以太坊区块链交易费用机制设计

对于一个合理的自然示例，假设我们要限制任何给定块A的基本生命周期费用：示例8.15（滑动窗口不可分解）考虑基础费用更新取决于最近的更新。l 块，用于some参数l （例如，100或1000）：α（B，B，…，Bk）-1） =r·k-1Yi=k-lζ（Bi），其中k被假定为至少l + 1和ζ兰德分别表示初始基本费用和调整函数。因为基本费用的变化取决于进入滑动窗口的区块（e上最近的一个）和离开该风的区块（从l + 1），此更新规则不可分解。备注8.16（可分解更新规则的振荡行为）M.Ferreira、D.Moroz和M.Stern（个人通信，2020年10月）指出，在某些病理场景中，可分解更新规则可能在两个基本费用之间振荡，而不是收敛到市场清算基本费用，即使在需求稳定的时期也是如此。例如，考虑这样一个规则，它满足满足ZED（B）=最大大小块B和席胡（B）=空块B的假设。假设当前基数费用是R，并且有巨大的反作用记忆库，其费用上限都在区间[1.1R，1.4R]中发生。（假设所有提示都可以忽略不计。）接下来会发生什么？因为所有交易都愿意支付当前的基本费用r，所以r是一个过低的基本费用，下一个采矿者将生产一个最大尺寸的区块。因此，基本费用将从r tor跳到r tor，此时没有交易愿意支付基本费用！下一个矿工别无选择，只能生产一个空区块，基本费用将退还给r。

基本费用r和r之间，以及最大大小和空块之间的这种振荡原则上可以继续。考虑到在指定传输的IDD参数时可能使用的工具和考虑因素的多样性，这种振荡行为在实际部署中可能很常见。如有必要，以太坊客户可以明确地向这些参数中注入随机性，以避免此类病理结果。注意到不可分解的更新规则可能值得尝试，我们现在将关注点缩小到可分解的规则。8.6.3调节功能应取决于什么？设计可分解的upd ate规则归结为设计其附加函数ζ。根据假设，此函数仅取决于最新块Bk的内容-1.原则上，函数ζ（B）可以以任意复杂的方式依赖于B的内容。在E IP-1559调节函数（23）中，ζ（B）仅取决于总气体g（B）=Pt∈B在B中，没有任何关于其反作用的更细粒度信息。虽然很容易想象替代性调整功能，但必须注意激励措施。作为一个警示性的故事，考虑一个ADJ函数，它试图通过对块B中的事务的依赖来消除可变大小的块。在当前EIP-1559规范（23）中的调整函数，这样的振荡最终将停止，尽管可能只是在大量区块之后（取决于交易的出价集中程度）。例8.17（将投标纳入调整功能）在本设计中，目标区块大小和最大区块大小相同（例如，12.5M天然气）。如果一个区块B的尺寸小于最大值，则调整函数满足ζ（B）<1，并且下一个区块的基本费用降低（如EI P-1559）。

对于完整的块B，调整函数考虑最小值（或平均值，或中值，或…）区块中事务的提示。如果该统计接近0，则基本费用保持不变（ζ（B）=1）；如果其显著大于0，则基础费增加（ζ（B）>1）。问题出在哪里？当当前的基本费用过低时，用户或矿工不会因串通而降低。例如，假设矿工和用户将小费市场转移到了连锁店，类似于命题8.4的证明。用户和矿工对paym项目是在供应链上还是在供应链上是不同的，因为无论哪种方式，燃烧费和天然气成本都是相同的。但现在链上的小费都是0，基本费用不会增加。备注8.18（OCA-证明与矿工共谋）例8.17中的效力链协议并未违反OC A-p屋顶（用户和矿工与OCA的效力相同，但并非严格地优于OCA），因此与上述事实并不矛盾，即1559 m机制无论其基本费用如何计算，仍具有IMOSCA证明。然而，例8.17中的OCA确实表明，1559机制的这种变体鼓励了最令人担忧的协调矿工策略（第7.4.6节）——一种以牺牲网络为代价，有利于矿工的策略，可能无法检测到，并且在博弈论上是稳健的。更一般地说，示例8.17说明了如何使用OCA来计算将附加到区块交易的出价合并到调整功能中的任何尝试。

