[论文解读] Interdependencies between Mining Costs, Mining Rewards and Blockchain Security

Pavel Ciaian, d’Artis Kancs+1 more|arXiv (Cornell University)|Feb 16, 2021

Blockchain Technology Applications and Security被引用 6

一句话总结

本文建立了工作量证明型加密货币中挖矿成本、挖矿奖励与区块链安全之间的理论与实证联系。基于2014–2021年每日数据的自回归分布滞后模型（ARDL），研究证明加密货币价格与挖矿奖励与区块链安全结果之间存在内生且显著的相关性，证实了存在一种均衡关系：更高的奖励与成本可增强网络安全性。

ABSTRACT

This paper studies to what extent the cost of operating a proof-of-work blockchain is intrinsically linked to the cost of preventing attacks, and to what extent the underlying digital ledger security budgets are correlated with the cryptocurrency market outcomes. We theoretically derive an equilibrium relationship between the cryptocurrency price, mining rewards and mining costs, and blockchain security outcomes. Using daily crypto market data for 2014-2021 and employing the autoregressive distributed lag approach - that allows treating all the relevant moments of the blockchain series as potentially endogenous - we provide empirical evidence of cryptocurrency price and mining rewards indeed being intrinsically linked to blockchain security outcomes.

研究动机与目标

• 探究工作量证明型区块链中挖矿成本、挖矿奖励与区块链安全之间的理论与实证关系。
• 分析加密货币市场结果（如价格与奖励）如何影响数字账本的安全预算。
• 利用内生时间序列数据，对挖矿奖励、挖矿成本与网络安全性之间的均衡动态进行建模。
• 评估挖矿奖励与成本是否随时间系统性地关联于区块链安全表现。

提出的方法

• 推导出将加密货币价格、挖矿奖励与挖矿成本与区块链安全结果相联系的均衡关系的理论模型。
• 应用自回归分布滞后（ARDL）模型，将所有变量——加密货币价格、挖矿奖励、挖矿成本与安全指标——视为可能的内生变量。
• 使用2014至2021年间多个加密货币的每日市场与区块链数据，估算动态依赖关系。
• 运用时间序列计量经济学方法，实证估计挖矿成本、奖励与安全指标之间的长期与短期关系。
• 结合信息论与市场微观结构框架，评估安全与奖励动态的稳健性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在工作量证明系统中，挖矿成本与挖矿奖励如何与区块链安全内在关联？
• RQ2 加密货币市场价格与挖矿奖励在多大程度上决定了数字账本的安全预算？
• RQ3 挖矿奖励、挖矿成本与区块链安全结果之间的均衡关系具有何种性质？
• RQ4 挖矿奖励、成本与安全之间的动态关系是否具有内生性？它们如何随时间演变？

主要发现

• 研究发现挖矿奖励、挖矿成本与区块链安全结果之间存在统计上显著的长期均衡关系。
• 实证结果表明加密货币价格与挖矿奖励与区块链安全存在内在关联，系统中存在强有力的内生性证据。
• ARDL模型证实，挖矿奖励的增加会导致安全水平提高，支持了区块链保护的经济激励模型。
• 研究发现挖矿成本是网络安全性的一个关键决定因素，反映出维持共识所需的真实资源投入。