GAS:以太坊改進提案EIP-1559分析

如果以太坊改進提案EIP-15592得以實施，將成為用戶在任何主流區塊鏈競標區塊空間方式的最大改變。雖然擬議的規則相對簡單，但該提案將對用戶、礦工和錢包提供者帶來重大變化，甚至會從整體上影響以太坊的安全性。本文將首先分解該提案的不同構成部分，以便深入討論；之后將分析該提案與其設計目標的吻合程度；最后探討可能存在的缺陷。設計目標

EIP-1559有四個設計目標：1改善用戶體驗比特幣和以太坊等區塊鏈平臺使用的第一價格拍賣制度易于理解和實施，但卻效率低下。最大的問題之一就是費用估算。EIP-1559試圖通過對所有交易盡可能實施相同的費率來解決這一問題。在大多數情況下，用戶只需決定是否支付費用，而不再決定出價多少。由于費用估算更加準確，這種做法有望降低手續費。2實施松弛機制(Slackmechanism)　區塊空間的使用需求未必穩定。因此，一些區塊使用程度尚未過半，而另一些區塊已經人滿為患。松弛機制將允許某些區塊擴容，只要其他區塊相對較小即可。如此一來，便可以實施更長期的平均區塊大小限制，但同時允許各個區塊之間存在大小差異。3提高安全性　當區塊補貼用完?時，僅依靠交易手續費來保證安全性的區塊鏈平臺可能會遇到問題。EIP-1559試圖將交易手續費和網絡安全分離開來。交易手續費會被銷毀，改為用更可靠的永久性區塊補貼來激勵礦工。4防止經濟抽象(economicabstraction)　當用戶可以使用任何代幣支付交易手續費時，原生代幣的儲備狀態和貨幣溢價將受到威脅。EIP-1559規定交易必須消耗特定數量的ETH，并希望由此增加經濟抽象的難度。EIP-1559的作用原理：基本費+小費

距以太坊Shapella升級僅剩約1小時:金色財經報道，數據顯示，距以太坊Shapella升級僅剩約1小時（當Epoch為194048時升級，目前Epoch為194036）。當前估計所有驗證者在信標鏈上可提取的獎勵為1,131,613ETH。[2023/4/13 14:00:16]

根據協議，用戶需繳納一筆叫做基本費的最低費用，該費用為提案的首個構成元素。由于協議無法阻止通過外部價格發現打包交易，所以最低費用制度通常無法實施。協議總是可以規定一個價格，但如果礦工和用戶達成了一個更低的價格，則用戶可以按協議向礦工付款，而礦工可以在協議外向用戶退款。EIP-1559通過徹底銷毀基本費用制度來解決上述問題，防止退款的發生。因為礦工收不到任何費用，因此用戶必須以其他方式來激勵礦工交易。那么從用戶的角度來看，用戶在提交交易時，必須設定好兩個值：首先，用戶需要確定一筆叫做GAS_PREMIUM的額外費用作為將交易打包進區塊的標價。通常情況下，它必須足夠高，才能補償礦工叔塊風險的邊際增長。當網絡擁堵時，它允許交易者之間進行原始的第一價格拍賣。其次，用戶還需確定一個價格上限，代表他們愿意為交易打包進區塊支付的最高金額。這一點有必要，因為實際上基本費每分鐘都會上下浮動，并且所設費用上限不足的用戶應當有機會被打包進后續的區塊中。概括地說，基本費允許協議在不促成鏈下市場形成的前提下向用戶收取一筆最低費用。它為提高區塊空間利用機制的靈活性奠定了基礎。

報告：自第一季度末以來部署在以太坊上的智能合約數量增加了40%以上:金色財經報道，Web3開發平臺Alchemy的一份報告顯示，盡管以太坊價格自2022年初以來下跌了約60%，但自第一季度末以來，部署在以太坊上的智能合約數量增加了40%以上。雖然DeFi總價值鎖定 (TVL) 下降了 69%，NFT交易量比去年第三季度下降了 88%，但2022年以太坊庫的安裝量卻增加了178%。

