以太坊:一文探討區塊空間競爭如何扭曲交易打包時間?

原文作者：Tripoli

原文編譯：0x11，ForesightNews

本周早些時候，我在以太坊基金會舉辦的RedditAMA上提出了一個問題，其中一個回答引起了我的注意：

我期待看到合并后交易打包時間的改變！理論上合并后平均打包時間應該降低約二分之一，因為下一個區塊的預期時間現在是6秒，而之前是13秒，更規律的打包時間也減小了峰值。根據我的個人經驗，如今的交易打包速度非常快，甚至與EIP-1559之后、合并之前的那段時間相比也是如此。看看數據具體的數據會很有趣。-/u/vbuterin

比特幣區塊時間動態被研究得更多，數據可用性更高。因此，我將把以太坊的工作量證明轉移到比特幣上進行分析。這兩個系統非常相似，主要區別在于難度調整將比特幣的平均出塊時間保持在10分鐘，而以太坊的平均出塊時間保持在13秒左右。

CertiK：Manta Network項目Discord服務器已被入侵:金色財經報道，據CertiK監測，Manta Network項目Discord服務器已被入侵，有黑客發布虛假空投鏈接。在團隊確認已重獲對服務器的控制之前，請勿點擊任何鏈接。[2023/6/4 11:57:00]

然而，區塊時間平均值是一個巨大的簡化。媒體經常將比特幣礦工稱為一群解決復雜數學問題的計算機，但事實并非如此。解決這個詞隱含的意思是，這類主流類比表明采礦設備不斷接近解決方案，但這不是加密挖礦的工作方式。最簡單的散列類比是拋硬幣并嘗試連續77次正面朝上。不正確的散列不會提供有意義的進展，這是賭徒謬誤的一個版本：所有散列都是獨立的，當散列失敗時就沒有進展。

嘗試的獨立性和由此導致的缺乏進展被描述為失憶。不管上一個區塊已經過去了多長時間，比特幣礦工發現下一個區塊的可能性總是一樣的：下一個區塊出現的平均時間總是在10分鐘后。

XPLA為FTX受損用戶設立1960萬美元救濟基金提案獲批準:2月3日消息，以 Web3 游戲為重點的區塊鏈 XPLA 宣布一項針對 FTX 破產事件的治理提案（Relief Fund Support）獲得批準，XPLA 將設立一個總規模 1960 萬美元的救濟基金，為受到 FTX 破產影響的 XPLA Token 個人持有者提供支持。根據提案內容，價值 1960 萬美元的 XPLA Token 將會從儲備錢包分配至救濟基金合約中，Token 轉移流程預計將于 3 月完成。據悉，XPLA 是首個針對 FTX 破產為其 Token 持有者提供救濟的區塊鏈項目。[2023/2/4 11:46:37]

如果你對比特幣區塊間隔方差的數據感興趣，JamesonLopp幾年前寫了一篇很棒的文章。簡單來說就是，忽略源自非常快速出現的區塊的邊緣案例，區塊間隔遵循指數概率分布。

分析師：Coinbase Q4收入將下跌75%至6.215億美元:金色財經報道，Coinbase公司CEO Brian Armstrong在社交媒體上表示，他預計Coinbase 2022財年的收入將不到2021財年的一半。

由于利率上升以及經濟前景不佳，加密貨幣年內遭遇暴跌，并導致了包括Voyager Digital、Three Arrows Capital、Celsius、FTX在內的加密行業巨頭爆雷。根據分析師預期，Coinbase Q4收入將下跌75%至6.215億美元。今年至今，Coinbase股價下跌了80%以上。[2022/12/19 21:52:58]

為了討論交易打包時間，我們需要在分析中添加另一層。天真的說法是，當比特幣交易被提交時，它應該被包含在下一個區塊中，該區塊平均會在10分鐘內完成；因此，打包時間應為10分鐘。在實踐中，區塊空間的競爭本質扭曲了打包時間并挑戰了可交換性的假設。

數據：DeFi協議中的TVL已跌破1000億美元，較去年12月跌去68%:9月27日消息，CryptoRank數據顯示，今年9月份DeFi協議中的總鎖倉價值（TVL）已跌至963億美元，較2021年12月份的高點（3038億美元）下降了68.3%。DeFi協議中的TVL在過去30天內下降了10%，從一個月前的1060億美元下降到目前的963億美元。其中，以太坊網絡仍在DeFi領域占主導地位在繼續，其占整個DeFi TVL的58.46%。（Finbold）[2022/9/27 22:33:28]

