[論文レビュー] Deciphering Bitcoin Blockchain Data by Cohort Analysis

Yulin Liu, Luyao Zhang+1 more|arXiv (Cornell University)|Feb 27, 2021

Blockchain Technology Applications and Security被引用数 5

ひとこと要約

本稿では、ビットコインブロックチェーンデータにコhort分析を導入し、未使用取引出力（UTXO）を「出生」とし、使用済み出力（STXO）を「死亡」とみなして取引の寿命と年齢をモデル化する。毎日のコhortを分析することで、計算的に効率的なデータセットが得られ、2020年末時点で1150万BTC以上が1年以上にわたり取引されていないことが判明し、これは強固な価値貯蔵行動を示している。一方、若年層のUTXOは取引の媒体として機能している。

ABSTRACT

Bitcoin is a peer-to-peer electronic payment system that has rapidly grown in popularity in recent years. Usually, the complete history of Bitcoin blockchain data must be queried to acquire variables with economic meaning. This task has recently become increasingly difficult, as there are over 1.6 billion historical transactions on the Bitcoin blockchain. It is thus important to query Bitcoin transaction data in a way that is more efficient and provides economic insights. We apply cohort analysis that interprets Bitcoin blockchain data using methods developed for population data in the social sciences. Specifically, we query and process the Bitcoin transaction input and output data within each daily cohort. This enables us to create datasets and visualizations for some key Bitcoin transaction indicators, including the daily lifespan distributions of spent transaction output (STXO) and the daily age distributions of the cumulative unspent transaction output (UTXO). We provide a computationally feasible approach for characterizing Bitcoin transactions that paves the way for future economic studies of Bitcoin.

研究の動機と目的

• ビットコインブロックチェーン（16億件以上の取引）の全量を対象とした経済指標の照会は計算的に非現実的であるという問題に取り組む。
• 社会学で元来用いられてきたコhort分析を、ビットコインのUTXOおよびSTXOデータに適用し、意味のある経済的インサイトを抽出する。
• 価値貯蔵、取引の媒体、単位通貨としての役割を評価するために、BTC保有高の年齢と寿命を追跡するスケーラブルで効率的な手法を開発する。
• 流通供給量およびブロック報酬データを用いて手法を検証し、ビットコイン・ホワイトペーパーおよびCoinMetricsなどの外部ソースと整合性を保つ。
• 再利用可能で軽量なデータセットを提供することで、今後のビットコインおよびその他のUTXOベースの暗号通貨における経済的・金融的研究を可能にする。

提案手法

• UTXOを生成された時点（ブロック報酬または取引出力）で「出生」と定義し、STXOを支出された時点で「死亡」と定義することで、出生日および死亡日を基にしたコhort追跡が可能になる。
• UTXOの毎日の出生コhortとSTXOの毎日の死亡コhortを構築し、タイムスタンプが付与されたブロックチェーンデータを用いて年齢および寿命の分布を計算する。
• コhortレベルの集計を用いてUTXOの累積的年齢分布およびSTXOの寿命分布を算出し、時系列指標として可視化する。
• コホートフレームワークを用いて、時間経過に伴うネット新規UTXOの合計として流通供給量を計算し、CoinMetricsデータと照合して妥当性を検証する。
• Google Colabのノートブックを介してPythonで実装し、コードはGitHubに公開され、Zenodoでアーカイブされている。
• ブロックチェーン全体ではなくコホート単位でデータを処理することで計算効率を確保し、自動的かつ段階的な更新が可能になる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 どのようにしてコホート分析をビットコインブロックチェーンデータに適用し、取引寿命や保有期間といった経済指標を抽出できるか？
• RQ2 長期間保有されたUTXO（例：1年以上）は、投機的または手数料関連の行動とは独立して、ビットコインの価値貯蔵機能をどの程度示しているか？
• RQ3 どの程度のBTCが活発に取引されており、どの程度が長期保有されているか？この分布は時間経過とともにどのように変化するか？
• RQ4 UTXOの年齢およびSTXOの寿命を指標とするコホートベースのメトリクスは、取引の媒体や単位通貨としての機能を信頼性を持って反映できるか？
• RQ5 このコホートベースのアプローチは、リッジコイン、ダッシュ、ゼルカッシュなどの他のUTXOベースのブロックチェーンへどのように拡張できるか？

主な発見

• 2020年末時点で、約1150万BTC（流通供給量のおよそ61％）が1年以上にわたり取引されていなかった。これは、強固な長期的価値貯蔵行動を示している。
• 200万BTC以上が10年以上にわたり不活性状態にあり、200万BTCが5〜10年間不活性状態にあった。これは初期に発行されたコインの深刻なロックアップを示している。
• UTXOの累積的年齢分布は、200万BTCが1〜2年間、450万BTCが2〜5年間、200万BTCが5〜10年間保有されたことを示しており、安定した長期保有基盤が形成されている。
• 約500万BTCが1か月から1年間保有されており、預金の需要に類似している。一方、200万BTCが1〜30日間で取引されており、取引の媒体として機能している。
• 本手法は、流通供給量（研究時点の1890万BTC）およびブロック報酬を正確に再現しており、CoinMetricsデータと完全に一致しており、データ整合性が検証された。
• STXO寿命およびUTXO年齢の結果データセットはいずれも1MB未満であり、効率的な保存、計算、および自動更新が可能で、今後の研究にスケーラブルなアプローチを提供している。