以太坊区块链交易费用机制设计

由于基本费用随需求而增减，以太坊的流动率将是可变且不可预测的。另一方面，假设小费可以忽略不计，每个积木都会给最小的积木（积木奖励）带来大致相同的总报酬；以太坊网络的安全性随着总回报[10,14]的增加而增加，因此也应该保持相对稳定（以ET H价格计算的模函数）。与此同时，在l-在sm-oothed机制下，在现状下（目前每年约4%）的通货膨胀将是可预测的。在tead，矿工的总报酬将随基本费用产生的收益而变化，从而导致不可预测的安全水平（尽管永远不会低于1559机制）。最后，由于它的总回报是可变的l-平滑机制容易受到某些攻击向量的攻击，这些攻击向量在1559机制下是无效的，尤其是当l 它很小。例如，想象一下l = 一名矿工以异常高的交易费用开采一个区块。这笔意外之财将由下一个B区块的矿主获得；如果在这个关头的交易费用比R低很多，矿工MMO可以考虑试着把一个块箱扩展到孤儿B；如果其他矿工碰巧延伸了B以外的矿脉，m将有效地从m处窃取R的奖励。例如，建议选择一个较大的R值l （例如：。，l = 1000）以确保连续区块将获得几乎相同的总奖励。备注8.7（混合机制）1559和l-平滑的机制可以很容易地平衡矿工和ETH持有人的竞争担忧，以及保险和安全的可变性。例如，对于参数λ∈ [0,1]，一种机制可能会烧掉基本费用收入的λ部分，并将剩余的1- λ分数。

定理8.6和随后关于矿工共谋的讨论对于这种混合机制仍然有效。8.4 BEOS机制是第8.3节“预付款”设计理念的一个变体，也是由巴苏等人提出的。[11] 对于与1559机制不直接相关的交易费用机制。我们为他们的提案提供了一个稍微简化的版本，我们称之为BEOS机制（以提案人的名字命名）。有固定的区块大小，比如1250万天然气，并且没有基本费用。第一个关键想法是对区块内的所有交易收取共同价格（每un-it天然气），即包含交易的最低出价。然后，矿商收入是区块规模（天然气）乘以最低出价，这与[21]中针对交易费用占区块奖励主导地位的制度的低价攻击类似；有关进一步讨论，请参见第9.1节。包含交易，因此收入最大化的矿业公司可能会排除交易，以提高最低包含出价。例如，对于一个有三个交易空间的区块，以及一个包含三个交易的amempool，其出价分别为10、8和3，收入最大化的矿业公司将包括前两个交易，但不包括第三个交易（以赚取2×8=16的收入）。（参见示例5.16。）第二个关键想法是只自动收取最低交易费，例如，仅足以支付任何区块（几乎）未满的所有交易的天然气边际成本u。这一规则本身是无齿的，并导致了一种等效的机制，因为矿工可以使用虚假交易（所有交易都带有b标）将其最喜欢的最低b标b的全满区块扩展到最低b标b的全b锁。BEOS机制的最后一个关键理念是向前支付交易费，B区块的交易费收入在B的矿工和B区块的矿工之间平均分配l - 1次级区块。

因此，一个区块的矿工得到1/l 该街区交易费收入的一小部分，以及1/l 上一年度合并收入的一部分l - 因此，在南面1个街区l ≥ 2.虚假交易现在会带来成本：矿工支付全部交易费用，但只收回1美元/l 其中一小部分是收入。BEOS机制可以说比EIP-1559中提出的机制更简单，因为不需要跟踪基本费用。然而，它的博弈论保证要弱得多。虽然“预付款”的想法有助于阻止虚假交易，但BEO的机制并不普遍。随着用户数量的增加，这是“近似UIC”，也就是说，没有任何竞价策略比真实竞价产生更多的效用。这不是OCA证明（对于l ≥ 2） 出于同样的原因，第一次价格拍卖不符合OCA标准（提案8.4）。因此，从博弈论的角度来看，BEOS机制似乎与1559机制没有竞争力。8.5 Tiples机制：交易UIC和OCA证明1559机制使用tips在所有区块s中实现OCA证明（定理6.12），代价是在基础费用过低的区块中失去UIC条件（见第6.3.2节）。本节介绍了一种与交易相反的替代设计——一种始终是UIC和OCA认证的设计，但s区的基本费用过低。8.5.1 Tipless mechanism我们接下来定义Tipless mechanism，之所以称之为Tipless，是因为它本质上是1559机制，具有恒定的硬编码提示，而不是可变的和用户指定的提示。与1559机械装置一样，每个模块都有一个基本费用r=α（B，B，…，Bk）-1） 这取决于过去的区块，并被烧毁（或者，按照第8.3节的规定提前支付）。交易的创建者指定了费用上限，但没有小费。