考虑到这些危险，EIP-1559中的调整功能仅取决于包含的事务所消耗的气体，这并不奇怪，而且如果可以安全地使用任何附加信息，这是显而易见的。8.6.4调整功能的功能形式即使在提交一个仅与块大小有关的调整功能后，该功能的形式和p参数仍具有灵活性。EIP-1559调整功能（23）中的选择似乎相当随意，是实验的主要候选对象；我们将提供一些可能的替代方案。根据假设，我们现在正在考虑ζ（B）=f（g（B））形式的更新规则，其中f是非变量实值函数，g（B）=Pt∈TGT决定了b锁b的大小。对于f-big block s，只有非减损功能是明智的选择，建议超额需求，基础费用应该增加，而小区块则应该降低。任何连续的此类函数实际上都是“目标区块大小”，表示气体阈值GTargetsch，即f（Gtarget）=1。f应该有什么函数形式？当前的EIP-1559规范使用了一个调整函数（23），其形式为f（x）=1+h（x），（25），其中h是一个线性函数，h（Gtarget）=0。线性函数因其简单性而具有吸引力，但非线性函数h很可能在第8.6.1节列出的竞争目标之间取得更好的平衡。V.Buterin（个人通讯，2020年10月）提出了另一种函数形式，其动机是当x很小时（其中e=2.718…是欧拉数）：f（x）=eh（x），（26），其中h是一个在Gtarget等于0的递增函数。当以产品形式（24）编写时，具有这种形式调整功能的可分解更新规则在美学上尤其吸引人：α（B，B。

，Bk-1） =r·k-1Yi=1ζ（Bi）=r·k-1Yi=1eh（g（Bi））=r·exp（k）-1Xi=1h（g（Bi）））。例如，插入函数h（x）=（x- G目标）/8G当前EIP-1559规范中规定的目标：α（B，B，…，Bk-1） =r·exp（k）-1Xi=1g（Bi）- GTargetTarget)= r·exp（Pt）∈B∪···∪Bk-1gtGtarget- （k）- 1)!).最终表达式表明，该基准费用仅取决于目前消耗的天然气量（以及区块高度k和初始基准费用r），而不取决于该天然气在过去区块s的分配方式。EIP-1559中提出的调整函数（23）不具有该属性；例如，大小等于目标的两个区块保持基本费用不变，而空区块后跟大小为目标两倍的区块（反之亦然）具有将基本费用乘以的累积效果。备注8.19（与泰勒近似妥协）指数函数在数值上不如多项式方便。（25）中的调整函数可视为指数调整函数（26）的近似形式。一种自然的折衷方法是使用指数函数的泰勒级数建议的二次多项式近似：f（x）=1+h（x）+h（x）。例如，插入函数h（x）=（x- Gtarget）/8gtarget提供了一个新的调整函数：ζ（B）=1+·g（B）- GTargetTarget+（g（B）- g目标）g目标。8.6.5选择变化率——从EIP-1559中提出的调整函数（23）中跳出来的一个“幻数”是的系数，它控制基本费用从一个区块到n个区块的变化速度。更一般地说，一个重要的设计问题是调整函数ζ（B）的最小值和最大值（分别在（23）和中）。

目标应该是在第8.6.1节中列出的要求之间达成平衡。系数ofin（23）意味着一系列最大大小的块（目标大小的两倍）将在不到1.5分钟内使基本费用翻倍（假设平均每13–15秒[2]），并在不到5分钟内将其增加一个数量级。一系列的空区块将以类似的、略快的速度降低基本费用。因此，对于持续数十分钟或更长时间的需求冲击，基本费用应该有足够的时间进行调整。基本费用不会对短期的需求冲击做出太大反应，尽管需求的突然增加可以通过可变大小的区块（参见E x ample 3.3）提供的额外粗略数据来缓解。总的来说，为了平衡第8.6.1节中的前三项要求，系数的初始选择以及基本费用的最小和最大变化似乎与任何情况一样好。然而，在1559机制的实验和部署获得更多数据后，显然应该重新考虑这种设计选择。席席费的最大变化率的一个原则性的方法是考虑一个攻击矿工的卡特尔，力图用一系列最大的块来压倒网络（参见，第八节中的第f1个目标）。例如，考虑（23）中的调节函数，假设最小基极费用为1 GWe，最大块尺寸为25M气体。从最低可能的基本费用开始，并假设在此期间的所有区块都由卡特尔最小化，这种“双全区块攻击”的五分钟通常至少需要|{z}最大区块大小（gas）×Xi=1我-1 |{z}第六区块的基本费用（gwei）≈ 1.9以太；30分钟大概需要250万日元×Xi=1我-1.≈ 275000 ETH，或高达1.65亿美元，汇率为600美元/ETH；等等

对于给定持续时间的双全阻塞攻击，类似的计算可用于逆向工程，使基本费用与目标成本的最大变化率接近。备注8.20（可变块大小与可变块创建速率）短（例如五分钟）双全块攻击似乎不太可能对以太坊网络造成重大损害，前提是解决了现有的漏洞对敌对构建块的攻击[49]。在给定的时间段内，一个连续的两个完整块在网络上施加的负载与同一时间段内的2个目标大小的块大致相同。由于区块是通过泊松过程而非确定性有效创建的，以太坊网络必须能够适应短周期，在短周期内，气体消耗量是预期的两倍。8.6.6选择块弹性EI P-1559中的第二个“幻数”是最大块尺寸和目标块尺寸之间的2比。保持目标块大小不变，为什么不使用更大的最大块大小？还是小一点的？例如，可以将系数of添加到硬编码参数列表中，这些参数的值在每次网络升级、加入区块奖励、操作码气体成本等时都会被重新访问。通过ETH 2.0中的桩设计证明，区块创建速度将大致具有确定性；在那里，EIP-1559下区块大小的新变化将被区块创建速率中消除的变化有效地抵消。对于灵活性和ab sorb短期和突然的需求高峰（参见示例3.3），最大b锁尺寸越大越好。最大块大小较大的问题是整个节点处理块所需的计算量和带宽，以及随之而来的更大集中风险。

