以太坊:如何扩展DeFi吞吐量：Layer-One 篇（上）

如果你最近用过DeFi，最近高涨的交易费会令你瞠目结舌。如今，就以太坊交易而言，数十乃至数百美元的交易费实属稀松平常之事。在如此高昂的手续费下，只有巨鲸才能有利可图，更别提什么“让没有银行账户的人也能享受银行服务”、“让免许可型金融基础设施惠及所有人”等宏图伟业了。以太坊正在成为富人的聚集地。

如果是小额交易，手续费可能会超过交易金额的10%?

高昂的手续费表象之下的核心是?区块链可扩展性问题。这个问题太过臭名昭著，以至于有了自己的维基百科页面。这是当前区块链最主要的局限性，此外还有终局性时滞太大、抢跑交易、跨链互操作性等局限性。

我们想要创建一个能让所有价值自由流动的代币化世界，区块链的局限性会阻碍我们实现这一愿景。这就是为什么0xLabs组建了一个专门的研究工程师团队针对这些局限性开发解决方案。在本文中，我们将探索以太坊的局限性及其对DeFi用户的影响。我们还将简要介绍下一代区块链。在后续文章中，我们将探索另一类解决方案，并介绍我们自己解决DeFi需求的策略。

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首先，要知道以太坊交易的大小是以Gas消耗量来衡量的。交易会打包到区块中，大约每13秒出一个块。每个区块只能容纳有限的交易，因为有所谓的“区块Gas上限”。目前，每个区块的Gas上限是1200万。一个普通的ERC20代币交易需要消耗大约5万Gas。这就意味着，一个区块最多可容纳240笔代币转账操作，即，每秒可完成大约18笔交易。DeFi交易通常涉及多笔代币转账，以及其它记账操作，这会导致成本翻倍，并进一步限制吞吐量。Gas容量和出块时间意味着有源源不断的Gas可供交易使用。

我们先来看看以太坊诞生以来，Gas的供应量和使用量增长情况。

Gas使用量

每天，以太坊上都会新增大约6000个区块，容纳数十亿Gas的交易。这个数量一直在变化，并随着时间流逝而增长，主要是因为区块Gas上限增加。与此同时，随着以太坊上交易的数量和规模在不断增加，交易所消耗的Gas总量也在不断增加。

美国FDA政策蓝图：应研究如何利用区块链跟踪产品:金色财经报道，美国食品药品监督管理局（FDA）周一公布了一项针对食品安全的新计划，在发布的一份政策蓝图中引用了区块链技术在跟踪产品中的潜在作用。根据该蓝图文件，总体计划的主要组成部分是使用新兴技术来增强现有系统并构建新系统。文件称，当研究行业如何通过数字方式跟踪飞机、行程共享和包装货物的实时移动，或者企业如何利用大数据来识别趋势时，很明显，FDA和利益相关者应该研究如何利用新技术，包括但不限于人工智能、物联网、传感器技术和区块链。[2020/7/15]

回顾整个以太坊的发展史，Gas的供应量和消耗量如下图所示：

如图所示，在拜占庭、君士坦丁堡和缪尔冰川硬分叉发生前，Gas供应量都出现了锯齿状的骤降。这些都是以太坊难度炸弹，又称冰河世纪，所产生的影响。在冰河期，出块时间会呈指数型增加，导致每天挖出的块数量减少，每天的Gas供应总量也随之减少。当然了，这种情况是非常糟糕的，因此以太坊网络需要用硬分叉来恢复网络。难度炸弹的用意正在于此：引入改进措施，以免出现创新停滞的情况。由于君士坦丁堡硬分叉忘了重新设置难度炸弹，以太坊紧接着又引入了缪尔冰川硬分叉。之后的柏林硬分叉正在考虑改变这一机制。

动态 | 美国国防部将向国会提交“区块链技术如何增强美军工作”相关报告:今年晚些时候，美国国防部（DoD）将向国会提交报告，介绍区块链技术如何增强美军工作。价值技术协会（VTA）主席Jason Brett上周在拉斯维加斯举行的消费电子展（CES）上接采访时说，VTA将牵头要求国防部组织这样一个听证会。（Coindesk）[2020/1/16]

通过图中黑色部分的Gas使用量，我们可以看出2017年ICO热潮以来，以太坊的Gas使用量占Gas上限的60%以上。自此以后，Gas上限经过几次跃升，增长了四倍。每次跃升后，Gas使用量也出现相应增长。过去几个月来，以太坊的Gas使用量似乎卡在了Gas上限的95%上。

要想知道以太坊的Gas使用率为何无法超过95%，我们需要先了解空块和叔块。

空块和叔块

纵观以太坊的发展史，即使是在供不应求的情况下，以太坊的Gas使用量也没有超过Gas上限的95%。令人惊讶的是，剩余5%的gas都是以空块的形式被浪费了。空块是有规律的，大约每挖出20个区块就会有一个空块。在有付费交易等待打包的情况下，为什么还会有人挖空块？我们来看一下数据：

声音 | 华盛顿与李大学法学院教授：加密货币用途决定了如何监管:在美国众议院农业委员会昨日举办的加密货币听证会上，华盛顿与李大学法学院教授Josh Fairfield表示，加密货币的用途决定了如何对其进行监管。不同的人因为不同的目的而持有加密货币，有的为了消费，有的为了储存，有的为了投机，有的为了交易，有的随时改变主意，甚至在使用（消费或交易）加密货币之前，不知道其用途。Fairfield表示，一般情况下，加密货币作为个人财产持有和消费是没有问题的，只有交易和投机才会引发监管方面的担忧，尤其是一些从结构流程上看起来像是试图绕过某些监管的交易。[2018/7/20]

