Writer : 권민재 | Researcher of CURG| kkmj4034@gmail.com
Reviewer : 장민혁 | Researcher of CURG | mihnhyuk@naver.com
이더리움 네트워크를 중심으로 MEV와 MEV Boost가 큰 관심사로 대두되고 있다.
MEV는 Maximal Extractable Value의 약자로, 트랜잭션을 포함시키거나 ,제외하거나, 순서를 바꿈으로써 최대로 추출할 수 있는 가치를 의미하는데,
그 정의처럼 꽤 광범위한 개념이며, 활용 방향에 따라 네트워크에 좋은 영향을 끼칠 수도, 안 좋은 영향을 끼칠 수도 있다.
본 글에서는 그러한 MEV의 정의와 구조에 대해 간략히 살펴보고, 몇 가지 예시들과 함께 MEV를 추출하는 방법에 대해 소개한다.
또한 MEV의 부정적 영향을 방지하고자 고안된 플래시봇의 MEV-Boost에 대해서 서술한다.
멤풀
MEV를 이해하기 위해서는 우선 ‘멤풀’이라는 개념에 대해 알아야 한다.
블록체인에서 일반적으로 블록은 체인마다 각각의 주기를 가지고 새로운 블록을 형성하게 되는데, 블록을 생성할 때 아직 거래가 성립되지 않은 (대기 중인) 트랜잭션을 블록에 포함시키게 된다.
그러한 대기 중인 트랜잭션들이 모인 공간을 ‘멤풀’이라 하고, 멤풀의 트랜잭션 중 거래 수수료가 높은 순서로 블록으로 담기게 된다.
MEV란?
위에서도 언급했듯, 멤풀에서 블록에 담기는 트랜잭션의 순서는 가스비(수수료)에 의해 결정된다.
‘가스비에 따라 트랜잭션의 순서가 결정된다’라는 특징 때문에, 블록을 만드는 과정에서 블록 보상 및 사용자들의 가스 수수료 이외에도 여러 가치가 발생한다.
이러한 차익 혹은 가치를 MEV라 하며, 채굴자들에 의해 블록이 구성되고 가치를 추출할 수 있기 때문에 원래는 Miner Extractable Value라는 의미로 MEV가 정의되었지만, 위 그림처럼 실제로는 채굴자들이 아닌 Searcher들이 더 많은 수익 창출 기회를 찾아내어 높은 수수료를 블록 빌더에게 제시하기 때문에 Maximal Extractable Value로 이름이 바뀌었다.
MEV의 예시
1. 아비트리지
아비트리지는 말 그대로 서로 다른 거래소 간의 가격 차이를 이용해 돈을 버는 방법이다.
유니스왑에서 대규모 아비트리지 기회가 생겼을 때, 한 사용자가 차익을 실현할 수 있는 트랜잭션을 노드에게 제출했다고 하자.
이때 블록 생성자가 해당 트랜잭션을 복사하여 직접 MEV 수익을 챙길 수 있다.
또한 다른 아비트리지 봇들이 기회를 틈타 동일한 트랜잭션을 제출하고, 가스비만 계속 높여 제출하는 경매 현상이 발생할 수 있다.
이러한 경매 현상을 PGA(Priority Gas Action)이라 부르며, 오늘날 대부분의 MEV는 블록 생성자가 직접 추출하는 것이 아닌 PGA 방식으로 진행되고 있다. 앞서 MEV의 정의가 Miner Extractable Value에서 Maximal Extractable Value로 바뀐 것과 같은 맥락이다.
2. 프론트러닝과 백러닝
a. 프론트러닝(frontrunning)
프론트러닝은 앞서 언급한 아비트리지와 같이, 수익성(MEV)이 높은 트랜잭션이 멤풀에서 발견될 경우 가스비 경쟁을 통해 기회를 가로채는 행위를 뜻한다.
b. 백러닝(backrunning)
백러닝은 프론트러닝과 반대로, 대규모 트랜잭션에 의해 일시적으로 높은 가격 변동이 발생하면 MEV 봇이 이를 틈타 즉시 반대 주문을 넣어 시세 차익을 챙기는 등의 행위이다.
