[논문 리뷰] Pricing ASICs for Cryptocurrency Mining

Aviv Yaish, Aviv Zohar|arXiv (Cornell University)|2020. 02. 18.

Blockchain Technology Applications and Security참고 문헌 21인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 암호화폐의 ASIC 마이닝 하드웨어를 올바르게 평가하기 위해 금융 옵션 기반 모델을 제안하며, 환율 변동성 무시로 인해 마이너들이 과도하게 지불하고 있음을 보여준다. 전기 에너지를 토큰으로 전환할 수 있는 옵션의 조합으로 ASIC를 모델링함으로써, 비선점 없이 공정한 가격을 유도하고 역사적으로 채굴 하드웨어보다 채권과 토큰의 포트폴리오를 모방한 것이 더 높은 수익을 올렸음을 입증한다.

ABSTRACT

Cryptocurrencies that are based on Proof-of-Work (PoW) often rely on special purpose hardware to perform so-called mining operations that secure the system, with miners receiving freshly minted tokens as a reward for their work. A notable example of such a cryptocurrency is Bitcoin, which is primarily mined using application specific integrated circuit (ASIC) based machines. Due to the supposed profitability of cryptocurrency mining, such hardware has been in great demand in recent years, in-spite of high associated costs like electricity. In this work, we show that because mining rewards are given in the mined cryptocurrency, while expenses are usually paid in some fiat currency such as the United States Dollar (USD), cryptocurrency mining is in fact a bundle of financial options. When exercised, each option converts electricity to tokens. We provide a method of pricing mining hardware based on this insight, and prove that any other price creates arbitrage. Our method shows that contrary to the popular belief that mining hardware is worth less if the cryptocurrency is highly volatile, the opposite effect is true: volatility increases value. Thus, if a coin's volatility decreases, some miners may leave, affecting security. We compare the prices produced by our method to prices obtained from popular tools currently used by miners and show that the latter only consider the expected returns from mining, while neglecting to account for the inherent risk in mining, which is due to the high exchange-rate volatility of cryptocurrencies. Finally, we show that the returns made from mining can be imitated by trading in bonds and coins, and create such imitating investment portfolios. Historically, realized revenues of these portfolios have outperformed mining, showing that indeed hardware is mispriced.

연구 동기 및 목표

• 암호화폐 마이닝 ASIC의 잘못된 가격 책정 문제를 다루며, 현재 환율 변동성을 忽시하는 단순한 기대수익 모델(예: '해시프라이스')에 기반한 방식을 개선한다.
• 암호화폐 가격의 변동성에 기인한 위험을 고려한 엄밀한 경제 모델을 개발하여 마이닝 하드웨어의 가치를 평가한다.
• 옵션 가격 책정 이론을 통해 유도된 가격 외의 어떤 가격도 비선점 기회를 야기하므로, 정확한 시장 가격을 확립한다.
• 채권과 토큰의 투자 포트폴리오를 구성하여 ASIC 수익을 재현하지만 더 저렴한 비용으로 구현함으로써, 실제 하드웨어의 가격 오류를 입증한다.

제안 방법

• 전기 에너지를 다양한 미래 시점에서 채굴된 암호화폐 토큰으로 전환할 수 있는 금융 옵션의 조합으로 마이닝 하드웨어를 모델링한다.
• 금융 이론의 위험 중립 가격 책정을 활용하여, 시장 이자율, 전기 비용, 토큰 가격 변동성에 기반해 ASIC의 공정한 가치를 유도한다.
• 암호화폐 환율의 변동성을 가격 책정 모델에 통합하여, 높은 변동성이 마이닝 하드웨어 가치를 증가시킴을 보여준다.
• 위험 없는 채권과 채굴된 암호화폐 토큰의 복제 포트폴리오를 구성하여 ASIC와 동일한 현금흐름을 생성함으로써, 비선점 조건을 통해 공정한 가격을 증명한다.
• 역사적 데이터를 활용해 이러한 복제 포트폴리오의 성과를 실제 마이닝 하드웨어 수익과 비교 검증한다.
• 모든 주어진 마이닝 기계에 대해 정확한 ASIC 가격과 해당 복제 포트폴리오를 계산하기 위한 알고리즘을 적용한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 암호화폐 환율 변동성을 고려할 때 ASIC 마이닝 하드웨어의 올바른 경제적 가격은 무엇인가?
• RQ2 기존 마이닝 계산기들이 왜 체계적으로 ASIC을 과도하게 평가하는가? 이 가격 오류의 금융 메커니즘은 무엇인가?
• RQ3 채권과 암호화폐 토큰의 포트폴리오가 마이닝 하드웨어 수익을 재현할 수 있으며, 실제로는 실제 마이닝을 능가하는가?
• RQ4 암호화폐 가격의 변동성이 일반적인 믿음과는 반대로 마이닝 하드웨어의 내재 가치에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 이 가격 오류는 Proof-of-Work 블록체인의 장기적 보안성과 탈중앙화에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• 옵션 가격 책정 이론을 활용해 ASIC 마이닝 하드웨어의 정확한 가격을 유도하였으며, 이 외의 가격은 비선점 기회를 야기함을 보여준다.
• 일반적인 믿음과는 반대로, 암호화폐 가격의 높은 변동성은 마이닝 하드웨어 가치를 감소시키는 것이 아니라 증가시킨다.
• 채권과 암호화폐 토큰으로 구성된 투자 포트폴리오가 역사적으로 실제 마이닝 하드웨어보다 뛰어난 수익을 올렸으며, 이는 ASIC 가격이 과도하게 높다는 것을 증명한다.
• '해시프라이스'라는 널리 사용되는 지표는 위험을 고려하지 않으며, 환율 변동성을 忽시함으로써 마이닝 하드웨어를 체계적으로 오류 가격으로 평가한다.
• 암호화폐의 변동성이 감소하면 마이닝 하드웨어 가치가 하락하고 복제 포트폴리오의 유지 비용도 낮아지며, 이는 마이너 참여의 동기를 약화시키고 블록체인 보안에 악영향을 줄 수 있다.
• 모델은 마이닝 하드웨어가 경제적으로 금융 옵션의 포트폴리오와 동일하며, 이러한 동등성은 더 저렴하고 효율적인 투자 수단을 구성하는 데 활용될 수 있음을 보여준다.