정량 분석: 이더리움 병합 이후 탈중앙화와 검열 저항은 과연 어떻게 되었는가?

원문 제목：《Consensus at the Threshold》

저자：Takens Theorem

편집：aididiaojp.eth，Foresight News

합의는 암호화폐의 근본이지만 동시에 의문을 불러일으키기도 한다. 합병된 이더리움도 예외는 아니다: 일부는 지분 증명(PoS) 검증자가 지나치게 집중되어 있으며 검열 저항 능력을 잃을까 우려하고 있다.

이는 새로운 논쟁이 아니다. 합병 이전부터 이더리움 합병 후 검증자의 집중도와 검열 체계 변화에 대한 우려가 있었다. 물론 이 문제는 이더리움만의 문제가 아니다. 예를 들어, 60%의 비트코인 해시파워가 한때 중국에 집중되었지만, 비트코인 채굴의 분포는 2년도 안 되는 시간 안에 근본적으로 변화하여 현재 미국이 주도하고 있다(이 글을 작성할 당시 35% 이상).

2020-2021 년 비트코인 네트워크의 근사 해시율 변화

이러한 논쟁에는 합리적인 우려가 있다. 암호화폐의 목표는 중립적이고 검열 저항적이며 탈중앙화된 시스템을 만드는 것이며, 공격에 저항할 수 있는 충분한 참여자가 있어야 한다. 그러나 겉보기에는 낙관적일지라도 네트워크에는 이론적인 위험이 존재하며, 알려지지 않은 공격 벡터가 존재할 수 있고, 어떤 집중화도 이러한 공격이 발생할 가능성을 높인다.

다음으로 합병 전후의 채굴자와 검증자의 집중도를 간단히 정량 분석해 보겠다.

합병 전후

합병 전후 수천 개의 블록을 예로 들어, 각 관련 블록 제안자 주소(채굴자와 검증자)의 블록 집중도를 살펴볼 수 있다. 합병 이전에는 보상과 관련된 채굴 주소가 몇 개 없었고, Ethermine과 같은 주소가 포함되어 있었다. 합병 후에는 수천 개의 주소가 검증자와 관련이 있다. 급격한 변화의 임계값을 넘은 후, 유일하게 보상을 받는 검증자 주소의 수 차이가 크게 나타났다.

데이터 출처：Etherscan

이는 PoS의 매우 유망한 특성이다. 검증 노드 참여에는 32 ETH의 스테이킹 요구가 있지만, 최소한 수천 개의 참여 주체가 이 요구를 충족하고 있다.

합병 이후 보상 수령자의 집중도는 여전히 높다. 우리는 기니 계수를 분석하여(개인 소득 분배를 측정하는 지표) 1000 블록당 보상의 집중 정도를 반영하려고 한다. 기니 계수는 0(완전히 공유된 블록)에서 1(단 하나의 검증자에게만 속함)까지이다. 우리는 또한 주소와 관련된 상위 3개의 블록이 차지하는 비율을 계산할 수 있다. 아래 그림의 두 선은 시간이 지남에 따라 이 분석의 변화를 보여준다:

데이터 출처：Etherscan

기니 계수는 완벽한 측정 기준은 아니지만 일정한 참고 가치를 가진다. 검증자는 점점 더 많아지고 있지만, 어떤 비율로 더욱 집중화되고 있다. 상위 3명의 통제 비율은 비슷해 보이지만, 해당 그래프의 왼쪽과 오른쪽 사이에는 통계적으로 유의미한 차이가 있으며, 합병 후 집중도가 약 2% 증가했다(p < 0.005). 탈중앙화의 경향이 있음에도 불구하고 이 두 지표 모두 상당한 집중도를 보여준다.

이러한 집중화는 피할 수 없는 것일 수 있으며, 상위 5개의 검증 풀은 거의 80%의 이더리움 스테이킹량을 보유하고 있다. 또한 PoS는 높은 유동성을 가지고 있다. 검증자는 어디서든 자신의 블록을 구축할 수 있으며, 다른 블록에서 구축된 서비스로 즉시 전환할 수 있다. 이는 PoS 전환의 한 징후이다: 블록 제안자와 구축자 간의 더욱 분리된 관계.

우리는 블록 구축 서비스의 중앙화가 네트워크 운영에 과도한 영향을 미치지 않도록 어떻게 보장할 수 있을까? Jon Charbonneau는 Delphi 분석 보고서에서 이러한 분리와 프로토콜 내에서의 최적화 방법에 대해 자세히 분석했다. Vitalik Buterin이 최근의 글에서 요약한 방법 중 하나는 블록 구축자에 대한 제약을 최적화하고 블록 제안자의 부담을 줄이는 것 사이에서 균형을 맞추는 것이다.