3. 샌드위치 공격
샌드위치 공격은 프론트러닝과 백러닝을 모두 활용하는 공격으로, 대규모 거래를 하는 사용자를 노린 악의적 공격이다.
예컨대, 누군가 유니스왑에서 UNI로 대량의 ETH를 구매하려 한다고 하자.
이때 이를 감지한 Searcher(주로 MEV 봇)가 더 높은 가스비를 책정하여 ETH를 먼저 구매하고,
그러한 매수 주문으로 인해 유동성 풀에서 ETH의 가격은 상승하게 된다.
이로 인해 사용자는 원래 구매할 수 있었던 ETH보다 더 적은 ETH를 구매하게 되고, Searcher는 더 비싼 가격에 ETH를 매도할 수 있게 된다.
MEV 추출 과정의 부정적 효과
MEV 추출 과정은 긍정적인 효과도 가지지만, 전체 네트워크에 부정적 영향 또한 크게 미칠 수 있다.
앞서 언급한 샌드위치 공격과 같이 일반 사용자들에게 직접적으로 금전적 피해를 입힐 수 있으며, 일반 거래 풀의 개방성과 봇들의 개입으로 인해 블록 공간에 대한 입찰 전쟁을 유발하여 불필요한 네트워크 부하 및 가스비 상승과 변동성을 유발할 수 있다.
또한 MEV의 특성상 고급 입찰 전략이 없는 네트워크 참가자에게는 불이익이 가기 쉬우며, 실패한 입찰(reverted transaction)이 불필요하게 블록 공간을 차지하게 된다.
이는 주로 모든 트랜잭션과 가스비가 Mempool에 공개되기 때문이다.
플래시봇과 플래시봇 옥션
플래시봇
플래시봇은 위와 같이 MEV가 네트워크에 미치는 여러 부정적 효과들을 개선하기 위한 리서치 및 개발 조직이다.
Searcher가 MEV 트랜잭션을 공개 멤풀에 공개하지 않고, 바로 검증자에게 제출할 수 있도록 하는 서비스로 클라이언트를 확장하는 독립적인 프로젝트인데, 플래시봇이 제공하는 그러한 서비스를 ‘플래시봇 옥션’이라 한다.
플래시봇 옥션(Flashbots Auction)
플래시봇 옥션은 가스비 경쟁 과열, 샌드위치 공격과 같은 피해, 전체 네트워크 합의의 어려움 등을 해결하기 위해 도입된 플래시봇의 서비스이다.
Searcher는 일반 멤풀보다 플래시봇의 프라이빗 트랜잭션 풀을 선호하는 사용자들을 말하며, 주로 MEV 봇들로 이루어진다.
플래시봇 옥션에서 searcher와 relay는 각각 다음과 같은 역할을 한다.
- Searcher : 프라이빗 트랜잭션 풀에 bid와 함께 트랜잭션을 감추어 보냄
- relay : 트랜잭션을 밸리데이터에게 전달
플래시봇 옥션을 사용하면 트랜잭션이 멤풀에서 외부에 전체 공개되지 않으므로(private pool) 외부 공격에 대한 노출 위험이 감소하고,
Searcher가 가스비를 직접 제출하는 것이 아니라 다른 참가자들에게는 가려진 bid를 제출하는 형태이므로 불필요한 가스비 경쟁이 완화된다는 효과를 가진다.
PBS (Proposer Builder Seperation)
위와 같은 플래시봇 옥션 하에서도 결국 블록을 만드는 주체가 하나이므로, 중앙화되기 쉽다.
멤풀을 빠르게 업데이트할 수 있는 뛰어난 알고리즘을 가진 소수의 검증인들이 독식할 수밖에 없는 구조인 것이다.
PBS는 MEV의 탈중앙화를 위해 이더리움에서 제안한 새로운 방법으로, Builder라는 새로운 역할을 도입한다.
블록 생성자의 역할을 proposer와 builder로 나누어, 한 명의 검증자가 트랜잭션 검증 및 블록 생성을 독점하여 MEV를 독식하는 것이 아니라 상대적으로 컴퓨팅 파워와 리소스가 부족한 노드들(proposer)에게도 수익을 분배할 수 있다.
