Descentralización y el Valor Central de la Cadena de bloques

Uno de los valores fundamentales de la tecnología de cadena de bloques es la descentralización. Garantiza la seguridad del sistema, la resistencia a la censura y la equidad al permitir que los registros de transacciones y el poder de toma de decisiones se mantengan de forma colectiva, en lugar de estar controlados por una única entidad centralizada. En contraste, los sistemas centralizados tradicionales, como los bancos, las plataformas de redes sociales y los servicios en la nube, pueden operar con mayor eficiencia pero son vulnerables a puntos únicos de falla (SPOF), monopolios de datos, riesgos de censura y altos costos de confianza. Por ejemplo, los bancos pueden restringir el acceso a los fondos, las plataformas sociales pueden eliminar contenido a voluntad y las fallas técnicas en los proveedores de servicios en la nube pueden provocar interrupciones en el servicio a gran escala.

Estos riesgos han llevado al surgimiento de la tecnología de cadena de bloques, que reduce la dependencia de las autoridades centralizadas a través de una arquitectura descentralizada, mejorando la transparencia y seguridad.

Sin embargo, la descentralización no es binaria; existe en un espectro. Algunas cadenas de bloques pueden estar dominadas por unos pocos grupos de minería o controladas por un pequeño número de validadores que poseen la mayoría de los tokens apostados. Esta concentración de poder socava tanto la resistencia del sistema a los ataques como su equidad. Como resultado, medir con precisión el grado de descentralización de una cadena de bloques se convierte en un tema crítico.

Para abordar este desafío, se introdujo el Coeficiente de Nakamoto. Esta métrica cuantifica el nivel de descentralización en una cadena de bloques indicando el número mínimo de entidades independientes requeridas para interrumpir la operación del sistema. Cuanto mayor sea el coeficiente, más distribuido estará el poder y mayor será el grado de descentralización. Por el contrario, un coeficiente bajo sugiere que el poder está demasiado concentrado, lo que hace que la red sea más susceptible a la manipulación o los ataques. Por ejemplo, en una cadena de bloques donde solo tres grupos mineros controlan más del 51% del poder total de hash, el Coeficiente de Nakamoto sería 3, reflejando un bajo nivel de descentralización.

En las siguientes secciones, examinaremos la definición del Coeficiente de Nakamoto, su cálculo, los factores clave que lo influyen y su impacto en la seguridad y equidad de la cadena de bloques.

¿Qué es el Coeficiente Nakamoto y por qué es importante?

Definición y Orígenes del Coeficiente Nakamoto

La descentralización en la cadena de bloques no es un estado absoluto, sino más bien un espectro de implementación. Para cuantificar esta característica, se introdujo el Coeficiente Nakamoto. Es una métrica clave utilizada para evaluar qué tan descentralizada es realmente una cadena de bloques. El concepto fue propuesto por Balaji Srinivasan (ex CTO de Coinbase) y Leland Lee, y lleva el nombre de Satoshi Nakamoto, el creador de Bitcoin.

El Coeficiente Nakamoto representa el número mínimo de entidades independientes requeridas para interrumpir o controlar los componentes más críticos de una cadena de bloques, como:

• Piscinas de minería en cadenas de Prueba de Trabajo (PoW)
• Validadores en cadenas de Prueba de Participación (PoS)
• Operadores de nodos
• Participantes en la gobernanza (por ejemplo, miembros de DAO o titulares de tokens)

En otras palabras, el Coeficiente Nakamoto responde a la pregunta: ¿Cuántos participantes independientes deben coludir para comprometer la cadena de bloques? Cuanto mayor sea el número, más descentralizada y segura será la red. Un número más bajo indica que el poder está concentrado, lo que hace que la red sea más vulnerable a manipulaciones o ataques.

Coeficiente Nakamoto vs. Ataque del 51%

Si bien el Coeficiente de Nakamoto es conceptualmente similar al ataque del 51%, es más amplio en alcance.

Un ataque del 51% se aplica principalmente a las cadenas de bloques PoW. Si una entidad controla más del 50% de la tasa de hash, puede validar transacciones unilateralmente, realizar doble gasto o reorganizar la historia de la cadena de bloques.

En contraste, el Coeficiente Nakamoto considera no solo el poder de hash, sino también el control de nodos, la influencia de gobernanza, el peso de participación y otros factores. Es aplicable a PoW, PoS y DeleGate.iod PoS (DPoS) blockchains por igual.

