[논문 리뷰] The Evolution of Blockchain: from Lit to Dark

Agostino Capponi, Ruizhe Jia외 1명|arXiv (Cornell University)|2022. 02. 11.

Blockchain Technology Applications and Security인용 수 13

한 줄 요약

이 논문은 블록체인 어둠의 장소—사용자 거래를 공개된 시장에서 숨기는 비공개 거래 채널—의 경제적 인센티브를 분석한다. 게임 이론 모델과 이더리움 데이터의 실증 분석을 통해, 어둠의 장소가 사용자에게 프론트런닝 위험을 줄이고 채굴자 수익을 증가시키지만, 아예 암호화 거래의 이득을 제거하거나 거래 비용을 낮추지는 못함을 보여준다. 대신 어둠의 장소로 인해 아미어지스트의 비용 대 수익 비율이 상승하고, 채굴자의 수익 착취 인센티브로 인해 복지 측면에서 상충되는 문제가 발생한다.

ABSTRACT

Transactions submitted through the blockchain peer-to-peer (P2P) network may leak out exploitable information. We study the economic incentives behind the adoption of blockchain dark venues, where users' transactions are observable only by miners on these venues. We show that miners may not fully adopt dark venues to preserve rents extracted from arbitrageurs, hence creating execution risk for users. The dark venue neither eliminates frontrunning risk nor reduces transaction costs. It strictly increases the payoff of miners, weakly increases the payoff of users, and weakly reduces arbitrageurs' profits. We provide empirical support for our main implications, and show that they are economically significant. A 1% increase in the probability of being frontrun raises users' adoption rate of the dark venue by 0.6%. Arbitrageurs' cost-to-revenue ratio increases by a third with a dark venue.

연구 동기 및 목표

• 블록체인 어둠의 장소의 배경이 되는 경제적 인센티브를 이해하기 위해.
• 어둠의 장소가 탈중앙화 금융(DeFi)에서 프론트런닝 위험과 거래 비용을 줄이는지 검토하기 위해.
• 채굴자, 사용자, 아미어지스트에 대한 어둠의 장소의 복지 영향을 평가하기 위해.
• 사용자가 프론트런닝 위험이 높을 때 어둠의 장소로 이동하는지, 아미어지스트가 더 높은 비용을 지불하는지 실증적으로 테스트하기 위해.

제안 방법

• 채굴자, 사용자, 아미어지스트의 세 개의 에이전트와 라이트(공개 P2P 네트워크) 및 다크(비공개 리레이)의 두 장소를 포함하는 게임 이론 모델을 개발한다.
• 채굴자가 어둠의 장소에 참여할지 여부를 아미어지스트로부터의 예상 수익과 수익 착취 여부에 따라 모델링한다.
• 사용자가 실행 위험과 정보 泄露 사이의 트레이드오프를 고려해 라이트 또는 다크 장소를 선택하는 방식을 모델링한다.
• 2020–2021년 이더리움 거래 데이터를 활용해 어둠의 장소의 영향을 실증적으로 추정한다. 블록 단위의 채굴자 수익과 아미어지스트의 비용 대 수익 비율을 포함한다.
• 고정 효과와 군집 표준오차를 사용한 회귀 모델을 활용해, 장소 채택이 채굴자 수익, 아미어지스트 비용, 사용자 행동에 미치는 인과적 영향을 분리한다.
• 자기 자금 전이 메커니즘을 도입해 채굴자와 사용자 간의 인센티브를 조율함으로써, 채굴자의 수익 착취로 인한 비효율성을 해결한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 채굴자는 어둠의 장소를 채택할 것인가? 그 결정 요인은 무엇인가?
• RQ2 어둠의 장소의 도입이 사용자에게 프론트런닝 위험과 거래 비용을 줄이는가?
• RQ3 어둠의 장소가 아미어지스트의 수익성과 블록체인 생태계의 전체 복지에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 사용자가 프론트런닝 위험이 높을 때 어둠의 장소로 이동하는 정도는 어느 정도인가?
• RQ5 자기 자금 전이 메커니즘이 채굴자와 사용자 간의 인센티브 불일치를 바로 잡을 수 있는가?

주요 결과

• 프론트런닝 확률이 1% 증가할수록 사용자의 어둠의 장소 채택률은 0.6% 증가하여, 프론트런닝 위험에 매우 민감함을 보임.
• 어둠의 장소에 참여하면 블록당 평균 0.16 ETH의 수익 증가를 가져오며, 통계적·경제적으로 유의미한 프리미엄임.
• 어둠의 장소 도입 후 아미어지스트의 평균 비용 대 수익 비율이 0.09 증가—도입 이전 평균의 약 1/3 수준.
• 어둠의 장소를 사용하는 아미어지스트는 라이트 장소 사용자보다 비용 대 수익 비율이 0.441 높아, 어둠의 장소 사용자에게 큰 비용 증가가 있음.
• 어둠의 장소가 프론트런닝 위험을 완전히 제거하거나 거래 비용을 낮추지는 않음. 아미어지스트는 여전히 어둠의 장소 내에서 경쟁하기 때문임.
• 모든 채굴자가 어둠의 장소를 채택할 경우 사회적 복지가 최대가 되지만, 채굴자의 수익 착취 인센티브로 인해 이러한 결과는 균형에서 지속 가능하지 않음.