[논문 리뷰] A Deep Dive into Bitcoin Mining Pools

Matteo Romiti, Aljosha Judmayer외 2명|arXiv (Cornell University)|2019. 05. 15.

Blockchain Technology Applications and Security참고 문헌 26인용 수 35

한 줄 요약

본 논문은 세 개의 대형 Bitcoin 채굴 풀 내 보상 분배를 실증적으로 분석하여 강한 내부 집중화와 풀 간 채굴 패턴을 밝혀내고 재현성을 위한 데이터와 코드를 공개한다.

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

연구 동기 및 목표

• 비전문가 보안 및 중앙 집중 풀 관점에서 비트코인 채굴의 시장 점유 이해 동기를 제공한다.
• 다양한 데이터 소스를 사용하여 풀과 채굴자에게 채굴 파워를 측정하고 속해를 속성화한다.
• 풀이 개인 채굴자에게 보상을 맵핑하는 흐름을 파악한다.
• 생태계 내 행위자 간 풀 간 채굴 활동 및 경제적 관계를 식별한다.

제안 방법

• coinbase 출력물, 마커, 및 다수 소스의 결합 매핑을 사용하여 채굴 엔티티에 블록을 귀속한다.
• 2013-2018년 동안 채굴 풀 시장점유율을 2,016-block binning window를 사용해 경험적으로 분석한다.
• 4주간 윈도우(blocks 510,000–514,032) 동안 세 풀의 보상 거래 및 개별 채굴자 주소를 식별한다.
• 같은 행위자가 소유했을 가능성이 높은 주소를 그룹화하기 위해 다중 입력 클러스터링을 사용한다.
• 여러 풀에서 보상을 받는 주소를 식별하여 풀 간 채굴을 평가한다.
• 상위 행위자(거래소, 지갑 제공업체)에 보상을 받는 경제적 관계를 태깅하여 매핑한다.
• 주소, 풀, 엔티티, 재현 코드(GitHub)의 공개 릴리스.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 주요 비트코인 채굴 풀 간 및 시간 경과에 따른 채굴 보상의 분포는 어떠한가?
• RQ2 풀의 보상이 개인 채굴자에게 어떻게 분배되며, 내부 집중화에 대해 무엇을 말해주는가?
• RQ3 풀 간 채굴 활동이 비트코인 생태계의 행위자 간 더 넓은 경제적 관계를 드러내는가?
• RQ4 보상을 받는 주요 행위자들은 누구이며, 거래소와 지갑 제공자가 이러한 흐름에서 어떤 역할을 하는가?

주요 결과

• 세 개의 대형 풀(BTC.com, AntPool, ViaBTC) 내에서 소수의 주소 클러스터(≤20)가 모든 보상의 50% 이상을 수령한다.
• 풀 간 내부 집중화가 높으며, 관찰 기간 동안 지니(Gini) 계수는 대략 0.94–0.95에 근접한다.
• 2017–2018년 기간에 세 풀이 합쳐 50%의 채굴 파워 임계치를 상회했고, 상위 두 풀은 Bitmain에 의해 소유되었다.
• 보상 패턴의 식별은 각 풀당 구별되지만 반복 가능한 보상 구조를 드러내어 보상을 채굴자에게 추적 가능하게 한다.
• 풀 간 채굴이 존재하며 BTC.com, AntPool, ViaBTC 간 주소 및 클러스터에서 중복이 있으며 보상은 종종 거래소와 지갑 제공자를 통해 흐른다.
• 경제 관계 분석은 Bixin 및 Huobi와 같은 거래소가 상당한 지분을 차지하고 미지의 행위자가 보상의 큰 부분을 지배한다는 것을 보여준다.