NGC Ventures：MEV 재분배의 경로 탐색

저자: Tudd Cai, NGC Ventures

MEV(최대 추출 가능 가치)를 언급하면 대부분의 사용자들은 이를 싫어합니다. 우리가 Uniswap에서 Meme 코인을 거래할 때, 큰 변동성 속에서 매수 및 매도를 보장하기 위해 높은 슬리피지를 설정하지만, 이는 MEV 로봇에게 선제 거래의 기회를 제공합니다. 예를 들어, 우리가 거래하기 전 한동안 인기를 끌었던 MeMe 코인 PePe를 거래할 때, 우리는 ETH로 PePe를 구매합니다. 검색자(Searcher)가 해당 거래를 주목하면, 그들은 더 높은 가스를 사용하여 PePe를 선제 구매하여 PePe 가격을 상승시키고, 우리는 이론적으로 더 적은 수량의 PePe를 구매하게 됩니다. 이후 검색자는 매도하여 이익을 얻습니다. 이 과정이 바로 샌드위치 공격(Sandwich Attack)입니다. 일반 사용자로서 샌드위치 공격에 대응하기 위해서는 슬리피지를 낮게 설정할 수 있습니다. 예를 들어 0.1%로 설정하면, 선제 거래 로봇이 이익을 얻을 공간이 줄어듭니다. 그러나 슬리피지가 너무 낮으면 대규모 거래가 실패하기 쉬워지고 여전히 수수료를 지불해야 합니다. 사용자는 가스 비용을 높이는 선택도 할 수 있으며, 이는 로봇의 공격 비용을 증가시킵니다. 단점은 이것이 자신의 거래 비용도 증가시킨다는 점입니다.

MEV 로봇에 직면했을 때, 사용자는 상대적으로 약한 입장이 되기 쉽습니다. 그러나 MEV 로봇에게도 무조건 이익을 얻는 것은 아닙니다. 기본적으로 모든 거래는 이더리움 공개 메모리 풀에서 이루어지며, 모든 거래는 모니터링됩니다. MEV의 검색자는 이러한 거래를 이용할 수 있는지를 확인합니다. 여러 검색자가 동일한 거래를 놓고 경쟁할 때, MEV의 빌더(Builder)는 우선 수수료(priority fee)를 통해 다음 블록의 공간을 선점하여 정상 거래가 막히고, 블록체인 비용이 증가하게 됩니다. 모든 거래는 블록체인에 올라가지만, 성공하는 검색자는 단 한 명뿐이므로 나머지 성공하지 못한 검색자는 불필요한 손실을 입게 됩니다. 사용자를 보호하기 위해 MEV 문제를 최적화하는 프로젝트들은 사용자에게 개인 RPC를 제공하고, 해당 RPC를 통해 방송된 거래는 선제 거래에 의해 영향을 받지 않겠다고 약속합니다. 예를 들어 Flashbot Protect RPC와 OpenMEV RPC(스시스왑의 MEV 방어 서비스 제공업체)가 있습니다. Flashbots Protect는 사용자 거래를 선제적으로 이익을 얻으려는 로봇으로부터 방어하기 위해 설계된 RPC 도구로, 다른 노드 제공업체와 비교하여 거래를 개인화된 메모리 풀로 전송하여 거래가 블록체인에 올라가기 전에 검색자가 볼 수 없도록 하여 샌드위치 공격의 상황을 효과적으로 줄입니다.

검색자 간의 경쟁이 치열해지고 사용자가 보호받을 때, 검색자는 사용자와 협력할 요청을 하게 됩니다. 그렇다면 사용자는 왜 검색자와의 협력을 동의해야 할까요? 공공 메모리 풀의 MEV는 검색자에게 포착되는 것을 피할 수 있지만, 개인 거래 풀의 MEV는 여전히 포착되기 쉽습니다. 사용자가 Flashbots Protect RPC를 사용하더라도, 공공 메모리 풀의 검색자가 잠재적인 MEV를 포착하는 것을 방지할 수 있을 뿐, Flashbots Auction의 검색자는 여전히 그 거래에서 MEV를 추출할 기회를 가집니다. Flashbots Auction은 개인 거래 풀 + 봉인된 블록 공간 경매 메커니즘을 제공하여 블록 검증자가 최적의 블록 구성을 찾는 작업을 검색자에게 아웃소싱할 수 있도록 합니다. 이 개인 거래 풀에서 검색자는 비공식적으로 소통할 수 있습니다. Flashbots Auction을 통해 검색자는 더 이상 가스 전쟁을 통해 자신의 거래가 우선적으로 패킹되도록 할 필요가 없으며, 실패한 거래의 비용을 지불할 필요도 없습니다.