该参数针对任何给定的基准价格诱导交易出价，这正是Lavi等人提出的“垄断价格”机制[37]；他们的动机是，在比特币的整体回报微不足道的未来，如何最大化交易费用（以牺牲经济效率为代价）所提供的安全性。这种机制是MMIC；是“近似UIC”，也就是说，随着用户数量的增长，真实竞价对用户来说是一种近似占主导地位的策略[37,58]；而且不是OCA证明（因为未能最大限度地发挥矿工和用户的共同效用）。Basu等人[11]证明，如果大量交易的i.i.d.估值来自支持有界的分布，则该机制会变得“近似MMIC”。namelybt=min{r+δ，ct}。（20） 这里δ是一个硬编码提示，用于激励矿工进行交易，例如，等于（或略高于）矿工的天然气边际成本u。Tiless机制和1559机制的最大区别在于用户指定参数的数量，以及它们相对于当前基本费用的解释，即用户可用的投标策略类型。无补贴机制的分配、支付和融资规则与1559机制的规则（定义6.1–6.3）在形式上是一致的。考虑到所有提示都是相同的，并且涵盖了矿工的边际天然气成本，分配规则（12）归结为尽可能用交易t和出价bt打包区块≥ r+δ。

包含交易的创造者每单位天然气支付r+δgwei，其中r燃烧，δ传输给矿工。8.5.2 Tiple ss机制的性质证明1559机制对近视矿工（MMIC）的激励相容性仅取决于该机制的分配、支付和燃烧规则的形式；它与交易出价设定的过程无关（见第6.4条）。因此，同样的证明同样适用于无Tips机制。定理8.8（无蒂机构是MMIC）无蒂机构是MMIC。现在考虑席费R的一个块是非常低的（DeNi 6.7），这意味着在R +δ的需求F或气体大于最大块大小G。在1559个机制中，愿意支付至少R+δ的交易的参与者必须通过它们的提示来竞争包含。因此，与首次价格拍卖（例5.22）类似，在这种情况下，机制对用户不兼容激励（UIC）——没有“明显的最佳参数”与交易关联。在tipless机制中，这样的转换创造者没有通过支付额外费用来区分自己的词汇。因此，即使在基础费用极低的区块，机械仍保持UIC。定理8.9（无Tips机制为UIC）无Tips机制为UIC。证明：修复链历史记录B，B，Bk-1和相应的基本费用r=α（B，B，…，Bk-1） ，以及一组事务。假设事务的创建者是t∈ T将其费用上限设定为其最大支付意愿，对应于bidb*（vt）=min{r+δ，vt}。

（21）其他出价会更好吗？对于低值反作用（vt<r+δ），每一个交替的bid^bt要么对t的效用没有影响，要么导致t包含在块中；后者只在^bt时发生≥ r+δ，在这种情况下，创建者的效用从0下降到（vt）-^bt）·gt<0。对于h IGH值事务（与vt）≥ r+δ），每一个备选出价^b都对创造者的出价没有影响。更一般地，硬编码的小费δ可以随着时间的推移，通过社会共识和硬叉，以与区块奖励相同的方式进行调整。1559机制的这种变体已在NEAR协议[5]中实现；进一步讨论见Hasu[29]。效用，或者，如果替代出价触发t的排除，则从非负数（vt）中删除其效用- R- δ） ·gt≥ 0比0。我们得出结论，（21）中的投标对于t’screator来说总是效用最大化的。此外，除了在需求快速增长的时期，tipless机制是OCA证明。定理8.10（无Tipless机制通常是OCA证明）固定链上的历史B，B，Bk-1和相应的基本费用r=α（B，B，…，Bk-1） ，以及一组r不太低的事务。δ=u时，无Tips机制是OCA证明。证据：矿工和用户对当前区块BkisXt的联合效用（9）∈Bk（vt- R- u）·gt。（22）因为T的r不太低，所以T与vt的交易消耗的总气体≥ r+u最多是最大块大小G。因此，通过精确地包含这些转换，可以最大化接头效用（22）。这个结果可以在链上实现（bt=min{r+u，vt}foreach t∈ 因此不能由OCA认可。备注8.11（Tipless机制并不总是OCA-Proof）当基本费用r过低（即使δ=u）时，Tipless机制通常不是OCA-Proof。

在这种情况下，分配规则指示制造商使用出价至少为r+u的交易尽可能完整地打包其区块。在基准费用过低的情况下，使区块规模最大化的此类交易的可行子集∈TGT通常不同于使联合效用最大化的可行子集∈T（vt）- R- u）·gt。然后，矿工和用户可以通过OCA严格增加他们的联合效用，而OCA包括后一部分交易（例如，安排转让，让矿工和用户平等分享联合效用的增加）。8.5.3无TISS机制的利弊也许支持无TISS机制而非1559机制的最大理由是它的简单性。在用户方面，有很多简化。事务t的创建者只需指定一个参数（费用上限ct），而不是两个参数（费用上限C和小费δt）。tipless机制（设置ct=vt）中的“明显最优出价”对于每个区块都是最优的，无论竞争交易的出价是什么。1559机制中的“明显最优出价”（设置ct=VT，δt=u）仅在基本费用不太低的区块中是最优的，如果r是非常低的基本费用，且价格r+δ的需求大于最大区块大小，则该公司通过尽可能将区块装满来实现收入最大化（因为每个交易的单位气体δ小费相同）。也就是说，矿工包括一组可行的交易，以最大限度地利用总天然气。

