이더리움 어두운 숲이 확산되고 있다. 왜 DeFi는 프라이버시 버전의 Uniswap이 필요한가?

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이곳은 은밀하고 조작된 시장으로, 고빈도 거래자들이 나노초(십억 분의 일 초) 단위의 시간 차이를 이용해 '사냥감'을 포착하고 빠르게 사고팔아 막대한 이익을 추구합니다. 이것은 '암거래소'에서의 '게임'이며, 속도가 전부입니다.

이는 Michael Lewis가 《고빈도 거래자》라는 책에서 묘사한 월스트리트의 돈 게임입니다. ------ 일부 사람들은 속도를 창출할 수 있는 자원을 가지고 있어 시장 정보를 선제적으로 얻고 그로부터 이익을 얻습니다. 그들은 선행 거래(Front-running)를 위해 심지어 땅을 파고 역사상 가장 직선적인 데이터 전송 광케이블을 건설했습니다.

월스트리트와 같은 중앙화된 금융 시스템에서는 체제의 불평등이나 투명성 부족 등의 이유로 일반 투자자들이 최첨단 기술 장비를 가진 전문 거래자들과 경쟁하기가 매우 어렵고, 많은 경우 '사냥감'으로 전락하게 됩니다.

탈중앙화 금융(DeFi)의 부상과 함께, 혁신적이고 허가가 필요 없는 탈중앙화 금융 도구들이 등장하여 사람들에게 전례 없는 풍부한 제품 경험을 제공합니다. Uniswap을 대표로 하는 탈중앙화 거래소(DEX)는 급속히 성장하며 DeFi를 단기간에 수백억 규모의 시장으로 발전시켰습니다.

현재 주류인 AMM 기반의 탈중앙화 거래소는 매우 이상적인 설계처럼 보입니다. 이들은 더 효율적인 가격 발견과 더 공정한 거래를 제공하며, 스마트 계약이 안전성을 보장하여 중앙화 거래소의 도산 등의 악행 위험을 피할 수 있습니다. 사용자의 주문은 스마트 계약을 통해 실행되며, 이더리움 네트워크에서 공개적으로 확인할 수 있습니다.

하지만 이러한 초기 의도는 최대의 DeFi 토양인 이더리움이 두려운 '어두운 숲'으로 성장하게 만들었습니다.

이더리움의 어두운 숲

'어두운 숲 법칙'은 유명한 SF 소설 《삼체》에서 유래되었습니다. 소설에서 류츠신은 우주를 어두운 숲에 비유하며, 각 문명은 이 어두운 숲에서 잠행하는 사냥꾼입니다. 만약 한 문명이 우주에서 다른 문명을 먼저 발견하면, 그것은 사냥꾼이 사냥감을 향해 총을 쏘듯 공격을 시작하며, 결국 하나의 문명은 멸망하게 됩니다.

작년 DeFi 여름이 시작되면서, 이더리움과 같은 블록체인 네트워크에서 행적이 노출되어 '다른 문명'의 공격을 받는 것이 매우 일반적인 현상이 되었습니다.

2019년, 코넬 대학교 블록체인 연구원 필립 다이안(Philip Daian)은 논문 《Flash Boys 2.0》에서 월스트리트의 고빈도 거래자처럼 블록체인상의 차익 거래 봇이 DEX의 공개 투명성, 네트워크 지연 등의 특성을 이용해 선행 거래를 수행하고 다른 사용자들을 수확할 수 있다고 지적했습니다.

Coindesk 칼럼 작가 프란체스 코폴라(Frances Coppola)는 이더리움 네트워크를 '밝은 웅덩이'(Lit Pool, 어두운 웅덩이에 비해)로 묘사했습니다. '사냥감은 사냥꾼의 존재를 명확히 알 수 있지만, 도망칠 수는 없습니다.'

당신이 이더리움에서 거래를 제출하면, 그것은 메모리풀(mempool, 공개 메모리 풀)에서 채굴자가 패키징하기를 기다립니다. 이 거래는 도망칠 수 없는 오리처럼 앉아 있습니다. 풀 안의 모든 사람은 그것을 볼 수 있습니다. 이 거래는 복사될 수 있고, 선행 거래될 수 있으며, 심지어 도난당할 수 있습니다.

