最新研究がビットコインの匿名性を破り富を独占する64人を特定
Illustration by Timo Lenzen

最新研究がビットコインの匿名性を破り富を独占する64人を特定

神話では、暗号通貨は平等主義で非中央集権的であり、すべて匿名であるとされている。しかし、その実態は大きく異なることが、科学者たちによって明らかにされた。

ニューヨーク・タイムズ

[著者:Siobhan Roberts]ヒューストンのライス大学およびベイラー医科大学のデータサイエンティストであるアリッサ・ブラックバーンは、数年間、信頼できる研究室の助手であるヘイルメアリー(オレンジ色のトリムが付いた黒光りするコンピューター)と共にデジタル探偵業を行ってきた。彼女は、2009年1月の暗号通貨の発売以来、すべての取引を記録している不変の公開台帳であるビットコイン・ブロックチェーンから漏れた情報を収集し、分析しているのだ。

ビットコインはテクノユートピアの夢の象徴である。その発明者であるサトシ・ナカモトは、中央集権的な金融機関ではなく、コンピュータネットワークを通じて分散された平等主義的な数学ベースの電子マネーシステムによって世界が動くことを提案した。このシステムは「トラストレス」であり、銀行や政府といった信頼できる第三者に取引の仲介を依頼することはない。むしろ、サトシ・ナカモトが2008年のホワイトペーパーで書いたように、このシステムは「信頼の代わりに暗号による証明」に支えられているのである。

しかし、現実は複雑だ。価格の乱高下はビットコインの曲がり角を誘発するのに十分であり、計算機ネットワークが法外な電力を使うので、このシステムは環境破壊的である。

ブラックバーンは、自分のプロジェクトはビットコインの長所と短所にとらわれないという。彼女の目的は、匿名性を貫き、初日から取引の流れを追跡し、世界最大の暗号経済がどのように出現したかを研究することだ。

サトシ・ナカモトは、ビットコインを匿名通貨として提示していた。ビットコインの取引(売買、送金、受取など)には、ユーザーは偽名やアドレスという英数字のマントを使い、本当の身元を隠している。2011年には、ウィキリークスがビットコインによる寄付を受け付けると発表するなど、匿名性への信頼も厚かった。しかし、時間が経つにつれ、データ漏洩が明らかになり、個人情報保護は結局のところ、それほど完璧ではなかった。

ブラックバーンとその共同研究者たちは、まだ専門誌に発表されていない新しい論文の中で、「点滴のように、情報漏えいが、かつて不可侵だったブロックを侵食し、社会経済データの新しい風景を切り開いている」と報告している。

ブラックバーンは、複数の流出を集約し、多数のマイナー(採掘者)を表すと思われる多くのビットコインアドレスを少数に統合した。彼女はエージェントのカタログをつなぎ合わせ、最初の2年間で、64人の主要人物(研究者が呼ぶところのコミュニティの「創設者」)が、当時存在していたビットコインのほとんどを採掘していたと結論付けた。

シカゴ大学の経済学者であるエリック・ブディッシュは、「彼らが解明したのは、初期のビットコインの採掘と利用がいかに集中していたかということで、これは科学的発見だ」と述べている。この領域で研究を行ってきたブディッシュは、著者たちと2時間のビデオ試写を受けた。この分野の研究を行っているブディッシュは、著者らと2時間の試写を行い、彼らが行ったことを理解すると、「すごい、これはクールな探偵の仕事だ」と思ったという。ブディッシュは、初期のキーパーソンを指して、この論文のタイトルを "The Bitcoin 64 "にすることを提案した。

この論文の初期の読者であるコンピュータ科学者のジャロン・ラニアーは、この調査を、その野心と社会的影響において「重要で意義深い」と評価した。「私の中のオタクは、数学に興味がある」と、カリフォルニア州バークレーに拠点を置くラニアーは言った。「情報を抽出するためのテクニックが面白い」

ブロックチェーンの漏洩の実証は、ある人には驚くだろうが、他の人にはそうではないと彼は指摘する。「これは密閉されていない」とラニアーは言った。さらに、「これで終わりとは思わない。この種のシステムから情報を抽出する、さらなる技術革新が起こると思う」