사용자는 MEV를 완전히 피할 수 없다면, 차라리 검색자에게서 일부 리베이트를 받는 것이 낫다고 생각합니다. 그래서 상생의 방안이 등장했습니다. 그 이름은 MEV-Share입니다. MEV-Share는 Flashbots가 2023년 2월에 제안한 프로토콜로, 사용자의 프로그래머블 프라이버시(programmable privacy)를 실현합니다: 사용자는 검색자와 거래에 대한 데이터를 선택적으로 공유할 수 있습니다. 이를 통해 사용자는 거래가 어떤 방식으로, 언제, 누구에 의해 실행될지를 결정할 수 있습니다. 기본적으로 사용자는 거래의 해시와 지원되는 유동성 풀 주소만 공유합니다. 검색자는 프로그래머블 개인 주문 흐름(비공식적으로 Flashbots 경매 시스템에 제출된 비공식 거래 활동 및 주문 정보)을 검색하고, 주문 흐름 경매에서 입찰하여 사용자의 개인 주문을 실행할 권리를 얻습니다. 사용자가 거래 데이터를 선택적으로 공개하는 방식은 검색자가 더 나은 입찰을 할 수 있도록 도와주며, 검색자 간의 경쟁을 최적화하고 사용자는 빌더가 반환하는 수수료를 받을 수 있습니다. 그렇다면 사용자와 검색자 간의 데이터 교환을 조정하는 것은 누가 할까요? MEV-Share는 이러한 교환을 조정하기 위해 Matchmaker(중개자)라는 새로운 참여자를 도입합니다.

Matchmaker는 MEV-Share 공급망 과정의 세 가지 단계에서 조정할 수 있습니다. 사용자의 거래를 수신하고 선택적으로 검색자와 이러한 거래 데이터를 공유할 수 있습니다. 또한 사용자의 개인 거래를 검색자가 아직 구성하지 않은 번들(Bundle)에 삽입하여 완전한 번들을 생성할 수 있습니다. 번들은 Flashbots Auction에서 도입된 역할로, 여러 개의 실행할 거래로 구성됩니다. 이들은 검색자가 빌더에게 전달할 수 있으며, 빌더는 수신한 번들 중 가장 수익성이 높은 것을 선택하여 완전한 블록으로 패킹한 후 중계기(Relay)에게 전달하고, 마지막으로 중계기는 검증자(Validator)에게 전달합니다. MEV-Share에서 Matchmaker는 완전한 번들을 빌더가 준수해야 하는 유효성 조건(예: 사용자의 수수료 반환)과 함께 빌더에게 보낼 수 있으며, 빌더는 유효성 조건을 준수해야 MEV-Share 공급망에 참여할 수 있습니다. MEV-Share는 사용자와 검색자 간의 협력으로, 왜 빌더도 참여할까요? 여기서 MEV 과정에서의 다양한 역할 분담을 소개해야 합니다.

이더리움이 지분 증명으로 전환됨에 따라, 검증자는 메모리 풀의 거래를 스스로 정렬하고 패킹할 수 있으며, 또는 MEV-Boost를 통해 빌더가 정렬한 더 높은 MEV 수익의 블록을 패킹할 수 있습니다. MEV-Boost를 통해 검증자의 수익은 크게 증가하므로, 대부분의 검증자는 스스로 정렬하는 것보다 MEV-Boost에 연결하는 것을 선택합니다. 실제로 mevboost.pics에 따르면 현재 MEV-Boost에 연결된 검증자의 비율은 90.7%에 달합니다.

