PUNK:EIP-1559的经济分析综述_PUN

摘要：本文是对TimRoughgarden的这篇优秀研究论文的总结，概述了EIP-1559提案的内涵，重申了Roughgarden的"十大要点"，并尝试对论文中的论点进行更直观的解释。

背景介绍：以太坊交易?

(如果你对以太坊很熟悉，可以跳过这一部分）。)

像所有的计算机一样，以太坊区块链是一个状态机1，任何给定的以太坊状态都是由地址和账户状态之间的"简单"映射--账户状态只是一个账户存储的数据，而该账户是由一个唯一的地址控制。

地址到其相应账户状态的映射(来源：EthereumEVMillustrated.)

交易是改变这个全局状态的东西。交易指定了一个指令序列，通过以太坊虚拟机的执行来改变全局状态。(更准确地说，EVM是以太坊的状态转换功能的实现形式，在定义任何状态机时都是必要的。)

一个非常简单的状态机。其中圆圈代表状态，箭头代表状态转换。当然，以太坊的状态机要复杂得多,许多状态转换类型以操作码的形式实现，并可能有无限的状态1。

交易的创建者必须指定?gas限额和?gas价格。

Gas上限是交易对以太坊区块链施加的成本的度量。Gas价格表明交易创建者愿意为每单位Gas支付多少钱。例如，最基本的交易类型需要21,000单位的gas；更复杂的交易则需要更多的gas。通常gas价格反映了当前对EVM计算的需求，并且随着时间的推移发生数量级变化。

（注意：这篇文章中的所有引用都来自最初引用的文章

https://arxiv.org/pdf/2012.00854.pdf。）

交易创建者支付：gaslimit×gasprice。

一个区块是一个有序的交易序列和一些相关的元数据。

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Linea负责人：以太坊EIP-4844有望将Rollup成本削减逾90%:9月9日消息，Consensys的zkEVM Linea负责人Nicolas Liochon在韩国区块链周期间接受采访时表示，proto-danksharding（也被称为以太坊改进提案EIP-4844）有可能将Rollup成本削减逾90%。

Liochon解释说，Linea上交易成本仅相当于以太坊L1上成本的1/15，但Rollup成本仍较高。EIP-4844引入可以发送并附加到以太坊区块的数据块，其中存储的数据无法被以太坊虚拟机（EVM）访问，并设置为在指定的时间段后删除。这一创新有望大幅降低交易成本，解决数据可用性的核心问题，这一问题占到Rollup成本的95%。Liochon强调，Linea的Prover负责链下计算、验证、捆绑以及生成组合交易的加密证明，这些仅占总成本的20%。

此外，Linea希望成为适用于以太坊生态系统中各种DApp和解决方案的多功能zkRollup，以满足DeFi、游戏和社交应用的需求。[2023/9/9 13:28:48]

最大区块大小是任何区块可以包含的计算量的上限。目前，其上限设置为12.5Mgas；因此每个区块交易的理论上限约为1000笔。矿工负责选择交易并将其排序到区块中并提供工作量证明。

以下对于理解本文的其余部分很重要：

交易费用机制是协议的一部分，它决定了确认交易的创建者所支付的金额，以及获取这笔费用的对象。

当前的交易费用

当前以太坊网络交易采用最高价拍卖机制2。

来源：以太坊区块链的交易费用机制设计--EIP-1559的经济分析

这将导致"许多矿工将区块打包到最大区块大小，贪婪地优先处理gas价格最高的未决交易"。

EIP-1559:核心思想

在此可以找到正式以太坊改进提案#1559。

燃烧与历史相关的基础费用

每个区块都有一个由协议计算的底价，称为基本费用。支付基本费用是加入区块的前提条件。

基本费用只是前一个区块的一个函数。

所有来自基本费用的收入都被燃烧，也就是说，从ETH的流通总量中永久销毁。

以太坊分叉项目EthereumPow：分叉后将废除EIP-1559:8月10日消息，据以太坊分叉项目EthereumPow官方声明，分叉后的PoW以太坊不会继承目前基于每笔交易支付Base Fee的以太坊销毁机制EIP-1559。在合并更新升级之后，EthereumPow将与PoS链区分开来，目标是变得完全自治和自我维持且没有任何治理实体，该目标将在未来三年内实现。[2022/8/10 12:16:25]