ブラックバーンの戦術の1つは、単純な忍耐力であった。研究責任者であるベイラー医科大学とライス大学の応用数学者、コンピュータ科学者、遺伝学者であるエレツ・リーバーマン・エイデンが、彼女の方法をどう評価したかを思い出しながら、「壊れるまで蹴った」と彼女は言った。

具体的には、暗号通貨が誕生してから、ビットコインが米ドルと同等になった2011年2月までの間、つまり、ビットコインを使った闇市場「シルクロード」の設立と同時期に、ブラックバーンは特に関心の高い期間のハッキングを開発したのだ。ブラックバーンは、安全でないユーザーの行動など人間の過ちを利用し、ビットコインのソフトウェアに固有の運用機能を利用し、偽名を使ったアドレスのリンクのために確立された技術を展開し、新しい技術を開発したのである。ブラックバーンが特に興味を持ったのは採掘者だ。採掘者は、精巧な計算トーナメントに参加して取引を検証するエージェントで、ラッキーナンバーを探すために乱数を推測してターゲットと照合する、ある種のパズルハントに従事している。採掘者が勝利すると、ビットコインの収入を得ることができる。

64人の主要な採掘者が少ないと感じるか多いと感じるかは、暗号通貨の下流に近いところにいる人による。学者たちは、ビットコインが本当に非中央集権的な通貨なのか疑問を呈している。リーバーマン・エイデンの視点では、調査対象の母集団は「見た目以上に集中している」ということになる。分析によれば、大物プレイヤーの数は2年間で64人だったが、研究者のモデリングによれば、どの瞬間もその母集団の実効規模は5、6人に過ぎなかった。そして、多くの場合、1人か2人が採掘のパワーのほとんどを握っていたのである。

ブラックバーンが説明するように、ネットワークの裁定者として機能する「王冠をかぶった」人々はごくわずかで、「これは分散型トラストレス暗号通貨の理念とは異なる」と彼女は述べている。

データの中に宝物を見つける

データサイエンティストのアリッサ・ブラックバーン(左)と、遺伝学者でコンピュータサイエンティストのエレツ・リーバーマン・エイデンが、ビットコインのID保護と非中央集権の主張を検証した。Annie Mulligan for The New York Times

ブラックバーンとリーバーマン・エイデンにとって、ビットコインのデータ(ブロックチェーンに保存された約324ギガバイト)は、誘惑のデータ領域となった。エイデンの研究室では、生物物理学と幅広い応用数学を研究しており、3次元のゲノムマッピングに力を入れている。しかし、彼は学者として、複雑な現象を探求するために新しい種類のデータを使用することにも興味をもっている。2011年には、Google Booksと共同で、1800年から2000年までの500万冊以上のデジタル化された書籍を用いた定量的な文化分析を発表した。「カルチャロミクス」と彼は呼んでいる。例えば、彼は、ある単語やフレーズを入力すると、その使われ方を数世紀にわたってプロットして観察できる「Google Ngram Viewer」を導入した。

同じように、ビットコインのデータの湖にはどんな宝物が眠っているのだろうかと、彼は考えていた。「私たちは、文字通り、すべての取引の記録を持っている。これは経済学的、社会学的に見ても驚くべきデータセットだ。もしあなたがそれを手に入れることができれば、明らかに、そこに多くの情報がある」

それを手に入れるのは容易でないことがわかった。ブラックバーンのファイルフォルダーに「ビットコイン」と書かれていたことから、暗号通貨をマイニングしているのではないかと疑われ、大学のスーパーコンピューター・クラスターから締め出されたのである。「私は抗議した」とブラックバーンは言う。研究をしているのだと管理者を説得しようとしたが、「彼らはまったく聞く耳を持たなかった」という。

