以太坊:以太坊改进提案EIP-1559分析

如果以太坊改进提案EIP-15592得以实施，将成为用户在任何主流区块链竞标区块空间方式的最大改变。虽然拟议的规则相对简单，但该提案将对用户、矿工和钱包提供者带来重大变化，甚至会从整体上影响以太坊的安全性。本文将首先分解该提案的不同构成部分，以便深入讨论；之后将分析该提案与其设计目标的吻合程度；最后探讨可能存在的缺陷。设计目标

EIP-1559有四个设计目标：1改善用户体验比特币和以太坊等区块链平台使用的第一价格拍卖制度易于理解和实施，但却效率低下。最大的问题之一就是费用估算。EIP-1559试图通过对所有交易尽可能实施相同的费率来解决这一问题。在大多数情况下，用户只需决定是否支付费用，而不再决定出价多少。由于费用估算更加准确，这种做法有望降低手续费。2实施松弛机制(Slackmechanism)　区块空间的使用需求未必稳定。因此，一些区块使用程度尚未过半，而另一些区块已经人满为患。松弛机制将允许某些区块扩容，只要其他区块相对较小即可。如此一来，便可以实施更长期的平均区块大小限制，但同时允许各个区块之间存在大小差异。3提高安全性　当区块补贴用完?时，仅依靠交易手续费来保证安全性的区块链平台可能会遇到问题。EIP-1559试图将交易手续费和网络安全分离开来。交易手续费会被销毁，改为用更可靠的永久性区块补贴来激励矿工。4防止经济抽象(economicabstraction)　当用户可以使用任何代币支付交易手续费时，原生代币的储备状态和货币溢价将受到威胁。EIP-1559规定交易必须消耗特定数量的ETH，并希望由此增加经济抽象的难度。EIP-1559的作用原理：基本费+小费

大英博物馆现已接受以太坊购买其展品的NFT版本:1月16日消息，福布斯编辑Michael del Castillo发推表示，大英博物馆现已接受以太坊购买其展品的NFT版本，并且已与MetaMask和Fortmatic集成。花费148,000欧元就可以买到一幅数字葛饰北斋。[2022/1/16 8:52:20]

根据协议，用户需缴纳一笔叫做基本费的最低费用，该费用为提案的首个构成元素。由于协议无法阻止通过外部价格发现打包交易，所以最低费用制度通常无法实施。协议总是可以规定一个价格，但如果矿工和用户达成了一个更低的价格，则用户可以按协议向矿工付款，而矿工可以在协议外向用户退款。EIP-1559通过彻底销毁基本费用制度来解决上述问题，防止退款的发生。因为矿工收不到任何费用，因此用户必须以其他方式来激励矿工交易。那么从用户的角度来看，用户在提交交易时，必须设定好两个值：首先，用户需要确定一笔叫做GAS_PREMIUM的额外费用作为将交易打包进区块的标价。通常情况下，它必须足够高，才能补偿矿工叔块风险的边际增长。当网络拥堵时，它允许交易者之间进行原始的第一价格拍卖。其次，用户还需确定一个价格上限，代表他们愿意为交易打包进区块支付的最高金额。这一点有必要，因为实际上基本费每分钟都会上下浮动，并且所设费用上限不足的用户应当有机会被打包进后续的区块中。概括地说，基本费允许协议在不促成链下市场形成的前提下向用户收取一笔最低费用。它为提高区块空间利用机制的灵活性奠定了基础。

鱼池创始人神鱼：以太坊维持1800美元1至2小时，就有可能清算5亿美元的ETH:鱼池创始人神鱼发布微博表示，“姨太（以太坊）1800刀维持1-2h，就有可能清算500M刀的eth。” 据火币行情显示，ETH现报1971美元。[2021/6/21 23:54:16]

