왜 검열이 관련될 때, POS가 POW보다 훨씬 복잡한가요?

원문 제목：《OFAC 제재와 이더리움 PoS: 몇 가지 기술적 미세 차이》

저자: BitMEX Research

편집: Block unicorn

요약: 본 문서는 미국 재무부 외국 자산 통제국(OFAC)이 최근 이더리움에서 Tornado Cash(토네이도 캐시)를 승인하기로 결정한 배경을 바탕으로, 이더리움 병합 이후 검열 저항 수준에 대해 논의합니다. 본 보고서는 이익 증명 시스템의 기술적 특성과 규범에 중점을 두며, 이해관계자가 제재를 준수하기로 선택할 경우 이러한 특성과 규범이 제재와 어떻게 상호작용할지를 다룹니다. 또한 병합 이후 MEV 경매 시스템의 변화와 이것이 네트워크의 검열 저항 수준에 미치는 영향을 살펴봅니다.

우리의 결론은 검열과 관련하여 PoS가 PoW보다 훨씬 복잡하다는 것입니다. 우리는 또한 병합을 위해 업그레이드된 MEV 경매 구조가 상황을 실질적으로 악화시켰지만, 이는 미래에 해결될 가능성이 있다고 결론지었습니다.

2022년 8월 8일, 미국 재무부는 토네이도 캐시(Tornado Cash)에 대한 제재를 발표했습니다. 우리는 여기서 그 옳고 그름에 대해 논의하지 않을 것이며, 대신 이 보고서는 이더리움이 병합 후 지분 증명(PoS)으로 전환하면서 어떻게 변화할지를 포함한 몇 가지 기술적 고려 사항에 중점을 두겠습니다.

먼저 주목할 점은, 작업 증명(PoW) 또는 PoS 시스템에서 이러한 제재에 직면했을 때, 채굴자와 이해관계자의 선택이 단순한 이분법적 선택이 아니라는 것입니다. 이는 OFAC 거래를 금지하고 OFAC 금지를 무시하는 것 사이의 결정이 아닙니다. 더 많은 미세한 차이가 있으며, 세 가지 주요 선택이 있다고 할 수 있습니다:

1. OFAC의 규칙을 무시하기
2. 당신이 생성하는 블록에 OFAC 금지 거래를 포함하지 않기
3. OFAC 금지 거래가 포함된 체인 위에 블록을 생성하지 않기

옵션 2는 옵션 3보다 더 보수적이거나 온건한 선택으로 간주됩니다. 많은 사람들은 옵션 2가 완전히 합법적이라고 생각하며, 결국 블록의 생산자는 그들이 원하는 어떤 거래든 자유롭게 포함할 수 있어야 한다고 믿습니다. 그들이 특정 거래를 제외하고 싶다면, 그것은 그들의 자유 선택입니다. 반면에 옵션 3은 더 극단적인 선택으로, 많은 사람들은 이것이 네트워크에 대한 공격이라고 생각합니다. 옵션 3에 참여하는 사람이 소수의 해시만 소유하고 있다면, 이는 검열 실패를 초래할 가능성이 높고, 검열자에게는 막대한 자본 손실을 안길 수 있습니다. 반면에 검열자가 다수를 차지하고 성공한다면, 네트워크는 심각한 위기에 처하게 되며, 아마도 실패하게 될 것입니다.

지분 증명의 복잡성

이더리움의 지분 증명 시스템을 고려할 때, 상황은 더욱 미묘해집니다. 이러한 규제에 직면하여, 우리는 최소한 8가지 선택을 확인했으며, 단지 3가지 주요 선택만 있는 것이 아닙니다. 실제로 더 많은 선택이 있지만, 여기서 자세히 설명하지는 않겠습니다.

1. 당신이 생성하는 블록에 "OFAC 금지" 거래를 포함하지 않기.
2. OFAC 금지 거래가 포함된 블록을 증명하지 않기.
3. OFAC 규칙에 부합하는 블록을 생성하고 검증하기, 비록 그것들이 규칙에 부합하지 않는 블록과 충돌하더라도.
4. OFAC 금지 거래가 포함된 블록 위에 블록을 생성하지 않기.
5. 체인에서 OFAC 금지 거래가 포함된 블록을 검증하지 않기.
6. OFAC 금지 거래 블록의 블록 검증을 거부하기.
7. OFAC이 당신이 생성한 블록의 거래를 금지하기 때문에 블록에 대한 인증을 체인에 포함하지 않기.
8. OFAC의 규칙을 무시하기.

