新しいビットコインマイニングヘッジ指標: CMBI ビットコインハッシュレートインデックスと「観測された作業」

編集者注: この記事は Crypto Valley Live (ID: cryptovalley) からのもので、著者は Ben Celermajer と Coin Metrics チームです。

要点:

• 現在まで、ビットコイン エコシステムの主要プレーヤーであるビットコイン マイナーはヘッジ ツールを持たず、ビットコインの価格に完全に依存しています。しかし、鉱業市場が成熟し、従来の市場参加者が参入し続けるにつれて、これらの企業は、他の従来の資産と同様に、リスクエクスポージャーをヘッジし、事業を運営するための適切なメカニズムを求めるようになるでしょう。

• ハッシュレートを推定する現在の方法には、設定されたルックバック期間（48 時間など）を含む計算プロセスが含まれるため、マイナーがリスクをヘッジするのに役立つ金融商品を設計することが非常に困難になります。

• Coin Metrics は、従来のハッシュレート推定と比較して、より反応性が高く、応答性が高く、操作に強いアプローチとして、CMBI Bitcoin Index と「Observed Work」を設計しました。採掘活動の信頼性を測定するために使用できます。

• Observed Work と Coin Metrics の CMBI Bitcoin Index は金融商品の基礎として機能し、Bitcoin のハッシュ レートを効果的かつ効率的に取引またはヘッジするために必要なツールを市場に提供します。

導入

ビットコインは半減期を迎えようとしており、それがコンピューティング能力にどのような影響を与えるかについて多くの憶測が飛び交っています。暗号通貨コミュニティのほとんどにとって、これは比較的リスクの低い興味深い投機的な取り組みです。しかし、鉱業コミュニティにとって、その結果は収益性だけでなく存続の可能性も決定することになる。

これは主に、ビットコイン採掘事業の不確実性に対する堅牢で市場で受け入れられたヘッジ方法が欠如していることに起因しています。今週の SOTN 特集では、金融デリバティブ市場がビットコインのハッシュレートのヘッジと投機のメカニズムを効率的に提供できるようにする 2 つの新しいツールを提案します。

1. CMBI ビットコインハッシュレートインデックス

2. 観察された作業

しかし、まずはビットコインのハッシュレートが暗号資産エコシステムにとってどれほど重要であるかを簡単に確認してみましょう。

ビットコインハッシュレートの重要性

マイニング活動はビットコインの中核機能の 1 つであり、サトシ・ナカモトの重要な革新的なアイデアの 1 つです。簡単に言えば、マイニングがなければ、ビットコインも一般的な暗号通貨も今日存在しなかったでしょう。マイニングは次のようなことに役立ちます:

• ネットワークのセキュリティを確保し、不正行為を防止し、悪意のある人物が公開台帳を改ざんするのを阻止します。

• 新しいビットコインを鋳造して流通させる。

• チェーン上で発生するすべてのトランザクションを作成してブロードキャストします。

• 新しいトランザクション情報を検証してチェーンに追加し、ユーザーが信頼のない方法でトランザクションを実行できるようにします。

マイナーは、一般的に、マイニング リグを稼働させるために使用されるハードウェア/設備と電力の関数であるコストを理解することができ、ネットワーク上の固定ハッシュ レートが与えられれば、マイナーは特定のビットコイン価格条件下でコストが利益を生むかどうかを判断できます。ただし、ビットコイン ネットワーク上で実行されるハッシュ処理の合計量 (計算能力) は一定ではなく、予測可能でもありません。代わりに、ハッシュレートは時間の経過とともに大きく変動し、必ずしもビットコインの価格に沿って動くわけではありません。

したがって、マイナーがハッシュ レートの変動リスクをヘッジし、より広範囲の価格とハッシュ レートのシナリオにわたって収益性を維持できる能力が重要です。

たとえば、市場に参入するかどうかを決定している大規模な機関投資家による採掘ベンチャーを考えてみましょう。彼らには機器を購入する予算があり、その機器は採掘パワーの 1% を獲得するのに十分な採掘パワーを持っています。このデータから、彼らは 1 日あたり平均 18 BTC を稼ぐことが期待できます。ビットコイン 1 個あたり 8,000 ドルの場合、運用コストが 1 日あたり 144,000 ドル (現在の報酬レベル) を超えるとマイナーは利益を生まなくなるため、市場に参入すべきではありません。しかし、運営コストが 1 日あたり 10 万ドルであれば、利益率は非常に高いので、市場参入を検討すべきです。