2是这两种竞争力量之间的一种简单折衷。最大区块规模与目标区块规模之比为2也很方便，因为只有51%的矿工卡特尔可以显著操纵基本费用或长期平均区块规模。（例如，有了49%的卡特尔，不串通的矿工可以用空块否定最大尺寸的区块，反之亦然。）比方说，如果比例仅为，则必须达成两个折衷方案中的一个：（i）保留（23）中的基本费用调整功能，在这种情况下，34%的卡特尔可以向西北方向操纵基本费用（因为现在需要两个最大规模的区块来抵消卡特尔产生的emp-ty区块）；或者（ii）使（23）中的调整功能不对称，以便空块和最大块继续相互抵消，在这种情况下，34%的卡特尔可以将长期运行的平均块大小减少到小于目标块大小，从而降低吞吐量（通过生产空块）。比2大的比例似乎问题不大，因为一个34%的矿业卡特尔大概不想操纵被烧毁的基本费用向上。总的来说，这些观点建议尽可能大地采用最大块大小和目标块大小之间的比率，前提是网络具有处理最大块大小的短突发的计算资源。该参数的“最佳”选择可能会随着时间的推移而变化，并可能被添加到参数选择列表中，该列表将在每次网络升级时重新查看。9其他注释9。1 EIP-1559的附带利益本报告从方便Eth er eum用户估算费用的角度评估了EIP-1559中提出的交易费用机制（由定理6.8的“典型UIC”保证形式化）。

该设计的几个副产品本身就有价值。首先，正如我们在第3.2节中所观察到的，简单的费用估算和可变区块大小的引入应该会减少需求变化期间每IOD交易费用的差异。第二，EIP-1559通过其基础费用引入了费用燃烧。为了使基本费用具有经济意义（见第8.1节），烧钱（或以其他方式从区块的矿工处扣缴基本费用收入）是必要的，但可以说是“必要的好处”，而不是“必要的坏处”以太坊因block、uncle和Nepher奖励而产生的当前通货膨胀率约为4%。如果交易费用继续居高不下，其中很大一部分被烧掉，那么通货膨胀率将下降，甚至可能出现负增长。63,64在任何情况下，由于焚烧费实际上是向ETH持有人一次性退款，ETH的价值将直接与网络服务的强度挂钩。此外，焚烧费必须在连锁店和ETH中支付，从而赋予ETH独特的功能。第三，EIP-1559的基本费用很难操纵当前市场结算天然气价格的代理，这反过来又可以实现各种新的智能合约（如天然气未来市场）。例如，在2020年9月，以太坊矿商从交易费中赚的钱比从blockrewards中赚的钱还要多[36]。然而，通货膨胀率将变得不那么可预测。相比之下，用户和矿工之间的转账可以通过不同的资产（如USDT）转移到不同的链条上并支付。最后，当交易费用占区块奖励的主导地位时，存在着大量证据充分的激励问题，例如，鼓励矿工发起一次削价攻击，以异常高的交易费用分叉区块[21]。

通过将交易费用从矿工转移到网络，EIP-1559降低了交易费用对矿工的重要性，降低了此类攻击的吸引力。9.2自动扶梯：EIP-2593EIP-2593（又称“自动扶梯”）是另一个提案，或与EIP-1559一致，旨在通过更方便的f ee估算来改善用户体验[27]。它的目标不是改变以太坊的交易费机制（这将仍然是首价拍卖），而是通过更丰富的竞价选项菜单，让以太坊用户更容易竞价。具体地说，以太坊交易将配备四个与竞价相关的参数，而不是单一的天然气价格：（i）交易有效的最小区块高度，以及该区块的竞价；（ii）交易有效的最大区块高度，以及该区块的出价。然后通过线性插值自动确定所有中间块的出价。例如，10号区块和150 f号区块或20号区块的投标价分别为100美元和150美元，第11-19街区145号。人们会期望一个不耐烦的用户指定一个相对较短的区块间隔，并对第一个区块进行相对较高的出价。一个有耐心的用户，如果喜欢便宜的价格而不是即时报价，可能会选择较长的时间间隔和较低的初始报价。以太坊用户可以通过重播一项交易来模拟EIP-2593的功能，该交易的天然气价格不断上涨。EIP-2593的目标是在协议中自动化这个过程，消除重新提交事务所增加的计算负担。EIP-2593增加了与现状相关的投标参数数量，在现有天然气价格参数中增加了一个增长率参数。