弹性的区块大小上限　　

区块大小的灵活性自然是越高越好，但如果区块大小不受控制，则会造成已知的激励问题。用更大的区块来提高叔块率的能力会鼓励矿工中心化。此外，必须控制验证成本，来维持网络去信任化的特性?。弹性区块大小机制应运而生。其目标是允许矿工仅以可证的成本来制造更大的区块。孤块率的提高本身并非可证成本，因为可以通过提高中心化程度来降低孤块率，但协议内的手续费销毁是可证成本。在EIP-1559中，矿工可以偶尔超过区块大小上限来应对突发需求，但仅限于有真正用户需求的情况。原始的基本费通过引入实际成本来阻止矿工通过垃圾交易扩充自己的区块。EIP-1559之所以有可能应对突发需求，是因为其用两个值取代了区块大小现有的硬上限：一个10mgas/区块的长期目标和一个20mgas/区块?的新硬上限。（相关补充说明请查看注释i)长期来看，网络会上下调整基本费，以达到理想的平均区块大小。当区块小于目标大小时，费用会逐渐下调来增加需求。当区块超出限制时，费用会逐渐增上调来减少需求。费用的变化程度由距10m的“距离”而定，但每个区块上下浮动的程度均不超过12.5％。总之，在基本费调整机制下，用户若想达到理想的区块空间利用水平，需支付的费用有可能更高，也有可能更低。预期效果

以太坊开发者提出EIP-3382提案以固定区块gas限制，而不受受矿工制约:以太坊开发者Philippe Castonguay提出EIP-3382提案，提议将区块Gas限制硬编码为每区块12,500,000 gas。更新块验证规则，如果Gas限制header字段不等于12,500,000，则区块无效。Philippe Castonguay表示，对区块气Gas限制进行硬编码，因为它是一个关键参数，需要网络达成共识，并且不受矿工的制约。Philippe Castonguay认为，以太坊的PoW和PoS设计都假设区块生产商（矿工）在财务上是理性的，但并没有假设矿工是仁慈的。但是，有一个例外，那就是矿工选择区块的Gas限制时，假定矿工关心链的长期健康和去中心化。实际上，区块gas限制是以太坊中唯一不是由节点一致性决定，而是由矿工选择的参数。这一决定最初是为了在必要时允许紧急改变区块Gas限制。大幅增加或减少这一参数都可能会产生严重的后果，这可能是不希望的。因此，这是一个关键参数，需要节点一致性，以避免少数参与者对网络其余部分施加任何突然的有害变化。[2021/3/16 18:49:37]

1改善用户体验　要评估用户和钱包提供者的用户体验，我们必须考虑系统在不同拥堵状态下的情况。无拥堵状态：每当区块低于20mgas的最大上限时，用户就没有理由支付最低值之外的小费。即便基本费随着时间的推移上下调整，也依然如此。如此一来，打包进区块就完全取决于基本费了。愿意同时支付基本费和最低小费的用户将被打包进下一个区块??（相关补充说明请查看注释ii)。只要没有拥堵，用户就能以固定价格购买区块空间。就好比你今天上亚马逊，会发现你中意的商品都标有固定价格，有别于拍卖中的竞价制度。用户看到标价后，要么接受交易，要么拒绝交易。如此一来，用户和钱包的费用估算就变得高度可预测了。用户甚至可以将费用上限设为低于当前基本费的某个金额，从而等费用降低时被打包进区块。偶尔拥堵的状态：当矿工在10Mgas以上的区块挖矿时，基本费就开始上升。实际上，它会一直上升，直到有一个10Mgas或以下的区块被开发为止。如果下一个区块的容量是10M，基本费就将稳定在当前费用所在的位置。如果下一个区块容量低于10M，基本费就会开始下降。理解这一点很重要。如果区块容量超出10m一段时间，交易就会变得非常昂贵，最终将需求拉低。那交易成本增长的速度有多快呢？假设在第0个区块的基本费为10亿wei/gas。并假设ETH的价格为240美元，一笔典型的21kgas的交易成本为0.0005美元。只需经过10个20Mgas的区块，交易成本就会增加至0.02美元。经过100个区块后，交易成本将增加至657美元。这就是指数增长的力量。

