以太坊1559升级后的七大变化:什么能实现,什么将失败

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1 设计原则

区块链的本质是一系列分类账。在一个去中心化的世界里,没有人有义务为用户保留帐户。将簿记与分类帐联系起来的工作需要参与挖矿的矿工来完成。矿业既是会计,也是生态链安全的保障。算力不足的网络易受51%算力的攻击,其安全性将受到威胁。因此,用户的付费机制和矿工的收益机制决定了整个区块网络的效率和安全性。当用户付费过多时,链上参与交易的用户数就会减少,造成块空间的浪费,降低整个网络的价值;当矿工的收入过低时,挖矿的算力就会降低,网络的安全性也难以保证。

因此,交易费用的设定是一个供需平衡的过程。在以太坊中,矿工是供应商,用户是需求者,商品是gas网络的对象,可以理解为每笔交易的工作量。例如,最基础的工作,即简单的转让,需要2.1万单位的天然气,而更复杂的工作,如执行智能合同,则需要更多的天然气。当然,一个区块所能容纳的气体的大小并不是无限的。这种限制被称为瓦斯限制,由矿工投票决定。维塔利克在4月23日提出了最新的调整方案,虽然有矿工反对,但最终还是从1250万增加到了1500万,从而缓解了链上活动增多造成的网络拥堵。

在这里,我们需要解释为什么矿工反对,这有助于理解1559协议的作用。在每次记帐之前,区块链网络将释放一个加密的块。矿工们收到区块发布的消息后,将对算法进行解密。首先解决难题的矿工将获得区块的记账权,以太坊算法将为此给予固定奖励。那么矿工们如何记账呢?抽象地说,挖出这个区块的矿工将一些等待确认的信息“打包”到内存池中,填入区块,然后放入区块链网络进行传输。因此,块容量越小,每次打包的信息就越少。为了尽快打包,用户自然要多掏钱,矿工也能从中受益。这就是为什么矿工们不愿意提高瓦斯限量。

第三个概念是天然气价格,它代表用户愿意为每单位天然气支付的费用。采用第一价格拍卖原则,即价格最高者得价格。因此,总成本可以计算为等于天然气价格× 在整个过程中,矿工可以得到算法提供的区块奖励和用户提供的交易费用。其中,区块奖励固定(协议可以通过投票方式变更),交易费用浮动空间较大。随着以太坊网络用户数量的不断增加,燃气服务费不断上涨。去年9月,天然气价格一度升至478gwei,这意味着在100%区块利用的情况下,交易成本接近6 ETH(1250万元人民币)× 478gwei÷ 10亿美元)。区块奖励仅为2 ETH,因此交易费成为矿工的主要收入。

既然矿工倾向于制造稀缺性,为什么他们最终通过了这项提案?原因是,随着以太坊用户的爆发性增长,区块空间供不应求,因此即使加气限价,用户仍需高价竞购有限的空间。下图中的供需曲线可以很好地解释这一现象

比特币,其中D1为扩建前的天然气需求曲线,D2为扩建后的需求线;供应线也是如此。不难看出,随着用气上限的提高,用气需求曲线将向左移动而不增加用户数,用气费用也会相应降低。然而,随着天然气数量的增加,矿工的交易费用不会减少。而且,由于用户数量的不断增加,对天然气的需求量并没有随着气限值的提高而减少,因此天然气价格不是下降而是上升。

需要注意的是,这里涉及的供应量是指矿工愿意为包装信息支付的工作量,而不是区块的大小。块体尺寸固定为瓦斯极限,不受矿工计算力的影响;同样,块时间只受解密难度的影响。以太坊算法会根据矿工的输入自动调整难度,达到13秒的平均速度。因此,真正被矿工掌控的是记账权,也就是说,矿工可以选择不打包任何内容,而只传递一个空块出去。这也是1559协议背后矿工们最大的博弈优势。

