ConsenSysの研究論文を解説：イーサリアムはますます中央集権化しているのか？

2023.10.17

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ConsenSysの研究論文を解説：イーサリアムはますます中央集権化しているのか？

イーサリアムの非中央集権性は動的であり、維持するためには継続的な努力が必要である。

2023.10.17 - 13:58:11

以太坊

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イーサリアムの非中央集権性は動的であり、維持するためには継続的な努力が必要である。

暗号資産の世界において、イーサリアムは注目の的となっている。

非中央集権化は、イーサリアムの核となる約束であると同時に、その魅力の主な源泉でもある。しかし、イーサリアムがアップグレードや発展を遂げるにつれて、コミュニティはその真の非中央集権性について疑問を呈し始めている。

こうした懸念は根拠のないものではなく、頻繁に「イーサリアムが中央集権的になっている」という議論をさまざまな視点から断片的に見かけることができる。

非中央集権化とは、権力とコントロールの分散に加え、ネットワークの検閲耐性、安全性、透明性に関わるものである。そのため、投資家、開発者、一般ユーザーにとって、イーサリアムの非中央集権化の程度を深く理解することは極めて重要である。

こうした疑問に答えるため、MetaMask（メタマスク）の母体企業Consensysに所属する研究者Simon Brownは、より理性的で厳密かつ体系的なアプローチにより、複数の指標とモデルを用いた学術的分析を行い、イーサリアムにおける真の非中央集権状態を明らかにすることを決意した。

原著論文は長く、ある程度の学術的背景を必要とするため、TechFlowでは論文を解釈・整理し、主要な論点をよりわかりやすく伝えることにした。

原著論文『Measuring the Concentration of Control in Contemporary Ethereum』

一、方法論：イーサリアムの非中央集権化度をどう測るか？

非中央集権化は、複数の次元と観点にまたがる複雑な概念である。イーサリアムの非中央集権化度を正確に測定するため、本論文の著者であるSimon Brownは、複数の統計手法と指標を採用し、包括的な測定を行った。

まず、彼はGini（ジニ）係数を導入した。これは不平等度を測定する統計指標であり、富の格差の統計などでよく使われる。

ここでは、ネットワーク内のリソースや権力の分布を測るために用いられる。Gini係数の値は0から1の範囲にあり、0は完全な平等、1は完全な不平等を表す。たとえば、Gini係数が0.9であれば、ネットワーク内のリソースや権力が非常に集中していることを意味する。

Gini係数に加えて、研究者らは以下の指標も検討した：HHI（Herfindahl-Hirschman Index）指数：通常、特定の業界部門における競争度を測定するために使用される；

Shannon指数：データ分布の大きさと多様性に敏感であり、Gini係数では捉えきれない分布間の差異を浮き彫りにすることができる。

Atkinson指数：社会福祉の観点から、一定の平等を達成するためにどれだけのリソース再分配が必要かを推定する。

Jensen-Shannon Divergence：時間の経過とともに変化する非中央集権化レベルに興味があるため、2つの確率分布間の類似性または差異を測定するために使用される（TechFlow注：平たく言えば、ある時点の前後でイーサリアムの中央集権化度が似ているか、それとも大きく異なるかを評価する）。

Nakamoto（中本）係数：システム内で最大のn個の実体がどの程度のリソースや権力を支配しているかを測る指標。たとえば、上位5つの実体がリソースの50％以上を支配していれば、Nakamoto係数は5となる。これにより、ネットワーク内での主要実体の影響力を直感的に把握できる。

これらの指標とモデルの選択は偶然ではない。非中央集権化のさまざまな側面を多角的に捉えるために、慎重に選ばれたものである。この多角的なアプローチにより、結果の包括性と正確性が確保され、研究者はイーサリアムの非中央集権化の実態をより深く理解できるようになる。

二、研究対象：イーサリアムの非中央集権化度を示す指標の選定

イーサリアムの非中央集権化度を深く調査するには、まず適切なデータと対象を選ぶ必要がある。これらはイーサリアムネットワークの重要な側面を代表し、非中央集権化の有意義な測定基準となるべきものである。

イーサリアムがPoSへ移行し、MEVやアカウント抽象化といった新技術が登場する中、本論文では取引に関連するあらゆるプロセスを考慮に入れ、以下のような適切な指標を抽出した：

従来のNakamoto係数に基づく指標:
- クライアント別コンセンサスノード（Consensus nodes by client）
- 国別コンセンサスノード（Consensus nodes by country）
- クライアント別実行ノード（Execution nodes by client）
- 国別実行ノード（Execution nodes by country）
- ネイティブ資産の保有分布（Distribution of native asset by amount）
- プール／ステーキングサービスプロバイダーによるステーキング額（Amount staked by pool / staking service provider）
PBS関連の指標:
- PBSとは、ブロック構築者（builder）とリレー（relay）が提案するブロックを指し、イーサリアムネットワークで重要な役割を果たす。
- 構築者によって提案されたブロック（Blocks proposed by builder）
- リレーによって提案されたブロック（Blocks proposed by relay）
アカウント抽象化関連の指標:
- バウンダーごとのユーザーオペレーション数（Number of user operations per bundler）
- デプロイヤーごとのウォレット数（Number of wallets per deployer）
その他指標:
- 焼却調整後の実質インフレ率（Effective inflation rate adjusted for burn）
- ステーキングされた供給総量の割合（Percentage of total supply staked）
- 相対TVLによるLayer 2 rollups（Layer 2 rollups by relative TVL）