可变区块大小

最大的区块大小翻倍，此时旧的最大区块将作为目标区块大小。

只要最新区块的大小分别大于或小于目标区块大小，就向上或向下调整基本费用。

提示

现在的交易不再是单一的gas价格，而是包括小费和费用上限。只有当交易的费用上限达到区块的基本费用时，交易才会被打包进入区块。

谁支付什么费用？如果基础费用为r的区块中，包含小费为δ、费用上限为c、gas限制为g的交易，则交易创建者需支付g·min(r+δ,c)ETH。

谁收到这笔款项？来自基础费用的收入被销毁，剩余部分转移给区块的矿工。

有趣的是，在阅读这些关键想法时，人们可能会认为它们是相当随意的，并且/或者这些"关键想法"中的一些与其他想法有点正交。事实并非如此。嗯，不是真的。这些想法是有内在联系的，正如你将在本帖的其余部分看到的那样。

有趣的是，在读到这些核心思想时，人们可能会认为它们相当随意，并且/或者其中一些“核心思想”与其他思想有些矛盾。当然，事实并非如此，这些想法有着内在的联系，正如您将在本文的其余部分看到的那样。

可变区块大小作为需求的代表

第一点：这些想法是有内在联系的，是动态调整块大小的概念。为什么要这样做？有一个简单的答案：当区块大小是动态时，开采的区块的实际大小可以被用作需求的代表。

EIP-1559的机制是使用过去的区块大小作为需求的链上衡量标准，大区块和小区块分别表示需求增加和减少。

公式的更新

建议更新每个区块的基本费用的公式为：

也就是说，在最大区块之后，基本费用最多增加12.5%，在一个空块之后最多减少12.5%。?的系数是相当随意的，一个"好"的系数可以使基本费用以适当的速度调整，以适应需求的下降/上升的峰值。

以太坊JavaScript库Ethers.js提出EIP-3540：EOF v1:4月7日消息，以太坊 JavaScript 库 Ethers.js 提出 EIP-3540：EVM Object Format (EOF) v1，目前正在审查中。EIP-3540 为 EVM 字节码引入了一种容器格式，使分离代码和数据更加干净；允许根据平台规则在部署时验证字节码；支持更轻松引入新的突破性更改功能。[2022/4/7 14:09:51]

十大要点

在此，我将重述Roughgarden论文中的"十大要点"，并对其背后的原因进行解读。

任何交易费用机制，无论是EIP-1559还是其他机制，都不可能大幅降低平均交易费用；持续的高交易费用是一个可扩展性问题，而不是一个机制设计问题。

下图是以太坊网络中计算的供需图的一个代表性例子?。

来源：以太坊区块链的交易费用机制设计--EIP-1559的经济分析

Roughgarden认为，所有天然气价格机制都可以被视为"为这个理想而努力"。也就是说，努力达到一个最接近该最佳交点的天然气价格。而这个交点完全由供求关系决定--与天然气价格机制无关。

注意，这完全独立于gas价格机制。供需线的交点是市场清算价格，即gas需求总量等于可用供应量时的价格。

Roughgarden认为所有gas价格机制都可以被视为“为这个理想而努力”，即努力达到最接近该最佳交点的gas价格。而这个交点完全由供求关系决定--与gas价格机制无关。

通过增加供应或减少需求来降低市场清算价格，从根本上说是一个可扩展性问题，而不是一个机制设计问题

EIP-1559应该通过可变区块大小的灵活性来减少交易费用的差异和用户所经历的延迟。

就像前面的"要点"中提到的，只要需求超过供应，交易费用就会很高。

那么，该提案的意义何在？为了使交易费用更可预测，从而使费用估算问题，即为交易选择最佳gas价格的问题，尽可能地简单明了。

从本质上讲，作者认为EIP-1559的主要好处是改善用户体验(UX)，通过他称之为“用户激励兼容性”的东西将用户体验正式化。为了使这篇博文相对“轻松”，我将跳过这种形式主义的细节，但论文中也提供了一个很好的直观类比：

以太坊JavaScript库Web3.js发布v1.5.0-rc.0，添加支持伦敦升级和EIP-1559支持:以太坊JavaScript库Web3.js发布v1.5.0-rc.0，添加支持伦敦升级和EIP-1559支持。

据悉，以太坊两个最常用JavaScript库是Ethers.js和Web3.js。

此前消息，以太坊JavaScript库Ethers.js发布v5.4.0，添加EIP-1559支持。[2021/7/22 1:09:41]

在亚马逊上购物要比在竞争激烈的房地产市场上买房子容易得多。在亚马逊上，不需要讲究策略，也不需要猜测自己；你要么愿意为货架产品支付所列价格，要么不愿意...

