[논문 리뷰] An Event Study of the Ethereum Transition to Proof-of-Stake

Elie Kapengut, Bruce Mizrach|arXiv (Cornell University)|2022. 10. 24.

Blockchain Technology Applications and Security인용 수 4

한 줄 요약

이 이벤트 스터디는 2022년 9월 15일 이더리움의 작업증명에서 스테이킹증명으로의 전환을 분석하며, 네트워크 성능, 수수료 구조, 시장 역학을 다룬다. 전환으로 인해 에너지 소비가 99.98% 감소했고, 거래 속도는 7% 향상되었으며, 이더리움의 공급은 디플레이션 성향을 띠게 되었고, 수수료는 폴리곤 제외하고는 모두 달러 기준으로 감소했다. 폴리곤에서는 마티크 수수료만 약간 상승했다.

ABSTRACT

On September 15, 2022, the Ethereum network adopted a proof-of-stake (PoS) consensus mechanism. We study the impact on the network and competing platforms in a two month event window around the Beacon chain merge. We find that the transition to PoS has reduced energy consumption by 99.98%. Miners have not transformed into validators, and total block reward income (in USD) has fallen by 97%, though transaction fees (in ETH) for Ether have increased nearly 10%. The Herfindahl index for the top 10 is 1,009; the network is 19% less concentrated after the merge. Ethereum supply growth has been deflationary since the merge. The time between consecutive blocks is now steady at 12 seconds and transactions per day are up 7.0%. On Polygon, Matic fees rose but token fees fell. Polygon also slows, processing 3.3% fewer transactions per day. Solana's fees fall by $0.0003, and transactions per day are down 48%. Stablecoin transfer volumes fall on Ethereum and Polygon, but rise on Solana.

연구 동기 및 목표

• 2022년 9월 15일 이더리움의 작업증명에서 스테이킹증명으로의 전환에 따른 경제적 및 기술적 영향을 평가하기 위해.
• 합체 이후 네트워크 에너지 소비, 블록 생성, 스테이킹 역학, 거래 수수료 구조의 변화를 분석하기 위해.
• 이더리움의 성능을 경쟁 블록체인인 폴리곤과 솔라나와 비교하여 속도, 수수료, 스테이블코인 이체량을 분석하기 위해.
• 네트워크 탈중앙화, 검증자 집중도, 장기적 스테이킹 인cent라이브에 미치는 영향을 평가하기 위해.
• 규제 및 시장 영향을 평가하기 위해, 스테이킹에 대한 SEC의 감시와 스테이크드 자산에 대한 보관 규칙 가능성 등을 고려하기 위해.

제안 방법

• 합체일(2022년 9월 15일)을 중심으로 전후 1개월 간의 이벤트 스터디 방법론을 사용하였다.
• 블록, 수수료, 거래량 데이터는 이더리움 메인넷(Kaggle), 빔체인(Bitquery), 폴리곤(Quicknode), 솔라나(CLI)에서 확보하였다.
• 상위 검증자들 간 블록 생성 집중도를 측정하기 위해 허프다일-히르슈만 지수(HHI)를 계산하였다.
• 평균 거래 수수료(달러 및 이더 기준), 블록 시간, 일일 거래량, 에너지 소비의 변화를 측정하였다.
• 이더리움, 폴리곤, 솔라나에서 핵심 지표의 전·후 평균을 통계적으로 비교하였다.
• 합체 이후 스테이킹 역학, 즉 검증자 보상, 벌점 발생 사례, 토큰 소각 속도를 분석하였다.

Figure 1: Electricity Consumption of the Ethereum Network

실험 결과

연구 질문

• RQ1 이더리움의 스테이킹증명 전환은 네트워크 에너지 소비에 어떤 영향을 미쳤는가?
• RQ2 합체 이후 이더리움, 폴리곤, 솔라나에서 거래 수수료와 네트워크 속도는 어떻게 변화했는가?
• RQ3 합체는 블록 생성 집중도와 네트워크 탈중앙화에 어떤 영향을 미쳤는가?
• RQ4 전환은 이더리움 공급의 디플레이션 성향과 스테이킹 인센티브에 어떤 영향을 미쳤는가?
• RQ5 스테이블코인 이체량과 크로스체인 수수료 역학에 대해 어떤 영향을 미쳤는가?

주요 결과

• 이더리움의 에너지 소비는 합체 후 연간 93.975 TWh에서 0.015 TWh로 99.98% 감소했다.
• 상위 10명의 검증자에 대한 허프다일-히르슈만 지수는 1,245에서 1,009로 감소하여 네트워크 집중도가 19% 감소한 것으로 나타났다.
• 이더리움의 일일 거래량은 7.0% 증가하여 합체 후 일일 평균 1,148,750건에 도달했다.
• 블록 시간은 12초로 안정화되었고, 달러 기준 수수료 감소에도 불구하고 이더 기준 거래 수수료는 약 10% 상승했다.
• 스테이블코인 이체량은 이더리움과 폴리곤에서 감소했지만, 솔라나에서는 일일 280만 건 증가하여 시장 점유율이 27%로 상승했다.
• 검증자 보상은 달러 기준으로 97% 감소했고, 전체 스테이크드 이더의 양은 증가하여 고소각 속도 덕분에 네트워크가 디플레이션 성향을 띠게 되었다.

Figure 2: Ethereum Blockchain Pre and Post Merge