사용자가 이더리움 네트워크에서 거래를 시작하면, 거래 정보는 노드에 방송되며, 각 거래에는 수수료, 즉 가스 비용이 부과됩니다. 일반적으로 채굴자는 수신한 거래를 가스 비용에 따라 높은 것부터 낮은 것 순으로 정렬하여 어떤 거래를 먼저 블록에 포함할지를 결정합니다.

이더리움 체인에서 특정 시간대의 거래량이 급증하면, 거래 발신자는 채굴자가 거래를 빨리 수락하도록 가스를 높여 인센티브를 제공할 수 있습니다. 정상적인 거래 수수료와 블록 보상 외의 이 부분이 채굴자가 추출할 수 있는 가치(Miner Extractable Value, 이하 'MEV')입니다.

오랜 시간 동안 이더리움은 이렇게 블록 순서에 따라 질서 있게 운영되었습니다: 더 높은 가격을 제시한 사용자의 거래가 우선적으로 패키징되고, 채굴자는 더 많은 팁을 벌어들입니다. 이는 공정해 보입니다.

이더리움 시스템에는 외부 계정과 계약 계정의 두 가지 계정이 포함됩니다. 외부 계정 간의 일반 거래는 21,000 가스를 소모합니다. 그러나 계약 계정의 거래는 스마트 계약의 복잡성에 따라 필요한 가스가 다릅니다. 스마트 계약을 실행하는 거래는 수십만, 심지어 백만 가스를 소모할 수 있습니다.

2020년 여름, 이더리움 애플리케이션 레이어의 폭발은 DeFi의 대繁荣을 촉발했습니다. AMM, 담보 대출, 유동성 농사, 알고리즘 스테이블코인 등 일련의 혁신적인 제품이 등장하며, 이더리움에서의 계약 상호작용은 점점 더 복잡해지고, 이러한 스마트 계약을 호출하는 데 필요한 가스는 점점 더 많아지며, MEV도 폭발적으로 증가했습니다.

출처: https://explore.flashbots.net/

각종 우수 프로젝트 IDO, 다양한 DeFi 플랫폼 간의 차익 거래 기회, 시장의 큰 변동으로 발생하는 청산 거래 … 이더리움에서의 모든 스마트 계약 상호작용은 막대한 부를 숨기고 있습니다. 이익을 추구하는 과정에서 DeFi 세계에는 더 많은 역할 플레이어가 등장했습니다. ------ 기회를 엿보는 고래, 차익 거래 봇, 청산 봇, 해커 및 선행 거래 봇. 그들은 이더리움이라는 어두운 숲에서 자신만의 부의 기회를 찾고 있으며, 이들은 '탐색자'로 통칭됩니다.

DeFi의 생명선인 DEX는 이러한 탐색자들이 경쟁하는 초점이 되었습니다.

투명한 가스 경쟁

이더리움이나 다른 공공 블록체인에서 누구나 공개 투명한 정보와 거래 확인의 지연을 이용해 다른 사용자의 DEX 거래를 감시할 수 있습니다. 상대방의 거래 의도를 발견하면, 가스 비용을 높여 자신의 거래를 앞세워 선행 거래를 완료할 수 있습니다.

유사한 행동으로는 뒤따르기(back-running)와 샌드위치 공격(sandwich attack)이 있습니다.

우리는 이 과정을 간단한 예를 통해 이해할 수 있습니다: 사용자 B는 메모리풀을 감시하다가 사용자 A가 Uniswap에서 대량의 ETH를 구매하려는 것을 발견합니다. 그 양이 ETH 가격을 올릴 수 있을 만큼 크기 때문에, B는 이 대규모 거래가 성사되기 전에 더 높은 가스로 더 빠른 거래를 시작합니다(선행 거래), 그리고 사용자 A 뒤에 따라가 더 높은 가격에 ETH를 판매합니다(뒤따르기), 성공적으로 차익을 얻습니다. 이렇게 사용자 B는 양쪽에서 압박하여 샌드위치 공격을 완료합니다.

