블록체인 추출 가능 가치 정량화: 이 '어두운 숲'은 얼마나 위험한가?

목차

1. 서론

블록체인 추출 가능 가치(BEV)는 탈중앙화 금융 보안에 근본적인 도전 과제로, 기회주의적 트레이더들이 전략적 트랜잭션 순서 지정을 통해 DeFi 스마트 계약에서 금전적 가치를 추출하는 현상을 의미합니다. 900억 달러 이상이 DeFi 프로토콜에 예치된 상황에서 BEV 추출을 위한 금융적 인센티브는 자동화된 트레이딩 봇과 채굴자 착용의 정교한 생태계를 만들어냈습니다.

무허가 블록체인의 투명성은 양날의 검이 되었습니다: 신뢰 없는 거래를 가능하게 하는 동시에 합법적인 트랜잭션을 선제 실행할 수 있는 포식적 행위자들에게 수익성 있는 기회를 노출시키기 때문입니다. 본 연구는 다양한 추출 방법에 걸친 BEV에 대한 최초의 포괄적 정량화를 제공하고 블록체인 합의 보안에 대한 실질적 위험을 평가합니다.

2. 블록체인 추출 가능 가치 분석

2.1 BEV 추출 방법

세 가지 주요 BEV 추출 방법이 시장을 지배하고 있습니다:

• 샌드위치 공격: 피해자의 트랜잭션 앞뒤에 거래를 배치하여 가격 차이를 포착
• 청산: 대출 프로토콜에서 담보 부족 포지션을 이용
• 차익거래: 탈중앙화 거래소 간 가격 차이를 활용

2.2 정량적 BEV 측정

우리의 분석은 32개월간의 블록체인 데이터를 포괄하며, 49,691개의 암호화폐와 60,830개의 온체인 시장을 다룹니다. 총 추출된 BEV는 11,289개 주소에 분배된 5억 4,054만 달러에 달합니다.

3. 기술 프레임워크

3.1 일반화된 트레이딩 봇 알고리즘

우리는 피해 트랜잭션의 기본 논리를 이해하지 않고도 확인되지 않은 트랜잭션을 대체할 수 있는 일반화된 트레이딩 봇에 대한 최초의 구체적 알고리즘을 소개합니다:

알고리즘: 일반화된 트랜잭션 재실행
입력: 대기 중인 트랜잭션 풀 T, 가스 가격 G
출력: 수익성 있는 트랜잭션 시퀀스 S

1. 메모리풀에서 수신 트랜잭션 T_i 모니터링
2. 각 T_i에 대해 실행 시뮬레이션 및 예상 수익 P_i 추정
3. P_i > 임계값 θ인 경우:
   a. 가스 G' > G인 선행 실행 트랜잭션 F 구성
   b. 후행 실행 트랜잭션 B 구성
   c. 시퀀스 [F, T_i, B]를 네트워크에 제출
4. 모든 수익성 있는 기회에 대해 반복

이 알고리즘은 32개월 동안 57,037.32 ETH(3,537만 달러)의 예상 수익을 창출했습니다.

3.2 수학적 공식화

채굴자가 체인을 포크할 수익성 조건은 다음과 같이 표현됩니다:

$$P_{BEV} > \frac{R_{block}}{\alpha} \times C_{fork}$$

여기서 $P_{BEV}$는 추출 가능 가치, $R_{block}$은 블록 보상, $\alpha$는 채굴자의 해시레이트 비율, $C_{fork}$는 포킹 비용입니다. 이더리움의 경우 10% 해시레이트를 가진 합리적 채굴자는 BEV가 블록 보상의 4배를 초과할 경우 포크할 것입니다.

4. 실험 결과

4.1 BEV 추출 통계

우리의 분석은 충격적인 BEV 추출 수치를 보여줍니다:

• 최고 단일 BEV 사례: 410만 달러(이더리움 블록 보상의 616.6배)
• 비공개 중계 샌드위치 공격: 240,053건의 공격으로 8,104만 달러 수익
• 비공개 중계 차익거래: 110,026건의 사례로 8,275만 달러 수익
• 트랜잭션 재실행 가능성: 188,365건의 트랜잭션으로 3,537만 달러 추출 가능 가치

4.2 보안 영향

BEV 추출의 집중은 상당한 합의 계층 위험을 생성합니다. 중앙화된 BEV 중계 시스템은 중앙화된 실패 지점과 조정 지점을 만들어 이러한 위험을 더욱 악화시킵니다.

5. BEV 중계 시스템 분석

부상하는 중앙화된 BEV 중계 시스템은 BEV 추출 역학에서 근본적인 변화를 나타냅니다. 이러한 시스템은:

• BEV 추출을 위한 중앙화된 조정 지점 생성
• 체인 재구성을 위한 채굴자 인센티브 증가
• 트랜잭션 순서 지정의 투명성 감소
• 더 큰 규모의 합의 공격 가능성 활성화

우리의 분석은 중계 시스템이 상당한 BEV 가치를 포착했음을 보여줍니다: 240,053건의 비공개 중계 샌드위치 공격(8,104만 달러), 1,956건의 비공개 중계 청산(1,069만 달러), 110,026건의 비공개 중계 차익거래(8,275만 달러).

6. 향후 응용 및 방향

BEV 환경은 여러 중요한 발전과 함께 계속 진화하고 있습니다:

기술적 대응책

• 공정한 순서 지정 서비스 및 커밋-리빌 방식
• 트랜잭션 프라이버시를 위한 임계값 암호화
• MEV 인식 합의 메커니즘(예: 이더리움의 제안자-빌더 분리)

규제 고려사항

• 증권법 하의 BEV 추출 분류
• DeFi 프로토콜에 대한 반선제 실행 규제
• 채굴자 추출 가능 가치에 대한 투명성 요구사항

프로토콜 수준 솔루션

• 자동화된 시장 조성자 설계 개선
• 시간 기반 트랜잭션 순서 지정
• 탈중앙화 블록 빌딩 시장

7. 참고문헌

1. Qin, K., Zhou, L., & Gervais, A. (2021). Quantifying Blockchain Extractable Value: How dark is the forest?
2. Daian, P., et al. (2020). Flash Boys 2.0: Frontrunning, Transaction Reordering, and Consensus Instability in Decentralized Exchanges.
3. Torres, C. I., et al. (2021). Frontrunner Jones and the Raiders of the Dark Forest: An Empirical Study of Frontrunning on the Ethereum Blockchain.
4. Zhou, L., et al. (2021). High-Frequency Trading on Decentralized On-Chain Exchanges.
5. Eskandir, S., et al. (2022). The Distributed Network of Transparent Dishonesty.
6. Buterin, V. (2021). Proposal for mitigating MEV in Ethereum 2.0.
7. Goldman Sachs Research (2022). DeFi and the Future of Finance.
8. IMF Working Paper (2022). Decentralized Finance and Financial Stability.