Por ejemplo, en una red PoS típica, si un pequeño grupo de validadores controla más del 33.33% de los tokens apostados, pueden bloquear la formación de consenso, impidiendo que se añadan nuevos bloques y posiblemente influenciando decisiones de gobernanza. Si el Coeficiente de Nakamoto de una cadena de bloques es 10, esto significa que al menos 10 validadores independientes necesitarían coordinarse para comprometer el sistema. Un coeficiente bajo implica centralización y un aumento del riesgo sistémico.

¿Por qué es importante el Coeficiente Nakamoto?

La descentralización es uno de los valores fundamentales de la cadena de bloques. Permite una mayor seguridad, una mayor resistencia a la censura y una menor dependencia de la confianza. Sin embargo, si un pequeño grupo de actores puede controlar fácilmente la red, surgen varios riesgos:

• Seguridad reducida
  Cuando el Coeficiente de Nakamoto es bajo, unos pocos grupos mineros o validadores pueden coordinar ataques como ataques del 51% o retrasar intencionalmente las confirmaciones de transacciones.

• Resistencia a la censura debilitada
  Si un puñado de nodos controlan la validación de transacciones, pueden bloquear selectivamente transacciones, socavando la apertura y neutralidad.

• Punto Único de Falla (SPOF)
  Si el poder está concentrado entre unas pocas entidades, cualquier compromiso, como piratería, acción regulatoria o falla técnica, podría detener toda la red.

• Gobernanza injusta
  Si el gobierno está dominado por un pequeño número de validadores o poseedores de tokens, pueden dirigir los cambios en el protocolo para servir sus propios intereses en lugar de los de la comunidad.
  Estos riesgos destacan que medir la descentralización no es solo un ejercicio teórico, es esencial para garantizar que los sistemas de cadena de bloques sean justos, seguros y sostenibles.

El coeficiente Nakamoto no es la única métrica de descentralización

Si bien un alto coeficiente de Nakamoto implica una estructura de control más distribuida, no garantiza una descentralización completa. Varios otros factores deben considerarse al evaluar el nivel de descentralización de una cadena de bloques:

• Concentración geográfica
  Si la mayoría de los mineros, validadores u operadores de nodos se encuentran en un solo país o región, incluso un alto Coeficiente de Nakamoto puede no proteger la red de la regulación regional, fallas en la infraestructura o interferencia política.
  Por ejemplo, muchos validadores de Ethereum están basados en EE. UU. Si los reguladores estadounidenses imponen reglas más estrictas a los validadores de PoS, podría afectar la operación de la red.

• Centralización de Infraestructura
  Si la mayoría de los nodos se ejecutan en unos pocos proveedores de nube (por ejemplo, AWS, Google Cloud), la red sigue siendo vulnerable a SPOFs a nivel de infraestructura, incluso si el control está ampliamente distribuido.
  Por ejemplo, una interrupción de AWS podría dejar fuera de línea una parte significativa de los nodos de la cadena de bloques, lo que interrumpiría la red.

• Influencias Externas
  La descentralización no es solo técnica, también está afectada por la regulación, la intervención gubernamental y la influencia corporativa.
  Aunque una cadena de bloques puede parecer descentralizada técnicamente, si sus desarrolladores principales o los titulares de tokens principales están sujetos a presiones regulatorias o corporativas, la independencia en la toma de decisiones puede verse comprometida.
  Por ejemplo, USDT (Tether) opera en redes de cadenas de bloques pero es gestionado de forma centralizada por la empresa Tether, lo que lo hace más susceptible a acciones regulatorias.

Estas consideraciones muestran que la descentralización es multi-dimensional, y el Coeficiente de Nakamoto solo mide parte del panorama. Para evaluar completamente la descentralización de una cadena de bloques, también se debe examinar la distribución de nodos, la dependencia de la infraestructura y las influencias de gobernanza externa.

Riesgos de un Coeficiente Nakamoto Bajo

Cuando el Coeficiente de Nakamoto es demasiado bajo, una cadena de bloques se vuelve vulnerable al control centralizado, lo que resulta en varios riesgos potenciales:

• Ataque del 51% (en Cadenas de PoW)
  Si un pequeño número de grupos de minería controlan más de la mitad de la tasa de hash de la red, pueden manipular la validación de transacciones, ejecutar ataques de doble gasto e incluso reorganizar la historia de la cadena de bloques.

• Manipulación de la gobernanza (en cadenas de PoS)
  En las redes de Prueba de Participación, si un pequeño grupo de validadores o poseedores de tokens controla más del 50% del poder de voto, pueden dominar los cambios en el protocolo e implementar reglas que les beneficien a sí mismos.