MEV 가치를 추구하는 것은 다양한 봇 유형을 탄생시켰습니다: 선행 거래 봇, 뒤따르기 봇, 청산 봇 …. 그들은 체인에서 매번 '기회를 엿보는' 기회를 찾고 있으며, 해커조차도 놓치지 않습니다. 아이러니하게도, 올해 3월에 발생한 DODO 보안 취약점 공격 사건에서 해커는 선행 거래 봇에게 가로채였습니다.

이러한 선행 거래 사업은 사실 위험이 없는 것은 아닙니다. 막대한 이익 공간은 점점 더 많은 봇들이 서로 경쟁하도록 유도합니다. 모든 사람이 대량 주문을 주목할 때, 최종 승자는 단 한 명뿐이며, 나머지 대부분의 봇은 단지 따라가는 역할을 할 뿐입니다. 이 과정에서 소모된 많은 가스는 헛되이 흘러가게 됩니다.

많은 수익 전략은 승자가 모든 것을 가져가는 방식입니다. 시장의 모든 사람이 같은 일을 하려고 할 때, 모든 돈을 가져가는 사람은 데이터를 가장 빠르게 수집하고 이에 따라 반응하는 사람입니다.

------《고빈도 거래자》

월스트리트의 금융 게임에서 속도는 가장 빠른 무기입니다. 그리고 이더리움의 이 어두운 숲에서는 선행 거래 봇이 아무리 빨라도, 결국 먹이 사슬의 정점에 서는 것은 채굴자입니다.

이더리움에서 채굴자는 자신이 생성한 블록 내의 거래 순서를 제어할 권한이 있으며, 그들은 심판이자 선수입니다. 이 점이 변하지 않는 한, 채굴자는 계속해서 선행 거래를 할 수 있습니다. 그들은 선행 거래 봇의 전략을 복사하여 스스로 이익을 가져갈 수 있으며, 거래 순서에서의 위치를 판매하여 선행 거래자와 나눌 수 있습니다.

어쨌든 선행 거래는 본질적으로 DEX 사용자에 대한 불공정한 약탈입니다. ------ 사람들은 높은 가스 비용을 지불했지만, 거래 실패나 높은 슬리피지로 인한 막대한 손실에 직면하게 됩니다. sandwiched.wtf와 같은 웹사이트를 통해 누구나 선행 거래 봇이 얼마나 많은 이익을 가져갔는지 확인할 수 있습니다.

출처: sandwiched.wtf

선행 거래 경쟁의 심화는 귀중한 블록 공간을 차지하게 되어 체인에서의 혼잡을 초래하고, 이더리움의 사용자 경험에 심각한 영향을 미치며, 일반 사용자가 두려움을 느끼게 하고, 결국 선행 거래자의 천국으로 전락하게 됩니다.

선행 거래 문제는 이더리움에만 존재하는 것이 아니라, 다른 DeFi를 지원하는 공공 블록체인에서도 흔히 발생합니다.

선행 거래 문제가 해결되지 않으면, 이는 DEX와 함께하는 악몽이 될 것입니다: DEX의 유동성이 커질수록 선행 거래의 공간도 커지고, 광범위한 거래 사용자에게 미치는 불편과 불공정도 커지며, 이는 다시 DEX의 발전을 제한할 것입니다.

다른 관점에서 보면, DeFi 참여자가 개인에서 대형 기관으로 확장되는 것은 필연적인 추세이며, 더 나은 체인 상의 개인 정보 보호는 기관의 진입 조건이기도 합니다. 따라서 개인 정보 문제를 해결해야 DEX의 규모가 한층 더 성장할 수 있으며, DeFi가 진정으로 '세상을 넘어서' 나아갈 수 있습니다.

선행 거래 문제를 해결하기 위해 업계에서는 여러 가지 솔루션을 제안했습니다. 예를 들어, 사용자는 슬리피지를 제한하는 서비스를 사용하거나 채굴자에게 직접 연결되는 개인 거래를 사용할 수 있습니다. Flashbots는 정보 비대칭을 없애고 차익 거래 기회를 공개하여 이해관계자들이 공유할 수 있는 솔루션인 MEV-Geth를 출시했습니다. IDEX와 같은 탈중앙화 거래소는 주문서 기반의 DEX 프로토콜을 사용하여 오프체인에서 주문을 매칭하고 온체인에서 청산하는 등의 방법을 사용하지만, 이러한 방법들은 효율성을 보장하면서 본질적으로 선행 거래 문제를 해결할 수는 없습니다.

