[論文レビュー] A Deep Dive into Bitcoin Mining Pools

Matteo Romiti, Aljosha Judmayer+2 more|arXiv (Cornell University)|May 15, 2019

Blockchain Technology Applications and Security参考文献 26被引用数 35

ひとこと要約

本論文は三つの大規模なBitcoinマイニングプールにおける報酬分布を実証的に分析し、内部集中化の強さとプール間のマイニングパターンを明らかにし、再現性のためのデータとコードを公開している。

ABSTRACT

Dataset retrieved and used with the code hosted here for this paper published at WEIS 2019 Abstract Miners play a key role in cryptocurrencies such as Bitcoin: they invest substantial computational resources in processing transactions and minting new currency units. It is well known that an attacker controlling more than half of the network’s mining power could manipulate the state of the system at will. While the influence of large mining pools appears evenly split, the actual distribution of mining power within these pools and their economic relationships with other actors remain undisclosed. To this end, we conduct the first in-depth analysis of mining reward distribution within three of the four largest Bitcoin mining pools and examine their cross-pool economic relationships. Our results suggest that individual miners are simultaneously operating across all three pools and that in each analyzed pool a small number of actors (≤ 20) receives over 50% of all BTC payouts. While the extent of an operator’s control over the resources of a mining pool remains an open debate, our findings are in line with previous research, pointing out centralization tendencies in large mining pools and cryptocurrencies in general

研究の動機と目的

• 集中したプールの観点から、Bitcoinマイニングのセキュリティと市場シェアの理解を動機づける。
• 複数のデータソースを用いて、プールおよびマイナーへマイニング力を測定・帰属させる。
• プール内の報酬パターンを明らかにし、個々のマイナーへの報酬をマッピングする。
• プール間マイニング活動とエコシステム内の関係者間の経済的関係を特定する。

提案手法

• coinbase出力、マーカー、および複数のソースからの統合的マッピングを用いて、ブロックを採掘主体に帰属させる。
• 2013-2018年のマイニングプール市場シェアを、2,016ブロックのビニングウィンドウを用いて経験的に分析する。
• 4週間のウィンドウ（ブロック510,000–514,032）における三つのプール内の報酬取引と個々のマイナーアドレスの特定。
• 同一の行為者によって管理されていると推定されるアドレスをグループ化するための複数入力クラスタリングの利用。
• 複数のプールから報酬を受け取るアドレスを特定することによるプール横断マイニングの評価。
• 報酬を受け取る主要なアクター（取引所、ウォレット提供者）をタグ付けして経済関係をマッピングする。
• アドレス、プール、エンティティ、および再現用コード（GitHub）の公開。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 時間を通じて、主要なBitcoinマイニングプール間および内部でのマイニング報酬の分布はどうなっているか？
• RQ2 プールの報酬は個々のマイナーにどのように分配されており、内部集中化について何を示しているか？
• RQ3 プール横断のマイニング活動は、Bitcoinエコシステムの関係者間のより広い経済的関係を明らかにするか？
• RQ4 マイニング報酬を受け取る主要なアクターは誰で、取引所やウォレット提供者はこの流れでどのような役割を果たしているか？

主な発見

• 三つの大規模プール（BTC.com、AntPool、ViaBTC）におけるマイニングパワーは、少数のアドレスクラスター（≤20）が全報酬の50％超を受け取っていることを示している。
• プール全体での内部集中化は高く、観測期間中のジニ係数は約0.94–0.95。
• 2017–2018年には、三つのプールが合計で50%を超えるマイニングパワー閾値を超し、上位二つのプールの所有はBitmainによる。
• 報酬パターンの特定は、プールごとに異なるが再現可能な報酬構造を明らかにし、マイナーへの報酬の追跡を可能にする。
• プール横断のマイニングが存在し、BTC.com、AntPool、ViaBTCのアドレスとクラスターが重複しており、報酬はしばしば取引所やウォレット提供者を経由している。
• 経済関係の分析は、BixinやHuobiなどの取引所がかなりのシェアを占めることを示し、未知のアクターが大部分の報酬を支配している。