MEV-Boost 공급망에는 다섯 가지 다른 역할이 있습니다: 사용자, 검색자, 빌더, 중계기, 검증자; 이들 간의 관계는 아래 그림을 참조할 수 있습니다. 사용자는 주문 흐름의 발신자로, 사용자가 블록체인에 거래를 제출하면 해당 거래는 일반적으로 메모리 풀의 거래 풀에 먼저 들어갑니다. 검색자(차익 거래 및 청산 로봇, DeFi 거래자, 이더리움 Dapps)는 메모리 풀을 검색하여 추출 가능한 가치를 찾고, 거래를 묶어 빌더에게 제공합니다. 빌더(일반적으로 전문 기관)는 검색자로부터의 거래와 공공 메모리 풀(public mempool) 및 개인 거래 주문 흐름(private transaction order flow)에서의 거래를 블록으로 패킹하는 역할을 합니다. 중계기는 빌더와 검증자를 연결하고, 빌더가 제출한 블록의 유효성과 입찰을 검증하며, 유효한 최고 입찰을 검증자에게 제출합니다. 검증자는 이더리움이 지분 증명으로 전환된 후의 채굴자로, 검증자는 제안자라고도 하며, 네트워크에 블록을 제안하고 블록을 체인에 추가하는 역할을 합니다. 현재 검증자의 경쟁 구도는 안정적이며, Lido가 시장 점유율 1위를 차지하고 있습니다. 검증자는 합의 보상(블록 보상)과 실행 보상(MEV+Tips)을 모두 받을 수 있습니다.

빌더는 MEV 공급망의 중요한 구성 요소임을 알 수 있습니다. MEV-Share가 사용자와 검색자 간의 관계를 조정하지만, 만약 빌더가 부적절한 행동을 하여 주문 흐름에 부정적인 영향을 미친다면 사용자는 거의 추적할 가능성이 없습니다. 따라서 신뢰할 수 있는 빌더와 주문 흐름을 공유하는 방법을 구축하는 것이 매우 필요합니다. Flashbots는 이러한 방법을 구축하고 있으며, Matchmaker로부터 주문 흐름을 수신하기 위해 빌더는 공정 시장 원칙을 준수해야 합니다. 이 원칙에서 빌더는 시장 중립적인 방식으로 행동해야 하며, 자신의 특권적 지위를 이용해 경매를 조작하여 사용자의 이익을 해치지 않아야 합니다. 따라서 MEV-Share는 주문 흐름의 중앙 집중화 정도를 줄이는 역할도 합니다.

그렇다면 사용자, 검색자, 빌더는 MEV-Share를 어떻게 사용할까요? MEV-Share 프로토콜은 Flashbots Protect에 포함되어 있습니다. 사용자는 Flashbots Protect를 통해 Flashbots Matchmaker에 연결할 수 있습니다. 사용자는 또한 RPC 요청을 구성하여 등록된 블록 빌더와 주문 흐름을 공유할지 선택할 수 있습니다. 검색자는 Flashbots Matchmaker에 구독하여 프로그래머블 개인 주문 흐름을 검색할 수 있으며, 빌더는 MEV-Share를 통해 주문 흐름을 수신할 수 있습니다.

MEV-Share의 역할을 한 문장으로 설명한다면 어떻게 표현할 수 있을까요? 제 이해로는 프로그래머블 거래 데이터 공유를 통해 MEV 공급망의 협력과 최적화를 실현하는 것입니다. MEV-Boost는 빌더와 검증자 간의 협력을 최적화하는 데 중점을 두고 있으며, MEV-Share는 사용자와 검색자 간에 동일한 작업을 수행하는 것입니다. 가까운 미래에는 검색자와 빌더 간의 협력 방안도 실현될 수 있을 것입니다.

더 나아가 생각해보면, 왜 우리는 MEV 공급망의 구성원들이 공유하고 협력해야 할까요? 왜 Flashbots는 이러한 작지만 의미 있는 해결책을 제안하는 데 전념하고 있을까요? 저는 근본적으로 이것이 탈중앙화된 가치 제안이라고 생각합니다. 잘 알려진 바와 같이, MEV 시장은 전문성이 강하고 경쟁이 치열한 암흑의 숲이며, Flashbots는 커뮤니티 협력을 장려하고 싶어합니다. 그들의 이상은 허가 없이 투명하고 공정한 MEV 생태계를 만드는 것입니다.

1) 블록체인에 대해 그들은 최대한의 탈중앙화 정렬을 실현하고자 합니다. 검증자에게는 블록 공간의 최대 수익을 실현하고자 합니다.

2) 검색자와 빌더에게는 사용자와 검색자 거래에 대한 개방적 접근, 복잡한 개인 선호의 표현 및 크로스 체인 조정을 실현하고자 합니다.

