定量分析：以太坊合併後去中心化和抗審查究竟如何？

原文標題：《Consensus at the Threshold》

作者：Takens Theorem

編譯：aididiaojp.eth，Foresight News

共識是加密貨幣的根基，但同時也會引起質疑。合併後的以太坊也不例外：有人擔心權益證明 (PoS) 驗證者過於集中，並且失去抗審查能力。

這並不是一場新的辯論。在合併之前，就已經有人擔心以太坊合併後驗證者的集中度和審查制度出現變化。當然這個問題也不是以太坊獨有的，例如 60% 的比特幣算力曾經集中在中國，但比特幣挖礦的分佈在不到 2 年的時間裡發生根本性的變化，現在美國佔據主導地位（撰寫本文時超過 35% ）。

2020-2021 年比特幣網絡的近似哈希率變化

這些辯論中都有合理的擔憂。加密貨幣的目標是創建一個中立、抗審查和去中心化的系統，同時有充足的參與者能夠抵禦攻擊。但即使在看似樂觀的情況下，網絡仍然存在理論上的風險，即未知的攻擊向量，任何集中化都會使此類攻擊發生的可能性增大。

接下來對合併前後礦工和驗證者的集中度做一個簡單的定量分析。

合併前後

以合併前後數千個區塊為例，我們可以查看每個關聯區塊提議者地址（礦工和驗證者）區塊集中度。在合併之前，只有十幾個挖礦地址與獎勵相關聯，其中包括 Ethermine 等。合併後，數千個地址與驗證者相關。在通過一個急劇變化的閾值交叉後，唯一獎勵驗證者地址的數量差異變得很大。

數據來源：Etherscan

這是 PoS 的一個很有前景的特性。雖然驗證節點參與需要 32 ETH 的質押要求，但也至少有數千個參與實體滿足要求。

在合併之後，獎勵接受者的集中度仍然很高。我們嘗試通過基尼係數分析（衡量個人收入分配的指標），來反映每 1000 區塊中獎勵的集中程度。基尼係數從 0（完全共享的區塊）到 1（只屬於一個驗證者）。我們還可以計算與地址相關的前 3 個區塊佔用了多少百分比。下圖中的兩條線顯示了該分析隨時間的變化：

數據來源：Etherscan

基尼係數並不是一個完美的衡量標準，但它具有一定的參考價值。雖然驗證者越來越多，但也以某種比例的方式更加集中化。前 3 名的控制百分比似乎相似，但該圖的左側和右側之間存在統計學上的顯著差異，合併後的集中程度增加了約 2% ( p \< 0.005)。儘管存在去中心化的趨勢，但在這兩個指標下都顯示出相當大的集中度。

這種集中化可能是不可避免的，前 5 個驗證池擁有近 80% 的以太坊質押量。並且 PoS 具有高度的可流動性。驗證者可以在任何地方構建自己的區塊，也可以立即切換到來自其他區塊構建的服務。這是 PoS 轉變的一個標誌：區塊提議者和構建者之間進一步脫鉤。

我們如何確保區塊構建服務的中心化不會過度影響網絡的運行？Jon Charbonneau 在 Delphi 分析報告中對這種解耦以及如何在協議中進行優化做了詳細的分析。正如 Vitalik Buterin 在最近的一篇文章中總結的一種方法是在優化對塊構建者的約束和降低塊提議者的負擔之間做平衡。

Vitalik 考慮了幾種設計來實現這種平衡，例如「包含列表」

抗審查制度

在合併之後出現的一些事情使人們對集中度變得更加擔憂。例如受美國制裁的影響，一些區塊構建者避免在 Tornado 進行交易，這意味著這些隱私保護的交易減少了 30% 到 40%。這裡存在的爭議是用戶是否需要避免使用 OFAC 制裁的地址或協議。儘管美國政府並沒有具體建議，所以遵守地方管轄是合理的，但這種情況的模糊性引起了一些爭議。

Etherscan 數據顯示的是最近按生成的區塊百分比和提議的 Tornado 路由器 ( 0xd90e2f9 ) 交易百分比對驗證者進行的細分。你可以在最左邊看到 Flashbots，最大的區塊生成器，驗證 0% Tornado 交易。其他人也可能會使用 Flashbot 的中繼器。

數據來源：Etherscan

Charbonneau 強調了這個問題的重要性，並且毫不掩飾地說：「以太坊可以靠更高的費用生存，但它無法靠審查生存。」網絡解決此問題的一個現有工具是 Slashing。驗證者可能會因此類做法而懲罰其他人。現在網絡上偶爾會發生 Slashing，並由 Eric Wall 和其他人提供的一部分解決方案。

注：Slashing 旨在阻止惡意驗證者行為，並激勵網絡參與區塊鏈。

結論：去中心化

如上所述，PoS 在共識中引入了相當大的可流動性，這是合併之前的 GPU 和工作量證明不具備的。但流動性也是一把雙刃劍：如果你能快速轉向去中心化，你也可以快速轉向相反的方向。

這些高度「移動」的驗證網絡具有兩種類型的去中心化：潛在的和已實現的。所有網絡都具有此屬性，但 PoS 可能在此梯度上具有更高的變化率，即有可能在極端之間迅速移動。換句話說，驗證者可以輕鬆地在物理上和跨塊構建服務移動他們的操作。雖然物理驗證器和相應節點的網絡可以保持不變，但網絡的布線理論上可以非常迅速地集中化：從獨立的塊構建到依賴於集中的構建者。

以太坊現在擁有數十萬個獨特的驗證者地址。這意味著存在大量的重疊實體（女巫問題；有關用戶的一些統計數據，請參見 Etherscan ），但這仍然意味著以太坊的 PoS 具有極高的去中心化潛力。如果所有存款人都運行自己的節點，那麼可能會有成千上萬個獨立實體提出區塊。

但提議者和構建者的脫鉤帶來了第二個集中的來源：區塊構建者。構建者會影響節點運營商的利潤率，構建者和提議者之間存在激勵措施，這意味著一個非常成功的構建者可以降低網絡的去中心化，例如驗證者可以湧向設計精美的構建工具。從過去 2 週的圖中可以看出，Flashbots（紅色波段）已經開始主導區塊構建，僅在其主要收費地址就佔了 30% 以上。這在一定程度上降低了以太坊已實現的去中心化。

使用 Etherscan 工具進行數據和繪圖

Flashbots 共享透明儀表板報告所有中繼和構建活動。（他們最近還宣布了共享基礎設施、圍繞透明度創建贈款並最終為更加去中心化的區塊構建做出貢獻的目標。）在撰寫本文時，他們服務的總主導地位約為 40%，而且人們可以更加清晰為什麼它們對驗證者來說是有吸引力的資源：

數據來源：Flashbots 透明度儀表板

期待 Charbonneau、Buterin 和許多其他開發人員分享的這些想法能夠進一步實現，不僅能在協議調整能源效率和靈活性，而且在合併後實現以太坊的大規模潛在去中心化。