원자 스왑과 분산형 거래소: 의도치 않은 콜 옵션

요약: 이번 보고서에서 저희는 분산형 거래소 (distributed exchanges)와 크로스 체인 원자 스왑 (atomic swap)이 공통적으로 직면하고 있는 문제들을 살펴볼 것입니다: 저희는 이를 “의도치 않은 콜 옵션 (inadvertent call optioin)”이라 부릅니다. 비보호형, 완전 분산형 거래 시스템은 종종 의도치 않게 한 자산을 다른 자산으로 교환하는 더 간단한 방식 대신 미국식 콜 옵션을 만들어냅니다. 저희는 이 같은 문제가 Bisq와 같은 특정 분산형 거래 플랫폼과 특정 크로스 체인 원자 스왑의 구성에 어떤 영향을 미치는 지 검토해 볼 것입니다. 그 후, IDEX가 이 문제를 어떻게 해결하는지 알아볼 것이며, 이 과정에서 사용자는 분산형 거래소의 이점 중 하나가 사라지는 것을 감수하여 플랫폼 운영자를 어느 정도 신뢰해야 합니다. 저희는 높아진 복잡성에도 불구하고 경우에 따라 콜 옵션 기능을 무시하거나 이에 대항하기 보다는 성공 가능성 있는 상품으로 받아들이는 것이 더 나을 수도 있다고 결론지었습니다.

개요

분산형 스테이블코인과 더불어 분산형 거래소 (DEXs)들은 때때로 암호화폐 생태계 내의 두 성배 중 하나로 여겨집니다. 그러나 분산형 스테이블코인과 마찬가지로 DEX가 직면한 문제점들은 종종 과소평가됩니다. 이번 보고서에서 저희는 분산형 거래소 시스템이 가진 하나의 특정한 문제점에 중점을 둘 것입니다: 간단한 거래 방식을 허용하는 대신, 해당 시스템들은 종종 의도치 않게 미국식 콜 옵션 (American-style call options)을 만들어냅니다.

의도치 않은 콜 옵션의 이론

완전 비보호형 시스템에서 하나의 암호화폐 자산을 또 다른 암호화폐 자산으로 거래할 때, 한 명의 거래 당사자는 먼저 행동해야 하며 두 번째 거래 당사자는 이를 따라야 합니다. 이론적으로, 어느 시점부터 두 번째 거래 당사자는 선택권을 갖습니다: 두 번째 거래 당사자는 거래를 끝까지 밀고 나갈 수도 있고, 어떤 조치도 취하지 않고 거래를 중단할 수도 있습니다. 필요한 조치를 취하는 첫 번째 당사자와 두 번째 당사자가 행동해야 하는 시간 간격에서, 두 번째 당사자가 구매하려고 시도하는 토큰의 가격이 떨어지거나 판매되는 토큰의 가격이 상승하면, 당사자는 거래를 완료하지 않을 수 있습니다. 이는 다음을 의미합니다:

  1. 먼저 행동하는 거래자는 두 자산 간의 확산에 대한 미국식 콜 옵션을 발행했습니다.
  2. 두 번째로 행동하는 거래자는 두 자산 사이의 확산에 대한 미국식 콜 옵션을 매수했습니다.

이 같은 거래는 원자적으로 또는 두 개의 개별 송금으로 이루어질 수 있습니다. Alice가 라이트코인을 이용하여 Bob에게서 비트코인을 매수하는 경우를 예로 들어보겠습니다.

설명 콜 옵션 문제
원자 거래(Atomic trading) 라이트코인 거래와 비트코인 거래가 모두 이루어지거나, 두 거래 모두 실패합니다

(예시. 크로스 체인 원자 스왑).

한 명의 거래 당사자가 먼저 행동해야 하고 두 번째 거래 당사자는 두 거래를 모두 실행하거나 거래를 하지 않기로 결정할 수 있습니다. 이 결정은 개입 기간 동안 두 자산의 가격 변동에 의해 영향을 받을 수 있습니다. 이는 두 번째 거래 당사자가 선택권을 갖고 행동할 수 있도록 합니다.
비원자적 거래(Non-atomic trading) 거래 중 하나는 성공하고 나머지 거래가 실패할 수 있습니다. 이 경우, 다중 서명 에스크로와 같은 준 보호형 메커니즘은 적어도 거래의 한 측면에서 사기 행위를 방지해야 합니다

(예시. Bisq 유형의 플랫폼).