이더리움 커뮤니티의 많은 사람들은 이러한 검열의 전망이 주요 문제라고 생각합니다. 특히, 대부분의 지분이 대형 금융 기관에 집중되어 있으며, 이들 기관은 종종 Coinbase와 같은 미국 관할권에 속합니다. 따라서 많은 사람들은 이러한 검열에 참여하는 검증자의 이익을 제거하기 위해 긴급 UASF/HF(사용자 활성화 소프트 포크)와 같은 특별 조치를 취할 것을 주장합니다. 사실, 이는 PoS의 주요 장점으로 여겨집니다. 검증자 풀에서 탈퇴하는 데는 오랜 시간이 걸릴 수 있으며, 많은 이해관계가 관련될 경우 최소 몇 개월이 걸릴 수 있습니다.

따라서 이더리움 커뮤니티는 행동이 나쁜 이해관계자에게 처벌을 가하기 위해 프로토콜 변경을 계획할 시간이 있습니다. POW 시스템 하에서는 행동이 나쁜 채굴자에게만 처벌을 가하는 것이 훨씬 더 어렵습니다. 반대로, 커뮤니티가 프로토콜을 변경하고자 한다면, 모든 채굴자가 처벌을 받아야 할 수도 있으며, 단지 악의적인 채굴자만이 아니라 모든 채굴자가 처벌을 받아야 할 수도 있습니다.

옵션 1: 당신이 생성하는 블록에 "OFAC 금지" 거래를 포함하지 않기

어쨌든, 우리가 위에서 언급한 바와 같이, 이해관계자가 어떤 형태의 검열을 수행하는지는 매우 미묘합니다. 위의 옵션 1은 상당히 온건합니다. 우리의 관점에서, 큰 이해관계자가 옵션 1을 선택할 경우 UASF/HF가 발생할 가능성은 낮습니다. 유일한 실제 영향은 검열 기관의 수익이 약간 감소하는 것이며, 이는 시장 점유율의 손실로 이어질 수 있습니다. 이러한 검열 기관이 50%의 지분을 보유하고 있다 하더라도, 이는 토네이도 캐시 거래를 하는 사람들이 블록에 들어가기 위해 12초가 아닌 24초를 기다리면 된다는 것을 의미합니다. (비용이 충분히 높아 다음 블록에 들어갈 수 있다고 가정할 때) 이는 큰 파괴를 초래하지 않는 것처럼 보입니다.

동시에 블록 생산자는 블록에 그들이 원하는 내용을 자유롭게 포함할 수 있습니다. 따라서 이 행동은 합법적으로 간주될 수 있으며, UASF/HF의 반응은 부당하고 비윤리적이라고 여겨질 수 있습니다. 우리의 관점에서, 이 방법(옵션 1)은 중단기적으로 가장 실현 가능성이 높습니다. 이는 물론 추측이지만, Coinbase와 미국 재무부가 타협에 도달하여 옵션 1을 선택할 가능성이 있습니다. 그러나 이러한 미세한 차이를 규제 기관에 설명하는 것은 극히 어려울 수 있습니다.

옵션 2: OFAC 금지 거래가 포함된 블록을 검증하지 않기

옵션 2, 즉 OFAC 금지 거래가 포함된 블록을 증명하지 않기로 하는 선택은 훨씬 더 복잡하며, 많은 영향을 미칩니다. 우선, 이 선택이 이론적으로 올바르지 않다고 주장하는 사람들이 있습니다. 기술적으로 볼 때, 당신이 블록을 증명할 때, 당신은 단지 하나의 블록, 즉 헤드 블록을 선택했다고 주장할 수 있습니다. 만약 그 블록에 OFAC 금지 거래가 있다면, 당신은 OFAC의 규칙을 위반했을 가능성이 있습니다. 반면에 본질적으로 이것은 베팅 과정의 실제 작동 방식이 아닙니다. 이해관계자는 하나의 소스 블록, 하나의 목표 블록 및 하나의 헤드 블록에 투표하며, 이론적으로 이해관계자는 실제로 마지막으로 완료된 블록과 헤드 블록 간의 모든 거래를 검증하고 있습니다. 인증에서 헤드 블록을 인용하는 것은 단순히 기술적 세부 사항일 뿐입니다.

