[논문 리뷰] Extracting Godl [sic] from the Salt Mines: Ethereum Miners Extracting Value

Julien Piet, Jaiden Fairoze외 1명|arXiv (Cornell University)|2022. 03. 29.

Blockchain Technology Applications and Security인용 수 24

한 줄 요약

이 논문은 이더리움에서 MEV 추출을 정량화하기 위한 탐지기와 실증 파이프라인을 개발하여 광범위한 MEV 이익을 민터들이 개인 트랜잭션과 중계(relays)를 통해 포획하고, 보안 위험이 확인되었다는 것을 보여준다.

ABSTRACT

Cryptocurrency miners have great latitude in deciding which transactions they accept, including their own, and the order in which they accept them. Ethereum miners in particular use this flexibility to collect MEV-Miner Extractable Value-by structuring transactions to extract additional revenue. Ethereum also contains numerous bots that attempt to obtain MEV based on public-but-not-yet-confirmed transactions. Private relays shelter operations from these selfsame bots by directly submitting transactions to mining pools. In this work, we develop an algorithm to detect MEV exploitation present in previously mined blocks. We use our implementation of the detector to analyze MEV usage and profit redistribution, finding that miners make the lion's share of the profits, rather than independent users of the private relays. More specifically, (i) 73% of private transactions hide trading activity or re-distribute miner rewards, and 87.6% of MEV collection is accomplished with privately submitted transactions, (ii) our algorithm finds more than $6M worth of MEV profit in a period of 12 days, two thirds of which go directly to miners, and (iii) MEV represents 9.2% of miners' profit from transaction fees. Furthermore, in those 12 days, we also identify four blocks that contain enough MEV profits to make time-bandit forking attacks economically viable for large miners, undermining the security and stability of Ethereum as a whole.

연구 동기 및 목표

• 사실상 이더리움 블록에서 MEV가 어떻게 추출되는지 조사하고, 개인 트랜잭션과 중계에 초점을 맞춘다.
• 광부(miners)와 봇 또는 중계에 의해 포획된 MEV 이익의 비율을 정량화한다.
• 개인 트랜잭션과 Flashbots와 유사한 시스템이 MEV 분배에 미치는 역할을 평가한다.
• 시간-밴잇 공격 기회를 포함한 잠재적 보안 및 안정성 위험을 평가한다.

제안 방법

• 개인 트랜잭션을 태깅하기 위해 실시간 트랜잭션 데이터를 포착하고 메모리 풀과 대조하는 맞춤형 이더리움 노드를 구현한다.
• 교차 블록 전송 그래프의 순환을 찾아 MEV 기회(차익거래, 백런닝, 프런트런닝)를 포착하는 일반적인 차익거래/탐지 기법을 개발한다.
• Flashbots 및 다른 중계를 포함한 개인 트랜잭션에 의한 MEV 사용 및 이익 재분배를 태깅하고 분석한다.
• 채굴된 블록과 관련 이전들을 처리하여 MEV 이익과 그것의 채굴자와 봇/개인 행위자 간의 분포를 정량화한다.
• 비공개 채널에 대한 의존도를 평가하기 위해 개인 트랜잭션 기반 MEV 활동을 공용 메모풀 활동과 비교한다.
• 타임-밴잇 공격의 실현 가능성을 논의하기에 충분히 높은 MEV 이익을 가진 블록을 식별한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 채굴된 이더리움 블록에서 MEV 이익의 어느 부분이 개인 트랜잭션에 의해 포획되고, 어느 부분이 공개 트랜잭션에 의해 포획되는가?
• RQ2 그들의 탐지기를 사용해 특정 기간에 얼마나 많은 MEV 이익을 탐지할 수 있으며, 누가 포착하는가(채굴자 대 봇/중계)?
• RQ3 개인 중계(예: Flashbots)가 MEV 분배와 채굴자 수익에 얼마나 영향을 미치는가?
• RQ4 데이터에 경제적으로 실현 가능한 타임-밴잇 공격 기회가 나타나 있는가?

주요 결과

• 개인 트랜잭션의 73%가 거래 활동을 숨기거나 채굴자 보상을 재분배한다.
• MEV 수집의 87.6%가 비공개로 제출된 거래로 달성된다.
• 탐지기가 12-day 기간에 $6M worth의 MEV 이익을 발견했으며, 그 중 two-thirds가 채굴자에게 직접 전달되었다.
• MEV는 채굴자의 트랜잭션 수수료로부터의 이익의 9.2%를 차지한다.
• 12일 동안의 네 블록은 해시 레이트가 >10%인 채굴자들에게 경제적으로 실행 가능한 타임-포킹 공격을 가능하게 할 만큼 MEV 이익이 충분히 크다.