以太坊区块链交易费用机制设计

如果矿工提交了一份虚假的交易，我们可以假设F Bk，因为创建并排除虚假交易是没有意义的。事实上，Vickrey拍卖会规定收取最高的失利出价，而不是最低的胜利者出价。前者是外链的，因此在区块链环境中无法实现，而后者是链上的，通常足够紧密。出价8并执行Vickrey拍卖（前两个真实交易包括在拍卖交易中），其净收入跃升至2×8=16。备注5.17（可信机制）MMIC的定义（定义5.14）与Akbarpour和Li的可信机制概念密切相关[9]。直觉上，一种机制是可信的，如果负责执行它的代理没有可信的效用。例如，例5.16证明Vickrey拍卖在这个意义上是不可信的。Akbarpourand Li[9]研究了单发（又称“静态”）机制和需要大量资金的机制（如升序拍卖）；前一种类型对于区块链交易费用机制更为实用。

有趣的是，[9，Th eorem 3.7]中的一个主要结果是，出价空间受到外部限制的首次价格拍卖是唯一静态可信的机制。本报告中出现的所有MMIC机制——t-价格拍卖（例5.15）、1559机制（定理6.4）和第8.5节的无条件机制（定理8.8）——都可以被视为具有不同限制竞价空间的首价拍卖。回到第一价格拍卖的现状，例5.15中的论点强调了它们的两个属性：（i）排除分配规则所建议的实际交易会严格降低短视效用；（ii）包括虚假交易不会增加近视矿工的效用。下一步，我们将追求房地产（ii）的更强版本。5.3.3γ-昂贵的交易费用机制房地产（ii）的更强版本将说明，与排除真实交易一样，虚假交易会显著降低myop ic miner效用。当最大区块大小限制为b inding（作为虚假交易，然后取代真实交易）或当边际成本u较大时，首次价格拍卖具有这种stron-Ger特性。否则，矿工可以在区块内的任何额外空间进行虚假交易，而无需付出巨大成本。下一个定义将这种更强的属性形式化（ii）。定义5.18（γ-昂贵的交易费用机制）TFM（x，p，q）是γ-昂贵的，如果在链历史B，B，Bk-1、内存池M、伪事务F和b锁Bk M∪ 如果是矿工，Bk的虚假交易会使近视矿工的能力（5）降低至少γ单位的气体：u（F，Bk）≤ u(, Bk∩ M） |{z}实用程序，带有假txs- γ·Xt∈Fgt{z}假txs的成本。[9]中的结果假设一个计算上无限的拍卖人。

Ferreira和Weinberg[26]探讨了假设一个计算有界的拍卖商和密码安全哈希函数的存在，可能会有哪些可靠的机制。首次价格拍卖对应于出价空间[0，∞); 1559机制的投标方案{“无投标”}∪ [r，∞),其中r是区块的基本费用；投标空间{“无投标”，r+δ}的无TIPS机制，其中r是blo-ck的基础费用，δ是p协议定义的硬编码tip。例如，首次价格拍卖是u-昂贵的，其中u是矿工天然气的边际成本，对于任何γ>u的价格拍卖，都不是γ-昂贵的。我们将在后面看到（推论6.5），EIP-1559中提出的交易费用机制对于较大的γ值通常是γ-昂贵的，从这个意义上说，更积极地惩罚虚假交易。5.4激励相容性（用户）下一步，我们正式确定TFM在理论上是合理的，从用户直觉的角度来看，在创建新交易时存在“明显的‘最优出价’”。这也是我们对“良好的用户体验”的定义，即简单的费用估算（见第4节）。5.4.1用户效用功能回顾第5.1节，交易的价值VTT是交易创造者愿意为其包含在当前区块中而支付的最高天然气价格。我们假设用户出价是为了最大化其净收益（即包含价值减去包含成本）。为了解释提交给mempool M的交易t的不同可能出价，我们使用M（bt）来表示将交易t与bid BTM相加的结果。为了简单起见，我们假设当前mempool中的每个Transaction都有一个不同的创建者。定义5.19（用户效用函数）适用于TFM（x、p、q）、链上历史记录B、B、。

，Bk-1和mempool M，即交易t的发起人的效用/∈ M的价值和投标价格（bt）：=及物动词- pt（B，…，Bk）-1，Bk）|{z}向矿工支付的款项（每气体单位）- qt（B，…，Bk）-1，Bk）|{z}费燃烧（每气体单位）· gt（6）如果t包含在Bk=x（B，…，Bk）中-1，M（bt））和0，否则。在（6）中，我们强调了效用函数对用户直接控制的参数的依赖性，即与事务一起提交的出价。我们假设一个交易创造者能够最大化（6）中的效用函数。5.4.2竞价策略和事后N灰平衡。因此，“简单的费用估算”应该意味着“明显的”竞价策略是最优的。从形式上讲，投标策略是功能b*这说明a标为b标*（vt）作为交易价值vt函数的交易。投标策略仅是价值的函数（交易创建者已知），而不是竞争性交易提交的投标（不知道）。例如，在第一次价格拍卖中，一个看似合理的竞价策略是降低一个人的出价，但不要太高，可能是通过设置b*（vt）=.75vt对于所有vt。虽然事务t的创建者对x、p或q没有直接控制权，但其出价bt嵌入在M（bt）中，因此可以影响Bk=x（B，…，Bk）-1.M（bt））。这反过来会影响pt（B，…，Bk）-1，Bk）和qt（B，…，Bk）-1，Bk）。例如，无论xt（B，…，Bk）-1，M（bt））=1通常取决于bt相对于M中竞争交易的出价是否较大。竞价策略也可能取决于区块链历史（例如，对于EIP-1559，根据当前的基本费用）。为了进行单区块博弈论分析，我们可以将历史视为固定的，并在符号中抑制这种依赖。假设我们有一个“明显的”投标策略b*（·）供用户使用。