실제로 예를 들어, 체인 분할이 과거에 세 개의 블록에서 발생했을 수 있으며, 그 후 두 개의 동일한 길이의 상호 경쟁하는 체인이 있을 수 있으며, 검증자는 어느 쪽을 선택해야 하는지 결정해야 합니다. 같은 슬롯의 두 헤드 블록 중에서 선택하는 것입니다. 이러한 경우, 왜 OFAC이 헤드 블록의 거래에만 관심을 가져야 할까요? 그들은 체인 분할과 헤드 블록 간의 거래에도 관심을 가져야 하지 않을까요? 왜냐하면 이것이 투표가 실제로 결정하는 것이기 때문입니다. 물론, 우리는 현재 미국 재무부의 직원들이 이러한 혼란스러운 문제를 해결하기 위해 노력하고 있다고 매우 의심합니다. 그러나 이것은 이론적으로 옵션 2에 결함이 있을 수 있음을 나타냅니다.

이 결함에도 불구하고, 옵션 2를 선택하면 표면적으로는 옵션 1과 마찬가지로 온건한 선택처럼 보일 수 있습니다. 이 행동은 체인 재구성을 초래하지 않으며, 이해관계자는 그들이 증명하고자 하는 블록을 자유롭게 선택할 수 있어야 하며, 이는 그들의 자유 선택입니다. 따라서 이러한 형태의 검열은 합법적으로 간주될 수 있으며, UASF/HF의 반응은 불공정하거나 극단적일 수 있습니다. 옵션 1과 마찬가지로요.

그러나 만약 대부분의 블록이 OFAC 금지 거래를 포함하고 있다고 가정한다면, 옵션 2의 결과는 상당히 심각할 수 있습니다. 따라서 이러한 검열 관행에 참여하는 검증자는 네트워크에 거의 참여하지 않게 되고, 제로 수익을 얻게 될 것입니다. 사실, 그들은 비활동에 대해 벌금을 내야 할 것입니다. 이는 스테이킹을 거의 의미가 없게 만들며, 당신이 탈퇴할 수 있을 때, 왜 단순히 앉아서 벌금을 내야 할까요? 따라서 우리의 관점에서 UASF/HF는 옵션 2를 선택한 소수의 검증자에 대한 위협에 대응하기 위해 비윤리적이거나 필요하지 않을 수 있습니다.

또한 병합 이전에도 스테이킹 풀에서 탈퇴할 수 있으므로 비활동에 대한 벌금을 피할 수 있습니다. 단지, 이러한 자금을 실행 계층으로 철회할 수는 없습니다. 병합 후 약 12개월 후, 이른바 두 번째 병합이 있을 수 있으며, 이때 전액 인출이 가능할 수 있습니다.

만약 검열 검증자 풀이 충분히 크다면, 전체 네트워크는 블록을 결정할 수 없게 될 수 있으며, 기본적으로 네트워크는 작동을 멈출 것입니다. 따라서 시간이 지남에 따라 비활동적인 대형 풀의 벌금은 점점 커질 것입니다. 따라서 이전과 마찬가지로 옵션 2를 선택하는 것은 거의 의미가 없으며, 반대로 검증자는 시스템에서 탈퇴할 수 있습니다. 한편, 이러한 자원 풀이 크고 옵션 1의 검열도 포함된다면 상황은 더욱 모호해질 수 있습니다. 이제 가끔 OFAC에 부합하는 장애물이 나타날 수 있으며, 기회가 생기면 검열 풀은 일부 장애물을 증명할 수 있을 것입니다. 만약 검열자가 올바른 위원회에 있다면요.