在准备购买一套房子并与其他潜在买家竞争时，你必须仔细考虑向卖家的出价。而且，不管你有多聪明，事后你都可能会对你的报价感到后悔--要么是因为你出价过低，被人PK掉，要么是因为你出价过高，支付的价格超过了你的心理价格。房子不需要卖给愿意支付最多的潜在买家，这是经济效率的损失。

苏富比的艺术品拍卖会。诚然，这不是我们正在处理的问题的完美类比：gas价格，但它确实是一个很好的图片，艺术界总是有趣的话题:)?图片来源：：ukartpics/AlamyStockPhoto

从本质上讲，当前的Gas价格竞价系统在市场上造成了很多“混乱”，因为交易创建者通常不会诚实地说出他们愿意的出价，并且他们的决定通常会受到其他人的影响。坦率地说，设定价格更直接，从而减少市场的混乱和低效率。

EIP-1559应该通过简单的费用估算来改善用户体验，除去需求快速增长的时期之外，以“明显的最佳出价”的形式。

论文中证实这一点的部分相当复杂，但本质上归结为证明所谓的“用户激励兼容性”。本节(6.3)中的证明表明1559机制通常用作“貼价机制”。需要注意的是，这在需求快速增长的时期并不成立，因为：

当基本费用过低时，用户必须通过他们的小费来竞争稀缺的区块空间，1559机制实际上又回到了最高价竞拍。

也就是说，在需求急剧上升期间，1559看起来就像当前系统并无差异。

在EIP-1559下，矿工按预期执行协议的短期激励与最高价竞拍拍卖一样强烈。

以太坊核心开发者eric.eth考虑创建EIP，以将区块奖励从2 ETH减少到1 ETH:以太坊核心开发者eric.eth表示，为了符合以太坊对最低必要发行量的承诺，已经开始分析我们为安全支付的费用（与对EIP-1234的分析一致）。eric.eth称正在考虑创建一个EIP，将区块奖励从2 ETH减少到1 ETH。

据悉eric.eth在EIP-1234中分析表示，区块奖励和向矿工支付的交易费用，是为了确保网络的安全。对比BTC和ETH网络，将区块奖励和交易费用都转换为美元，并跨时间进行比较。两者非常接近，有时ETH实际上向矿工支付的费用比BTC高。因此从不同区块链，很难比较网络安全和财务费用。因此使用市值作为衡量指标来分析网络是否向矿工支付了过高的价格。ETH市值金是BTC市值的34%，因此向矿工的支付是过度的（ETH和BTC矿工获得的奖励的美元价值接近，但ETH市值低），并证明减少区块奖励是合理的。

今日此前消息，矿工提出针对EIP-1559的提案EIP-3368，拟将当前区块奖励从2 ETH增加至3 ETH。[2021/3/13 18:42:09]

"按照预期"意味着：

矿工没有动机去制造虚假交易

矿工没有动机与链外用户勾结

这些论点在第6.2和6.4节中得到了正式证明。

在EIP-1559框架下，双花攻击、审查攻击、DOS攻击和长期收入最大化战略的博弈论障碍似乎与最高价竞拍一样强大。

对此的解释在第7.5节中有相当简洁的说明，但基本要点是：在EIP-1559下，"主要"攻击载体并不比目前的gas价格机制更容易被利用，因为它们是"可检测的，理论上是脆弱的，或两者兼而有之"。

EIP-1559至少应该通过燃烧交易费来适度降低ETH的膨胀率。

显然，更多的燃烧意味着更少的ETH流通。

面对链外协议带来的威胁，简单的费用估算和费用燃烧这两个看似正交的目标变得密不可分。

有意思的是，燃烧基本费用是1559机制的必要组成部分，否则，整个1559机制将等同于最高价竞拍；也就是现在这样。也就是说，如果对1559机制进行修改，使矿工赚取基本费用，那么将减少现行的gas价格机制。

我认为这是一个关键点，因为我已经多次看到别人的论点，认为EIP-1559与目前的机制相同，但情况并非如此，特别是由于燃烧的引入。

另外，有一个论点表明，基本费用在这个设计中也是必要的，因为简单地从最高价竞拍中燃烧费用被证明是次优的

备选设计方案包括向未来区块的矿工提前支付基本费用收入，而不是燃烧它们；以及用固定的小费取代用户设定的可变小费。

这点也是非常重要的。作者表明，研究论文中为EIP-1559提出的所有论据对其他几个备选设计也是成立的。

我将特别提到的一个备选设计方案是：向前支付基本费用。由于提议的费用燃烧机制，对EIP-1559的最大阻力来自矿工。

为了使区块的基本费用在经济上有意义，来自它的收入不能传递给该区块的矿工。也许在当前的EIP-1559规范中扣留这些收入的最简单方法是销毁这些收入，有效地向所有ETH持有者发放一次性退款。另一种解决方案是将这些收入转移给其他区块的一个或多个矿工。