한 명의 거래 당사자가 먼저 행동해야 하고 두 번째 거래 당사자는 송금의 실행 여부를 결정할 수 있습니다. 두  번째 송금 실행에 실패하면, 다음 중 하나가 발생할 수 있습니다:

  • 두 번째 거래 당사자가 첫 번째 거래 당사자의 자금을 손쉽게 강탈합니다
  • 제 3자 에스크로 에이전트가 첫 번째 거래를 뒤바꿉니다

어느 쪽이든, 두 번째 거래 당사자는 선택권을 갖게 됩니다.

위의 표에서 알 수 있듯이 그것이 원자적이든 아니든 간에 거래에는 동일한 선택권의 원칙이 적용됩니다.

혹자는 기간이 짧거나 옵션 값이 낮을 수 있으므로 이것이 중요하지 않은 문제라고 생각할 수 있습니다; 그러나 이것은 특별한 케이스가 아닙니다: 옵션 기간은 약 24시간인 경우가 자주 있으며, 암호화폐 가격의 변동성은 매우 높습니다. 높은 변동성이야 말로 거래자가 토큰을 교환하고자 하는 전형적인 이유입니다. 따라서 옵션 값은 중요하고 거래에 영향을 줄 수 있습니다.

더 많은 예치금이 포함된 더 많은 단계를 통해 이 문제를 완화하거나 해결하는 것이 가능할 수도 있지만, 저희는 아직 문제 해결에 성공한 시스템을 찾아내지 못했습니다. 문제를 완화하는 또 다른 방법은 개별 거래자의 평판과 신뢰 기반 시스템의 분산형 웹을 통해 거래자가 일종의 정체성을 드러내는 것입니다. 이 경우, 가격 변동성에 따라 거래를 취소하는 거래자들은 평판과 신뢰도를 잃을 수 있습니다. 그러나 이는 시빌 공격에 강한 분산형 평판 시스템 또한 구축과 기능을 어렵게하므로 시스템의 복잡성을 크게 증가시킬 수 있습니다.

아래에서 저희는 서로 다르게 구성된 세 가지의 분산형 거래소 유형 시스템 (또는 유사 분산형 거래소)들을 살펴보고 콜 옵션 문제가 어떻게 발생하는지에 대해 설명하겠습니다.

사례

Bisq

요점 정리

유형 비원자적 (Non-atomic)
선택권 행사 가능 기간 24 시간 (최대 8일)
에스크로 비트코인만을 판매하는 거래자를 위한 다중 서명 에스크로

Bisq (이전에는 비트스퀘어로 알려진)는 개인 간 거래 (peer-to-peer) 방식의 어플리케이션으로 암호화폐와 토큰 간의 거래는 물론 실물화폐로 암호화폐를 사고 팔 수 있습니다. Bisq는 본질적으로 분산형 거래소 (DEX)입니다. 거래자들은 P2P 네트워크를 통해 서로를 연결 짓고 직접 거래합니다.

Bisq의 일일 거래량 (미화 달러 기준)

(출처: Coinmarketcap)

Bisq의 플랫폼 스크린샷

(출처: BitMEX Research)

아래에서 저희는 Bisq에서의 가능성 있는 거래 활동에 대한 몇 가지 예시 및 그로 인한 옵션에 대해 설명할 것입니다.

예시 1: Bisq에서 미화 달러로 비트코인을 매수할 경우

Alice는 미화 달러로 Bob에게서 1 BTC를 매수하길 원합니다:

  • 1단계: Bob은 3개의 다중 서명 계정 중 2개에 1 BTC를 입금합니다. 3개의 서명은 Bob, Alice 그리고 제3자 중재인의 것입니다. 이는 Bob의 제안으로 다중서명 계정에는 가격 (예. BTC 당 미화 3천8백 달러)이 포함되어 있습니다.
  • 2단계: Alice는 다른 다중 서명 계정에 환불 가능한 소액의 보증금을 송금함으로써 Bob의 제안을 받아들일 수 있습니다. 수수료는 Bob이 결정합니다 (예. 0.01 BTC).
  • 3단계: Alice는 24시간 동안 은행 송금을 실행하여 미화 3천 8백 달러를 Bob의 계정에 입금해야합니다. 만일 분쟁이 없고 온라인 송금이 정상적으로 이루어지면, Alice는 1 BTC와 보증금을 다시 되돌려 받습니다. 만일 온라인 송금이 이루어지지 않으면, Alice는 보증금을 잃고 1 BTC는 Bob에게 반환됩니다. 모든 분쟁은 제 3자 중재자에 의해 중재됩니다.

