比特币到底有多“不可信”?

传说中加密货币是平等的、去中心化的,几乎是匿名的。然而科学家们发现,事实并非如此。

莱斯大学和休斯顿贝勒医学院的数据科学家Alyssa Blackburn花了几年时间,和她值得信赖的实验室助手,一台带有橙色边框的黑色电脑Hail Mary一起进行数字侦查工作。她一直在收集和分析比特币区块链泄露的信息,这是一个不可更改的公共分类帐,记录了自2009年1月比特币推出以来的所有交易。

比特币代表了一个技术乌托邦式的梦想。其假名发明者中本聪提出,世界运行的基础不是中央集权的金融机构,而是通过计算机网络分布的平等的、以数学为基础的电子货币系统。而且这个系统将是“无信任的”,也就是说,它将不依赖受信任的一方,如银行或政府来仲裁交易。相反,正如中本聪在2008年的白皮书中所写的那样,该系统将以“密码证明而非信任”为基础。

事实证明实际情况很复杂。价格动荡足以导致比特币价格下跌,而且由于计算网络使用了过量的电力,该系统对环境具有破坏性。

Blackburn说,她的项目无视了比特币的利弊。她的目标是突破匿名的限制,跟踪交易流程,研究世界上最大的加密货币经济是如何诞生的。

中本聪曾表示比特币是匿名的:在比特币交易中(购买、出售、发送、接收等),用户使用假名或地址来隐藏他们的真实身份。他们显然对匿名性很有信心。2011年,维基解密宣布将接受比特币捐赠。但随着时间的推移,研究发现了数据泄露。身份保护终究不是无懈可击的。

Blackburn和她的合作者在他们尚未在同行评议期刊上发表的新论文中写道:“信息泄露侵蚀了曾经坚不可摧的区块,开创了社会经济数据的新局面。”

Blackburn汇总了多次泄漏,将似乎代表许多矿工的比特币地址合并为少数几个。她拼凑了一份代理人目录,并得出结论,在最初的两年里,64名关键参与者开采了当时存在的大部分比特币。

芝加哥大学经济学家Eric Budish说,“他们发现,比特币的早期挖掘和使用非常集中,这是一项科学发现。”曾在这一领域进行过研究的Budish博士与作者一起观看了两个小时的视频预览。他说,当他开始理解他们所做的事情时,他想,“哇,这是很酷的侦探工作。”提到这些早期的关键人物,Budish建议将该论文命名为“比特币64”(the Bitcoin 64)。

计算机科学家Jaron Lanier是该论文的早期读者之一,他称这项调查的目标和社会影响是“重要而有意义的”。位于加州伯克利的Lanier先生说:“我这个书呆子对数学很感兴趣。”“用来提取信息的技术很有趣。”

他指出,区块链泄漏的演示会让一些人感到惊讶,而另一些人则不会。Lanier说,“这个东西并不是完全保密的。”他补充说:“我不认为这是故事的结束。我认为通过从这些类型的系统中提取信息,会有进一步的创新发生。”

Blackburn的策略之一就是坚持不懈。更准确地说,Blackburn在人们特别感兴趣的时期开发了黑客技术:从加密货币诞生到2011年2月比特币与美元实现平价,这段时间恰逢基于比特币的黑市“丝绸之路”的建立。她利用了人类的失误、比特币软件固有的操作特性以及将匿名地址连接起来的现有技术。此外她还开发了新的技术。Blackburn女士对矿工特别感兴趣,他们通过参加精心设计的计算竞赛来验证交易。这类似于猜谜游戏,当矿工赢了,他们就能获得比特币收入。

64这个数字是多还是少,取决于他们与加密货币浪潮的距离。学者们质疑比特币是否是一种真正的去中心化货币。从Lieberman Aiden博士的角度来看,被调查的人群“比看起来更集中”。尽管分析显示,在两年的时间里,大玩家的数量为64人,但根据研究人员的模型,在任何特定时刻,该群体的有效规模只有5到6人。在很多情况下,只有一两个人掌握了大部分的采矿权。

正如Blackburn女士所描述的那样,很少有人“戴着王冠”充当网络的仲裁者。她说:“这不是去中心化的无信任加密货币的精神。”

比特币到底有多“不可信”?

