主要加密货币股权转让：一项实证研究

加密货币生态中股权转让的定义是什么？ 重大股权转让原因何在？ Rainer Sttz等学者在Financial Cryptography and Data Security发表论文，通过对四大加密货币股权转让的实证研究对上述问题进行了探讨。 本文由中国人民大学金融技术研究所（微信ID：ruc_fintech）整理。 文章认为，股权转移激增的两个主要原因是黑客攻击和将资金转移到不同的钱包。

来源 | 金融密码学与数据安全（2020年2月）

作者 | Rainer Sttz、Peter GaI、Bernhard Haslhofer 和 Jacob Illum

在用于维护分布式、无需许可的加密货币的权益证明 (PoS) 范例中，通过分布式节点维护的分类账中记录的权益分配来防止 Sybil 攻击。 然而，由于各种原因，stake 记录可能不是最新的，导致当前的 stake 分配与其在协议中的使用之间存在差距，这决定了当前参与者的激励政策。

本文研究了这个问题，并根据经验量化了它的影响。 调查现有可证明安全的 PoS 提案，查看两次权益分配之间的时间间隔，称为权益分配滞后，相当于每个协议的几天。 在此基础上，对四种主要的加密货币（比特币、比特币现金、莱特币和 Zcash）进行了调查比特币股票代码，并计算了 1 到 14 天之间每个权益分配的滞后值以及相关统计数据。 股权转让的次线性增长也根据所考虑的滞后区间的长度进行了实证量化。

最后，将注意力转向这些货币中股权转让的异常激增，发现硬分叉引发了重大的股权转让，一个现实世界的参与者（主要是交易所）影响了已建立的加密货币生态系统中的重大股权转让。 股权转让。

一、简介

比特币的推出代表了加密货币的第一个实用设计，它能够在所谓的无许可环境中运行，而不会屈服于固有威胁的女巫攻击。 自比特币出现以来的十年里，加密货币可以说已成为底层区块链技术的主要用例。 大多数已部署的加密货币（例如比特币）都依赖工作量证明 (PoW) 来防止女巫攻击并提供强大的交易分类账。 但是，PoW 方式也有缺点，最重要的是能源浪费。

在无需许可的环境中维护分类账的一个有前途的替代方案是权益证明 (PoS)。 在 PoS 中，Sybil 攻击是通过参与者通过共识协议维护的分类账中记录的股权来防止的。 几个包含这种想法的 PoS 协议已被证明可以在各种模型中实现可证明的安全保证。

迄今为止，股权转让的概念仅在理论层面进行了讨论，尚未基于现实数据进行量化比特币股票代码，而本文正是为了填补这一空白而设立的。 加密货币的股权转移统计主要受其扩散、市值和每日交易量的影响，而不是其底层共识算法。 因此，为了了解成熟加密货币的权益转移特征，本文重点分析具有较强市场支配地位的 PoW 账本，例如比特币。 最后，本文对股权转让现象进行了系统的实证研究。

本文的主要贡献和结论如下：

1. 本文将股权转让的正式定义调整为适用于协议的执行，仅基于生成的稳定账本，不获取协议执行过程中各方的状态。

2. 提供一种可扩展的算法，用于计算 UTXO 模型在整个出现期间以及从其开始到 2019 年 7 月 31 日期间的股权转移。

3. 研究跨所有账本的稳定股权转移的演变，发现硬分叉可能引发重大股权转移。 我们还拟合了一个简单的二次多项式模型，该模型模拟现实世界中相对于所考虑的股权分配滞后的股权转让的次线性增长。

4. 选取近两年发生的高峰，确定其背后可能的真实身份。 据观察，这些峰值背后是交易所，至少在比特币或比特币现金等已建立的加密货币中是这样。

二、主要内容

文章首先介绍了研究背景，包括股权转移对PoS区块链安全的重要性以及现有PoS协议中股权分配的滞后性，并形式化了稳定股权转移的定义。

支持和分别支持和的两个离散概率分布的统计距离（有时也称为总变异距离）定义为：

股权转让的正式定义是：

稳定股权转让的正式定义是：

实证研究首先需要将份额转移的定义转化为可扩展的算法过程，该过程可以计算具有可配置延迟的货币整个历史上的份额转移，在比特币的情况下，它跨越 4.4 亿笔交易和 5 亿个地址。 下面介绍如何从底层区块链准备所需的数据集，以及稳定股权转让计算方法的技术细节。

本文考虑了来自四种不同加密货币分类账的数据集：首先，采用比特币 (BTC)，它仍然是市场主导地位最强的加密货币。 此外，本文从比特币核心代码库中提取了三种替代方案：比特币现金（BCH），比特币区块链硬分叉以增加区块大小限制的结果，于 2017 年 8 月生效； 莱特币 (LTC)，2011 年 10 月推出的早期山寨币，与比特币非常相似。 比特币的主要区别在于它选择了一种工作量证明算法和大约 2.5 分钟的平均块创建时间。 最后，考虑 Zcash，这是一种具有增强隐私功能的加密货币，最初于 2016 年 10 月发布。Zcash 硬币要么在透明池中，要么在屏蔽池中。 透明池在透明地址中包含 ZEC。 由于 Zcash 的匿名性，我们的分析仅限于非屏蔽池中的透明交易。 然而，Zcash 上的大多数活动并不使用屏蔽池。 表 1 中给出了本文中使用的数据集的摘要。