分析：以太坊需求蓬勃发展 暗示ETH可能在15％的回调后飙升:尽管过去几天以太坊下跌近15％，但但市场趋势表明，大多数投资者或至少一个大型交易商仍然相信以太坊将继续走高。加密货币和外汇基金三箭资本公司的Su Zhu观察到，4月10日，Bitfinex上有一个大型的以太坊购买区域，买家在159美元至162美元之间投入了令人2目结舌的250,000 ETH竞标价，相当于约4000万美元。同时，IntoTheBlock的指标也表明，以太坊 “大多是看涨 ”，而不是中立或看跌。此外，Reddit将推出基于以太坊的社区积分等新闻事件，也显示ETH的采用正在蓬勃发展。（Cryptoslate）[2020/4/12]

当区块接近20Mgas的上限时，有紧急交易的用户多半会参与到小费拍卖中来，因为协议已经没有一种二进制的方式来确定交易的优先级了。如此一来，网络拥堵时，协议就会退回现有的第一价格拍卖机制。即使在小费拍卖中，交易者仍可预测基本费的高低。如果基本费在区块0时的虚拟起始值为100，则它最多可以在T1时达到100*112.5％，在T2时达到100*112.5％^2，在T3时达到100*112.5％^3，依此类推。降费的情况也是如此。以初始值为100的基本费为例，图2的蓝色区域显示了其在未来的区块中可能达到的潜在水平。

独家 | Block Value Fund创始合伙人夏厦：若以太坊底部夯实 近期将迎来反弹:针对近期以太坊价格跳水的现象，金色财经就此事独家采访到Block Value Fund创始合伙人夏厦，在关于“以太坊暴跌将持续多久”这一问题上，他表示：“我认为现在以太坊的趋势正在一个逐步筑底的过程当中。我们判断它的价格底部在250美金左右。上方压力位在320美金左右。只要其底部夯实近期应该会迎来一波反弹。”[2018/8/22]

拥堵加剧的状态：由上文可知，EIP-1559允许在短时间内使用更大的区块。在需求剧增30分钟后，一笔21,000gas的简单交易的基本费将超过1,000美元。让基本费回归到更“正常”水平的唯一方法是开发10m以下的区块。试想一下，如果连续出现20mgas的100个区块。接前述示例，一笔交易的平均成本增加到了657美元。为了使基本费返回初始值，必须开发89个空块。或者，我们也可以开发183个5mgas的区块，或是371个7.5mgas的区块，依此类推。