ブラックバーンの重要な戦術は、理論的にはランダムで無意味なはずの数字のプロットからパターンをたどることだった。あるケースでは、彼女は「エクストラ・ノンス」を追っていた。これはマイニングのパズルの1つで、取引の各ブロックを暗号化する長い文字列の中にある、0と1の短いフィールドのことである。この「エクストラ・ノンス」が、コンピュータの動作に関する情報を漏らすのである。その結果、ブラックバーンは、採掘者がいつ採掘し、いつ停止し、いつ再開したかという行動を復元することができた。ブラックバーンは、ビットコインの生みの親であるサトシ・ナカモトが2010年12月にビットコインのコミュニティから姿を消す直前に、この情報漏えいを塞ぐためにソースコードが修正されたと推測している。

ブラックバーンは、様々な手掛かりを得ると、IDマスキングの保護を無効にし、アドレスの統合、グラフ上のノードの連結、マイニング・エージェントの有効数の統合を始めた。そして、その結果をビットコインのディスカッションフォーラムやブログから集めた情報と照らし合わせ、検証した。当初、ビットコインの大部分を採掘しているエージェントのカタログは数千に上り、その後しばらくは200前後で推移していた。最終的にヘイルメアリーが吐き出したのは64人だった(最終的に、ヘイルメアリーの頭脳は研究所のコンピュータクラスタ「ボルトロン」に組み込まれた)。

この研究の目的は、名前を挙げることではなかった。ビットコインの犯罪者を逮捕するのは、FBIやIRSの仕事である。しかし研究者は、公に知られたビットコイン犯罪者であるトッププレーヤーの数人の身元を突き止めた。エージェントNo.19はマイケル・マンシル・ブラウン、別名「ドクター・イビル(邪悪な博士)」で、2012年に当時大統領候補だったミット・ロムニーを巻き込んだ詐欺と恐喝計画で有罪になった人物。67番はシルクロードの生みの親であるロス・ウルブリヒト、別名「ドレッド・パイレーツ・ロバーツ」と関係がある。当然ながら、エージェントNo.1はサトシ・ナカモトであり、研究者はその正体を突き止めようとはしていない。

エール大学のバイオインフォマティクス教授であるマーク・ガースタインは、この研究がデータ・プライバシーに与える影響を見出している。彼は最近、ゲノムをプライベートブロックチェーンに保存し、安全で改ざんされない記録を可能にした。しかし、ビットコインのブロックチェーンのように公開の場では、データセットのサイズと微妙なパターンによって、データが不変であっても、侵害の影響を受けやすいと指摘した(ブラックバーンは、ビットコインのブロックチェーンの記録を改ざんしたわけではない)。

「これがビッグデータのすごいところだ」とゲルシュタインは言う。「十分な大きさのデータセットがあれば、予想外の方法で情報を漏らし始める。異なるソースからのデータがつながった場合はなおさらだ」と彼は言う。「あるデータセットと別のデータセットを組み合わせて、より大きなデータセットを作るとき、明白でない関連性が生じることがある」

「非中央集権劇場」

ブラックバーンがエージェントのカタログを集めると、彼女は彼らがマイニングから得た収入を分析した。彼女は、暗号通貨の導入から数カ月以内に、ビットコインの平等主義的な約束に反して、古典的な所得格差の分布が出現していることを発見した。ごく一部の採掘者が富と権力の大半を握っていたのだ(マイニングの収入は、19世紀の経済学者ヴィルフレド・パレートにちなんでパレート分布と呼ばれるものを実証した)。

研究室は、学生が運営する店でスナックを買うために使える暗号通貨「CO2コイン」を発明したとき、意図せずしてこのダイナミズムを再現してしまった。やがて、一部のCO2採掘者が他の者よりも成功するようになり、店は金持ちの味覚に合わせてスナックの価格を高めた。

「暗号通貨をたくさん持っている人たちは、ストアが何を取得するかを非常に強くコントロールしていたので、他の人たちはいい気がしなかった」とリーバーマン・エイデンは振り返る。店がコーヒーマシンを使うのにCO2で課金するようになると、経済が崩壊した。つまり、反乱が起きたのだ。