▵ 数据科学家Alyssa Blackburn(左)和遗传学家、计算机科学家Erez Lieberman Aiden测试了比特币的身份保护和去中心化主张。

对于Blackburn女士和Lieberman Aiden博士来说,比特币的数据是一种诱惑。Lieberman Aiden博士的实验室研究生物物理学和广泛的应用数学。其中一个重点是三维基因组图谱。但作为一名学者,他也对使用新型数据来探索复杂现象感兴趣。2011年,他与谷歌books及其合作者一起,利用1800年至2000年的500多万本数字化图书发表了一项定量文化分析。他称之为“Culturomics”。例如,该团队引入了谷歌Ngram Viewer,它允许用户输入一个单词或短语,并观察其在几个世纪以来的使用情况。

本着同样的精神,他想知道比特币的数据湖中可能会埋藏着什么宝藏。他说:“我们实际上有每一笔交易的记录。”“这些都是了不起的经济和社会学数据集。很明显,如果你能得到它的话,里面有很多信息。”

要做到这一点并非易事。Blackburn女士被禁止进入大学的超级计算集群,因为她的文件夹被标记为“比特币”,她被怀疑挖掘加密货币。她说,她试图说服一位管理员相信她在进行研究,但“他们完全不为所动”。

Blackburn的一个关键策略在理论上应该是在随机和无意义的数字图谱中寻找规律。在一个案例中,她在追踪挖矿难题的一部分“extranonce”。这是一个包含0和1的短字段,隐藏在一个更长的字符串中,该字符串对每个交易块或交易束进行编码。extranonce泄露了有关计算机活动的信息。这让Blackburn重建了矿工们的行为:他们何时挖矿,何时停止,何时再次启动。她推测,extranonce的泄露行为之所以被容忍,是因为它让比特币的创造者能够监视矿工。在2010年12月中本聪从公共比特币社区消失前不久,源代码被修改以堵住这个漏洞。

一旦Blackburn女士开始使用让她可以削弱身份掩蔽保护措施的各种方法,她就开始合并地址,在图表上连接节点,整合有效的采矿代理人数量。然后,她用从比特币论坛和博客上搜集的信息对结果进行了交叉对比和验证。最初,挖掘大部分比特币的代理人目录有几千人;之后这个数字在200左右徘徊了一段时间。最终,Hail Mary把范围缩小到了64人。

这项研究的目的不是点名。逮捕比特币罪犯是联邦调查局和国税局的工作。但研究人员指出了几个公开的比特币犯罪分子的身份。第19号代理人是Michael Mancil Brown,又名“邪恶博士”,他在2012年被判犯有欺诈和勒索罪,该计划涉及当时的总统候选人Mitt Romney。67号代理人与Ross Ulbricht(又名“无畏海盗”)有关,他是丝绸之路的创建者。当然,一号代理人就是中本聪,研究人员并没有试图确定他的真实身份。

耶鲁大学生物信息学教授Mark Gerstein在这项研究中发现了对数据隐私的影响。他最近在一个私人区块链上存储了一个基因组,这使得记录安全且防篡改。但他指出,在像比特币区块链的公共环境中,即使数据保持不变,数据集的规模和微妙的模式也让它很容易受到破坏。(Blackburn并没有篡改比特币区块链的记录。)

“这就是大数据的神奇之处,”Gerstein博士说。“如果你有足够大的数据集,它就会开始以意想不到的方式泄露信息。”他说,当来自不同来源的数据被连接起来时,情况更是如此。“当你将一个数据集与另一个数据集结合起来,形成一个更大的数据集时,就会产生不明显的联系。”

去中心化的戏剧

比特币到底有多“不可信”?