3) 사용자에게는 최상의 주문 흐름 실행 경로와 최소 비용을 실현하고자 합니다. "선호, 프라이버시, 조정"과 같은 키워드는 본래 탈중앙화의 구체적인 표현입니다 .

MEV-Share가 MEV 공급망의 시작 부분에 대한 연구에 전념하고 있다면, MEV-Burn이라는 또 다른 제안은 MEV 공급망의 끝 부분에 대한 연구에 전념하고 있습니다. 현재 MEV-Boost 시스템 하에서, MEV는 검색자에 의해 포착되고 가스 수수료 형태로 블록 빌더, 검증자 및 이더리움 네트워크 자체로 흐릅니다. 검색자가 지불하는 가스 수수료의 일부는 EIP-1559 프로토콜에 따라 소각되고, 나머지는 팁 형태로 블록 빌더에게 흐릅니다. 빌더는 검증자에게 비용을 지불하여 네트워크에 블록을 제안합니다. 빌더에게 MEV의 이익은 "거래 수수료(Gas) + 검색자가 지불한 수수료 - 소각된 가스 수수료 - 빌더가 검증자에게 지불한 수수료"로 반영됩니다. 검증자에게 MEV 이익은 빌더가 지불한 수수료에서 발생하며, 이더리움 네트워크에 대해 MEV의 이익은 EIP-1559에 따라 소각된 ETH로 반영됩니다.

EIP-1559는 이더리움 거래 혼잡으로 인한 비효율성 문제를 해결하기 위해 설계되었으며, 거래량이 급증할 때 가스 수수료의 상한을 동적으로 조정하여 거래량이 과도하게 많아져 네트워크가 혼잡해지는 것을 방지하고, 지불 구조와 지불 흐름을 변경하여 블록의 사용률을 보장합니다. MEV의 흐름에서도 블록 네트워크는 유사한 혼잡 문제를 겪고 있으며, 이를 경쟁 비용이라고 합니다. 차익 거래자는 더 빠른 거래 실행을 위해 많은 가스 수수료를 지불할 의향이 있으며, 이로 인해 발생하는 경쟁 비용이 바로 MEV-Burn의 소각 목표입니다.

현재 시스템 하에서 검증자는 MEV 매수로 슬롯을 독점하여 수익을 실현할 수 있으며(이더리움 PoS에서 12초마다 하나의 슬롯), 검증자는 어떤 거래가 어떤 슬롯에서 발생할지를 완전히 제어할 수 있습니다. MEV 공급망의 다른 구성원이 많은 일을 하더라도, 검증자는 항상 상대적으로 더 많은 수익을 누립니다. 더 많은 것을 제어하는 검증자가 더 많은 수익을 얻을 수 있을 때, 이는 중앙 집중화 문제를 초래합니다. 즉, 단일 검증자가 제안된 블록에 대한 독점 권리를 가지게 됩니다. 검증자들이 경쟁하게 하여 블록 제안 보상을 위해 노력하도록 하기 위해 MEV-Burn 제안이 등장했습니다. 이 제안의 핵심 아이디어는 프로토콜 내에서 합의 계층의 "블록 생성 권한"을 경매하는 것입니다. 검증자 중에서 승자가 선정되면, 그들이 제안한 실행 블록은 최소한 그들의 입찰과 동일한 경쟁 비용이 소각됩니다. 이 아이디어는 검증자의 최고 입찰이 블록 내의 최대 추출 가능 가치에 가까워지도록 유도하여 일부 MEV를 소각할 수 있게 합니다.

그렇다면 왜 MEV를 소각해야 할까요? 이렇게 하는 것의 이점은 무엇인가요? 첫째, MEV의 소각은 MEV의 피크 효과를 줄일 수 있습니다. 아래 그림에서 볼 수 있듯이, 평균 MEV 지불(그림은 Flashbots가 MEV Boost를 통해 생성한 블록을 설명합니다)은 블록당 약 0.05 ETH입니다. 그러나 때때로 평균 블록당 1 ETH로 급증할 수 있습니다. 이러한 시장의 혼란 시기에, 행운의 검증자가 단일 블록에서 100 ETH 이상을 추출한 이더리움 블록이 있었습니다!

