Merged mining : analysis of effects and implications

Abstract

Merged Mining beschreibt das Konzept von parallelem Mining auf mehreren verschiedenen Kryptowährungen, ohne zusätzlichen Einsatz von Rechenleistung für Proof-of-Work. Bei dessen Einführung 2011 war Merged Mining vor allem als Starthilfe für neue Kryptowährungen angedacht und sollte die Fragmentierung von Rechenleistung auf konkurrierende Systeme verhindern. Obwohl Merged Mining bereits in einer signifikanten Zahl an Kryptowährungen eingesetzt wird, ist bisher wenig über dessen Auswirkungen auf die darunterliegenden Systeme bekannt. In dieser Diplomarbeit wird, unter Durchführung der ersten umfangreichen Analyse der praktischen Aspekte von Merged Mining, Aufschluss über dessen Auswirkungen auf Kryptowährungen gegeben. Im Zuge dieser Studie wird, zwecks zuverlässiger Evaluierung von Zentralisierungserscheinungen in Kryptowährungen, ein Schema zur Attributierung generierter Blöcke zu deren ursprünglichen Minern vorgestellt. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen auf, dass Mining Pools signifikante Anteile der Rechenleistung in Kryptowährungen, welche Merged Mining einsetzen, akkumulieren und über lange Zeitraume kontrollieren konnten. In manchen Fällen wurden dadurch die Sicherheitsgarantien des am Kern dieser Systeme liegenden Nakamoto Konsensus ungeltend gemacht. Wir evaluieren die daraus ableitbaren Sicherheitsprobleme für Kryptowährungen und stellen diese Entwicklungen den geplanten Effekten von Merged Mining gegenüber.

Merged mining refers to the concept of mining more than one cryptocurrency without necessitating additional proof-of-work effort. Merged mining was introduced in 2011 as a bootstrapping mechanism for new cryptocurrencies and countermeasures against the fragmentation of mining power across competing systems. Although merged mining has already been adopted by a number of cryptocurrencies, to this date little is known about the effects and implications. In this thesis, we shed light on this topic area by performing a comprehensive analysis of merged mining in practice. As part of this analysis, we present a block attribution scheme for mining pools to assist in the evaluation of mining centralization. Our findings disclose that mining pools in merge-mined cryptocurrencies have operated at the edge of, and even beyond, the security guarantees offered by the underlying Nakamoto consensus for extended periods. We discuss the implications and security considerations for these cryptocurrencies and the mining ecosystem as a whole, and link our findings to the intended effects of merged mining.