3か月後、機器が工場に到着したとき、ビットコインの価格は1コインあたり1万ドルに上昇していましたが、ビットコインの計算能力は2倍になっていました。現在、彼らはハッシュレートのわずか 0.5% しか持たず、1 日あたり平均 9 BTC の報酬を受け取ることになります。 1 BTC あたり 10,000 ドルの場合、1 日あたり 90,000 ドルの純利益があり、1 日の運用コストが 100,000 ドルであると仮定すると、1 日あたり 10,000 ドルの純損失になります。これは彼らのビジネスの長期的な発展にとって良い兆候ではありません。

しかし、ハッシュレートデリバティブを取引することでマイニング事業へのエクスポージャーをヘッジできれば、ハッシュレートのマクロ的な変化のリスクを最小限に抑えることができます。

(注: この例では、説明用の数字を使用しており、簡潔にするために今後の半減期の影響は無視しています。)

コンピューティングパワー金融商品を設計するために必要なツール

マイニングのような分散プロセスでは、マイナーから信頼できるハッシュレートの数値を取得することはほぼ不可能です。したがって、ハッシュレートを導出するための現在のベストプラクティスは、特定の難易度でブロックが生成される速度から暗黙の値を生成することです。このアプローチは、石油先物トレーダーがガソリンスタンドの観測可能な価格を使用して世界の石油生産量を計算する方法に似ているかもしれません。本質的には、これは履歴データから現在の価格 (またはハッシュレート) を導き出すことです。

計算能力に関しては、金融商品を作成するときに多くの望ましくない問題が発生します。 Coin Metrics は、ハッシュ レート インデックスには克服しなければならない 3 つの重要な問題があることを発見しました。

1. 短期レベルでの予測可能性。

ハッシュレートの計算は過去のデータに依存するため、短期的な将来レベルを生成するために使用されるデータはほとんど既知です。たとえば、ハッシュレートを計算するために 48 時間のルックバック ウィンドウを使用する場合、48 時間のデータ ポイントのうち、1 時間以内にハッシュレートを計算するために使用される 47 時間のデータ ポイントがすでに存在します。したがって、この短期間における将来のコンピューティング能力は比較的予測可能です。

2. ランダムなブロック生成プロセスを考慮すると、暗黙のハッシュレートは振動パターンに従う傾向があります (下の図を参照)。

これにより、契約に 2 種類の決済リスクが導入されます。まず、契約がスイングの最高値で決済されるか最低値で決済されるかはランダムであり、取引結果に大きな影響を与える可能性があります。第二に、このレートは高度に操作可能であり、一部の大規模なマイナーが計算能力のかなりの部分を制御しています。

3. ハッシュレートの観点から固定された契約期間は、契約の開始から終了までの間に何が起こるかを考慮していません。

同じレベルで開始および終了する 3 か月契約を想像してください。マイナーがこの契約をロングすることでポジションをヘッジしたい場合、決済時に得られる利益は 0 ドルになります。ただし、この期間中のハッシュレートが平均して開始/終了比率より 20% 高くなると、予想よりも低いリターンが実現されます。理論的には契約間で取引することでこの問題を克服できるため、あまり考慮されていませんが、革新的な設計で克服することもできます。

ハッシュレートを投機しヘッジするための金融デリバティブを開発するもう 1 つの方法は、マイニングの難易度を活用することです。マイニングの難易度はハッシュレートから得られるインデックスに比べていくつかの利点がありますが、克服すべき問題もいくつかあります。

1. 難易度は 2,016 ブロック (≒ 2 週間) ごとに調整されます。つまり、将来を予測することは本質的に不可能であり、大きく変動する可能性があるため、契約の初期段階では価格設定が非常に困難になります。

2. 長期難易度契約では、契約期間全体における難易度レベルは考慮されません。契約の開始時と終了時には難易度が同じレベルに留まる可能性がありますが、契約の途中で難易度が高くなると、有効なヘッジとして機能しません (契約が流動性があり、リアルタイムで管理できる場合を除く)。

3. マイニングの難易度は簡単に過剰に操作される可能性があります。たとえば、マイナーは契約が終了する数日前に意図的に機器の電源をオフにすることで、次の難易度調整の結果に大きな影響を与える可能性があります。

Coin Metrics は、以下のツールを設計することで、これらの問題の多くによる影響を軽減しました。これらのツールを組み合わせることで、効果的なデリバティブ市場のハッシュレート製品の基盤を形成できます。

1: CMBI ビットコインハッシュレート指数

現時点では、ビットコイン ネットワークにどれだけの計算能力が投入されているかを知る確実な方法はありません。代わりに、暗黙のハッシュレートは、マイナーが最近ブロックを生成するのにかかった過去の時間を調べることによって決定できます。