결과가 어떻게 될지는 확실히 알기 어렵습니다. 검열 검증자 풀이 수익에 부정적인 영향을 미칠 수 있지만, 특정 시점에서는 여전히 수익을 올릴 수 있으며, 이는 검열 풀과 비검열 풀의 비율에 따라 달라질 수 있습니다. 심지어 검열 풀이 대다수를 차지하더라도, 토네이도 캐시를 사용하는 사용자가 실제로 손해를 보는지 여부는 불확실하며, 그들은 확인을 위해 더 오랜 시간을 기다려야 할 수 있지만, 최종 확인 시간은 다른 사람들과 동일하게 빨라야 합니다.

따라서 검열 자체는 상당히 무효일 수 있습니다. 또 다른 가능성은 네트워크가 블록을 처리하는 속도가 느려지는 것이며, 이는 문제가 될 수 있습니다. 따라서 이러한 경우 이더리움 개발자와 커뮤니티는 UASF/HF를 선택할 수 있습니다. 그러나 우리의 관점에서 프로토콜 변경은 여전히 가능성이 낮으며, 우리는 UASF/HF가 합리적이라고 믿지 않습니다.

여기서 기본적인 수학 계산을 할 수 있습니다. 만약 50%의 검증자가 옵션 1과 옵션 2의 검열에 참여한다면, 상황은 다음과 같이 될 수 있습니다:

1. 50%의 검증자(양호한 검증자)가 100% 증명합니다.
2. 50%의 제재자(검열자)가 50%의 시간 동안 증명하며, OFAC에 부합하는 블록에서만 증명합니다.
3. 따라서 평균 네트워크 인증 참여율은 75%입니다.

만약 100%의 검증자가 검열을 수행한다면, 모든 블록은 OFAC 기준에 부합하며, 모든 블록이 증명될 수 있습니다. 만약 0%의 검증자가 검열을 수행한다면, 모든 블록이 증명될 수 있습니다. 50:50의 경우, 아마도 "최악의 상황"이 될 수 있으며, 잠재적으로 75%의 증명률을 초래할 수 있습니다. 따라서 75%는 이러한 경우에 얻을 수 있는 최소 평균 증명 참여율입니다. 75%가 66.7%보다 높기 때문에, 이 체인은 일정한 실행 가능성을 가지고 앞으로 나아갈 것으로 보입니다.

물론 이러한 계산에는 많은 가정이 포함되어 있으며, 실제로는 완전히 그렇게 될 수 없습니다. 이러한 경우에 비율이 어떻게 세분화되든, 상당한 부분의 검증자가 정직하다면 검열 제도는 특별히 효과적이지 않을 것입니다.

이론적 평균 네트워크 인증 참여율

참고: 항상 검열자가 금지한 거래가 있어야 하며, 이는 블록에 포함될 수 있습니다. 검열자가: 1) 그들의 블록에 금지된 거래를 포함하지 않으며, 2) 금지된 거래의 블록에 대해 증명하지 않습니다.

위의 그림은 네트워크가 계속 진행되면서 일부 검열 제도가 있는 균형점이 발생할 수 있음을 보여줍니다. 만약 검열자의 비율이 너무 낮다면, 예를 들어 25% 미만이라면, 비활동에 대한 벌금이 너무 높아 검열자는 떠나야 할 것입니다. 그러면 남은 검증자는 100% 정직하게 될 것입니다. 이러한 경우 외에는, 네트워크가 이러한 제한된 검열 제도 하에서 지속될 수 있다고 말할 수 있습니다. 이론적으로는 아무도 아무것도 수정할 필요가 없을 수 있습니다. 그러나 검열자는 여전히 낮은 수익을 얻을 것이며, 특정 시점에서는 떠나고 싶어할 수 있습니다.

위의 상황은 옵션 2가 상당히 혼란스럽고 혼란스러울 수 있음을 나타냅니다. 그리고 그것의 논리적 변형인 옵션 5, 즉 체인에서 OFAC 금지 거래가 포함된 블록을 증명하지 않기로 하는 선택은 아마도 마지막 자금 조달 블록부터 시작하여 더 간단할 수 있습니다. 옵션 5에서는 검열 풀이 결코 블록을 증명하지 않으며, 그들은 단지 큰 벌금을 받을 뿐이며, 떠나는 것 외에는 다른 합리적인 선택이 없습니다. 따라서 UASF/HF는 필요하지 않을 것입니다.