我们假设，如果两个或多个这样的可行集合之间存在平局，那么矿工会以一致的方式打破平局，而不受交易费用上限的影响。此外，投标策略b*（·）是fo OT29意义上的对称主导战略均衡。也就是说，建议的出价是b*（vt）无论其他出价是什么（即，即使其他出价与策略b建议的出价不同），都是t的创建者的效用最大化*(·)).例如，当G＝2和R+＝1时，考虑一个合格交易，其中VT＝2，GT＝1，另一个与VT＝1，GT＝2。只有在假设其他交易的出价以同样的方式设定之后。在矿商方面，收益最大化策略简化为最大化区块规模，同时仅使用出价至少为r+u（其中r表示当前基本费用）的交易。与此相关的是，矿工们没有足够的资源来迫使用户增加小费（参见脚注38）。该机制的缺点是什么？首先，硬编码的tipδ是另一个somewh随机参数，可能需要通过网络升级随时间调整。其次，当存在基础费用过低的区块时（由于需求快速增长），Ocaproof性就会崩溃。在这种情况下，人们可能会期望矿工和用户通过有效链协议模拟1559机制的链端。即使基本费用不太低，此类协议可用于满足交易创造者对特定区块位置的偏好（而不仅仅是包含）。8.6替代基本费用更新规则1559机制（第6-7节）的博弈论保证，以及easyfee估算和费用预扣（第8.1-8.3节）的不可分割性，强烈支持依赖历史的基本费用，从区块采矿者处扣除或以其他方式扣留的收入。

因此，在这一节中，我们考虑在这样的基础费用的LY设计。但是，到底应该如何根据区块链的历史计算基本费用呢？MMIC（定理6.4）、通常为UIC（定理6.8）和OCA证明（定理6.12）保证从第6节开始，无论基础费用如何设置。第7节中确定的矿工共谋障碍同样对基础费用应如何随时间变化提供了很少的指导。本节的目的是澄清当前EIP-1559规范（2）中更新规则中的假设，并确定几个试验轴。8.6.1评估更新规则区块的理想基本费用是当前成员池和区块规模的市场清算费用（见第3.1节）。理想的基本费用更新规则会神奇地猜测这个价格，并立即根据需求的突然变化进行调整。一个好的基本费用更新应该合理地接近这个神奇的更新，而不引入任何不适当的诱因，以鼓励矿工和用户操纵基本费用，或使其容易受到外部攻击。要求基本费用更新规则1。在需求骤增后合理快速地向上调整。2.在需求突然下降后合理快速地向下调整。3.调整速度足够慢，以避免对需求中微小或非常短暂的变化做出过度反应。4.不能被用户和/或矿工卡特尔以博弈论的方式操纵（参见第7.4.5节）。可能的反驳：既然已经有这么多这样的参数（例如，操作码气体成本[56]），还有一个是什么？取决于矿工如何选择打破符合条件的交易之间的联系，以纳入此类区块，也可能会出现连锁骗局（例如[38]）。

攻击者可以利用的费用。“相当快”有多快？“贵”有多贵？这些问题超出了本报告的范围，最好通过实验和社区讨论来回答。本节其余部分将根据这些标准评估EIP-1559 s pec中的更新规则，并提出一些可供探索的替代方案。8.6.2可分解更新规则原则上，区块B的基本费用r可以是区块链历史B、B、…、，Bk-1:r=α（B，B，…，Bk）-1).然而，在实践中，基本费用的计算不应过于繁重。这一点激发了下一个定义。定义8.12（可分解更新规则）如果更新规则α可以写成α（B，B，…，Bk），那么它是可分解的-1） =ζ（Bk）-1） ·α（B，B，…，Bk）-2） ，其中ζ是调整函数。定义8.12编码了两种不同的限制。首先，一个区块的基本费用应该仅取决于基本费用和最近区块的内容。其次，函数ζ的调整仅取决于最近的块Bk的内容-1且不基于其基本费用。例8.13（EIP-1559更新规则是可分解的）EIP-1559规范中的更新规则（2）可以用ζ（Bk）分解-1) = 1 +·g（Bk-1) - GTargetTarget, （23）式中g（B）=Pt∈BGT确定B区块的大小（天然气）和Gtargeta目标区块的大小（如12.5M天然气）。由可分解更新规则计算的基本费用可以用紧凑的产品形式表示。命题8.14（可分解更新规则的产品形式）如果α是具有调整函数ζ的可分解更新规则，且ris是生成区块B的基本费用，则对于每个区块链历史B，B，Bk-1，α（B，B，…，Bk）-1） =r·k-1Yi=1ζ（Bi）。（24）不可分解的更新规则更复杂，但可能有用。