MEV의 소각은 피크를 평탄하게 만들어 합의의 안정성을 강화할 수 있습니다. 피크 평탄화는 개별 제안자(individual proposers)가 짧은 체인 재구성, P2P 공격 등을 통해 MEV를 훔칠 동기를 줄입니다. 극단적인 MEV 피크는 이더리움에 시스템적 위험을 초래할 수 있으며, MEV-Burn은 네트워크의 보안을 강화할 수 있습니다.

한편, MEV-Burn은 EIP-1559와 동일한 경제적 이점을 생성할 수 있습니다. 이더리움 지분 증명 메커니즘 하에서 검증자의 보상은 주로 기본 보상(base reward)에서 나타나며, 기본 보상은 각 기간의 최적 조건에서 각 검증자의 평균 보상을 나타냅니다. 이는 검증자의 유효 잔고(최대 32)와 활성 검증자의 총 수를 기준으로 계산됩니다.

ETH의 발행량은 검증자 수의 제곱근에 비례합니다. MEV의 소각은 검증자의 수익을 줄여 ETH 스테이킹의 총 보상을 감소시킵니다. 이는 ETH 스테이킹 양의 감소로 이어집니다. ETH 스테이킹 양이 줄어들면 ETH의 총 발행량도 줄어듭니다. 신호 체인이 발행을 통해서만 안전성을 보장하도록 설계되었기 때문에, EIP-1559와 MEV 소각은 경제적 안전에 대한 과도한 투입을 줄이고 경제 효율성을 높일 수 있으며, 검증자 수가 줄어들면 신호 노드의 부담을 덜 수 있습니다. MEV의 소각은 ETH의 희소성을 증가시키는 효과도 있습니다. 만약 MEV-Burn이 성공적으로 시행된다면, ETH 공급량의 감소 속도는 약 2.5배 빨라질 것입니다.

또 다른 흥미로운 점은 세금입니다. 전통적인 비즈니스에서 한 회사가 주주에게 이익을 분배하고자 할 때, 두 가지 선택이 있습니다. 첫 번째 선택은 주주에게 배당금을 지급하는 것이고, 두 번째는 애플과 같이 자사주를 매입하는 것입니다. 자사주 매입은 종종 자본 이득세(Capital Gains Tax)를 납부하는 것으로 간주되며, 배당금은 소득세(Income Tax)를 납부합니다. MEV 소각의 모델은 자사주 매입과 매우 유사합니다. 대부분의 관할권에서 소득세는 자본 이득세보다 명백히 높습니다. 영국에서는 소득세가 50%, 자본 이득세가 20%입니다. EIP-1559와 MEV 소각은 사용자가 납부해야 할 소득세를 자본 이득세로 전환하여 특정 관할권에서 암호화폐에 대한 세금 효율성을 크게 향상시킬 수 있습니다. EIP-1559는 약 100만 ETH의 세금 매도 압박을 차단했으며, MEV 소각 또한 수백만 ETH의 매도 압박을 차단할 수 있습니다.

MEV에 대한 일련의 해결책은 공정하고 투명하며 안전한 거래 환경을 구축하기 위해 노력하고 있습니다. MEV 재분배의 경로 탐색에서 우리는 사용자와 검색자의 협력, 검증자 간의 더 치열한 경쟁을 보았지만, MEV는 여전히 일부 중앙 집중화와 불공정한 분배의 도전에 직면해 있습니다. 연구 과정에서 Flashbots와 같은 그룹은 탈중앙화를 유지하겠다는 약속을 표현하고, MEV와 관련된 모든 사용자와 모든 분야의 선호를 존중하며, 더 많은 사람들이 연구와 논의에 참여하기를 기대하고 있습니다. 미래를 바라보며, 우리는 더 깊이 있는 연구와 혁신을 기대하며, 더 많은 권한 분산을 향해 나아가기를 바랍니다!

참고 자료:
https://collective.flashbots.net/t/announcing-mev-share-beta/1650
https://writings.flashbots.net/searching-on-mev-share
https://docs.flashbots.net/flashbots-protect/rpc/mev-share
https://ethresear.ch/t/mev-burn-a-simple-design/15590
https://ethresear.ch/t/burning-mev-through-block-proposer-auctions/14029
https://www.youtube.com/watch?v=jlGc0npwkeU\&pp=ygUIbWV2IGJ 1 cm 4% 3D
https://ethereum.org/en/developers/docs/consensus-mechanisms/pos/rewards-and-penalties