▵ Blackburn女士和Lieberman Aiden博士利用数据泄露构建的比特币区块链地图。他们在最近的论文中指出:“每个代理人对应一个地图块,其面积与代理人挖掘的比特币数量成正比。”

Blackburn整理好代理人名单后,分析了他们从采矿中获得的收入。她发现,在比特币问世的几个月内,出现了一种典型不平等的收入分配,一小部分矿工拥有大部分财富和权力。

该实验室在发明了“CO2币”时无意中复制了这种动态,这种加密货币可以用来从学生经营的商店购买零食。随着时间的推移,一些CO2矿工变得比其他人更成功,商店为了迎合富人的口味提高了零食的价格。

Lieberman Aiden博士回忆说:“拥有大量加密货币资源的人对商店提供的东西有很强的控制权,而其他人对此并不满意。”当商店开始对使用咖啡机收取CO2时,经济就崩溃了,也就是说出现了反抗。

在正式研究中,Blackburn女士还观察到资源的集中威胁到了网络的安全,因为矿工的计算资源与其采矿收入成正比。在某些情况下,个别矿工使用了超过50%的计算能力,因此,可以像暴君一样使用所谓的“51%攻击”来接管。例如,他们可以欺骗系统,在不同的交易中反复使用相同的比特币。

伦敦大学学院的密码学家Sarah Meiklejohn表示,假设调查结果没有错误,那么它将为一种“在这个领域已经流传了一段时间的直觉”提供经验证实。(Meiklejohn博士开发了调查中使用的一些地址链接技术,并在最近设计了一种用于跟踪被称为剥离链的交易流程的技术。)

她说,“我们都知道采矿是相当集中的,没有那么多矿工。当然,即使在今天也是如此,一开始更是如此。”至于应该对此做些什么,她说,“我们确实需要认真研究这个问题。”“我们如何让采矿业更加去中心化?”她认为这次调查的结果可能会鼓励该领域更认真地对待这个问题。

但更有趣的是,Blackburn发现,虽然一些矿工有能力实施51%的攻击,但他们一再选择不这样做。相反,他们的行为是利他的,即使基于去中心化的欺诈预防机制已经被破坏,也能保持加密货币的完整性。

在分析这一发现时,Blackburn的团队向实验经济学的工具进行了求助。他们在网上召集了一些人类受试者参与模拟创始人所面临的“社交困境”的博弈论场景。也就是说,当人们发现自己是一件有价值的物品的受托人时,他们会如何表现。

Lieberman Aiden博士观察到:“在这种情况下,人们似乎不喜欢杀死这只下金蛋的鹅——他们不喜欢破坏群体的利益。”他说,无论你相信“比特币64人”的动机是什么,这个网络容易受到个人决策者影响的这一事实改变了人们对其安全性的理解。

他说:“当然,去中心化可以保护区块链。但即使在矿池变得中心化的情况下,占主导地位的矿工也拒绝攻击它。这与人们对这些加密货币安全的理想化模型有很大不同。”

正如作者在论文中总结的那样:“尽管比特币被设计成依赖于一个去中心化的、无信任的匿名代理网络,但它的早期成功却依赖于一小群利他主义创始人之间的合作。”

微软研究院的经济学家Glen Weyl参与了这项研究。他认为,这一发现表明去中心化只是发挥了一种修辞作用,而非实质性作用。Weyl博士说:“这种修辞作用非常强大,它把这个群体联系在一起,就像其他神话将其他群体联系在一起一样,比如国家。”他和Lanier先生为CoinDesk撰写了这项研究。但他说,这个神话和承诺与出现的现实之间存在矛盾。“它只是在重复它渴望抹去的历史模式,这是令人着迷、也是可预测的讽刺。”

Lanier先生称之为“去中心化的戏剧”。加密货币制造了一种幻觉:“‘现在我们在乌托邦里。一切都是去中心化的。每个人都是平等的。’有一种没有烦恼的民主观念。”

但是,他说这些系统最终隐藏了一个可能只是在新的竞技场里的旧精英。这项技术是双向的。Lanier先生说,“任何你认为可以通过新算法或大数据实现的东西,都可能被用来对付你。”“科学家可以使用同样的算法来审问和调查这些由新精英建造的城堡。”

Blackburn说,这个故事的寓意很简单:“你必须小心。”加密货币有一个有限的时间期限,“过了这个期限,它就不再有用了。”当你对私人数据进行加密并将其公开时,你不能假设它将永远是私人的。”

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