本文将股权转让计算方法实现为单个 Apache Spark 任务，直接在 GraphSense 加密货币分析平台提供的预计算数据集上运行。 为了计算任意滞后值的股权转移，需要一个 FIFO（先进先出）结构来保存上一时期的上述数据结构的大多数实例。 这种数据结构可以在没有通信成本的情况下有效地跨计算节点分区。

图 1 描绘了在三种不同滞后设置∧：1 天、7 天和 14 天下观察期内比特币份额变化的演变。 我们可以在创世图中观察到巨大的尖峰（∧=1 时为 0.933）。 另一个主要峰值发生在 2011 年 6 月 19 日之后，而这个峰值很可能与 Gox 的安全漏洞有关，当时它是比特币交易的主要参与者之一。 2011 年 6 月 23 日，在攻击者非法转移大量比特币后，424,242 比特币从冷库转移到 Mt. Gox 地址。 硬分叉引发重大股权转让：例如，比特币现金于 2017 年 8 月 1 日硬分叉。

表 2 总结了 1 到 14 天的股权分配滞后 ∧ 的更详细统计数据，其中显示了股权转让滞后的均值、中值和标准差。 由于算术平均值和标准差的估计值对异常值不稳健，我们没有考虑时间线的初始部分，忽略了估计总天数的前 6%。 逐渐增加的平均和中值桩位移值证实了我们之前对增加幅度的观察。

在观察到不同滞后的股权转移同步演变且幅度不同后，接下来将回归模型拟合到计算出的均值、中值和标准差（图 3）。 可以观察到，估计值表现出明显的、严格单调的增长趋势和增长滞后。 更具体地说，我们发现二次多项式很好地捕捉了位置/尺度估计器和滞后之间的关系。

图 4 显示了比特币现金硬分叉期间股权转移贡献在高峰期的分布（见第 5.1 节）。 我们可以清楚地看到，Bitfinex、Kraken、Coinbase、Korbit等知名交易所是这些股权转让背后的主要主体。 最大的股权转移是从 Bitfinex 运营的地址转移到某个多重签名钱包造成的，该钱包不是公共存款地址，但也已知由 Bitfinex 运营。 这表明这个峰值代表了一个重要的从热到冷的钱包转移。 然而，尚不清楚为什么这会与比特币现金硬分叉日同时发生。

参与重大股权转让的根本原因和动机并不总是显而易见的。 可能的原因是资金在热钱包和/或冷钱包之间流动，或者机构投资者持有大量多头头寸。 综上所述，我们可以得出结论，至少在比特币等已建立的加密货币中，少数现实世界实体（通常是交易所）可能对加密货币生态系统中的大部分股权​​转移负责。

3.结论

股权转移激增的两个主要原因是黑客攻击和将资金转移到不同的钱包。 由于黑客攻击导致的大规模股权转移对于基于股权证明的加密货币来说显然是有问题的，因为获得对这些资金的控制权的实体可以合理地被视为具有敌意，并且未来的行动是不可预测的。

我们的结果在实证上支持了这样一个自然假设，即高额股权转让大多发生在加密货币生命周期的开始，并且对于给定的滞后区间，平均和中位数的个位数股权转让较低，极端股权转让较少山峰。 这一观察结果让 PoS 协议设计者乐观地认为，与权益转移相关的经过验证的安全保证的削弱应该会随着系统的生命周期而减少。

可以假设由资金转移引发的峰值通常是由单个实体触发的，我们推测这些转移的主要原因是将大量资金转移到更安全、更大的受保护钱包。 在这种情况下，很自然地假设资金在转移后由同一方控制，并且从我们考虑的 PoS 场景的角度来看，这些峰值是良性的。

我们结果的主要局限性是不完整的聚类技术和不完整的属性标签将实体链接到现实世界的身份（尽管使用了目前已知的最佳属性标签）。 更好地了解哪些债券由同一现实世界实体控制，将使本文能够更准确地理解经验丰富的股权转让。 然而，更现实的聚类可能会导致更多的键被聚类，从而降低股权转移估计。 因此，本文的结果可视为这些量的合理上限。

本研究未来工作的一个明确领域是设计新的更好的地址聚类和属性数据共享技术。 除此之外，扩大调查范围并及时考虑加密资产可能会很有趣。 在获得更多数据后，未来的研究还应该包括建立在 PoS 协议之上的资产或货币。 此类研究还应调查交易所的作用，这些交易所通常持有主要股份，并且可以成为基于 PoS 的共识的重要参与者。 这对于 PoS 协议来说尤其有趣，因为必须明确签署硬币才能参与共识，因此参与的总权益通常远小于总权益。 最后，对五个被认为重要的股权转让高峰中其他异常大的高峰背后的活动进行更仔细和详细的调查需要更仔细和详细的调查。

结尾

编辑/张钦南 曾雨琦