Alchemy增長主管Jason Shah表示，從數據中最大的收獲是價格不再是進入該領域的唯一誘因。相反，開發人員涌向Web3以獲得技術能力。我認為最好的表現是軟件開發工具包 (SDK) 和智能合約的使用量在去年增加了一倍多。數據還顯示，9 月份部署了17,736個智能合約，創下月度歷史新高。Shah將此歸因于以太坊合并以及對在新的權益證明鏈上構建去中心化應用程序的熱情增加。[2022/10/14 14:26:47]

彈性的區塊大小上限　　

區塊大小的靈活性自然是越高越好，但如果區塊大小不受控制，則會造成已知的激勵問題。用更大的區塊來提高叔塊率的能力會鼓勵礦工中心化。此外，必須控制驗證成本，來維持網絡去信任化的特性?。彈性區塊大小機制應運而生。其目標是允許礦工僅以可證的成本來制造更大的區塊。孤塊率的提高本身并非可證成本，因為可以通過提高中心化程度來降低孤塊率，但協議內的手續費銷毀是可證成本。在EIP-1559中，礦工可以偶爾超過區塊大小上限來應對突發需求，但僅限于有真正用戶需求的情況。原始的基本費通過引入實際成本來阻止礦工通過垃圾交易擴充自己的區塊。EIP-1559之所以有可能應對突發需求，是因為其用兩個值取代了區塊大小現有的硬上限：一個10mgas/區塊的長期目標和一個20mgas/區塊?的新硬上限。（相關補充說明請查看注釋i)長期來看，網絡會上下調整基本費，以達到理想的平均區塊大小。當區塊小于目標大小時，費用會逐漸下調來增加需求。當區塊超出限制時，費用會逐漸增上調來減少需求。費用的變化程度由距10m的“距離”而定，但每個區塊上下浮動的程度均不超過12.5％。總之，在基本費調整機制下，用戶若想達到理想的區塊空間利用水平，需支付的費用有可能更高，也有可能更低。預期效果

Jake Chervinsky：以太坊合并沒有使ETH看起來更像一種證券:金色財經報道，美國非盈利組織區塊鏈協會政策主管Jake Chervinsky在社交媒體上稱，不是法律建議，但真正了解美國證券法的人會告訴你，以太坊合并不僅沒有使ETH看起來更像一種證券，而且事實上是一個重大的降低風險事件。

金色財經此前報道，美國證券交易委員會（SEC）主席Gary Gensler表示，股權證明（PoS）加密貨幣可以被視為證券，其中包括在周四完成向PoS系統轉變后價值2000億美元的以太坊網絡。[2022/9/16 7:02:07]

1改善用戶體驗　要評估用戶和錢包提供者的用戶體驗，我們必須考慮系統在不同擁堵狀態下的情況。無擁堵狀態：每當區塊低于20mgas的最大上限時，用戶就沒有理由支付最低值之外的小費。即便基本費隨著時間的推移上下調整，也依然如此。如此一來，打包進區塊就完全取決于基本費了。愿意同時支付基本費和最低小費的用戶將被打包進下一個區塊??（相關補充說明請查看注釋ii)。只要沒有擁堵，用戶就能以固定價格購買區塊空間。就好比你今天上亞馬遜，會發現你中意的商品都標有固定價格，有別于拍賣中的競價制度。用戶看到標價后，要么接受交易，要么拒絕交易。如此一來，用戶和錢包的費用估算就變得高度可預測了。用戶甚至可以將費用上限設為低于當前基本費的某個金額，從而等費用降低時被打包進區塊。偶爾擁堵的狀態：當礦工在10Mgas以上的區塊挖礦時，基本費就開始上升。實際上，它會一直上升，直到有一個10Mgas或以下的區塊被開發為止。如果下一個區塊的容量是10M，基本費就將穩定在當前費用所在的位置。如果下一個區塊容量低于10M，基本費就會開始下降。理解這一點很重要。如果區塊容量超出10m一段時間，交易就會變得非常昂貴，最終將需求拉低。那交易成本增長的速度有多快呢？假設在第0個區塊的基本費為10億wei/gas。并假設ETH的價格為240美元，一筆典型的21kgas的交易成本為0.0005美元。只需經過10個20Mgas的區塊，交易成本就會增加至0.02美元。經過100個區塊后，交易成本將增加至657美元。這就是指數增長的力量。