以这种显而易见的方式竞标“总是最优”是什么意思？答案由对称事后纳什均衡（对称EPNE）的概念形式化。直观地说，显而易见的竞价应该最大限度地提高用户的效用，只要所有其他用户也以显而易见的方式竞价。定义5.20（对称事后纳什均衡（对称EPNE））确定TFM（x，p，q）和链上历史B，B，Bk-1.A投标策略b*（·）是一个对称的后纳什均衡（对称的EPNE），如果对于每个成员池M，所有交易的出价都是根据该策略设置的，并且对于每个交易t/∈ M的价值为vt，投标价为b*使t的创造者的效用最大化。关键是，遵循投标建议b*对称EPNE的（vt）不需要对M中的竞争交易进行推理，只需要相信其b ID是根据对称EPNE的投标建议设置的。我们现在可以从用户的角度定义一个TFM，使其与激励兼容，前提是始终有一个明显的对称EPNE形式的竞价策略。定义5.21（用户激励相容性（UIC））TFM（x，p，q）对用户具有激励相容性（UIC），如果对于每个链上历史记录B，B，Bk-1，有一个对称的概念。在本报告中，我们根据UIC条款5.21确定了“费用估算简单的机制”和“用户体验良好的机制”。例5.22（首价拍卖不是UIC）首价拍卖不容易推理，因为它们不是UIC。

直觉上，效用最大化的出价取决于其他人出价的精确数值，而不仅仅取决于他们遵循特定出价策略的定性知识。例如，考虑一个有一个交易空间的块，一个具有值Vt＝10的事务T，并且假设除T以外的所有事务使用相同的投标策略B。*（vs）=.75·vs.如果任何交易的Vs6=t的最高值为10，则任何此类交易的最高出价将为7.5，t的创建者的效用最大化出价将为7.51。如果其他最高值为8，则最优报价为6.01；等等关键的一点是，交易中包含的最佳出价不仅是该交易价值的函数，也是竞争性交易价值的函数（即使假设所有的出价都是使用已知的出价策略设定的）*(·)).因此，从精确的意义上讲，一价拍卖不会以易于遵循的最佳出价建议的形式提供“良好的用户体验”。我们将在后面看到（定理6.8），EIP-1559中提出的交易费用机制是UIC，但在需求快速增长的时期除外。5.5有效-连锁协议第5.3节中的博弈论保证涉及攻击，即通过包括虚假交易，或更普遍地偏离预期的“对称”分配，来攻击A锁定的内容，指的是明显的投标策略b*（·）对于每个交易t都是一样的。一个更强大的概念是主导战略均衡，其中b*（vt）是t的创建者的最佳选择，无论其他用户做什么。在EIP-1559（见备注6.10）中提出的交易费用机制中，“明显出价”不是一种主导策略均衡，但它是一种带有硬编码提示的变体（见定理8.9和注释56）。通过交易费用机制）。

本节讨论了在单个区块的时间尺度上也可以实施的不同类型的攻击，即矿工和用户之间的共谋协议。回想一下，如果总的交易量∈对于可行的交易集T和aminer m，最大区块大小G.definition 5.23（有效链协议（OCA））以及T的创建者和m规范之间的有效链协议（OCA）：（i）投标向量b，其中BTB表示将随交易提交的投标∈ T（ii）每个交易的创建者提供的每个气体单位ETH交易τt∈ T给矿工m。在OCA中，交易t的每一个创造者同意在将τtper单位天然气转移给矿工供应链的同时，向链上交易t提交一份投标书；然后，min-er同意开采包含T中交易的ablock B（B）（带有链上投标B）。示例5.24（移动支付链）为了感受OCA，想象一下第一次价格拍卖，其中50%的收入被烧掉，另50%被转移给矿工。（另请参见第8.2节。）矿工和用户可能会进行如下勾结：1。用户在链上出价为零，并在标准首价拍卖中传达他们将要出价的内容。2.矿商保留75%的交易（有效链）出价，其余25%退还给这些交易的创造者。在定义5.23的符号中，这是OCA（b，τ），其中b=0，τt=0.75b′t，其中b′t表示t的创造者在其t价拍卖中的出价，而不收取费用。与竞标b′的“诚实”连锁结果相比，矿工获得的收入增加了50%，用户享受25%的折扣，这两者都是以牺牲网络为代价的。给定一个TFM（x，p，q）和链上历史记录B，B，Bk-1，t的创建者从这样一个OC A（b，τ）中的效用由（6）的右边给出，减去它转移给矿工：（vt）- pt（B。