위의 내용은 Alice의 비트코인 매수 과정을 나타낸 것입니다; 그러나 Alice가 소량의 결과물을 가지고 거래를 중단할 수 있기 때문에 관련된 경제적 인센티브를 고려할 때, 누군가는 Alice가 2단계 이후에 다음과 같은 미국식 콜 옵션을 획득했다고 생각할 수 있습니다:

콜 옵션 세부사항
  • 기초 자산: Bitcoin
  • 수량: 1
  • 행사가격: $3,800
  • 만기 시간: 24 시간
  • 프리미엄: 0.01 BTC

따라서 Bob은 Alice가 지불해야 하는 입금액을 결정할 때, 이론적으로 비트코인의 변동성을 고려하고 옵션 가격 책정 시스템을 이용해 Alice가 저렴한 가격으로 옵션을 얻을 수 없도록 해야 합니다. 현재 Bisq에서 유효한 가격을 기준으로, 위와 같은 많은 옵션들이 저평가된 것으로 보입니다.

예시 2: Bisq에서 모네로 (XMR)로 비트코인을 매수할 경우

Alice는 모네로 (XMR)로 Bob에게서 1 BTC를 매수하기 원합니다:

  • 1단계 – Bob은 3개의 다중 서명 계정 중 2개에 1 BTC를 입금합니다. 3개의 서명은 Bob, Alice 그리고 중재인의 것입니다. 이는 Bob의 제안으로 다중서명 계정에는 가격 (예. BTC 당 80 XMR)이 포함되어 있습니다.
  • 2단계 – Alice는 소액의 보증금을 송금함으로써 Bob의 제안을 받아들일 수 있습니다. 수수료는 Bob이 결정합니다 (예. 0.01 BTC).
  • 3단계 – Alice는 24시간 동안 온 체인 모네로 송금을 실행해야합니다. 만일 분쟁이 없고 송금이 정상적으로 실행되면, Alice는 1 BTC와 보증금을 되돌려 받습니다. 만일 온라인 송금이 이루어지지 않으면, Alice는 보증금을 잃고 1 BTC는 Bob에게 반환됩니다. 모든 분쟁은 중재인을 통해 조정됩니다.

위의 예 역시 Alice가 비트코인을 매수하는 경우로 볼 수 있습니다; 그러나 인센티브를 고려할 때, Alice가 소량의 결과물을 가지고 거래를 중단할 수 있기 때문에 혹자는 그녀가 다음과 같은 미국식 콜 옵션을 획득했다고 생각할 수 있습니다:

콜 옵션 세부사항
  • 기초 자산: Bitcoin
  • 수량: 1
  • 행사가격: 80 XMR
  • 만기 시간: 24 시간
  • 프리미엄: 0.01 BTC

프리미엄이 낮은 콜 옵션을 구매해 이익을 얻으려 하는 경우, 모네로의 가격 변동성이 높기 때문에 해당 모네로 거래는 예시 1의 미국 달러 버전의 거래보다 수익성이 높을 수 있으므로 옵션의 가치가 더 높습니다. 모네로의 가격 변동성이 비트코인보다 높기 때문에 Alice가 콜 옵션보다는 다음의 풋 옵션을 획득했다고 결론짓는 쪽이 경제적 측면에서 더 정확할 것입니다.

풋 옵션 세부사항
  • 기초 자산: Monero
  • 수량: 80
  • 행사가격: 0.013 BTC
  • 만기 시간: 24 시간
  • 프리미엄: 0.01 BTC

거래자로써 이 구조를 활용하고 싶다면, 낮은 프리미엄을 유지하는 모네로를 매수하고 중앙집중형 플랫폼에서 공매수 포지션을 취하여 노출성을 헤징하면 됩니다. 그러나 Bisq는 포지션 한도가 적기 때문에 이익 창출 기회 또한 많지 않습니다.

플랫폼 마케팅이 더욱 어려워질 수는 있지만, Bisq는 위 같은 거래를 옵션으로 재탄생시키고 비트코인 판매자가 관련 자산의 가격 변동성을 기반으로 하는 등가 옵션에 대한 프리미엄 지불액과 일치하도록 입금액을 설정하도록 권장할 수 있습니다. 마치 블랙-숄즈 모형처럼 말입니다.

크로스 체인 원자 스왑

요점 정리

유형 원자적 (Atomic)
선택권 행사 가능 기간 24시간 (또는 거래 당사자들이 정한 코인 의무보유기간)
에스크로 없음

저희는 2013년 5월 Bitcointalk 포럼에서 TierNolan이 크로스 체인 원자 스왑의 개념을 처음으로 언급했다고 생각합니다. 크로스 체인 원자 스왑은 사용자가 하나의 자산을 다른 자산과 원자적으로 교환할 수 있도록 함으로써 전체 과정이 성공하거나 실패하게 만들 수 있습니다. 이는 양측의 거래 당사자가 두 번의 송금 중 한번의 송금만을 완료함으로써 손해를 보는 위험성을 방지해줍니다.

