[论文解读] 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 35

一句话总结

该论文对三个大型 Bitcoin 矿池内的奖励分配进行了实证分析，揭示了强烈的内部集中的现象和跨矿池的挖矿模式，并公布了用于可重复性的数据与代码。

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

研究动机与目标

• 从集中化矿池的视角，推动对 Bitcoin 挖矿的安全性和市场份额的理解。
• 使用多源数据衡量并归因挖矿能力给矿池和矿工。
• 揭示矿池内的 payout 模式，以将奖励映射到个体矿工。
• 识别跨矿池挖矿活动以及生态系统中参与者之间的经济关系。

提出的方法

• 使用 coinbase 输出、标记和来自多源的综合映射，将区块归因于矿业实体。
• 基于2013-2018年的矿池市场份额的实证分析，使用2,016区块分箱窗口。
• 在一个四周窗口内（区块510,000–514,032）识别三个矿池中的 payout 交易和个人矿工地址。
• 使用多输入聚类将可能由同一参与者控制的地址分组。
• 通过识别从多个矿池接收 payout 的地址来评估跨矿池挖矿。
• 通过标注接收 payout 的顶级参与者（交易所、钱包提供商）来映射经济关系。
• 公开发布地址、矿池、实体以及复现代码（GitHub）。

实验结果

研究问题

• RQ1 在时间上，主要 Bitcoin 矿池内以及跨矿池的矿工奖励分布是怎样的？
• RQ2 矿池奖励如何分配给个体矿工，这对内部集中的意义是什么？
• RQ3 跨矿池挖矿活动是否揭示了比特币生态系统中参与者之间更广泛的经济关系？
• RQ4 哪些关键参与者收到矿工奖励，交易所和钱包提供商在这些资金流中扮演什么角色？

主要发现

• 在三个大型矿池（BTC.com、AntPool、ViaBTC）内的挖矿能力显示，少量地址簇（≤20）接收了超过50%的所有 payout。
• 跨矿池内部集中的程度很高，在观察期间的基尼系数约为0.94–0.95。
• 在2017–2018年，三家矿池合计超过50%的矿力阈值，前两大矿池的所有权归 Bitmain。
• payout 模式的识别揭示了每个矿池独特但可重复的 payout 结构，能够将奖励追溯到矿工。
• 存在跨矿池挖矿，BTC.com、AntPool和ViaBTC之间的地址和簇存在重叠，且 payout 常通过交易所和钱包提供商进行路由。
• 经济关系分析显示像 Bixin 和 Huobi 这样的交易所在份额上占有显著份额，未知参与者主导了大量 payout。