因此，高度拥堵情况下的一种典型模式，就是一系列非常小或比较小的区块紧跟着一系列大的区块。这也合理，因为时间偏好高的用户现在可以提高他们的交易/挖矿速度。但是最终，基本费的上涨超出了交易者的需求，他们不得不等基本费再次下跌。换个角度来看，松弛机制将价值许多区块的容量从不久的将来带到了眼前。但它本身无法产生更多的容量，最终，借来的始终需要归还。2实施松弛机制　通过分析EIP-1559应对拥堵的方式，我们可以发现，其松弛机制与基本费在区块之间的最大变化金额密切相关。它调整得越慢，系统就能越好地处理交易需求的变化。这种变化的共同主题是昼夜循环或工作日-周末循环的周期性。就其目前的形式来看，EIP-1559不允许区块在夜间增大然后到白天变得更大，因为这些时间段太长了，会导致白天的费用飙升至数十亿美元，并相应地在晚上迅速下跌至接近于零。因此，松弛机制的作用范围为几分钟到半小时，超出此范围则无效。需求将区块大小往一个方向拉动的时间越长，基本费的上涨对其的反向拉动效果就越剧烈。3提高安全性　许多区块链平台都实行通货紧缩的货币政策，即它们发行的新币数量随时间的推移逐渐减少。当发行量下降至足够低的水平时，安全性就变为由交易手续费来支付。EIP-1559摒弃了这种仅靠收费来维持安全性的模式，因为大部分的交易手续费不会激励矿工，而是会被销毁。因此，可以说EIP-1559为矿工提供了一种永久性的区块补贴，来确保协议的安全。但是，更准确地说，它将永久性区块补贴的设计选项优化地更为妥当。原因是费用的销毁对货币的供应起到了通缩的作用，从而允许在不增加总供应的情况下在其他地方发行新币。由于有永久性区块补贴的协议为矿工带来了更稳定的收入来源，因此可以说EIP-1559对以太坊的长期安全性和稳定性有积极影响。4防止经济抽象　在EIP-1559之前，严格说来，交易手续费无须以ETH支付。虽然网络仅支持以ETH支付的费用，但理论上用户可以在带外以任何货币类型向矿工付费。但是，矿工也可以通过MEV间接地?获得付款。例如，矿工可以在不收取手续费的情况下将去中心化交易所的交易打包进来，因为他可以通过非法预先交易在其他地方赚钱。EIP-1559在很大程度上解决了这个问题。每笔交易的基本费部分都以ETH计算，并且总是会被销毁。在这种情况下，无论是谁付款，这些ETH都会从货币的供应中消失。矿工仍然可以自由选择基本费较低的交易，但前提是他必须支付与以ETH计算的区块补贴之间的差额。矿工在该区块中会赚取更少的ETH，但用户则会保留更多的ETH。因此这对于代币供应而言是一场洗礼，总有人必须以ETH支付交易手续费。之所以说EIP-1559“在很大程度上解决了这个问题”，是因为它可以防止对基本费的经济抽象。由于小费并没有被销毁，因此协议无法强行规定其支付方式或支付地点。结果就像是EIP-1559提出之前的同类链下市场。但是，如上文所述，在大多数情况下，用户没有必要支付最低值之外的小费。可能存在的问题

人们对EIP-1559的一个主要担忧是矿工是否可以并且是否愿意操纵基本费。当基本费为零时，由于没有销毁，因此矿工会收到用户的全部出价。也需切记，只有当区块空间供不应求时，才会开始小费拍卖。一旦费用接近于零，矿工可以简单地将费用永久保留在这个水平。如果他们从不在10mgas以上的区块挖矿，那基本费也绝不会增加。如果需求从不超过10m，那么矿工将获得全部费用。但是，对于矿工整体而言的最佳选择对矿工个体而言未必如此。这就是所谓的集体行动问题。如果区块的上限为10mgas，而有的用户需要在20mgas的区块进行交易，那么只需一个矿工就可以打破这种联盟，将支付小费的交易打包进来。要使基本费制度稳定地占据垄断地位，就需要一个矿工激活软分叉。在MASF中，超过50％的哈希率将保证忽略任何大于10Mgas的区块，从而激励那一小部分人来遵循这种新实施的规则。由于此攻击向量始终存在于任何网络上，因此我们目前不认为它是EIP-1559的特定风险。小结

由上文的分析可知，EIP-1559在很大程度上名至实归。它应该可以增加费用估算的可预测性，非常短的高度拥堵时期除外，因为此时系统会退回到已建立的第一价格拍卖模型。由于基本费会呈指数增长，从而限制需求，因此这些时期注定会持续数分钟。由于有了基本费这个有趣的构成元素，上述优点才有可能得以实现。该提案通过在协议中设置基本费这个最低费用，开辟了新的设计空间：从弹性区块大小到永久性区块补贴，再到更强的抗经济抽象能力，以及更好的拍卖模型。EIP-1559的前途一片光明，但这并不意味着它已经达到了最佳状态。我们仅仅评估了现有参数与其自身的设计目标的吻合程度。有必要对该机制的不同配置展开进一步研究。

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