ブラックバーンは、正式な調査の中で、採掘者の計算資源が採掘収入に正比例しており、資源の集中がネットワークの安全性を脅かしていることも観察している。個々の採掘者が50%以上の計算能力を持ち、その結果、「51%攻撃」と呼ばれる暴君のような支配を受けた可能性が何度かあった。たとえば、システムをごまかして、同じビットコインを別の取引で繰り返し使うこともできた。

ロンドン大学の暗号学者であるサラ・メイクルジョンは、今回の調査結果が誤りでないと仮定すれば、「この分野でしばらくの間漂っていた直感」を実証的に確認するものである、と述べている(メイクルジョンは今回の調査で使用されたアドレスリンク技術を開発し、最近ではピールチェーンと呼ばれる一種の取引フローを追跡する技術を考案している)。

「私たちは皆、マイニングがかなり中央集権的であることをなんとなく知っていた」と彼女は言う。「採掘者はそれほど多くない。もちろんこれは現在でもそうですし、当初はもっとそうだった。それに対して何をすべきかについては、その質問を本当に検討する必要がある」と彼女は言う。「どうすればマイニングをもっと分散化できるのか」。彼女は、この調査結果が、この問題をもっと真剣に考えるよう、現場を促すかもしれないと考えた。

しかし、ブラックバーンは、51%攻撃を実行できる力を持ちながら、そうしないことを繰り返しているマイナーもいることを発見した。むしろ、彼らは利他的に行動した。分散化に基づく不正防止メカニズムが侵害されていたにもかかわらず、暗号通貨の完全性を維持した。

この発見を解析するために、ブラックバーンのチームは実験経済学のツールを利用した。彼らは、創業者が直面した「社会的ジレンマ」をモデル化したゲーム理論のシナリオに参加する被験者をオンライン上で募った。

「このようなシナリオでは、人々は金のなる木を殺したくないようだ。『ビットコイン64』の動機についてどう考えるかはともかく、ネットワークが個人の意思決定に対して脆弱であるという事実は、そのセキュリティに対する理解を変えるものであると彼は述べている」

「確かに、分散化によってブロックチェーンは保護されている。しかし、マイニングプールが中央集権化した場面でも、支配的な採掘者はその攻撃を断念した。それは、これらの暗号通貨がなぜ安全なのかについて人々が持っている理想化されたモデルとは、非常に異なるイメージだ」

著者が論文で結論付けたように「ビットコインは、匿名エージェントの分散化された信頼のないネットワークに依存するように設計されていたが、その初期の成功は、代わりに、利他的な少数の創設者達の協力にかかっていた」という。

マイクロソフトリサーチの経済学者で、この研究の助言を受けたグレン・ウェイルにとって、この発見は、分散化が、実質的な役割というより、むしろ修辞的な役割を果たしたことを実証している。「そして、その修辞的な役割は非常に強力で、他の神話が国家のような他の共同体を束ねるのと同じように、この共同体を束ねる」とウェイルは言う。「しかし、この神話と約束は、現実に起こったことと矛盾していた」

ラニアーはそれを「分散化劇場」と呼んだ。暗号通貨は幻想を生み出す。「今、私たちはユートピアにいる。すべてが非中央集権化されている。みんな平等だ。他社に迷惑をかけない民主主義という考え方がある」

しかし、これらのシステムは、新しいエリートを隠すことになり、それは、おそらく新しい舞台の古いエリートに過ぎない、と彼は言った。そして、この技術は両刃の剣だ。「新しいアルゴリズムやビッグデータなどを使って実現できると思うことは、自分に対して使うこともできる」とラニアーは言う。「同じアルゴリズムを科学者が使って、新しいエリートが立てたこれらの城を尋問し、調査することができる」

ブラックバーンは、この話の教訓の1つは、簡単に言えば、「注意しなければならない」ということだ、と語った。暗号化には限られた時間軸があり、「それを超えるともはや役に立たなくなる地平がある」のだ。個人的なデータを暗号化して公開する場合、それが永遠に非公開であると仮定することはできない。

Original Article: How Anonymous Is Bitcoin, Really?.

© 2022 The New York Times Company.