채굴자 추출 가치 메커니즘에서 발생하는 샌드위치 공격의 기술적 구조
증상 진단: 블록체인 네트워크에서 비정상적인 수수료 지출 및 가치 추출 감지
디지털 포렌식 관점에서, 샌드위치 공격은 블록체인 메인넷 로그 상에서 명백한 이상 패턴으로 나타납니다. 공격이 성공한 트랜잭션을 분석할 경우, 일반 사용자의 거래와 연쇄적으로 연결된 세밀하게 조정된 고수수료 트랜잭션을 확인할 수 있습니다, 주요 증상은 다음과 같습니다. 사용자가 DEX(탈중앙화 거래소)에서 대규모 토큰 스왑을 실행하려 할 때, 예상했던 것보다 현저히 불리한 가격으로 체결되거나, 거래에 소요된 네트워크 수수료(Gas Fee)가 정상적인 수준을 크게 초과하는 경우입니다. 이는 공격자가 사용자의 거래를 감지하고, 그 앞뒤로 자신의 거래를 ‘샌드위치’처럼 끼워 넣어 이익을 취했음을 시사합니다.
원인 분석: 메모리 풀의 투명성과 선행 실행 취약성
샌드위치 공격의 근본적 원인은 이더리움(EVM) 호환 체인을 포함한 많은 블록체인의 합의 메커니즘에 내재된 ‘선행 실행’ 가능성에 있습니다. 사용자가 서명한 아직 처리되지 않은 트랜잭션은 공개된 메모리 풀에 노출됩니다. 채굴자(또는 검증자)는 트랜잭션을 블록에 포함시키는 순서와 대상을 결정하는 권한을 가집니다. 공격자는 이 메커니즘을 악용하여, 높은 수수료를 지불함으로써 자신의 악성 트랜잭션을 피해자의 트랜잭션 바로 앞(구매)과 뒤(판매)에 배치하도록 채굴자에게 인센티브를 제공합니다, 이 과정에서 채굴자와 공격자 간의 명시적 또는 암묵적 공모 관계가 형성될 수 있으며, 이는 네트워크의 중립성을 훼손합니다.
해결 방법 1: 기본적인 사용자 차원의 방어 전략 실행
가장 실용적인 1차 방어선은 거래 습관을 변경하는 것입니다. 이는 기술적 조치보다 선행되어야 할 기본 보안 수칙이라 할 수 있습니다.
주의사항: 아래 조치들은 공격 가능성을 낮추지만, 근본적인 프로토콜 수준의 취약점을 제거하는 것은 아닙니다. 고액 거래 시에는 항상 각별한 주의가 필요합니다.
- 거래 규모 분할: 대규모 거래를 여러 개의 소규모 트랜잭션으로 나누어 실행합니다. 이는 단일 트랜잭션으로 인한 시장 영향력을 줄여 공격자의 경제적 인센티브를 감소시킵니다.
- 수수료 한도 설정: 지갑이나 거래 인터페이스 내에서 최대 우선순위 수수료(Max Priority Fee) 및 최대 수수료(Max Fee)를 명시적으로 적정 수준으로 설정하십시오. 공격자들이 극단적으로 높은 수수료를 책정해 거래 선점권을 확보하는 환경에서, 기존 보안 사고들을 분석한 방어 전략 검토 자료에 따르면 합리적인 수준의 수수료를 유지하는 것이 무리한 수수료 경쟁에 휘말리지 않고 공격 타겟이 될 위험을 낮추는 유효한 수단임을 확인할 수 있습니다. 다만, 이 경우 네트워크 혼잡도에 따라 처리 속도가 지연될 수 있음을 유의해야 합니다.
- 프라이빗 RPC 또는 서비스 이용: 메모리 풀에 트랜잭션을 직접 브로드캐스트하지 않고, Flashbots의 mev-share 또는 일부 지갑 제공 업체의 프라이빗 트랜잭션 릴레이 서비스를 활용합니다. 이는 트랜잭션을 공개 메모리 풀에 노출시키지 않고 검증자에게 직접 전달하는 경로를 제공합니다.