Vitalik은 이러한 균형을 이루기 위한 몇 가지 설계를 고려했다, 예를 들어 "포함 목록"

검열 저항 체계

합병 이후 나타난 몇 가지 일들은 집중도에 대한 우려를 더욱 키우고 있다. 예를 들어 미국의 제재 영향을 받아 일부 블록 구축자는 Tornado에서 거래를 피하고 있으며, 이는 이러한 프라이버시 보호 거래가 30%에서 40% 감소했음을 의미한다. 여기서 논란이 되는 것은 사용자가 OFAC 제재 주소나 프로토콜 사용을 피해야 하는지 여부이다. 미국 정부가 구체적인 권고를 하지 않았기 때문에 지역 관할권을 준수하는 것이 합리적이지만, 이러한 상황의 모호성은 일부 논란을 일으켰다.

Etherscan 데이터는 최근 생성된 블록 비율과 제안된 Tornado 라우터(0xd90e2f9) 거래 비율에 따라 검증자를 세분화한 것이다. 가장 왼쪽에서 Flashbots를 볼 수 있으며, 이는 가장 큰 블록 생성기로 Tornado 거래를 0% 검증하고 있다. 다른 사람들도 Flashbot의 중계기를 사용할 수 있다.

데이터 출처：Etherscan

Charbonneau는 이 문제의 중요성을 강조하며 "이더리움은 더 높은 수수료로 생존할 수 있지만, 검열로는 생존할 수 없다"고 단언했다. 네트워크가 이 문제를 해결하기 위한 기존 도구 중 하나는 슬래싱(Slashing)이다. 검증자는 이러한 행위로 인해 다른 사람에게 처벌을 받을 수 있다. 현재 네트워크에서 슬래싱이 가끔 발생하며, Eric Wall과 다른 사람들이 제공하는 일부 해결책이 있다.

주: 슬래싱은 악의적인 검증자 행동을 방지하고 네트워크 참여를 장려하기 위해 설계되었다.

결론: 탈중앙화

앞서 언급했듯이, PoS는 합의에서 상당한 유동성을 도입했으며, 이는 합병 이전의 GPU와 작업 증명에서는 갖추지 못한 것이다. 그러나 유동성은 양날의 검이다: 탈중앙화로 빠르게 전환할 수 있다면, 반대 방향으로도 빠르게 전환할 수 있다.

이러한 고도로 "이동 가능한" 검증 네트워크는 두 가지 유형의 탈중앙화를 가지고 있다: 잠재적 탈중앙화와 실현된 탈중앙화. 모든 네트워크는 이 속성을 가지고 있지만, PoS는 이 경향에서 더 높은 변화율을 가질 수 있으며, 극단 사이를 신속하게 이동할 가능성이 있다. 다시 말해, 검증자는 물리적으로나 블록 구축 서비스 간에 자신의 작업을 쉽게 이동할 수 있다. 물리적 검증자와 해당 노드의 네트워크는 변하지 않을 수 있지만, 네트워크의 배선은 이론적으로 매우 빠르게 집중화될 수 있다: 독립적인 블록 구축에서 집중된 구축자에 의존하는 형태로.

이더리움은 현재 수십만 개의 고유한 검증자 주소를 보유하고 있다. 이는 많은 중복 주체가 존재함을 의미하며(마녀 문제; 사용자에 대한 일부 통계는 Etherscan 참조), 이는 여전히 이더리움의 PoS가 매우 높은 탈중앙화 잠재력을 가지고 있음을 의미한다. 모든 예치자가 자신의 노드를 운영한다면, 수천 개의 독립 주체가 블록을 제안할 수 있을 것이다.

그러나 제안자와 구축자의 분리는 두 번째 집중화의 원인을 가져온다: 블록 구축자. 구축자는 노드 운영자의 수익률에 영향을 미치며, 구축자와 제안자 간의 인센티브가 존재하여 매우 성공적인 구축자가 네트워크의 탈중앙화를 저하시킬 수 있다. 예를 들어, 검증자는 잘 설계된 구축 도구로 몰릴 수 있다. 지난 2주간의 그래프에서 볼 수 있듯이, Flashbots(빨간색 대역)는 블록 구축을 주도하기 시작했으며, 그들의 주요 수수료 주소에서만 30% 이상을 차지하고 있다. 이는 어느 정도 이더리움의 실현된 탈중앙화를 저하시킨다.

Etherscan 도구를 사용한 데이터 및 그래프

Flashbots는 모든 중계 및 구축 활동을 보고하는 투명한 대시보드를 공유한다. (그들은 최근에 공유 인프라, 투명성을 중심으로 한 보조금 생성 및 궁극적으로 더욱 탈중앙화된 블록 구축에 기여하는 목표를 발표했다.) 이 글을 작성할 당시, 그들이 제공하는 총 주도권은 약 40%이며, 그들이 검증자에게 매력적인 자원인 이유를 더욱 명확히 알 수 있다:

데이터 출처：Flashbots 투명성 대시보드

Charbonneau, Buterin 및 많은 다른 개발자들이 공유할 이러한 아이디어가 더욱 실현되기를 기대하며, 이는 프로토콜 조정의 에너지 효율성과 유연성을 높일 뿐만 아니라 합병 후 이더리움의 대규모 잠재적 탈중앙화를 실현하는 데 기여할 것이다.