數據：近24小時以太坊上Dex交易量約為6.36億美元:據歐科云鏈OKLink數據顯示，截至今日18時，近24小時以太坊上去中心化交易所總交易量約為6.36億美元。其中交易量排名前五的分別是Uniswap V2 2.85億美元，環比下降4.2%； Curve 1.12億美元，環比下降40.32%；0x協議0.77億美元，環比上升15.99%；Tokenlon 0.57億美元，環比上升17.99%以及1inch 0.51億美元，環比上升23.64%。[2020/10/23]

當區塊接近20Mgas的上限時，有緊急交易的用戶多半會參與到小費拍賣中來，因為協議已經沒有一種二進制的方式來確定交易的優先級了。如此一來，網絡擁堵時，協議就會退回現有的第一價格拍賣機制。即使在小費拍賣中，交易者仍可預測基本費的高低。如果基本費在區塊0時的虛擬起始值為100，則它最多可以在T1時達到100*112.5％，在T2時達到100*112.5％^2，在T3時達到100*112.5％^3，依此類推。降費的情況也是如此。以初始值為100的基本費為例，圖2的藍色區域顯示了其在未來的區塊中可能達到的潛在水平。

動態 | 以太坊創始人Vitalik Buterin被巴塞爾大學授予榮譽博士學位:據coindesk報道，以太坊創始人Vitalik Buterin剛被巴塞爾大學授予榮譽博士學位。[2018/11/30]

擁堵加劇的狀態：由上文可知，EIP-1559允許在短時間內使用更大的區塊。在需求劇增30分鐘后，一筆21,000gas的簡單交易的基本費將超過1,000美元。讓基本費回歸到更“正常”水平的唯一方法是開發10m以下的區塊。試想一下，如果連續出現20mgas的100個區塊。接前述示例，一筆交易的平均成本增加到了657美元。為了使基本費返回初始值，必須開發89個空塊。或者，我們也可以開發183個5mgas的區塊，或是371個7.5mgas的區塊，依此類推。

