez de depender exclusivamente de uma métrica única.

Olhando para o futuro, o aumento do Coeficiente de Nakamoto dependerá cada vez mais da inovação tecnológica e do design de governança. Por exemplo, o mecanismo de Prova de Participação Nomeada (NPoS) da Polkadot ajuda a descentralizar a distribuição de participações, permitindo que os nomeadores deleguem a múltiplos validadores, reduzindo o risco de concentração de poder. O mecanismo de fragmentação do Ethereum também visa aumentar a participação dos validadores e melhorar a diversidade da rede. Além disso, incentivar o staking doméstico e reduzir as barreiras de operação de nós pode atrair mais participantes independentes e reduzir a dependência de grandes provedores de serviços de staking. Outros exemplos incluem a arquitetura de Subredes do Avalanche e o design modular de multi-cadeias da Cosmos, que oferecem maior flexibilidade ao descentralizar a governança e o controle dos validadores. Estes exemplos demonstram que melhorias nos mecanismos de consenso, design de nós, distribuição de infraestrutura e frameworks de governança são todos caminhos práticos para aumentar o Coeficiente de Nakamoto e fortalecer a descentralização.

À medida que essas tecnologias e estruturas amadurecem e são mais amplamente adotadas, estamos mais perto de construir um ecossistema blockchain verdadeiramente resistente à censura, à prova de manipulação e sustentável - realizando o espírito original e a visão de descentralização.

Figura: Mecanismo de Sharding do Ethereum
(Source:https://www.gate.io/zh-tw/learn/articles/what-is-sharding/64)