옵션 3: OFAC 규칙에 부합하는 블록을 생성하고 검증하기, 비록 그것들이 규칙에 부합하지 않는 블록과 충돌하더라도

이 선택은 더 극단적이며, 이더리움 커뮤니티의 많은 사람들이 이를 공격으로 간주할 가능성이 높습니다. 이는 체인 재구성을 초래할 수 있습니다. 그러나 대폭적인 감소는 여전히 피할 수 있습니다. 이 행동은 UASF/HF 프로토콜 변경을 초래할 수 있으며, 공격 풀의 손실을 초래할 수 있습니다. 또한, 안정적인 코인 관리자가 OFAC에 부합하는 체인을 선택할 경우 지속적인 체인 분할을 초래할 수 있습니다. 우리는 여기서 자세히 설명하지 않겠습니다.

결론

우리는 이 보고서에서 모든 검열 옵션을 다루지 않을 것입니다. 우리가 설명하고자 하는 한 가지는 검열의 상황이 작업 증명보다 더 복잡하다는 것입니다. 이더리움에게 이러한 복잡성은 긍정적일 수도 있고 부정적일 수도 있습니다. 잠재적인 긍정적인 요소는 규제 기관이 어떤 조치를 취해야 할지 모를 수 있으며, 이는 규제 조치의 감소로 이어질 수 있습니다. 잠재적인 부정적인 영향은 옵션 2가 많은 문제를 초래할 수 있다는 것이며, 비록 그것이 상당히 온건한 선택으로 재조직을 초래하지 않기 때문에 공격으로 정의하기는 어렵습니다. 또한 이러한 형태의 검열은 새로운 고객과 많은 기술 작업을 필요로 할 수 있습니다. 우리가 아는 한, 이 작업은 아직 완료되지 않았습니다.

이 잠재적인 검열 및 규제 조치의 전반적인 영향에 대해, 중기적으로 가장 가능성이 높은 결과는 다음과 같을 수 있습니다:

• 네트워크 완료 시간이 느려짐.
• 목표 사용자에 대한 실제 효과적인 검열이 없으며, 단지 약간의 지연된 경험만 있음.
• 대형 금융 기관의 베팅 감소, 비트코인의 전체 베팅 수준 감소로 인해 더 높은 수익률 발생.

MEV 경매 프로세스 /Flashbots(오픈 소스 MEV 봇)

우리는 이전에 2022년 5월의 보고서에서 MEV 경매 /Flashbots를 설명했습니다. 당시 병합 이후 MEV 경매 프로세스에 대한 명확한 계획은 없었습니다. 지난 몇 개월 동안 상당한 진전을 이루었으며, 인프라가 구축되었습니다. 먼저 주목할 점은 이더리움 병합 이후 실행 계층 클라이언트(예: Geth)와 합의 계층 클라이언트(예: Prysm) 간에 차이가 있다는 것입니다. 현재 실행 계층 클라이언트는 모든 작업을 수행하며, 모든 거래와 스마트 계약을 처리하고 어떤 체인을 따를지를 결정합니다. 병합 이후, 사용자는 체인을 추적하고 검증하기 위해 두 개의 클라이언트를 실행해야 하며, 실행 클라이언트는 거래를 처리하고, 합의 클라이언트는 블록을 생성하고 최대 이익 체인을 결정합니다.

따라서 병합 이전에는 실행 클라이언트(Geth)가 Flashbot 기능을 추가하기 위해 개조되었습니다. 병합 이후에는 합의 계층에서 생성된 블록이므로, 합의 계층 클라이언트가 Flashbot 유형의 기능을 추가해야 합니다.

우리가 아는 한, 모든 다섯 개의 상호 경쟁하는 합의 계층 클라이언트는 MEV-Boost라는 시스템을 표준 기능으로 구현했습니다. 이는 병합 이전의 상황과 약간 다릅니다. 병합 이전에 Flashbots를 실행하기 위해서는 채굴자들이 MEV-Geth라는 특별한 버전의 Geth를 다운로드해야 했습니다. 현재 MEV-Boost는 표준으로 포함된 것처럼 보입니다.