2 什么是eip-1559协议

eip-1559最大的变化是将原来的交易费分成基础费和小费。其中,基础费是用户必须支付的费用,金额由前一块的利用率决定,而不是由用户的拍卖决定。为此,1559协议还特别改变了地块的空间限制,由之前的1500万改为3000万,但仍以1500万为目标。本设计的目的是将区块利用率保持在50%,以便于计算基本费用。当区块利用率超过50%时,系统将自动提高基本费用;反之亦然。具体计算如下:

A060202,其中B0是前一块的基本费用,S0是前一块的利用率。通过计算可以发现,当39个连续块的利用率接近100%时,基本费用将扩大到99倍(1.125^39)。换言之,如果最初的基础费用是10千兆瓦,那么在不到9分钟的时间内,成本将超过1000千兆瓦。显然,用户负担不起这么高的交易费用,所以随着基础费的增加,链上的信息量会减少,随着几个利用率低于50%的区块的出现,基础费会下降。这样,协议就可以保持块处于“半满”状态。

在这个过程中,钱包会根据之前的块大小自动计算出当前的基本费用,用户可以选择是否接受。如果不接受,用户只能等基本费用回落后再打包。如果交易不是很紧急,这是可以的。如果接受,则可以将信息成功打包到当前块中。请注意,这只可能是因为系统基于上一个块的利用率计算基本费用,但无法预测当前块的利用率。假设一种情况:由于前几个块的利用率低于50%,基本费用显著下降。在这个时候,用户认为成本低,他们支付一个又一个。即使购买的天然气数量超过了当前区块的最大容量,一些信息也无法被当前区块打包,只能等待下一个区块。但是,当当前区块的利用率达到100%时,下一个区块的基础费用将上升。如果没有额外的交易费用,这部分信息只能等到基础费用再次回落。

因此,如果您想确保信息立即打包,您必须在基本费用的基础上支付一些额外的小费,即小费。与基础费不同的是,小费的大小由用户自己决定,决定方法仍然是第一价格拍卖,即小费越高,立即打包的可能性越大。此外,小费将直接支付给矿工,而基础费将被销毁。例如,假设当前区块的基础费为100gwei,用户将费用上限设置为200gwei+5gwei,即用户愿意在支付200gwei基础费的同时支付矿工5gwei小费(如果当前区块无法打包,下一个区块的基础费上涨),最后的费用是105gwei。这里我们需要解释为什么必须销毁基本费用。否则,矿工将在网络上频繁进行小额交易,导致区块利用率高,基本费用呈指数级增长。

3 对以太坊网络的影响

Eip-1559协议是由vitalik-buterin和Eric-conner提出并设计的。Eric Conner阐述了该协议在媒体上的动机和优势,认为交易费用机制可以给以太坊网络及其用户带来以下好处

a) 节省高达90%的交易成本

b) 通过实现交易费用招投标系统的自动化,从而提高用户体验

c) 为用户提供一个可预测的交易成本系统

d) 减少确认事务的预期等待时间

e) 即使交易成本是报酬的主要来源,这种方法也可以抑制自私的挖矿

f) 即使在网络拥塞的情况下,也允许用户“插队”

g) 巩固ETH在协议层面的经济价值

本文对埃里克·康纳的陈述进行了总结。前五项大致可以概括为以下两点:

a) 大大降低交易费用

b) 大大降低了交易成本的波动,使交易成本变得可预测

对于后两项,允许“插队”已经存在很长时间了,就像现在的第一价格拍卖一样;如果前五项能够实现,整个生态系统的价值自然会得到提升,这可以理解为上述所有优势的最终体现。随后,本文对这两种设想进行了分析,旨在探讨其可行性。

3.1 您想大幅降低交易费用吗

通过对交易收费机制的解读不难发现,当交易拥堵时,1559协议下的小费与现有交易收费并无区别。有紧急交易需求的用户必须支付小费才能争夺有限的空间。此时,协议相当于回到现有的首价拍卖模式。只有一部分入场费,即基础费,必须在拍卖前缴纳,所以设计这个费用相当于在现有费用的基础上增加税收。在中央集权的世界里,税收归国家所有,而在区块链世界里,如果没有中央权威,这部分成本只能被摧毁。

