[논문 리뷰] SoK: Cross-Domain MEV

Conor McMenamin|arXiv (Cornell University)|2023. 08. 08.

Auction Theory and Applications인용 수 7

한 줄 요약

이 논문은 블록체인 간 MEV를 분석하기 위한 새로운 프레임워크를 제안하며, 추출 가능한 가치를 내재 추출가치와 시간 기반 추출가치로 분류함으로써, 블록체인 간 MEV를 유도하거나 완화하는 프로토콜에 대한 체계적인 평가를 가능하게 한다. 공유 시퀀서와 오더 플로우 경매가 가장 유망한 해결책으로 지목되며, 이는 상당한 기술적 장벽이 존재하지만, RFQ와 배치 정산은 가격 발견 개선과 검열 저항성 향상으로 인해 MEV 감소에 핵심 기여를 한다.

ABSTRACT

We examine the current state of the cross-domain world, with particular focus on the protocols being used/planned for use by multi-domain users. We build on existing frameworks for analyzing how MEV is extracted, while also adding a new categorization of intrinsic-extractable value vs. time-extractable value to describe how MEV is generated for an extractor. Together, this provides us with a framework with which we compare classes of protocols enabling cross-domain MEV, and the MEV occurring within these classes. We analyze each protocol class separately and compare current implementations to an ideal functionality for each. We primarily focus on analyzing the MEV mitigations that these protocols provide, both now, and into the future. In each case, we also outline the technical barriers that current protocol implementations face. With this methodology, we identify sequencers and order-flow auctions as cross-domain protocols with the greatest potential to mitigate MEV, but also as protocols with some of the biggest technical barriers.

연구 동기 및 목표

• 신속히 발전하는 블록체인 프로토콜 간 블록체인 간 MEV 분석을 체계화하기 위해.
• 기존의 너무 추상적인 형식적 접근 방식으로 인해 실용적 적용이 어려운 바탕이 되는 실질적 프레임워크 부족 문제를 해결하기 위해.
• 브릿지, 배치 경매, RFQ와 같은 다양한 프로토콜이 MEV를 어떻게 생성하거나 완화하는지 분석하며, 추출 가능성 메커니즘과 가치의 근원을 중심으로 분석하기 위해.
• MEV 완화를 위한 이상적인 功能을 식별하고, 현재의 구현 사례와 대비하여 기술적 장벽을 분석하기 위해.
• 다중 체인 환경에서 검열 저항성, 탈중앙화, 프로토콜 설계에 관한 열린 질문들을 제시함으로써 향후 연구를 이끌기 위해.

제안 방법

• MEV를 이중적으로 분류함: 내재 추출가치(온체인 상태와 거래 순서에 기반)와 시간 기반 추출가치(오프체인 신호와 시간적 우위에 기반).
• 이 프레임워크를 공유 시퀀서, 오더 플로우 경매, 브릿지, RFQ 등 12개의 프로토콜 유형에 적용하여 MEV 생성 및 완화 성향을 평가함.
• 현재 프로토콜의 구현 사례를 이상적 功能과 비교하여 탈중앙화, 검열 저항성, MEV 완화 측면에서 격차를 규명함.
• MEV 추출 및 재분배의 기초 기준점으로 프로포저-빌더 분리(PBS) 및 오더 플로우 경매 모델을 활용함.
• 브릿지의 키 홀더에 대한 신뢰 가정, 배치 정산에서의 라이브니스 리스크, 다중 체인 간 조율에서의 지연 제약 등 기술적 장벽을 평가함.
• Flashbots, PBS 등 기존 MEV 연구의 통찰을 통합하면서도, MEV가 다중 체인 상호작용으로 인해 증폭되는 교차 도메인 환경으로 확장함.

Figure 1: A representation of how the expected extractable value of transaction/protocol states with the same intrinsic-extractable value at expiration is increasing in the time until expiration. This is analogous to the time-value of options in traditional finance [ 5 ] . The exact expected extract

실험 결과

연구 질문

• RQ1 어떻게 블록체인 간 환경에서 MEV를 체계적으로 분류할 수 있으며, 특히 순서에 기반한 가치와 오프체인 신호에 기반한 가치를 어떻게 구분할 수 있는가?
• RQ2 공유 시퀀서, 오더 플로우 경매, RFQ와 같은 교차 도메인 프로토콜 중에서 MEV 완화에 가장 효과적인 것은 무엇이며, 각각의 내재된 기술적 제약은 무엇인가?
• RQ3 브릿지나 배치 경매와 같은 기존 프로토콜을 어떻게 재설계하여 내재 MEV를 제거하면서도 탈중앙화성과 라이브니스를 유지할 수 있는가?
• RQ4 제3자 검증자나 키 홀더에 대한 신뢰 가정이 다중 체인 브릿지에서 MEV 공격을 가능하게 하는가?
• RQ5 다중 체인 환경에서 MEV 완화를 극대화하면서도 확장성, 검열 저항성, 경제적 효율성을 동시에 확보할 수 있는 미래의 프로토콜 설계는 어떻게 해야 하는가?

주요 결과

• 공유 시퀀서와 오더 플로우 경매는 교차 도메인 MEV 완화에 가장 유망한 프로토콜로 지목되나, 라이브니스 리스크와 신뢰 가정 등 상당한 기술적 장벽이 존재한다.
• 브릿지는 메시지 검증을 위한 신뢰 기반 제3자에 의존함으로써 내재 MEV의 주요 원천이 되며, 순서 공격 및 악용에 취약하다.
• Hashflow와 ODOS와 같은 RFQ 기반 시스템은 근접한 실시간, 견적 기반 거래로 인해 내재 MEV를 제거할 수 있지만, 활성 시장 제작자에 의존하며 자동 시장 제작자와는 완전히 호환되지 않는다.
• 배치 정산 프로토콜(예: 배치 경매를 통해)은 동기화된 경쟁적 실행을 가능하게 하여 시간 기반 추출가치를 감소시키지만, 조율 실패 시 라이브니스 문제를 일으킬 수 있다.
• 검열 저항성과 탈중앙화를 갖춘 이상적 功能은 실제로는 시퀀서나 유동성 제공자와 같은 핵심 구성 요소의 중앙집중화로 인해 빛을 잃는다.
• 특히 고주기 다중 체인 환경을 고려할 때, 신뢰 없는, 확장 가능한, 검열 저항성 있는 교차 도메인 MEV 완화 시스템을 구축하는 데 있어 여전히 열린 질문이 남아 있다.