Temporal relationship in cryptocurrencies exchange markets. A multiplex network approach

The goal of this thesis project is to study the temporal relationships in the prices and in the exchanged amounts of five of the major crypto exchanges for the pairs formed by the United States Dollar, Bitcoin and Ether from 1 July 2020 to 30 September 2020. To achieve this objective, we applied a multiplex network approach. Thus, after observing and studying the data relative to prices and amounts, we computed the cross correlations between these values for both the case of currencies and the case of crypto exchanges. Then, we found the weights of the links between the nodes of the networks for every day. We constructed daily multiplex networks of prices and amounts whose vertices and layers are the currencies and the crypto exchanges or vice versa. The results we found showed that not all the crypto exchanges and the currencies have the same behaviour. These differences can lead to significant considerations when planning to create a portfolio including the currencies taken into account in our study. In fact, we observed which crypto exchanges have the weakest links with the prices of the others and are, consequently, more prone to be site of arbitrage opportunities. The currencies that were less important in the multiplex networks could, instead, be used to add more diversification to a portfolio containing the others. Finally, from the study of the relationships between the exchanged amounts, we could see which currencies and crypto exchanges had the volumes that were the best predictable by knowing the ones traded on the others.

L’obiettivo di questa tesi è studiare le relazioni temporali tra i prezzi e i volumi scambiati su cinque dei principali cripto exchanges per le coppie formate da Dollaro statunitense, Bitcoin e Ether nel periodo dal 1 luglio 2020 al 30 settembre 2020. Per raggiungere questo scopo abbiamo fatto uso di multiplex networks. Perciò, dopo aver osservato e studiato i dati relativi a prezzi e volumi, abbiamo calcolato le correlazioni incrociate tra questi valori per i casi di valute e cripto exchanges. Poi abbiamo trovato i pesi dei links tra i nodi dei networks per ogni giorno e abbiamo costruito multiplex networks giornalieri dei prezzi e dei volumi, i cui vertici e layers sono stati le valute e i cripto exchanges o viceversa. I risultati trovati hanno mostrato che non tutti i cripto exchanges e le valute manifestano lo stesso comportamento. Queste differenze possono portare a formulare considerazioni significative quando ci si prepara a creare un portafoglio di investimento che include le valute analizzate nel nostro studio. Infatti, abbiamo osservato quali cripto exchanges abbiano avuto i più deboli collegamenti con i prezzi degli altri e sono stati, di conseguenza, più inclini ad essere luogo di opportunità di arbitraggio. Le valute che rivestono un ruolo meno importante nei multiplex networks potrebbero, invece, essere utilizzate per aumentare la diversificazione di un portafoglio contenente le altre prese in analisi in questa tesi. Infine, dallo studio delle relazioni tra i volumi scambiati, abbiamo potuto vedere quali valute e cripto exchanges avessero i volumi meno prevedibili conoscendo i dati relativi agli altri cripto exchanges