さらに、異なる指標には異なる重み付けが行われた。

三、結果と考察：イーサリアムの非中央集権化度はどの程度か？

研究者は2023年5月23日から2023年8月23日までの90日間にわたりイーサリアムを観察した。全体的な研究目的は、非中央集権化という動的特性がイーサリアム内でどのように時間とともに変化しているかを探ることであり、常に均衡を保つ静的な特性として扱うのではない。

A. 結果の考察

以下のデータからわかるように、同じデータに異なる指数を適用すると、異なる結果が得られる。ジニ係数を例に挙げると：

国別実行ノード：Gini係数0.85
クライアント別実行ノード：Gini係数0.74
国別コンセンサスノード：Gini係数0.79
クライアント別コンセンサスノード：Gini係数0.57
ネイティブ資産の保有分布：Gini係数0.91
プール／ステーキングサービスプロバイダーによるステーキング額：Gini係数0.76
構築者によって提案されたブロック：Gini係数0.78
リレーによって提案されたブロック：Gini係数0.54
バウンダーごとのユーザーオペレーション数：Gini係数0.13
デプロイヤーごとのウォレット数：Gini係数0.03
相対TVLによるLayer 2 rollups：Gini係数0.87

これらの値は視認性向上のため色分けされており、赤に近いほど集中度が高く、緑に近いほど非中央集権化が進んでいる。

明確に見て取れるのは、ステーブルコインおよびステーキングプールという2つの指標において、イーサリアムの中央集権化が非常に高い水準にあることだ。これは現実のUSDCやUSDTの高シェア、流動性ステーキング市場でLDOがリードする状況と一致しているように見える。

B. 従来のNakamoto係数に基づくサブシステムの結果

ネットワークノード：研究者が従来のNakamoto係数に基づく測定次元のデータを検討した際、まずGini係数をネットワークノード関連の指標に適用した（TechFlow注：Nakamoto係数とは、システム内で最大のn個の実体がどれだけのリソースや権力を支配しているかを測る指標）。

これらの分析から、「国別実行ノード」と「国別コンセンサスノード」はそれぞれ0.85と0.79という比較的高いGini係数を維持していることがわかる。つまり、これらのコンセンサスノードと実行ノードが特定の国に高度に集中していることを意味する。

C. PBS関連の指標

PBSとは、ブロック構築者とリレーが提案するブロックを指す。データによれば、データセットの最初と最後の24時間の間隔において、単一の構築者やリレーが提案するブロック数、そして市場全体の集中度に顕著な変化が見られた。これは、時間の経過とともに、イーサリアムネットワークの非中央集権化度が増加したことを意味する。

D. その他の指標

TVL別のRollupsを確認すると、明らかな集中化が見られ、90日間の平均Gini係数は0.87であった。基礎データを確認すると、単一のRollup（Arbitrum One）が全Rollupの54.3%のTVLを占めている（サンプル開始時64.5%から低下）。次いでOptimismが25.9%のTVLを持つ。つまり、複数のRollupが存在しても、そのうち2つのRollupが大部分の市場シェアを占めている。

E. アカウント抽象化関連の指標

この部分のデータは主にERC-4337バウンダーの影響に焦点を当てている。データによると：

バウンダー別ユーザーオペレーションの90日間Gini係数は0～1の範囲で、中央値0.6、標準偏差0.36。
13のアクティブなバウンダーの中で、特定の1社が76%の市場シェアを占めている。

これらのデータは、アカウント抽象化分野がまだ初期段階にあり、インフラが十分に成熟あるいは普及していないことを示している。ERC-4337バウンダーのネットワークへの非中央集権化への影響は限定的であり、中程度の集中化は許容可能と考えられる。

F. 主要指標が示す全体的な集中化の進行

主要指標は、ネットワーク全体の非中央集権化度が時間とともにどのように変化したか（2023/05/23 - 08/17）を示す上位指標を提供する。

すべての測定次元において、Gini係数は21%から14%に低下した一方、HHI係数は7.5%からわずかに増加し10%となった。

意味：
- Gini係数の低下は、非中央集権化が進んだ、あるいは集中度が低下したことを意味する。
- HHI係数の増加は、集中度が若干上昇したことを意味する。
結論：両指標を総合すると、全体として、イーサリアムネットワークの非中央集権化度はこの期間中に増加したと述べることができる。

四、総括的結論と今後の展望

詳細な研究とデータ分析を通じて、研究者はイーサリアムの非中央集権化度について以下の結論を導き出した：

イーサリアムの非中央集権化度は動的である：非中央集権化は常に均衡を保つ静的な特性というよりも、時間とともに変化する動的特性である。つまり、イーサリアムエコシステムの発展や変化に伴い、その非中央集権化度も変化していく。
測定次元によって集中度は異なる：たとえば、国別・クライアント別に分類した実行ノードとコンセンサスノードは、異なる集中度を示している。これは、非中央集権化を測定する上で多角的なアプローチが必要であることを強調している。
一部の領域では高度な集中化が見られる：たとえば、TVL別のRollupsでは、Arbitrum OneとOptimismが大部分の市場シェアを占めており、明らかな集中化が見られる。
非中央集権化の維持には継続的な努力が必要：研究結果は明確に、イーサリアムエコシステム全体にコントロールの集中要素が存在しており、これはコミュニティが期待するよりも少ない可能性があることを示している。つまり、健全な非中央集権化を維持するには、継続的な努力が必要である。