해결 방법 2: 스마트 컨트랙트 및 프로토콜 수준의 기술적 대응
개발자 및 프로토콜 설계자 차원에서 구현 가능한 보다 근본적인 해결책입니다. DApp과 블록체인 프로토콜 자체의 구조를 변경해야 합니다.
Commit-Reveal 스킴 도입
사용자가 거래 내용을 암호화된 해시 값(커밋)으로 먼저 제출하고, 이후에 실제 거래 세부 정보(리빌)를 공개하는 2단계 메커니즘입니다. 정보통신 기술의 표준화와 보안 규격에 관한 한국정보통신기술협회 (TTA)의 기술 보고서를 분석해 보면, 이러한 단계적 노출 방식은 트랜잭션이 블록에 포함되기 전까지 정보의 기밀성을 유지하여 악의적인 접근을 차단하는 핵심 원리로 작용합니다. 이 과정을 통해 공격자는 커밋 단계에서 실제 거래 내용을 파악할 수 없어 선행 실행 공격을 구성하기 어려워지나, 동시에 사용자 경험의 복잡성을 초래하고 전체 거래 완료 시간을 증가시키는 한계가 존재합니다.
서브마린(Submarine) 송금 및 프라이버시 풀 활용
특정 조건이 충족될 때까지 자금을 ‘은닉’ 상태로 잠그는 스마트 컨트랙트를 사용합니다. 공격자는 자금의 최종 이동 경로를 예측하기 어려워집니다. Tornado Cash와 같은 프라이버시 믹싱 풀(현재 규제 상황 주의)을 사용하는 것도 한 방법이었으나, 이는 규제 준수 측면에서 새로운 문제를 야기할 수 있습니다.
DEX 프로토콜 개선: AMM 알고리즘 강화
Uniswap V3와 같이 유동성 공급이 특정 가격대에 집중되도록 하여 큰 슬리피지를 유발하는 대규모 거래에 대한 내성을 높입니다. 이러한 집중화된 유동성 구조는 공격 방어에는 효과적이나, 자산 가격의 급격한 이탈 시 유동성 공급자의 비영구적 손실 발생 원인과 시장 변동성 간의 상관관계에 따른 리스크가 증폭될 수 있음을 인지해야 합니다. 또한, CowSwap 등에서 사용하는 ‘배치 경매’ 방식은 일정 시간 동안의 주문들을 모아 한꺼번에 청산하여 최적의 가격을 찾아주므로, 개별 트랜잭션 단위의 선행 실행을 사실상 무력화합니다.
해결 방법 3: 검증자 및 네트워크 합의 계층의 혁신 (MEV-Boost 및 PBS)
가장 근본적인 해결책은 채굴자(PoW) 또는 검증자(PoS)의 트랜잭션 순서 결정 권한을 남용하지 못하도록 프로토콜 수준에서 제도화하는 것입니다. 이는 샌드위치 공격의 핵심 동인인 ‘추출 가치’의 분배와 투명성을 관리하는 접근법입니다.
- 제안자-빌더 분리 (Proposer-Builder Separation, PBS): 이더리움의 합의 계층에서 활발히 연구되고 도입 중인 개념입니다. 블록을 제안하는 검증자(Proposer)와 블록 내용을 구성하는 전문 빌더(Builder)의 역할을 분리합니다. 빌더들은 공개 경매를 통해 가장 높은 가치(사용자 수수료 + MEV)를 제공하는 블록 번들을 제안자에게 제공합니다.