空块率随时间的流逝而稳定增长，目前在5%左右。所有矿池都有挖空块，因此不是恶意行为。真正的问题是，出块速度过快。如果挖出一个区块的时间少于6秒，这个块是空块的概率会成倍增加。

有一种解释是，矿工在收到一个新区块的区块头、但还没处理完整个区块时就开始挖下一个区块。这在比特币中叫作“简单支付验证”挖矿，可以让矿工立即开始挖下一个块，但是只能挖空块。一旦新的区块处理完成，矿工就可以开始打包并挖出下一个区块。可以证实这一解释的另一个证据是，如果同一个矿工连续挖出了两个区块，空块率就会降低25%。

肯尼亚成立了一个特别小组，研究如何利用人工智能和区块链等最新技术:肯尼亚成立了一个特别小组，研究如何利用人工智能和区块链等最新技术。“我们错过了互联网浪潮，赶上了移动技术……区块链是下一个浪潮，我们必须参与其中。”信息部部长约瑟夫·穆切鲁(Joseph Mucheru)表示，在其他用途中，区块链可以帮助组织政府存储的土地记录，这对那些想要购买、出售或核实有关土地信息的人来说，是一种持续性的保障。[2018/5/5]

除了挖空块之外，还有一种方法是在处理新区块的同时继续接着上一个区块挖矿。这就有可能导致多个新区块被挖出。如果这种情况发生在以太坊上，网络就会选出一个合法区块，并将其它区块视为叔块。挖出叔块的矿工会获得同样的区块奖励。叔块率非常稳定：

2018年，Gas使用量达到顶峰时，叔块率也达到了顶峰。那段时间，空块率也有增加，可能是因为矿工改变了策略。

虽然叔块率对以太坊可扩展性的影响不是很明显，但确实存在。拜占庭硬分叉中的EIP-100?调整了区块难度评估公式，将叔块计算在内。因此，叔块率越高意味着在矿工挖出的区块中，作为叔块被浪费的区块越多，作为合法区块被添加到最长链上的区块越少。具体表现为出块时间增加，每日Gas供应量减少。

无论是叔块还是空块，都是以太坊上重要的网络健康标志。二者中任意一者增加都意味着每日Gas供应量减少。对叔块率的分析是EIP2028和1559背后主要的研究内容之一。令人惊讶的是，这两个EIP都没有提到空块率，而且研究上存在方法上的缺陷。最好能采用恰当的统计方法来进行更严格的分析，并将叔块率和空块率都纳入考虑范围。

有一些方法可以用来降低空块率和叔块率。假设导致空块率和叔块率较高的根本原因是，由于网络和区块处理延迟，矿池无法获得最新状态。一种简单的方法是，让矿池变得更加中心化，将最新状态集中在一处。去中心化更高的解决方案是，使用bloxroute在矿池之间创建专属的互联通道。还有一种解决方案的灵感来自“间谍挖矿”，就是让矿池预先共享它们正在挖的区块。其它矿池就能针对每一个在挖区块准备好下一个区块，一旦某个矿池成功挖出了区块，其它矿池就知道下一个该挖哪个区块，并且马上切换过去。从更高层次来看，改进节点通信协议和处理算法也会带来帮助，或许也能带来一些收益。但是，正如我们所见，降低叔块率和空块率最多可以将每日gas供应量提高5%左右。

由此看来，gas上限是gas供应量的95%。那么，如果人们对gas的需求超过这一上限，会发生什么情况呢？

Gas价格

当以太坊用户对Gas的需求接近上限时，会发生什么情况？矿工可以随心所欲地选择交易进行打包。但是实际上，矿工会优先打包Gas价格高的交易，因为这会让他们的收益最大化，最终引发针对Gas的最高价格拍卖。

Gas价格已经成为完美的无弹性供给范例。?随着以太坊网络对Gas的利用率超过80%，向95%的上限直线靠拢，Gas价格就会出现大幅上涨。需求量增加只会推动Gas价格上涨，直至用户负担不起为止。让Gas价格下跌的唯一方法是，提高Gas供应量或降低用户对Gas的需求量。近期Gas上限的增加并不足以有效压低Gas价格。

乍看之下，人们对以太坊的兴趣增加，只会导致Gas价格上涨，不会导致以太坊的使用量增加。实际上，Gas价格高的交易会淘汰Gas价格低的交易。那些小额NFT交易会减少，大额的DeFi交易会增加。

EIP1559旨在让Gas供应量在较短的时间范围内更具弹性。在需求量高峰时期，会创建出较大的区块。这有助于平抑Gas价格，让交易更早被打包进区块。但是，这并不会改变长期中的无弹性供应问题。EIP1559实施后仍然会有一个长期不变的Gas上限。这就意味着，Gas价格将持续上涨，直至需求量足够小为止。此外，EIP1559实施后仍有用来支付给矿工、作为打包交易的报酬的激励机制。这就意味着，抢跑交易、Gas竞价之战和矿工抽取价值的问题依然存在。

图中数据代表被打包进下一个区块所需支付的最低价格。如果你愿意等久一点，Gas价格会低得多。从近期的历史数据来看，如果你愿意等待两分钟及以上，Gas价格就会下降。EIP1559有助于在降低溢价的同时加快交易的处理速度。

因此，达到Gas上限时，Gas价格就会上涨。那么，我们如何提高Gas上限？

原文链接:

https://blog.0xproject.com/scaling-defi-layer-one-7eeb24aca4f0

作者:?RemcoBloemen

翻译&校对:?闵敏?&?阿剑

标签：GAS以太坊区块链EFITOGASHI价格以太坊交易所币种有哪些区块链的四大核心技术99DEFI.NETWORK

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