下圖顯示了2022年9月2日待處理交易的攀升。圖表中的每個斷崖或下降都表示發現了一個新區塊并處理了一批最有價值的交易。為了方便，網格豎線以10分鐘為間隔，既比特幣平均出塊時間。

該圖顯示了區塊發現中的非典型但并非罕見的差距。從10:?20到12:?18?，只發現了兩個區塊，而不是預期的十二個。

雖然在10:?20發送12sat/vB交易似乎是安全的，但它可能直到13:?00才被處理，至少8個，可能多達11個區塊。延遲的兩個來源是區塊時間方差和不對稱時間信息，即較晚提交的交易具有額外信息的優勢，并且能夠支付更大的費用以跳過交易隊列。

從緩慢發現的區塊中隨機抽取樣本并分析其中包含的交易，在交易提交時間和包含在下一個區塊中的交易相對密度之間出現了一個清晰的模式。慢速區塊包含的交易來自緊接在發現區塊之前的時間倉，比來自緊接在前一個區塊之后的時間倉多出大約50%?。

與此形成鮮明對比的是，如果我們查看快速區塊，則提交時間的分布要均勻得多。這表明在快速區塊中的時間競爭沒有意義。

大多數區塊都可以很快發現，所以這有什么關系嗎？

如果我們計算預期出塊時間，長尾區塊的貢獻其實出奇的大。如果計算平均出塊時間但忽略20或30分鐘這樣的異常值，則預期的出塊時間將下降到6-8分鐘。

關于打包時間，區塊空間的時間競爭基本上忽略了這些長尾塊。例如，我們假設超過20分鐘的交易被新的更高費用的交易取代，那么進入第一個區塊的交易的平均打包時間理論上應該下降到只有6分鐘。

實際上，并沒有下降到6分鐘。我們在慢速區塊分布中看到交易沒有被完全替換，但我預計第一個區塊打包時間可能在8-9分鐘范圍內，而不是天真的10分鐘近似值。

進一步計算被替換的交易將需要比本文提供的更全面的數據分析，結果可能是多峰諧波分布。

回到權益證明以太坊，假設非競爭性區塊空間，不變的12秒區塊間隔表明平均打包時間為6秒。

然而，以太坊區塊空間競爭異常激烈。

即使區塊間隔不變，我們似乎也看到了強烈的時間競爭，甚至超過了比特幣長尾區塊空間的競爭。所有這些都在幾秒鐘內發生，每12秒重復一次。

那么，打包時間是否更短？我想這將取決于如何定義打包時間。如果以太坊上的第一個區塊是在區塊間隔的最后幾秒內提交的交易占主導，那么我不清楚方差的下降是否會產生有意義的差異。另一方面，如果我們談論的是單筆交易，其優先費用足以確保交易包含在內，那么預期的打包時間應該從13秒減少到6秒。

注解：指數概率分布的方差與區塊時間的平方成比例，因此比特幣區塊時間的方差是以太坊PoW區塊的(?600/13)^?2=2130倍。也許這可以解釋為何對以太坊區塊時間的分析相對缺乏。該指標假設以太坊不處于硬分叉的時間窗口，在硬分叉時間窗口，出塊時間開始呈指數增長，以迫使礦工采用這種變化。截至撰寫本文時，?30天的平均哈希率為2.5075億TH/s，因此在一個10分鐘的區塊中有250.75?×E?6?×E?12?×(?60?×?10)=1.5?E?23次哈希嘗試。為了找到一個硬幣翻轉等效物，我們采用一個以2為底的對數，它等效于76.9次連續的硬幣翻轉。該樣本中的慢速區塊是在2022年12月22日至2023年1月12日之間發現的偽隨機序列，包含40個塊，區塊間隔時間在42到75分鐘之間。該樣本中的快速區塊是在2022年12月22日至2023年1月12日之間發現的一個由86個區塊組成的偽隨機序列，區塊間隔時間在2.5分鐘到6分鐘之間。如果我們由于驗證者的錯誤而忽略空塊，則不變。不幸的是，合并前數據似乎不可靠，盡管這可能只是由于區塊空間的超級競爭性質加上區塊時間差異而造成的，我沒有足夠的信心發布它。

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