• Confianza reducida
  Una de las ventajas fundamentales de la cadena de bloques es eliminar la necesidad de confiar en una sola autoridad. Sin embargo, si el control está demasiado concentrado, los usuarios se ven obligados a depender de unas pocas entidades en lugar de la integridad de la red en su conjunto.

• Resistencia a la censura debilitada
  Cuando un pequeño número de validadores tiene el poder de confirmar transacciones, pueden optar por censurar transacciones específicas, socavando la libertad financiera y la neutralidad de la red.

Estos riesgos resaltan la importancia crítica del Coeficiente de Nakamoto. Diseñar un mecanismo de consenso justo no es suficiente para garantizar que una cadena de bloques permanezca suficientemente descentralizada. La descentralización operativa real de la red también debe ser cuantificada a través del Coeficiente de Nakamoto, con un monitoreo continuo y optimización basada en datos del mundo real.

¿Cómo se calcula el Coeficiente Nakamoto?

El cálculo del Coeficiente de Nakamoto depende de identificar los factores de influencia más críticos del sistema de cadena de bloques. Diferentes mecanismos de consenso (como PoW y PoS) requieren enfoques de medición diferentes. El proceso general se puede desglosar en los siguientes pasos:

1. Elija la Dimensión de Medida Apropiada

El mecanismo de consenso utilizado por una cadena de bloques determina cómo se distribuye el poder, lo que afecta directamente al Coeficiente de Nakamoto:

• Prueba de trabajo (PoW): Mide la concentración de la potencia de hash en los grupos mineros para garantizar que ningún grupo pequeño pueda dominar la producción de bloques.
• Prueba de participación (PoS): Evalúa el peso del staking que tienen los validadores para evaluar su influencia en el consenso, garantizando la equidad y seguridad.
• DeleGate.iod Prueba de Participación (DPoS): En blockchains como EOS o Solana que adoptan DPoS, el número de validadores suele ser fijo. Esta limitación estructural significa que el Coeficiente de Nakamoto tiende a ser menor en comparación con los sistemas de PoW o PoS.

Diferentes componentes de una cadena de bloques pueden tener niveles variables de descentralización, por lo que es importante centrarse en el área central que se está evaluando. Las dimensiones de medición comunes incluyen:

• Operadores de nodos: Evaluar el número mínimo de nodos requeridos para mantener la sincronización de bloques y la estabilidad de la red.
• Mecanismos de gobernanza: Determinar el menor número de derechos de voto suficiente para influir en los resultados de la gobernanza y prevenir los monopolios en la toma de decisiones.
• Contribuciones al desarrollo: Analizar la influencia de los equipos de desarrollo principales en la base de código para asegurar que las actualizaciones de la cadena de bloques no dependan de una sola organización.

2. Calcular la Concentración de Influencia

Una vez que se selecciona la dimensión adecuada, el siguiente paso es evaluar el grado de concentración de influencia:

• Clasificar entidades por influencia:
  Para PoW, clasifique los grupos mineros por tasa de hash; para PoS, clasifique los validadores por peso de participación.

• Influencia de AggreGate.io hasta que se alcance un umbral crítico:

  • Cadenas PoW: Calcular el número de los principales grupos mineros necesarios para superar el 51% del poder de hash total.
  • Cadenas PoS: Determina cuántos de los principales validadores controlan colectivamente más del 33.33% del poder de participación (suficiente para bloquear el consenso).
  • Gobernanza: Medir cuántos de los principales poseedores de tokens pueden controlar el resultado de las propuestas de gobernanza.

3. Determine el Valor del Coeficiente de Nakamoto

Una vez que la influencia de aggreGate.iod alcanza el umbral crítico, el número mínimo de entidades independientes requeridas es el Coeficiente Nakamoto (N).

Ejemplos:

• Si solo 3 grupos mineros controlan más del 51% de la tasa de hash de Bitcoin, entonces el Coeficiente Nakamoto = 3.
• Si 5 validadores tienen suficientes tokens apostados para superar el 33.33% en un sistema de PoS, entonces el Coeficiente de Nakamoto = 5.
• Si los 7 principales titulares de tokens en un DAO pueden aprobar unilateralmente propuestas, entonces el Coeficiente Nakamoto = 7.

Cuanto mayor sea el número, más equitativamente distribuida será la influencia y mayor será el grado de descentralización. Por el contrario, un bajo Coeficiente de Nakamoto sugiere que el control está excesivamente concentrado, aumentando el riesgo de manipulación y reduciendo la seguridad de la red.