Builder는 MEV를 추출할 수 있는 강력한 능력을 가진 검증자들로, Builder가 새로운 블록을 만들어 MEV를 추출하고 이에 bid를 붙여 Proposer에게 전달하면 Proposer가 가장 높은 bid를 가진 블록을 선택하는 방식이다.
MEV-Boost
MEV-Boost는 이더리움 네트워크의 POS 전환 이후 도입되는 새로운 버전의 플래시봇이다.
작동 방식은 PBS와 매우 유사하며, 차후 PBS 도입 이전에 중간 다리 역할을 하며 MEV의 탈중앙화를 위해 역할을 수행할 예정이다.
MEV Boost builder는 앞서 살펴본 PBS의 builder와 거의 동일한 역할을 맡는다.
Searcher로부터 트랜잭션들을 맡아 MEV 수익을 최대화하는 방향으로 블록을 구성하고 relay에게 전달한다.
relay는 블록의 타당성을 검증하고, 밸리데이터에게 블록을 넘기는 역할을 한다.
PBS와 과정이 거의 동일하며, 검증자가 블록을 네트워크에 제안하기 전까지 블록의 내용을 비공개로 유지하는 에스크로 역할 군이 존재한다는 것이 차이점이다.
MEV-Boost의 pros & cons
MEV-boost에도 각각의 장단점이 존재한다.
Pros
1. 벨리데이터 수익 증진
MEV 추출을 하는 빌더는 다른 빌더보다 높은 팁을 제시하여 밸리데이터의 수익을 증진할 수 있으며, MEV 보상이 보다 탈중앙화될 수 있다.
2. 검열 저항성
검열을 진행하는 빌더가 검열을 진행하지 않는 빌더보다 더 수익성 높은 블록을 만들기 힘들어 블록 이 선택될 확률이 줄어든다. (1/N security 모델)
3. 스테이킹 풀 서비스들의 MEV 내역 투명화
Lido나 Rocket Pool 같이 어느 정도 신뢰가 필요한 서비스들이 MEV-boost를 사용할 경우 MEV 수익을 감추지 못하고 투명하게 관리될 수 있다.
4. 블록 공간 절약, 개인정보 보호
트랜잭션이 이더리움 네트워크에 포함되기 전까지 노출되지 않고, 실패한 트랜잭션이 블록에 포함되지 않아 블록 공간을 절약할 수 있다.
Cons
1. 빌더의 중앙 집중화
어떤 빌더가 MEV 보상을 추출하는 최적의 알고리즘을 찾아 다른 빌더보다 압도적으로 수익성이 좋은 블록을 계속 만들어 낸다면, 계속 해당 빌더의 블록만 추가되는 문제가 발생한다
→ 비탈릭이 제시한 crList와 같은 해결법의 도입이 필요하다.
2. 악성 릴레이
누구나 릴레이가 될 수 있고 신뢰가 필요하다.
따라서 릴레이가 거짓으로 블록 입찰가를 검증자에게 전달할 수 있다.
→ 릴레이 모니터를 통해 모니터링 중, PBS가 업데이트되면 신뢰가 필요한 릴레이가 사라지며 탈중앙화될 것이 기대된다.
마무리
앞서 살펴본 것처럼 MEV는 상황과 맥락에 따라 밸리데이터의 수익성을 증대하고 네트워크 전체의 흐름을 윤활하게 할 수 있으며, 그와 반대로 악성 공격 등의 부정적 효과를 미칠 수도 있다.
따라서 MEV 그 자체를 긍정적 또는 부정적 맥락으로 바라보기보다는, MEV가 어떠한 상황에서 발생할 수 있는지 이해하고, MEV가 블록체인 생태계에 미치는 긍정적 측면과 부정적 측면 모두를 정확히 인지하고 각자의 입장에 맞게 잘 활용할 필요가 있다.
또한 앞으로 이더리움의 업데이트에 따라 도입될 PBS가 자리 잡기 전에 MEV-boost가 밸리데이터의 탈중앙화를 위해 중간다리 역할을 잘 해줄 것을 기대한다.