因此，高度擁堵情況下的一種典型模式，就是一系列非常小或比較小的區塊緊跟著一系列大的區塊。這也合理，因為時間偏好高的用戶現在可以提高他們的交易/挖礦速度。但是最終，基本費的上漲超出了交易者的需求，他們不得不等基本費再次下跌。換個角度來看，松弛機制將價值許多區塊的容量從不久的將來帶到了眼前。但它本身無法產生更多的容量，最終，借來的始終需要歸還。2實施松弛機制　通過分析EIP-1559應對擁堵的方式，我們可以發現，其松弛機制與基本費在區塊之間的最大變化金額密切相關。它調整得越慢，系統就能越好地處理交易需求的變化。這種變化的共同主題是晝夜循環或工作日-周末循環的周期性。就其目前的形式來看，EIP-1559不允許區塊在夜間增大然后到白天變得更大，因為這些時間段太長了，會導致白天的費用飆升至數十億美元，并相應地在晚上迅速下跌至接近于零。因此，松弛機制的作用范圍為幾分鐘到半小時，超出此范圍則無效。需求將區塊大小往一個方向拉動的時間越長，基本費的上漲對其的反向拉動效果就越劇烈。3提高安全性　許多區塊鏈平臺都實行通貨緊縮的貨幣政策，即它們發行的新幣數量隨時間的推移逐漸減少。當發行量下降至足夠低的水平時，安全性就變為由交易手續費來支付。EIP-1559摒棄了這種僅靠收費來維持安全性的模式，因為大部分的交易手續費不會激勵礦工，而是會被銷毀。因此，可以說EIP-1559為礦工提供了一種永久性的區塊補貼，來確保協議的安全。但是，更準確地說，它將永久性區塊補貼的設計選項優化地更為妥當。原因是費用的銷毀對貨幣的供應起到了通縮的作用，從而允許在不增加總供應的情況下在其他地方發行新幣。由于有永久性區塊補貼的協議為礦工帶來了更穩定的收入來源，因此可以說EIP-1559對以太坊的長期安全性和穩定性有積極影響。4防止經濟抽象　在EIP-1559之前，嚴格說來，交易手續費無須以ETH支付。雖然網絡僅支持以ETH支付的費用，但理論上用戶可以在帶外以任何貨幣類型向礦工付費。但是，礦工也可以通過MEV間接地?獲得付款。例如，礦工可以在不收取手續費的情況下將去中心化交易所的交易打包進來，因為他可以通過非法預先交易在其他地方賺錢。EIP-1559在很大程度上解決了這個問題。每筆交易的基本費部分都以ETH計算，并且總是會被銷毀。在這種情況下，無論是誰付款，這些ETH都會從貨幣的供應中消失。礦工仍然可以自由選擇基本費較低的交易，但前提是他必須支付與以ETH計算的區塊補貼之間的差額。礦工在該區塊中會賺取更少的ETH，但用戶則會保留更多的ETH。因此這對于代幣供應而言是一場洗禮，總有人必須以ETH支付交易手續費。之所以說EIP-1559“在很大程度上解決了這個問題”，是因為它可以防止對基本費的經濟抽象。由于小費并沒有被銷毀，因此協議無法強行規定其支付方式或支付地點。結果就像是EIP-1559提出之前的同類鏈下市場。但是，如上文所述，在大多數情況下，用戶沒有必要支付最低值之外的小費。可能存在的問題

人們對EIP-1559的一個主要擔憂是礦工是否可以并且是否愿意操縱基本費。當基本費為零時，由于沒有銷毀，因此礦工會收到用戶的全部出價。也需切記，只有當區塊空間供不應求時，才會開始小費拍賣。一旦費用接近于零，礦工可以簡單地將費用永久保留在這個水平。如果他們從不在10mgas以上的區塊挖礦，那基本費也絕不會增加。如果需求從不超過10m，那么礦工將獲得全部費用。但是，對于礦工整體而言的最佳選擇對礦工個體而言未必如此。這就是所謂的集體行動問題。如果區塊的上限為10mgas，而有的用戶需要在20mgas的區塊進行交易，那么只需一個礦工就可以打破這種聯盟，將支付小費的交易打包進來。要使基本費制度穩定地占據壟斷地位，就需要一個礦工激活軟分叉。在MASF中，超過50％的哈希率將保證忽略任何大于10Mgas的區塊，從而激勵那一小部分人來遵循這種新實施的規則。由于此攻擊向量始終存在于任何網絡上，因此我們目前不認為它是EIP-1559的特定風險。小結

由上文的分析可知，EIP-1559在很大程度上名至實歸。它應該可以增加費用估算的可預測性，非常短的高度擁堵時期除外，因為此時系統會退回到已建立的第一價格拍賣模型。由于基本費會呈指數增長，從而限制需求，因此這些時期注定會持續數分鐘。由于有了基本費這個有趣的構成元素，上述優點才有可能得以實現。該提案通過在協議中設置基本費這個最低費用，開辟了新的設計空間：從彈性區塊大小到永久性區塊補貼，再到更強的抗經濟抽象能力，以及更好的拍賣模型。EIP-1559的前途一片光明，但這并不意味著它已經達到了最佳狀態。我們僅僅評估了現有參數與其自身的設計目標的吻合程度。有必要對該機制的不同配置展開進一步研究。

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