개인 정보 보호 버전 Uniswap

간단한 설계, 초고효율의 가스 효율 및 자금 효율 덕분에 AMM은 DeFi의 최근 몇 년간 가장 혁신적인 발명 중 하나로 평가받으며 DEX 거래량의 폭발적인 성장을 이끌었습니다. 개인 정보 보호 문제를 근본적으로 해결하면서 효율성을 희생하지 않기 위해서는 개인 정보 보호 버전의 Uniswap이 필요합니다.

탈중앙화 금융의 개인 정보 보호 기반 시설이 되기 위해 Manta Network는 zk-SNARK 암호학 기술을 기반으로 한 탈중앙화 개인 정보 결제 프로토콜인 MantaPay와 탈중앙화 개인 정보 토큰 교환 프로토콜인 MantaSwap을 개발했습니다.

사용자는 MantaPay를 사용하여 Polkadot 및 그 Parachain의 다양한 자산을 1:1 비율로 해당 개인 정보 토큰으로 교환하고, 개인 정보 토큰으로 결제할 수 있으며, 이러한 개인 정보 토큰은 MantaSwap에서 교환할 수 있어 거래자의 정보를 유출하지 않습니다.

출처: Manta Network 백서

MantaSwap은 DeFi 세계에서 zk-SNARK 암호학 기술을 사용하여 사용자 체인 상의 개인 정보를 보호하는 최초의 탈중앙화 거래소가 될 것이며, 거래 사용자와 유동성 제공자의 개인 정보를 보장할 수 있습니다. 동시에 유동성 제공자의 LP 토큰도 개인 정보 보호가 가능하며 거래가 가능합니다. MantaSwap은 Uniswap과 같은 주류 DEX와 마찬가지로 AMM을 기반으로 하며, 사용자 거래의 개인 정보 보호를 보장하는 동시에 AMM의 설계 간결성은 더 높은 가스 효율과 자금 효율을 보장합니다.

Uniswap과 같은 전통적인 탈중앙화 거래소와 비교할 때, MantaSwap은 사용자가 다양한 주류 디지털 자산을 거래하는 동시에 거래 사용자의 종단 간 개인 정보가 유출되지 않도록 보장합니다. 사용자의 거래 의도가 숨겨지면, 선행 거래자는 아무런 수단이 없습니다.

Manta는 또한 폴카 생태계 체인 자산의 탈중앙화 개인 정보 결제 및 탈중앙화 개인 정보 거래를 포괄하며, 개인 정보 보호에 대한 강한 수요가 있는 사용자, 특히 기관 사용자에게는 대체 불가능한 가치를 제공합니다. 폴카의 평행 체인 위에 구축되어 충분한 탈중앙화를 보장하면서 이더리움보다 더 나은 성능과 더 맞춤화된 설계를 제공하며, 단일 공공 블록체인보다 더 강력한 상호 운용성을 가질 수 있습니다. Manta의 비전은 전체 탈중앙화 금융의 개인 정보 보호 리더가 되는 것입니다.

개인 사용자가 개인 정보를 점점 더 중요시하고, 특히 많은 기관이 암호화폐에 진입하는 오늘날, 우리는 개인 정보 보호 버전의 Uniswap이 필요합니다. DeFi가 모두가 사용할 수 있는 공정하고 민주적인 혁신의 장소로 돌아가야 하며, 선행 거래자의 천국이 되어서는 안 됩니다.

참고 자료

Ethereum, Dark Forests and the Limits of Transparency
https://www.coindesk.com/ethereum-dark-forests-limits-of-transparency

Front Running：탈중앙화 거래의 아킬레스건
https://www.chainnews.com/articles/285280126963.htm

Manta Network 백서
https://eprint.iacr.org/2021/743.pdf

Flash Boys 2.0: Frontrunning, Transaction Reordering, and Consensus Instability in Decentralized Exchanges
https://arxiv.org/abs/1904.05234

《고빈도 거래자 월스트리트의 속도 게임》, 저자: Michael Lewis