[논문 리뷰] Who Wins Ethereum Block Building Auctions and Why?

Burak Öz, Danning Sui외 2명|arXiv (Cornell University)|2024. 01. 01.

Auction Theory and Applications인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 2023년 10월부터 2024년 3월까지 이더리움의 MEV-Boost 블록 빌더 경매를 분석하여, 시장 점유율과 수익성은 통합 검색자 및 텔레그램 봇과 같은 공급자로부터의 고가치 순서 흐름에 대한 독점적 액세스와 순서 흐름의 다양성과 관련이 있음을 밝혀냈다. 연구는 빌더들이 독점적 순서 흐름을 확보하기 위해 시장 점유율이 필요하고, 반대로 시장 점유율를 확보하기 위해선 독점적 순서 흐름이 필요하다는 '닭과 계란' 문제를 규명하였으며, 이는 중심화 위험을 드러내고 검열 저항성 향상을 위한 향후 입찰 설계에 통찰을 제공한다.

ABSTRACT

The MEV-Boost block auction contributes approximately 90% of all Ethereum blocks. Between October 2023 and March 2024, only three builders produced 80% of them, highlighting the concentration of power within the block builder market. To foster competition and preserve Ethereum's decentralized ethos and censorship-resistance properties, understanding the dominant players' competitive edges is essential. In this paper, we identify features that play a significant role in builders' ability to win blocks and earn profits by conducting a comprehensive empirical analysis of MEV-Boost auctions over a six-month period. We reveal that block market share positively correlates with order flow diversity, while profitability correlates with access to order flow from Exclusive Providers, such as integrated searchers and external providers with exclusivity deals. Additionally, we show a positive correlation between market share and profit margin among the top ten builders, with features such as exclusive signal, non-atomic arbitrages, and Telegram bot flow strongly correlating with both metrics. This highlights a "chicken-and-egg" problem where builders need differentiated order flow to profit, but only receive such flow if they have a significant market share. Overall, this work provides an in-depth analysis of the key features driving the builder market towards centralization and offers valuable insights for designing further iterations of Ethereum block auctions, preserving Ethereum's censorship resistance properties.

연구 동기 및 목표

• MEV-Boost 블록에서 시장 점유율의 80퍼센트를 차지하는 소수의 빌더들이 경쟁 우위를 확보할 수 있었던 이유를 이해하기 위해.
• 빌더들 사이에서 블록 시장 점유율과 수익성과 관련된 순서 흐름 원천과 전략을 특정하기 위해.
• MEV-Boost 빌더 시장의 진입 장벽을 분석하고 이더리움의 탈중앙화에 대한 영향을 조사하기 위해.
• 현재 PBS 구현에서 중심화의 근본 원인을 분석하여 향후 입찰 메커니즘 설계에 통찰을 제공하기 위해.

제안 방법

• 2023년 10월부터 2024년 3월까지 6개월 간의 MEV-Boost 입찰 데이터에 대한 종합적인 실증 분석을 수행하였으며, 활성 빌더 및 모든 순서 흐름 원천을 포함하였다.
• 시장 점유율은 각 빌더가 구축한 블록 총 수로 측정하였고, 수익성은 평균 마진율과 총 ETH 수익으로 평가하였다.
• 빌더 전략(예: 독점 신호, 텔레그램 봇 흐름 등)과 시장 점유율/마진율 간의 관계를 분석하기 위해 스피어만 순위 상관관계를 사용하였다.
• 순서 흐름 원천을 독점 공급자(EPs)로 분류하였으며, 이는 통합 검색자, 독점 계약을 체결한 외부 공급자, 그리고 공개 메모리풀 흐름을 포함한다.
• 순서 흐름과 입찰 행동의 시간적 추세를 분석하였으며, 이는 후기 단계의 입찰 조정 및 취소 패턴을 포함한다.
• 저지연성 설정 등의 인프라적 우위가 입찰 동적 및 시장 집중도에 미치는 영향을 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 MEV-Boost 입찰 생태계에서 빌더의 블록 시장 점유율과 가장 강하게 관련된 특성은 무엇인가?
• RQ2 어떤 유형의 순서 흐름 액세스가 빌더의 수익성에 가장 크게 영향을 미치는가?
• RQ3 독점 신호, 비원자적 아르바이트라지, 텔레그램 봇 통합 전략이 시장 점유율과 마진율에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ4 시장 점유율과 차별화된 순서 흐름 액세스 간에 '닭과 계란' 구조적 역학이 어느 정도 존재하는가?
• RQ5 현재 MEV-Boost 블록 빌더 시장의 중심화를 초래하는 구조적 요인는 무엇이며, 이를 어떻게 완화할 수 있는가?

주요 결과

• 2023년 10월부터 2024년 3월까지, beaverbuild, rsync, Titan의 세 빌더만이 전체 MEV-Boost 블록의 약 80퍼센트를 생산하였다.
• 빌더의 시장 점유율은 순서 흐름의 다양성과 유의미한 정적 상관관계를 보였으며, 다양한 순서 흐름 원천은 경쟁력을 강화함을 시사한다.
• 수익성은 독점 공급자(EPs)에서 온 순서 흐름에 대한 액세스와 강하게 상관관계가 있었으며, 이는 통합 검색자 및 독점 계약을 체결한 외부 공급자에서 온 순서 흐름을 포함한다.
• 상위 10개 빌더 중에서는 시장 점유율과 마진율이 정적 상관관계를 보였으며, 이는 지배적 지위를 유지하는 자기 강화적 사이클을 시사한다.
• 독점 신호, 비원자적 아르바이트라지, 텔레그램 봇 흐름 등의 특성은 높은 시장 점유율과 높은 마진율과 강하게 상관관계가 있었다.
• ‘닭과 계란’ 문제 존재: 빌더들은 차별화된 순서 흐름을 확보해야 수익을 올릴 수 있으나, 그 전에 상당한 시장 점유율를 확보하지 못하면 그러한 흐름을 유치할 수 없으며, 이는 진입 장벽을 높인다.