기억하세요, MEV 경매 시스템에는 신뢰할 수 있는 중앙 중계 서버가 있으며, 따라서 누군가는 MEV-boost를 표준으로 삼는 것이 집중화를 증가시킬 수 있다고 주장할 수 있습니다. 그러나 Flashbots 중계 서버의 URL은 우리가 본 합의 계층 클라이언트의 표준으로 포함되지 않은 것처럼 보이며, 반대로 수동으로 구성해야 합니다. Flashbots 서버의 URL은 사용자 가이드와 구축 지침 페이지에 포함되어 있으며, 우리는 이미 합의 계층 클라이언트에서 이를 확인했습니다. 따라서 중앙 집중화의 증가 정도가 얼마나 될지는 여전히 미해결 문제입니다.

또한 우리가 아는 한, Flashbots는 중계 서버가 이미 OFAC 준수 및 검열 거래를 수행하고 있음을 나타냅니다. 2022년 8월 17일, 이 문제를 완화하기 위해 Flashbots는 중계 서버 코드를 오픈 소스로 만드는 과정을 가속화하고 있다고 발표했습니다. 이는 더 많은 사람들이 중계 서버를 실행할 수 있게 하며, 채굴자/이해관계자가 수동으로 어떤 중계를 선택할지를 결정할 수 있게 해야 합니다. 따라서 만약 한 중계 서버가 검열을 수행한다면, 사용자는 다른 중계로 전환할 수 있습니다.

그러나 우리가 2022년 5월의 보고서에서 언급한 바와 같이, 중계 서버 주변에는 많은 집중된 힘이 있습니다: 1) 그것을 운영하는 것은 매우 복잡하며 많은 자원과 전문 지식을 필요로 합니다; 2) 서버 운영자는 신뢰할 수 있어야 하며, 그것이 검색자의 앞에서 실행되거나 다른 부정직한 행동을 하지 않도록 보장해야 합니다. 따라서 다양한 선택이 있는 중계 서버의 목적지에 도달하는 것은 도전적일 수 있습니다. 특히 이러한 상황은 병합 이전에 발생할 가능성이 낮습니다.

새로운 MEV-Boost 아키텍처 "전부 아니면 전무"

우리는 중앙 집중화 및 검열 저항의 관점에서 새로운 MEV 경매 인프라의 일부 측면이 훨씬 더 나쁘고, 심지어 중계 서버 문제보다 더 중요하다고 생각합니다. 2022년 5월의 Flashbots 보고서에서 우리는 다음과 같이 말했습니다:

Flashbots 시스템에 참여하는 채굴자는 그들의 블록에 어떤 비 Flashbot 거래도 자유롭게 포함할 수 있으며, 그들은 공용 거래 메모리 풀에 연결하여 이러한 거래를 얻을 수 있습니다. Flashbot 거래를 구독하는 채굴자는 MEV-Geth라는 특별한 Geth 수정 버전을 실행해야 합니다. 우리의 관점에서, 핵심은 채굴 노드가 "일반" 메모리 풀에도 연결되어 이러한 거래를 추가하는 것을 고려해야 한다는 것입니다. 이는 Flashbots가 집중화되어 있으며, 채굴자들이 널리 채택하여 이더리움이 단일 실패 지점을 가지게 된다는 주장과는 뚜렷한 대조를 이룹니다.

우리가 아는 한, 새로운 인프라는 더 이상 이러한 상황이 아닙니다. 이제는 전통적인 방법으로 메모리 풀에서 MEV 경매 시스템의 거래 및 거래 패키지에 거래를 추가하는 것이 불가능합니다. 이제는 전부 아니면 전무인 것처럼 보입니다. 블록 생산자는 MEV 경매 시스템에서 구축된 전체 블록을 사용해야 합니다. 우리의 관점에서, 이는 주요 약점으로, 중앙 집중화의 위험을 증가시킵니다. 우리는 왜 이러한 일이 발생했는지 확실하지 않지만, 이는 PoS의 고유한 약점이 아닌 것처럼 보입니다.

아마도 MEV-Boost의 개발 시간이 촉박하여 이 기능이 구현되지 않았기 때문일 것입니다. 따라서 미래의 어느 시점에서 이 기능이 추가될 수 있으며, 이 주요 문제가 해결될 가능성이 있습니다. 그러나 우리가 아는 한, 이는 병합 이전에 발생할 가능성이 낮습니다.