- MEV-Boost 미들웨어 활용: 현재 이더리움 검증자가 PBS의 이점을 실질적으로 활용할 수 있게 해주는 표준화된 미들웨어입니다. 검증자는 MEV-Boost를 통해 중립적인 릴레이어 네트워크를 경유하여 여러 빌더가 제출한 최적의 블록 번들 중에서 선택함으로써, MEV 수익을 극대화하면서도 트랜잭션 순서 결정의 공정성과 검열 저항성을 높일 수 있습니다.
- 공정한 순서 실행 (Fair Sequencing Services, FSS): 트랜잭션의 도착 시간 순서나 무작위 순서로 블록에 포함시키는 것을 보장하려는 레이어 2 또는 사이드체인 솔루션입니다. 이는 메모리 풀의 투명성을 유지하면서 선행 실행 기회를 원천적으로 차단합니다.
주의사항 및 포렌식 관점의 모니터링 요령
사용자와 프로젝트 운영자는 지속적인 모니터링을 통해 피해를 최소화할 수 있습니다. 디지털 흔적을 읽는 방법은 다음과 같습니다.
- 트랜잭션 해시 분석 도구 활용: Etherscan, Arbiscan 등의 블록 탐색기에서 의심스러운 거래의 상세 내역을 확인합니다. ‘내부 트랜잭션’ 탭과 ‘로그’ 탭에서 공격자의 컨트랙트 호출 흔적을 찾을 수 있습니다.
- MEV 탐지 대시보드 모니터링: EigenPhi, MEV-Explore, Flashbots MEV-Boost Dashboard와 같은 서비스를 통해 네트워크 전반의 MEV 활동(샌드위치, 아비트라지 등)을 실시간으로 관찰합니다. 특정 주소가 지속적으로 높은 수수료를 지불하며 다른 트랜잭션과 연계되어 있는지 패턴 분석이 가능합니다.
- 스마트 컨트랙트 감사 강화: 프로젝트의 스마트 컨트랙트 코드에는 프론트런닝 방지 로직이 포함되어 있는지 반드시 감사해야 합니다. 가령, 가격 오라클을 사용하는 경우, 단일 트랜잭션 내에서의 오라클 조작을 방지하는 메커니즘(예: TWAP) 도입이 필수적입니다.
전문가 팁: 방어적 최적가격 한도 주문 사용
고급 사용자를 위한 가장 효과적인 실전 방어 전략은 ‘방어적 최적가격 한도 주문’을 설정하는 것입니다. 대부분의 DEX 인터페이스에서는 단순 시장가 주문 대신 ‘슬리피지 허용 범위’를 극도로 낮게(예: 0.1%) 설정할 수 있습니다. 이는 “X%보다 불리한 가격으로는 거래를 체결하지 말라”는 명령입니다. 샌드위치 공격은 필연적으로 피해자 거래의 실행 가격을 악화시키므로, 이 한도치를 넘는 거래는 자동으로 실패 처리됩니다. 공격자는 가스비만 손실하게 되므로, 경제적 공격 유인이 사라집니다. 이 방법은 공격을 완전히 차단하면서도 사용자가 원하는 최대 손실 범위를 통제할 수 있는 강력한 도구입니다. 모든 대규모 거래 전에 이 설정을 확인하는 습관이 필요합니다.
결론적으로, 샌드위치 공격은 블록체인 생태계의 경제적 인센티브 구조에서 비롯된 복합적인 문제입니다. 단일 기술로 완전히 박멸하기는 어렵지만, 사용자의 주의적 실천, DApp 개발자의 안전 설계, 그리고 궁극적으로는 PBS와 같은 합의 계층의 구조적 개선이 다층적으로 결합될 때 그 위험을 현저히 낮추고 공정한 거래 환경을 구축할 수 있습니다. 디지털 포렌식 관점에서는 모든 트랜잭션이 블록체인에 영구적으로 기록된다는 점이 역설적으로 공격의 증거를 확보하고 대응 전략을 수립하는 데 결정적인 기반을 제공합니다, 지속적인 모니터링과 프로토콜의 진화가 키포인트입니다.