다음 그림에서는 온 체인 원자 스왑 과정을 설명합니다. Alice와 Bob 사이의 스왑을 기반으로 하며, Alice는 한 개의 비트코인을 Bob이 소유한 100개의 라이트코인과 교환합니다.

크로스 체인 원자 스왑의 구조

# 행위자 설명
1 Alice Alice는 X라는 임의의 수를 선택합니다.
2 Alice Alice는 Bob에게 1 BTC를 보내는 거래를 실행합니다.

거래 1

해당 거래는 다음 중 하나에 해당하는 경우에 상환될 수 있습니다:

  1. Bob이 거래에 서명하고 X의 해시가 필수값으로 알려져 있을 경우.
  2. Alice와 Bob 모두가 거래에 서명할 때.
3 Alice Alice는 거래 1의 결과물인 1 BTC를 다시 자신에게 보내는 거래를 실행 및 서명합니다.

거래 2

해당 거래는 24시간 동안 잠겨있게 됩니다.

4 Alice Alice는 Bob에게 거래 2를 보냅니다.
5 Bob Bob은 거래 2에 서명하고 이를 Alice에게 돌려줍니다.
6 Alice 거래 1은 비트코인 네트워크로 전파됩니다.
7 Bob Bob은 Alice에게 100 LTC를 보내는 라이트코인 거래를 실행합니다. 

거래 3

해당 거래는 다음 중 하나에 해당하는 경우에 상환될 수 있습니다:

  1. Alice가 해당 거래에 서명하고 X의 해시가 필수값으로 공개되었을 경우.
  2. Alice와 Bob 모두가 거래에 서명할 때.
8 Bob Bob은 거래 3의 결과물인 100 LTC를 다시 자신에게 보내는 거래를 실행 및 서명합니다. 

거래 4

해당 거래는 24시간 동안 잠겨있게 됩니다.

9 Bob Bob은 Alice에게 거래 4를 보냅니다.
10 Alice Alice는 거래 4에 서명하고 이를 Bob에게 돌려줍니다.
11 Bob 거래 3은 라이트코인 네트워크로 전파됩니다. 
이 시점에서 Alice는 선택권을 가지고 있습니다. 만일 LTC/BTC 가격 비율이 증가하면, Alice는 스왑 거래 과정을 계속 진행할 수 있습니다. 반대로 LTC/BTC 가격 비율이 감소하면, Alice는 여기에서 거래 과정을 종료할 수 있습니다. 

콜 옵션 세부사항
  • 기초 자산: Litecoin
  • 수량: 100
  • 행사가격: 0.01 BTC
  • 만기 시간: 24 시간
  • 프리미엄: 0
  • 유형: 미국식 콜 옵션
12 Alice Alice는 거래 3의 결과물을 자발적으로 사용해 X값을 공개합니다. Alice는 이제 100 LTC를 보유하고 있습니다.
13 Bob Bob은 위에서 Alice가 제공한 X를 이용하여 거래 1의 결과물을 자발적으로 사용합니다. Bob은 이제 1 BTC를 보유하고 있습니다. 

(출처: BitMEX Research)

표를 통해 알 수 있듯이 위의 예시 역시 원자 스왑 구조화를 시도하고 있지만, Bisq와 마찬가지로 의도치 않은 미국식 콜 옵션이 발생했습니다. 채널 구축 도중 동일한 문제가 라이트닝 네트워크를 통한 다중 통화 송금 또는 오프체인 라이트닝 기반의 크로스 체인 원자 스왑에 발생하는 것으로 보입니다. 복잡성이 증가하면 구현이 더욱 어려워 질 수 있지만, 더 많은 단계와 더 긴 일련의 입금액으로 이러한 문제를 해결할 수 있습니다. Bisq의 사례와 마찬가지로, 크로스 체인 원자 스왑 개발자가 이 문제를 무시하거나 복잡성을 추가하여 해결하기 보다는 콜 옵션을 반영하여 상품을 만드는 것이 더 적절할 수도 있습니다.