Nakaflow: Una herramienta de visualización para el Coeficiente Nakamoto

Nakaflowes un sitio web que visualiza el Coeficiente de Nakamoto en las principales cadenas de bloques de Prueba de Participación (PoS). La plataforma calcula estos coeficientes utilizando datos públicamente disponibles sobre la distribución de participación de tokens, como operadores validadores como Chainflow y pools de participación como Lido.

Figura: Datos del Coeficiente Nakamoto mostrados en el sitio web de Nakaflow
(Source: https://nakaflow.io/)

Esta herramienta proporciona una visión valiosa de las diferencias de descentralización en diversas redes de cadenas de bloques. Por ejemplo, Polkadot exhibe un Coeficiente de Nakamoto relativamente alto, lo que indica una distribución más amplia y equilibrada entre sus validadores. Esto se debe en parte a su uso de la Prueba de Participación Nominada (NPoS), que promueve la diversidad de validadores.

Por otro lado, Aptos tiene un coeficiente de Nakamoto comparativamente más bajo, lo que sugiere un conjunto de validadores más concentrado. Sin embargo, sigue clasificándose significativamente más alto que algunas cadenas de bloques tradicionales, lo que demuestra un grado más fuerte de descentralización.

Factores Clave que Influyen en el Coeficiente Nakamoto

El Coeficiente Nakamoto refleja el nivel de descentralización dentro de un sistema de cadena de bloques. Su valor está influenciado por varios factores fundamentales, incluyendo el mecanismo de consenso, los incentivos económicos y la seguridad de la red. Más allá del modelo de consenso (ya discutido anteriormente), los siguientes factores también impactan significativamente en el Coeficiente Nakamoto:

1. Incentivos económicos

El diseño económico de un sistema de blockchain afecta directamente la distribución de validadores, lo que a su vez influye en el Coeficiente de Nakamoto:

• Si la mayoría de los validadores o mineros pertenecen a un pequeño número de grandes instituciones, el poder de toma de decisiones se concentra, lo que resulta en un coeficiente de Nakamoto más bajo y una descentralización reducida.
• Si el sistema está diseñado para ofrecer suficientes incentivos financieros para atraer a una amplia gama de participantes independientes y apoyar operaciones de nodos sostenibles, la distribución de validadores se vuelve más diversa, aumentando el Coeficiente de Nakamoto.

2. Seguridad de la red y riesgos de ataque

La seguridad de una cadena de bloques está estrechamente ligada a su nivel de descentralización. Los siguientes factores relacionados con la seguridad pueden influir en el Coeficiente de Nakamoto:

• Riesgo de ataque del 51%:
  Cuando el Coeficiente de Nakamoto es demasiado bajo, los atacantes solo necesitan tomar el control de unos pocos nodos críticos para interrumpir la red. Esto aumenta el riesgo de manipulación maliciosa y compromete la integridad de la cadena de bloques.

• Barreras de operación del nodo:
  Si el umbral técnico o financiero para ejecutar un nodo es demasiado alto, menos participantes pueden unirse al proceso de consenso. Esto reduce el grupo de validadores o mineros, disminuyendo la descentralización y bajando el Coeficiente de Nakamoto.

Aplicaciones del Coeficiente Nakamoto

El Coeficiente Nakamoto sirve como una métrica crucial para evaluar el nivel de descentralización en los sistemas de cadenas de bloques y tiene aplicaciones prácticas en diversos ámbitos:

Evaluación de seguridad de la Cadena de bloques

El Coeficiente Nakamoto se puede utilizar para evaluar la resistencia de una red de bloques a los ataques. Un coeficiente bajo indica que solo se necesitan unas pocas entidades para controlar decisiones críticas, lo que hace que la cadena de bloques sea más susceptible a ataques del 51% o control oligopólico.

Al diseñar o seleccionar una cadena de bloques, analizar el Coeficiente de Nakamoto ayuda a determinar su nivel de descentralización y seguridad inherente. Por ejemplo, en 2019, Ethereum Classic (ETC) sufrió un ataque del 51% debido a su bajo Coeficiente de Nakamoto, lo que llevó a la reorganización de millones de dólares en transacciones, demostrando claramente el riesgo que representa la baja descentralización.

Diseño y optimización de la gobernanza

En los sistemas de PoS y DPoS, el poder de toma de decisiones a menudo depende del peso de la participación del validador o de los métodos de elección. Al monitorear el Coeficiente de Nakamoto, los equipos de desarrollo y las comunidades pueden identificar tendencias de centralización y ajustar las reglas de participación, los mecanismos de votación o los incentivos económicos para distribuir mejor el poder de gobierno.

