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Blockchain

Déchiffrer les données de la blockchain Bitcoin par analyse de cohorte

Bitcoin est un système de paiement électronique peer-to-peer qui a rapidement gagné en popularité ces dernières années1,2,3,4. En tant que technologie de grand livre distribué (DLT), Bitcoin enregistre les transactions nouvellement générées de manière décentralisée, éliminant ainsi le besoin d’intermédiaires tels que les banques et réduisant les coûts de transaction.5,6,7.

Bitcoin s’appuie sur l’enregistrement des sorties de transaction non dépensées (UTXO) pour vérifier efficacement les transactions nouvellement générées8,9,dix,11. Un exemple illustratif d’UTXO est illustré à la Fig. 1. Un UTXO peut être généré sous forme de récompenses de bloc ou de sorties de transactions. Les récompenses en bloc sont des bitcoins nouvellement émis (BTC) distribués aux mineurs pour leur travail de maintenance du réseau, comme le routage des transactions et la validation des blocs. En fait, tous les UTXO peuvent être datés pour bloquer les récompenses. L’horodatage est enregistré lorsqu’un UTXO est généré. Un UTXO est dépensé et converti en une sortie de transaction dépensée (STXO) lorsqu’il est utilisé comme entrée d’une transaction. Un horodatage est à nouveau enregistré lorsque l’UTXO est dépensé, et chaque UTXO ne peut être dépensé qu’une seule fois. Une telle caractéristique unique nous permet de calculer l’âge de chaque UTXO et la durée de vie de chaque STXO comme nous le faisons dans les données de population. Prenez la figure 1 comme exemple. Au 1er juillet 2020, les UTXO 1 à 3 avaient respectivement 8,5 ans, 1 an et 1 jour. Immédiatement après le paiement d’Alice à Bob le 1er janvier 2021, les UTXO 1 à 3 sont convertis en STXO âgés respectivement de 9 ans, 1,5 an et 0,5 an et 1 jour.

Fig. 1
Figure 1

Un exemple de naissance et de mort UTXO. Les UTXO 1, 2 et 3 ont été dépensés dans une transaction entre Alice et Bob et ont été transformés en UTXO 4 et 5. Les UTXO 1, 2 et 3 sont devenus des STXO après la transaction.

Constatant la structure unique des données de la blockchain Bitcoin, nous appliquons une analyse de cohorte12,13,14,15,16, développé à l’origine pour les données de population, pour l’analyser. Pour continuer l’analogie avec les données de population, nous disons qu’un UTXO est né lorsqu’il est généré en tant que récompenses de bloc ou en sortie d’une transaction, et nous disons qu’un UTXO est mort lorsqu’il est dépensé en tant qu’entrée d’une autre transaction. Ainsi, tous les UTXO générés le même jour forment une cohorte de naissances quotidiennes, et tous les UTXO dépensés le même jour forment une cohorte de décès quotidiens. Nous définissons l’âge d’un UTXO comme la différence entre « maintenant » (la date à laquelle nous travaillons) et l’heure à laquelle il est né. Nous définissons la durée de vie d’un STXO comme la différence entre le moment où le STXO est mort et le moment où il est né. Ainsi, tous les UTXO d’une tranche d’âge forment une cohorte d’âge, et tous les STXO d’une tranche de durée de vie forment une cohorte de durée de vie. Avec ce cadre, nous reproduisons naturellement dans les données de la blockchain Bitcoin une trinité de cohortes de naissance, de décès et d’âge en utilisant l’analyse des cohortes de population.

Habituellement, nous devons interroger l’historique complet des données de la blockchain Bitcoin pour acquérir des variables ayant une signification économique. Avec plus de 1,6 milliard de transactions historiques sur la blockchain Bitcoin, il est devenu de plus en plus difficile et intensif en calcul de télécharger les enregistrements complets de la blockchain Bitcoin. Il est donc important d’interroger les données de transaction Bitcoin de manière plus efficace et de fournir des informations économiques17. L’analyse de cohorte offre une nouvelle perspective à partir de laquelle nous pouvons analyser les données de chaque cohorte séparément avant de les intégrer dans une série chronologique.

Notre flux de travail est illustré à la Fig. 2. Nous interrogeons et traitons les données d’entrée et de sortie des transactions Bitcoin au sein de chaque cohorte quotidienne. Ce faisant, nous créons avec succès des ensembles de données et des visualisations pour certains indicateurs clés de transactions Bitcoin, y compris les distributions quotidiennes de la durée de vie des STXO en pourcentages (Fig. 3) et les distributions quotidiennes cumulatives des UTXO (Fig. 4). Ces visualisations peuvent être utilisées pour étudier les fonctions du bitcoin (BTC) en tant que monnaie. Les trois fonctions d’une monnaie consistent à servir de réserve de valeur, d’unité de compte et de moyen d’échange. Par exemple, la figure 4 montre le nombre de BTC dans les UTXO (c’est-à-dire les BTC qui n’ont pas été dépensés) par répartition par âge. Fin 2020, environ 2 millions de BTC n’avaient pas été transigés depuis plus de 10 ans. Au cours des 5 à 10 dernières années, 2 à 5 ans et 1 à 2 ans, environ 2 millions, 4,5 millions et 3 millions de BTC, respectivement, sont restés inactifs. Cela équivaut à environ 11,5 millions de BTC n’ayant pas été transigés depuis plus d’un an. Ces BTC servent de dépôt à terme et agissent comme une réserve de valeur. De plus, environ 5 millions de BTC sont en vie pendant 1 mois à 1 an. Ces BTC sont similaires à un dépôt à vue. Les BTC fréquemment négociés sont ceux dont l’âge est compris entre 1 jour et 1 mois (2 millions) et moins de 1 jour (0,2 million). Ces BTC agissent comme un moyen d’échange.

Figure 2
Figure 2

Workflow d’analyse de cohorte sur les données BTC UTXO.

Figure 3
figure 3

Distribution de la durée de vie des BTC STXO. La figure montre le pourcentage logarithmique des sorties de transaction dépensées avec différentes durées de vie chaque jour jusqu’en février 2021. Par exemple, en février 2021, les STXO d’une durée de vie de moins d’un jour représentaient 80 % de tous les STXO, tandis que ceux avec des durées de vie entre 1 jour et 1 mois représentaient 15 % supplémentaires.

Figure 4
chiffre 4

Nombre d’UTXO BTC par âge. La figure montre le total cumulatif des sorties de transactions non dépensées par âge. Par exemple, en février 2021, il y avait environ 200 000 UTXO de moins d’un jour utilisés comme moyen d’échange et environ 2 millions d’UTXO de plus de 10 ans perdus ou utilisés comme réserve de valeur.

Nos ensembles de données finaux comprennent un ensemble de données qui caractérise les STXO et un qui caractérise les UTXO, qui sont tous deux inférieurs à 1 Mo. De plus, l’analyse de cohorte réduit au minimum l’interrogation et le traitement des données pour les futures mises à jour et permet des mises à jour automatisées. Nous fournissons ainsi une approche informatiquement réalisable pour caractériser les transactions BTC, ce qui ouvre la voie à de futures études économiques sur Bitcoin. Nos méthodes peuvent être généralement appliquées à d’autres crypto-monnaies qui adoptent les protocoles UTXO, notamment Litecoin, Dash, Zcash, Dogecoin et Bitcoin Cash.