ビットコインの平均ブロック時間は10分です。ビットコインの難易度は2週間ごとに調整され、平均ブロック時間を10分に維持します。ビットコインのブロックを解くことはポアソン分布に従うランダムなプロセスであるため、ブロック間の時間は大きく変化する可能性があります。

これにより、ネットワーク上のハッシュレートが変動する可能性があります。これまでの業界標準では、ハッシュレートを確認するために 24 時間のルックバックを使用していました。しかし、Coin Metrics は、これは構造化金融商品としては予測不可能かつ不安定すぎると考えています。そのため、CMBI ビットコイン ハッシュレート インデックスの 48 時間の遡及を導入し、活用します。

特に、9 月の 24 時間以内に 3 つのブロックのマイニングに 50 分以上かかり、業界標準の 24 時間計算能力が 30% 以上低下しました。しかし、これはおそらく単なるランダムな、低確率のイベントです。 48 時間の遡及期間も影響を受けましたが、減少率は 20% 未満でした。

より一般的には、上のグラフでは、48 時間のルックバックでは 24 時間のルックバックよりもボラティリティがはるかに低いことがわかります。

2: 観察された作業

前述のように、従来のハッシュレート計算の短期的な予測可能性、ランダム性（振動による）、取引可能性の問題を考えると、ハッシュレート インデックスのみを公開するだけでは不十分です。そこで、「観測されたワークロード」を作成しました。

従来、チェーンの作業計算では、現在の難易度に基づいて各ブロックに固定のハッシュ値が割り当てられます (つまり、難易度の調整の間、ブロックの間隔が 1 秒であっても 1 時間であっても、チェーンの作業計算では同じ値が割り当てられます)。

マイナーが行う作業負荷と一定期間内に実行されるハッシュ計算の量をより適切に反映するために、Coin Metrics の作業負荷観測方法は次のとおりです。

観測された作業 = (48 時間の暗黙のハッシュレート) × (最新のブロックを生成するのにかかる時間)

暗黙のハッシュレート レベルと最新のブロックを見つけるのにかかる時間を導入することで、この作業の表現は、オンチェーン作業の計算よりもマイニング活動の現実とより一致します。

コインメトリクスが提案した観測作業先物契約

上記で述べたように、マイナーは自分の機器が生成できるハッシュレートの量を知っていますが、他のマイナーが将来どれだけのハッシュレートを生成できるかは知りません。暗黙のハッシュレートに基づいて、マイナーは総ハッシュレートにおける現在のシェア、つまり予想される収益/ブロック報酬のシェアを把握します。

観察ワークロードは、金融サービス機関が構造化金融商品を作成するために開発されました。

• 市場参加者が計算能力を計算するため。

• マイナーにとって、これは一定期間にわたって観測されたコンピューティングパワーをヘッジすることでコンピューティングパワーリスクを管理する効果的な方法です。

ビットコインの難易度レベルは、2,016 ブロックの各エポック中にネットワークが期待できるハッシュレートの程度を示します。したがって、「観測された作業」を活用する金融商品により、ユーザーは、一定期間にわたるハッシュレートの変化の未知の性質に対して、ハッシュレート数値に関する期待を効果的に取引できるようになります。

以下は、次のことを前提として、50 分間の契約 (3,000 秒) のワークロードを観察する理論的な例です。

1. t = 0では、市場の予想ハッシュレートは1秒あたり100エクサハッシュです。

2. ビットコインのホワイトペーパーで定義されているように、ビットコインの各ブロックは600秒かかると予想されています。

契約開始時の合理的な予想決済価格は 300,000 エクサハッシュ (3,000 秒 ✖ 100 エクサハッシュ/秒) です。ただし、以下に示すように、暗示ハッシュレートはオープン時に横ばいで終了しましたが、契約は時間の経過とともに調整され、予想よりも高い 308,050 エクサハッシュで終了します。

プロセス全体を分析します。

• ブロック 1 の発見には 600 秒かかったため、暗黙のハッシュレートは変化せず、観測された 60,000 エクサハッシュの作業は予想される作業と等しくなります。

• ブロック 2 は 10 秒で見つかります。ブロック時間はプロトコルで定義されている 600 秒未満であるため、暗黙のハッシュ レートが増加します。 t = 0 では、10 秒間の予想される作業量は 1,000 エクサハッシュ (10 秒 * 100 エクサハッシュ/秒) です。しかし、計算能力の向上により観測作業量は1,050に増加しました。