IDEX

요점 정리

유형 원자적 (Atomic)
선택권 행사 가능 기간 해당사항 없음
에스크로 일몰 조항 (sunset clause, 법률이나 각종 규제가 일정 기간이 지나면 자동적으로 효력이 없어지도록 하는 제도)이 적용되는 IDEX와의 거래 양측 당사자에 대한 부분적인 에스크로

IDEX 는 이더리움 네트워크 기반의 거래소 플랫폼입니다. 거래자들은 주문 제출, 거래 또는 결제를 위해 거래자와 IDEX 플랫폼의 서명이 필요한 이더리움 스마트 컨트랙트에 자금을 입금합니다.

일정 기간이 지나면, 사용자들은 IDEX의 서명없이 스마트 컨트랙트에서 자금을 인출할 수 있습니다. 이는 IDEX가 사라질 경우에 사용자 예금을 보호해줍니다. 빠르고 매끄러운 사용자 경험을 위해 주문 제출, 주문 취소 및 주문 일치는 IDEX 서버에서 오프체인 방식으로 이루어집니다. 각 이벤트는 순차적으로 이더리움 블록체인에 제출되며 사용자의 유효한 서명이 있을 때만 유효합니다. 따라서, IDEX는 사용자의 허가 없이 사용자 자금을 훔치거나 거래할 수 없습니다.

Dex.Watch에 따르면 IDEX는 이더리움 기반 분산형 거래소 중 세계 1위이며, 약 50%에 달하는 시장 점유율을 보유하고 있습니다. IDEX 유형의 플랫폼은 거래 기간 동안 양쪽 거래 당사자의 자금을 부분적으로 에스크로에 보관함으로써 콜 옵션 문제를 해결할 수 있기 때문에 여러 방면에서 앞서 언급한 거래소들보다 더 발전된 형태라고 볼 수 있습니다.

IDEX의 일일 거래량 (미화 달러 기준)

(출처: Coinmarketcap.com)

IDEX는 사용자 자금을 훔치거나 사용자의 허가없이 거래를 할 수 없지만, 각 이벤트의 순서는 IDEX에 의해 중앙에서 결정됩니다. 이에 따라 IDEX는 적시에 주문 실행 또는 주문 취소를 실행하지 못할 수도 있습니다. 따라서 사용자는 중앙집중형 거래소에서 흔히 발생하는 위험으로부터 보호받지만, 실제로는 전형적인 중앙집중형 거래소와 관련해 가장 자주 언급되는 많은 위험 요소들에 여전히 노출되어 있습니다. 그러나 저희는 IDEX 유형의 플랫폼이 완전히 중앙집중화된 대안과 비교해 잠재적으로 중요한 개선안이 될 수 있다고 생각합니다. 또한 IDEX는 이더리움 기반의 자산만을 거래할 수 것과 같은 또 다른 한계점을 갖고 있으며, 결과적으로 이더리움 네트워크 거래처리용량에 의해 플랫폼에 제약이 생깁니다.

결론

어떤 면에서 Bisq의 모델은 IDEX와 크로스 체인 원자 스왑보다 야심차다고 할 수 있습니다. IDEX는 이더리움 네트워크 상에 존재하는 토큰으로 제한되는 반면, 원자 스왑은 일부 암호화폐만을 취급합니다. 반면, Bisq는 미화 달러와 같은 실물화폐를 취급하려 노력합니다. 콜 옵션 문제는 이더리움 스마트 컨트랙트 혹은 좀 더 복잡한 라이트닝 네트워크 구조를 활용해 해결이 가능할 수도 있지만, 이것이 실물화폐와 관련된 경우에는 해결이 불가능할 수도 있습니다.

물론, 원자 스왑과 IDEX 유형의 플랫폼은 분산형 미화 달러 스테이블코인이 존재할 경우, 미화 달러를 기반으로 이루어지고 운영될 수 있습니다. 이는 두 성배인 분산형 미화 달러 스테이블코인과 분산형 거래소가 상호 연관되어 있는 방식을 보여줍니다. 진퇴양난의 상황에서 각각은 서로가 존재하는 경우에만 제대로 기능할 수 있습니다.

저희는 분산형 스테이블코인 없이 분산 시스템을 통해 실물화폐를 암호화폐로 거래할 때, 콜 옵션의 사용은 불가피할 수 있다고 생각합니다. Bisq는 잠재적으로 암호화폐 생태계로 통하는 유용한 분산형 진입로입니다; 그러나 콜 옵션 문제를 해결하려 노력하는 대신, 아마도 Bisq는 이를 받아들여야 할 것입니다. 암호화폐 생태계로의 효과적인 진입은 미국식 콜 옵션을 통해 이루어질 수 있습니다. 이는 쉽지 않을 수도 있지만, 견고한 검열 저항적 진입로를 구축하는 유일한 방법이 될 수도 있습니다.