五大PoS公链验证者去中心化程度评估

作者：Stephanie Dunbar，Messari Asset Diligence team；翻译：金色财经0xxz

要点：

PoS网络运营的去中心化可以通过验证者和质押的跨司法区、节点托管基础设施和基本软件组件的地理分布来评估。

这些变量的分布良好且去中心化的网络更能抵御错误代码、政治和企业敌意以及物理基础设施故障。

中本聪系数等标准化指标有助于及时衡量给定时刻的运营去中心化程度。但要了解全貌，重要的是对导致质押集中的因素和网络在面对大规模基础设施故障时的恢复能力进行定性分析。

在分析的所有网络中，Avalanche、Cardano、NEAR、Solana 和 Aptos，在提高长期可靠性和弹性方面都有很大的改进空间。

当验证者分布良好且去中心化时，PoS网络最能抵御意外故障或对抗性攻击。这需要在非关联环境中分布足够数量的无需信任的运营者。“环境”包括验证者的物理位置以及用于连接到网络的硬件和软件组件。影响大量验证者的这些变量中的任何一个常见的基础设施故障都可能会中断，并且随着严重性的增加，甚至会完全危及网络。

运营去中心化是指网络验证者和质押在地理司法区、节点托管基础设施和基本软件组件之间的分布。这些变量的分布良好且去中心化的网络提供了几个关键的好处。

首先，它通过最大限度地降低影响网络重要部分的单个漏洞或攻击媒介的风险来增强安全性。其次，它通过减少监管行动或基础设施故障等局部问题的影响来提高网络的稳健性。最后，它提高了可靠性。它表明网络能够承受潜在的挑战和威胁，从而有助于提高其可信度。

因此出现了多个具有不同架构设计的通用 1 层，每个都试图在安全性、可用性和可扩展性之间取得平衡。然而，每种不同的设计都不可避免地面临影响其去中心化程度的权衡。这些设计差异使得从表面上对 1 层去中心化进行比较分析具有内在的挑战性。要评估去中心化，必须寻找标准化模型并控制每个网络的独特参数。

Balaji 和 Lee 的早期工作为量化去中心化设定了标准——中本聪系数（Nakamoto coefficient），一种衡量破坏区块链网络子系统所需的最少实体数量的方法。但是，中本聪系数的初始计算和参数需要更新，以考虑基于权益证明 (PoS) 的网络的共识规则，并特别关注运营去中心化。此外，还有一些外生因素会导致质押集中，以及网络在面对大规模基础设施故障时的恢复能力。

本报告旨在为衡量跨基础设施组件的验证者和质押分布设定新标准。根据调查结果，该报告旨在提供可操作的建议，以支持公共 PoS 网络的运营去中心化。

验证者的作用

要衡量 PoS 系统中的运营去中心化程度，首先必须了解验证者如何运作的核心概念，以及影响它们运作方式和地点的因素。

验证者充当全球计算平台的支柱，为无需许可的用户网络执行、验证和记录交易。他们就区块链的状态达成共识，区块链代表网络的交易历史。要将区块添加到链中，验证者的阈值必须同意。这确保了拜占庭容错，即使某些节点行为不诚实或出现故障，网络也能正常运行。然而，每个网络的活跃性、最终确定性和安全性阈值最终会根据其特定的共识算法和实现而有所不同。

为了促进网络运营，验证者锁定或“质押”网络的原生资产。该保证金作为一种安全措施，可以扣除（“slashed”）以阻止不符合网络最佳利益的行为。此类行为包括性能不佳（例如过长停机时间）或恶意行为（例如试图生成无效区块）。验证者因他们的服务获得部分用户费用和网络通货膨胀作为奖励，具体取决于网络。

网络设计如何影响运营去中心化

虽然影响运营去中心化的细微差别有很多，但其中一些关键因素是：

硬件和前期资本要求：托管节点的硬件成本和（盈利）运行验证者所需的最低质押金额。

持续运营费用：持续的资源消耗和验证者维护的成本。

内置质押委托机制：代币持有者是否可以向现有验证者质押。

Active Validator Set Caps：一种网络约束，将区块生产限制为具有最高风险的验证者。

例如，昂贵的资本需求和资源密集型物理基础设施可能成为进入壁垒，减少运营商的多样性但确保高效运营。资源密集型网络，如 Solana，具有通过历史证明实现的高TPS处理能力，以及采用分片的 NEAR，可能需要更重的基础设施。随着资源需求的增加，验证者运营商可能更喜欢在托管服务器解决方案上运行节点的便利性，而不是在本地采购和管理专用基础设施。