这种对EIP-1559的替代/修改可能会影响矿工的意见。我有兴趣听到更广泛的讨论/辩论。

EIP-1559的基本费用更新规则有点武断，应该随着时间的推移进行调整。

关于基本利率更新函数，我已经在上面提到过。2倍的最大区块大小也是一个有点随意的"好"数字。更一般的，1559机制只需要满足几个条件，即：

与历史相关的基本费用，以及

烧掉或以其他方式扣留区块矿工的收入

关于过冲的插图。这张图片来自维基百科上关于过冲的文章，本意一个来自信号处理的话题，只是与目前的话题有点关系，可以用来辅助解释)

此外，Roughgarden还概述了基本费用更新规则所需的几个额外条件：

在需求突然激增后，合理地迅速向上调整。

调整速度足够慢，以避免对小的或非常短暂的需求变化作出过度反应。

不能由用户和/或矿工组成的卡特尔以博弈理论从容操控。

攻击者的成本很高。

“相当快”是多快？“贵”到底有多贵？这些问题，最好通过实验和社区讨论来回答。

可变大小的区块使一个新的攻击载体成为可能：用一连串最大区块来压倒网络。

存在的一种可能性是，"攻击性的矿工卡特尔"创造一连串最大区块，以创造需求冲击，然后推动用户增加小费。这种情况成本很高，也可以通过使用更大的区块来缓解。

注意事项

愤怒的矿工

但是，真的有足够的证据来证明，矿工勾结的危害性在EIP-1559下不会比现在更糟吗？

似乎大多数矿工一直反对EIP-1559。?这是因为他们认为燃烧会损失他们一部分利润，这是可以理解的。这带来了许多问题，最关键的可能是：如果大多数矿工拒绝包含EIP-1559的升级，那么这个更新能否真正实施？这是否会导致网络中的另一个分叉？

还有一些攻击载体是"脆弱的游戏"--例如，将区块大小保持在一定水平，人为地减少供应--然而，只要被激怒的矿工足够多并且成功地串通起来，就有可能实施这种本来"脆弱"的串通策略。

然后总有人问有一个问题：这对更广泛的社区有什么影响？我不认为更广泛的区块链社区会以积极的态度看待协议变更的纷争和分叉。

我想借此机会再次强调TimRoughgarden建议的EIP-1559的变体："预付基本费用"，也许这可以提供一个亟需的中间地带？

结论

EIP-1559可能不会导致平均gas价格下降。

EIP-1559可能会通过简单的费用估算和较少可变的gas价格来改善用户体验。

从传统博弈论的角度来看，EIP-1559提供了与当前天然气价格选择机制在某些假设下相同的安全保证。

这方面的注意事项是：由足够多的心怀不满的矿工引起的更大的矿工勾结可能会破坏这些结论所依据的一些更传统的博弈论假设。足够多的对手能否破坏我们的博弈论假设？并成功实施否则“脆弱”的勾结策略？

我们能否对Roughgarden的EIP-1559的变体："预付基本费用"进行广泛的讨论？也许这可以提供一个亟需的中间地带？

参考文献

:Togettechnical,Ethereumisactuallyan?infinite?statemachine:?https://medium.com/@samuel.brooks/blockchain-the-infinite-state-machine-ffc39f32e182

:There’salotofinterestingresearchaboutfirst-pricedauctions(andauctionsingeneral,see:?auctiontheory).Inparticular,alotofmajortechcompaniesthatrelyonadrevenuehaverecentlyswitchedfromsecond-tofirst-pricedauctions:?https://digiday.com/media/buyers-welcome-auction-standardization-as-google-finally-goes-all-in-on-first-price/

:Therearesomeimportantcaveatstothis.WiththeriseofDeFi(DecentralizedFinance),therehavebeenincreasingcasesofminerscensoringandreorderingtransactionsinordertoprofitviaarbitrage(andother)opportunitiespresentonDeFiapplications.SeeSectionV-B“ThreatsfromMinerExtractableValue”here:?https://arxiv.org/pdf/2101.08778.pdf

:Thedemandcurvelikelyisn’tlinear,butit’snotrelevantforthisargument;i.e.theargumentholdsforany-shapeddemandcurve.

:Roughgardenadds:“Forexample,typicallayer-1scalingsolutionslikesharding,inwhichdifferentpartsoftheblockchainoperateinparallel,increasetransactionthroughputandthereforedecreasethemarket-clearingprice.Typicallayer-2scalingsolutionslikepaymentchannelsandrollups,whicheffectivelymovesometransactionsoff-chain,decreasedemandforEVMcomputationandlikewisedecreasethemarket-clearingprice”.

:?https://medium.com/ethereum-cat-herders/eip-1559-community-outreach-report-aa18be0666b5

原文链接：https://medium.com/coinmonks/economic-analysis-of-eip-1559-a-summary-afac46533928

字数：3000

作者：Sa?aMili?

译者：@blcold

翻译机构：DAOSquare

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