文章第一节在阐述交易收费机制的设计原则时提到,矿工与用户之间的取舍实际上是生产者与消费者之间的博弈,买卖的商品是记账的工作量,我们称之为天然气。此时,讨论基准费对天然气价格的影响,可以转化为分析税收对价格的影响,本文采用经济学的研究方法

用户

如上图所示,不考虑用户数量变化引起的需求曲线的偏移。假设用户数量保持不变,那么需求曲线D将保持不变。需要说明的是,根据1559协议,供需曲线不能长时间与供给线的垂直部分相交,因为这意味着区块利用率始终处于100%的状态,这将导致基础费呈指数级上升。因此,从长期来看,供需曲线的平衡点仍将停留在对角线部分。

随着税收的出现,生产者的预期收入将减少,供给曲线将从S1向S2移动,天然气供应限制将保持不变。此时,均衡价格从P1上升到P2,用户实际支付的成本不降反升,导致消费者剩余减少(图中黄色部分)。同时,矿工的生产者剩余(图中绿色部分)也减少了,因为矿工实际上只得到p*。蓝色部分是基本费用,与税相同。这部分收入的最终受益人是ETH的所有持有人。因为基础费被毁后,ETH通胀率会下降,在网络拥塞的情况下(当基础费大于区块奖励时),甚至会出现通货紧缩,所以价格会上升。在经济学中,红色部分被称为无意义损失,是指由于市场不处于最优运行状态而产生的社会成本。直接影响是市场总产量的下降。它本可以生产和销售第一季度的天然气,但只销售第二季度。也就是说,有些人之所以无法完成交易,是因为他们愿意支付低于基准费的费用,因此没有办法享受交易带来的好处。由此可以判断,1559协议除了交易费用外,并不能解决网络拥塞问题。它只不过是通过实现移峰交易,使网络看起来不那么拥挤。

事实上,包括1559协议在内,任何一种何一交易费用机制都不能显著降低交易费用。原因是交易费用是由市场供求关系决定的。以太坊网络拥塞导致的高交易费用本质上是一个可扩展性问题,而不是交易费用机制问题。如果不能从根本上扩大网络吞吐量,那么转峰交易只能在高峰期起到暂时的引流作用,而价格则是交易量的下降。当然,交易量下降的前提是我们不考虑用户数量的变化。事实上,随着网络参与者数量的不断增加,从长远来看,用户数量还会继续上升,这将导致需求曲线右移,交易价格进一步上升。此外,由于Eth通货紧缩和法定货币价格上涨,用户实际支付的交易费用可能高于理论值。

3.2 有没有可能减少交易成本的波动,使交易成本具有可预测性

最后,本文讨论了1559协议是否能显著降低交易费用的波动,使交易费用具有可预测性?这是直观可行的,因为基本费用可以通过前一块的利用率来预测;虽然tip是不可预测的,但随着移峰交易的实现,在同一块中竞争的用户数将会减少,总成本应该是可控的。此外,预计完成包装的等待时间也将缩短。这里,应该注意的是,这是预期的等待时间,而不是等待时间。由于基础费的存在,用户在支付前就已经知道了最低价格。如果不能接受,等待基本费用下降。不同的是1559协议下的等待时间是可预测的,而当前协议下的等待时间是无限的。就像一支被围困的军队,如果他们知道增援部队最多五天就到了,他们的士气就会大大提高;但如果他们不能与增援部队联系,他们可能会在第三天崩溃。因此,交易成本的波动性和完成包装的预期等待时间将大大减少。

然而,这只是在正常情况下。想象一个极端的情况:当基本费用极低时,交易需求突然增加。因为基础费每增加一次都有限制,所以不能在短时间内大幅增加(例如,在20个街区内)。用户会支付高额小费,尽快完成交易,交易费用和等待时间变得不可预测。在这方面,许多研究已经证明,莱昂纳多,S。et al.(2021)的结论是,基础费用的波动决定了交易费用的混乱。基价波动越接近12.5%,基价的动态调整功能就越弱,在极端情况下就会失去调整能力。Moore,I.C.等人(2021)通过随机过程模拟,我们发现我们无法拒绝交易费用中长期(超过4天)趋势是一个不稳定过程的假设。