• 同様に、ブロック 3 は高速ブロックであるため、暗黙のハッシュレートが上昇し、観測されたワークロードは時間 0 で予想されたよりも高くなります。

• ブロック 4 は最初の遅いブロックで、600 秒以上かかったため、暗黙のハッシュレートは 1 秒あたり 105 エクサハッシュに低下しました。これは、時刻 0 で予想される 1 秒あたり 100 エクサハッシュよりもまだ高いため、このブロックで観測された作業も予想よりも高くなります。

• ブロック 5 は別の低速ブロックであり、ハッシュレートが開始したときと同じ 1 秒あたり 100 エクサハッシュの暗黙のハッシュレートになりました。これを考慮すると、このブロックの観測された作業は予想される作業と等しく、119,000 エクサハッシュが生成されます。

この状況はビットコイン プロトコルでは珍しいことではありません。この結果が非常に明確に示した最新の期間は、今年の 1 月中旬でした (以下を参照)。暗黙のハッシュレートは、2,016 ブロックの期間にわたってほぼ同じ値で開始および終了したことが分かります。しかしながら、ハッシュレートはほとんどの時間にわたって予想レベルを上回ったため、難易度は 5% 増加しました。マイナーがこの契約期間中にハッシュレートのポジションをより長く保持した場合、平均ハッシュレートが予想よりも高いため、期間の初めに期待していたマイニングからの収益を得ることができなくなります。さらに、ハッシュレートが開始時の水準付近で終了するため、ロングハッシュレート先物契約ではほとんど利益が得られません。

しかし、この期間中に 2 週間の労働先物契約がどのように機能するかを検討すると、次のシナリオが示されます。

• 期間中に鉱山労働者が行った作業の総量は予想を上回りました。

• マイナーが1秒あたりの固定ハッシュレートに基づいて収益を算出していた場合、期間全体の収益は予想よりも低くなります。

• 鉱山労働者がこの契約に強気であれば、全期間にわたって観測された作業の増加から利益を得ることになるでしょう。

これをさらに長い契約期間にわたってモデル化することで、長期的なエクスポージャーと、必要なハッシュレートヘッジ（発注機器と受領機器の間など）を提供できます。以下は、2020 年の最初の難易度調整後の 3 か月間の労働契約の例です。より多くの情報が利用可能になり、契約決済日が近づくにつれて、このような契約に対する期待が時間の経過とともにどのように変化するかを観察することは直感的です。

結論は

上記の例から、このような構造化された金融商品は、ハッシュレート商品の成功を妨げる前述の多くの問題を克服することがわかります。

1. 予測可能性

契約中に実行される作業量は常に増加しているため、変動パターンによってハッシュレートが直面する予測可能性の問題の影響を受けにくくなります。さらに、予想される作業は十分に理解されているものの、観測される作業は、ブロック時間のランダム性とハッシュレートの変動に大きく依存します。この場合、予想される作業と観測された作業の差は、ハッシュレートの短期的な変動よりも予測が困難です。

2. 契約の履行状況を時間経過に沿って測定する

ハッシュパワー契約は、変動の最高値または最安値で終了する可能性があり、トレーダーに望ましくないランダムなリスクをもたらします。さらに、ハッシュレート レベルは、契約期間中のこのメトリックの動作を反映しません。観測された作業は、契約期間全体にわたる「作業」の履歴を反映しており、ハッシュレートの振動パターンの影響を受けません。

3. 操作性

少数のマイナーが大量のハッシュレートを持っていることを考えると、ハッシュレートと難易度に大きく急速な影響を与える可能性があります。観察された作業は、ランダムなポアソン分布に従う時間加重次元を追加することで、コンピューティング パワー製品の操作耐性を向上させることができます。

マイニングはビットコインの中心的な機能と革新の 1 つであり、これによって私たち全員が分散型、分散型の非主権通貨の恩恵を受けることができます。したがって、ハッシュレートは、市場とネットワーク参加者にネットワークの強度とセキュリティの指標を提供する、非常に重要なオンチェーン メトリックです。

現在まで、マイナーの重要な役割はヘッジされておらず、ビットコインの価格に完全に依存しています。しかし、鉱業市場が成熟し、ベンチャー支援事業や従来の市場参加者が市場に参入するにつれて、これらの企業は、他の従来の資産と同様に、リスクの露出と事業をヘッジするメカニズムを求めるようになるでしょう。

CMBI ビットコイン ハッシュレート インデックスと観測作業を組み合わせることで、ビットコイン ハッシュレートを効果的かつ効率的に取引またはヘッジするために必要なツールを最終的に市場に提供できる金融商品の基礎となることが期待されます。