，Bk-1，B（B））- qt（B，…，Bk）-1，B（B））- τt）·gt。（7） （不属于T的用户收到的效用为零。）矿工的效用由收到的链上付款和链上付款之和减去产生的成本得出：Xt∈T（pt（B，B，…，Bk-1，B（B））+τt- u）·gt。（8） 将这些实用函数相加，每个转换一个∈ T，再加上矿工的一个，导致OCA（b，τ）：uT，m（b，τ）：=Xt中各方享有的共同效用∈T（vt）- qt（B，…，Bk）-1，B（B））- u）·gt。从联盟的角度来看，用户向矿工（thept’s和τt’s）的链上和链外支付仍在联盟内，因此取消；费用燃烧（qt）转移到联盟之外（网络），因此是一种损失。因此，OCA的重点是使联合效用最大化，即协议或矿工成本不会损失的交易价值。定义5.25（联合公用事业公司）用于主要历史记录B、B、，Bk-1、模块BkisXt的Miner和用户的联合实用程序∈Bk（vt- qt（B，B，…，Bk）-1，Bk）- u）·gt。（9） 我们认为矿工和用户的行动是为了最大限度地发挥他们的共同效用。通过使用transfer s，矿工和用户可以以任意方式在他们之间拆分这个联合实用程序。因此，在分析OCA时，我们可以关注采矿者和被排除交易的创造者的共同效用（9），而不必担心它们之间以及被排除交易的创造者之间如何划分。如果每个OCA都有同样好的链上结果，那么TFM就是OCA证明。对于一组交易U和这些交易的出价b，我们用U（b）表示对应的Mempool。定义5.26（OCA-Proof）TFM（x，p，q）是OCA-Proof，如果，f或链上的每个历史记录B，B。

，Bk-1和未完成交易的集合U，存在投标b*对于Usuch的交易，对于产生的链上结果Bk=x（B，B，…，Bk-1，U（b）*)),Xt∈Bk（vt- qt（B，…，Bk）-1，Bk）- u）·链上结果的gt |{z}联合效用≥ 每个可行子集T的uT，m（b，τ）（10） 换句话说，如果TFM不是OCA证明，那么在某些情况下，矿主和用户可以共同实现更高的联合效用，并且在定义适当的tr和SFER后，比任何链上结果都更高的个人效用。直观地说，首价拍卖是OCA证明，因为连锁支付可以由连锁出价替代。下一个示例正式验证了定义5.26。示例5.27（第一价格拍卖是OCA证明）考虑一套交易U和设置B*t=每t的VT∈ U然后，因为QF是全零效用（例5.8），分配规则XF最大化的目标（4）与联合效用（9）相同。因此，链上结果与投标b的联合效用*不能被任何亚奥理事会批准。备注5.28（OCA-证明和费用燃烧）对于EIP-1559中提出的交易费用机制中的费用燃烧的原因和方式，OCA是最大的博弈论驱动因素。例如，在首价拍卖中增加费用会破坏其OCA-p屋顶（第8.2节）。同时，由于OCAs的原因，依赖历史的基本费用是不存在的，除非来自该费用的收入被烧掉或以其他方式从矿工那里扣缴（第8.1节）。例如，假设一个OCA通过将六个用户的效用分别增加1个，同时将矿工的效用减少5个，从而增加联盟的联合效用。

然后，可以调整OCA转账，以便所有参与者在单独效用中严格享有更高的收益，例如，通过从每个用户向矿工发送额外的收益。额外的转移也可用于严格提高Bk区块中排除的交易的创造者的效用。6对1559机制与近视矿工的正式分析本节调查EIP-1559中提出的交易费用机制的范围，1559机制满足第5节中确定的三种博弈论保证（MMIC、UIC和OCA证明）。第6.1节将第2.3节中的机制描述转化为第5节中介绍的形式主义。第6.2-6.4节证明，该机制始终是MMIC和OCA的证明，并且是UIC的，除非在需求快速增长的时期。1559机制的博弈论保证。短视的矿工被激励遵循预期的分配规则，并被严格禁止在区块中包含虚假交易。2.除了在需求突然大幅飙升的时期外，对用户来说，存在“明显的”最优出价：将交易费用上限设定在其价值上，并将天然气边际成本的小费支付给矿工。矿工和用户永远无法通过有效的协议来改善他们的共同效用。6.1 1559机制回顾第2.3节，在1559机制中，每个区块都与一个基本费用相关联，该费用由过去区块的历史确定，与当前区块的内容无关；通过α（B，B，…，Bk）进行wedenote-1） 下一个区块的基本费用由特定的故事B、B、…、，Bk-1.