总之,1559协议可以在不发生极端事件的情况下降低交易费用的波动;而且,短期内,交易费用会按照一定的趋势波动,因此可以粗略预测,但从中长期来看,预测是不可行的。

4 总结

让我们回去逐一分析一下埃里克·康纳对eip-1559的设想

a) 节省高达90%的交易成本

事实上,不仅没有减少,用户还可能支付更高的交易费用,因为虽然基础费用是对矿工的一种征税,但矿工会通过市场的无形之手将部分税收效应转嫁给用户。为什么可能?因为用户可以选择在业余时间进行交易,以避免高昂的交易成本,本文最后将对此进行详细说明。

b) 通过实现交易费用招投标系统的自动化,从而提高用户体验

是的,因为基本费用可以自动计算。当1559协议在线时,钱包将更新相应的功能。

c) 为用户提供一个可预测的交易成本系统

短期可预测,中长期(4天以上)不可预测。

d) 减少确认事务的预期等待时间

它可以减少用户的预期等待时间,但实际等待时间不变,因为事务量和吞吐量不变。

e) 即使交易成本是报酬的主要来源,这种方法也可以抑制自私的挖矿

这是可以实现的。矿工不会人为造成拥堵,因为他们必须支付大量的基本费用,而这些费用将被销毁;不过,矿工不会因为收入被毁而发动空挡攻击,因为毕竟还有小费要收。事实上,自5.19事故以来,连锁交易手续费大幅下降,天然气价格一直维持在50gwei以下。这意味着,即使区块利用率为100%,区块的交易费用奖励也仅为0.75 ETH,占总收入的比例不到30%。因此,矿工的金本位收入并没有明显下降,但随着ETH的升值,他们可以在金本位中获得更多的收入。

f) 即使在网络拥塞的情况下,也允许用户“插队”

与目前的机制没有区别。

g) 巩固ETH在协议层面的经济价值

综上所述,由于通货紧缩,ETH代币的价值确实有所提升,但ETH网络生态价值的提升并不显著。1559协议并不能从根本上解决网络拥塞问题,也不能降低用户的交易费用,甚至增加交易费用。当然,用户不必为此担心。由于短期交易成本是可预测的,小基金用户可以选择在业余时间进行交易。此时,税收效应并不明显,用户的交易成本也不会超过现行机制下的水平。这是除了通货紧缩之外的最大价值;至于大资本用户,他们根本不需要考虑交易费用。即使在交易高峰期,交易费用与他们的交易资金相比也只是杯水车薪。此外,除了通货紧缩和交易成本的短期可预测性外,1559协议还具有潜在的巨大功能。它是ETH向2.0版过渡的中转站。通过不断降低矿工的货币标准收入,增加持金者的金本位收入,逐步向2.0经济模式靠拢。

最后,我的主观判断是,1559协议确实是一个重大变化,但它对货币价格的贡献可能没有你想象的那么大。毕竟,价值决定价格。以太坊值的质量提升取决于网络吞吐量的提升,而供需对价格的影响只是短期效应。特别是在目前的形势下,如果你想依靠ETH的通缩来重启牛市,我认为可能性不大。在2.0真正实现之前,加密货币市场的牛市和熊市还得看BTC的脸色。

引用

[1] https://medium.com/@eric.conner/fixing -the-ETHereum-fee-market-eip-1559-9109f1c1814b公司

[2] Leonardos,S.,Monnot,B.,Reijsbergen,D。等人(2021年),“EIP-1559以太坊费用市场动态分析”,arXiv:2102.10567v3。

[3] Moore,I.C.和Sidhu,J(2021年),“EIP-1559基费的随机特性”,arXiv:2105.03521v2。

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