Comparar y elegir entre Cadenas Públicas y Cadenas Secundarias

Los desarrolladores e inversores pueden utilizar el Coeficiente de Nakamoto para comparar la descentralización en diferentes cadenas de bloques y sidechains. En campos como DeFi, NFT y GameFi, un Coeficiente de Nakamoto más alto sugiere que la plataforma es menos probable que sea controlada por una sola entidad, lo que proporciona un entorno más seguro y transparente para los usuarios.

Evaluación Regulatoria y de Cumplimiento

A medida que los marcos regulatorios para la cadena de bloques continúan evolucionando, las autoridades pueden utilizar el Coeficiente de Nakamoto para evaluar si una cadena de bloques está demasiado centralizada y si cumple con los estándares de descentralización.

Por ejemplo, una cadena de bloques con un Coeficiente de Nakamoto muy bajo podría parecerse a un sistema centralizado tradicional y estar sujeta a regulaciones más estrictas. La SEC de EE. UU. demandó una vez a Ripple (XRP), argumentando que la red estaba altamente centralizada porque Ripple Labs tenía una gran parte de los tokens XRP y ejercía un control significativo sobre la red. Si la red XRP tuviera un Coeficiente de Nakamoto más alto con una distribución de validadores más amplia, es posible que la SEC no la hubiera clasificado como bajo el control de una sola entidad, lo que potencialmente reduciría el riesgo de cumplimiento.

Apoyando el desarrollo de la descentralización

Las comunidades y los desarrolladores pueden monitorear las tendencias de descentralización rastreando los cambios en el Coeficiente de Nakamoto con el tiempo. Luego pueden mejorar la descentralización ajustando los mecanismos de consenso, reduciendo la barrera para la participación de nodos o distribuyendo más ampliamente los derechos de participación, lo que ayuda a garantizar que la cadena de bloques evolucione en línea con los objetivos de descentralización a largo plazo.

Figura: Discusión comunitaria sobre X especulando si Cardano se convertirá en la primera criptomoneda en alcanzar un Coeficiente de Nakamoto superior a 100
(Source: https://x.com/adahandle/status/1900247129144385897/photo/2)

Conclusión

El Coeficiente Nakamoto es una métrica vital para medir la descentralización en las redes de cadena de bloques. Nos permite evaluar atributos clave como la seguridad, la resistencia a la censura y la equidad en la gobernanza. Un coeficiente más alto indica una estructura de control más ampliamente distribuida, lo que significa una descentralización más sólida. Por el contrario, un valor más bajo implica un control concentrado, lo que hace que la cadena de bloques sea más susceptible a la manipulación y los ataques.

Sin embargo, el Coeficiente de Nakamoto no es el único estándar para evaluar la descentralización. Factores como la concentración geográfica, la dependencia de la infraestructura y las influencias externas son igualmente críticos. Por lo tanto, al evaluar el nivel de descentralización de una cadena de bloques, se debe adoptar una visión holística en lugar de depender únicamente de una métrica única.

Mirando hacia el futuro, elevar el Coeficiente de Nakamoto dependerá cada vez más de la innovación tecnológica y el diseño de gobernanza. Por ejemplo, el mecanismo de Prueba de Participación Nominada (NPoS) de Polkadot ayuda a descentralizar la distribución de participación al permitir a los nominadores delegar a múltiples validadores, reduciendo el riesgo de concentración de poder. El mecanismo de fragmentación de Ethereum también tiene como objetivo escalar la participación del validador y mejorar la diversidad de la red. Además de esto, fomentar el staking doméstico y reducir las barreras de operación del nodo puede atraer a más participantes independientes y reducir la dependencia de los grandes proveedores de servicios de staking. Otros ejemplos incluyen la arquitectura de Subred de Avalanche y el diseño modular de múltiples cadenas de Cosmos, que ofrecen una mayor flexibilidad al descentralizar la gobernanza y el control del validador. Estos ejemplos demuestran que las mejoras en los mecanismos de consenso, el diseño del nodo, la distribución de la infraestructura y los marcos de gobernanza son todos caminos prácticos para aumentar el Coeficiente de Nakamoto y fortalecer la descentralización.

A medida que estas tecnologías y estructuras maduran y son más ampliamente adoptadas, nos acercamos a construir un ecosistema de blockchain verdaderamente resistente a la censura, a prueba de manipulaciones y sostenible, realizando el espíritu y la visión originales de la descentralización.

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