本文带你了解即将升级的以太坊EIP-1559

背景：以太坊交易

（如果你熟悉以太坊，你可以跳过这一部分。）

像所有计算机一样，以太坊区块链是一个状态机，任何给定的以太坊状态都是地址和账户状态之间的“简单”映射——账户状态只是存储在账户中的数据（例如账户余额、合约代码等），该帐户由一个唯一的地址控制。

地址到相应账户状态的映射（来源：ETHereum EVM 图示。）

事务是改变整体状态的东西。 事务指定一系列指令，这些指令通过执行以太坊虚拟机 (EVM) 来更改全局状态（更准确地说，EVM 是以太坊状态转换函数的实现，定义任何状态机时都需要这些函数）

一个非常简单的状态机。 圆圈代表状态，箭头代表状态转换。 当然，以太坊的状态机要复杂得多。许多状态转换类都是作为操作码实现的，可能有无限的状态

交易的创建者必须指定气体限制和气体价格。

气顶是衡量交易对以太坊区块链造成的成本（计算、存储等）的指标。 gas 价格表示交易创建者愿意为每单位 gas（以 ETH 为单位）支付多少。 例如，最基本的交易类型（简单转账）需要 21,000 个单位的 gas； 更复杂的交易需要更多的gas。 通常，gas 价格反映了当前对 EVM 计算的需求以太坊区块大小，并随时间按数量级变化。

（注：本文所有参考文献均出自原文引用：）

交易创建者支付：gas limit × gas price。

一个区块是一个有序的交易序列和一些相关联的元数据（重要的是，它还包括对前一个区块的引用/指针；这就是它被称为区块链的原因。

© PNG翼

最大块大小是任何块可以包含的计算量的上限（表示为交易中的气体总量）。 目前，其上限设置为12.5mGAS； 因此，理论上的限制是每个区块大约 1000 笔交易（尽管实际上要少得多）。 矿工负责选择交易并阻止它们，提供工作证明。

以下内容对于理解本文的其余部分很重要：

交易费用机制 (TFM) 是协议的一部分，用于确定已确认交易的创建者支付多少以及谁获得该费用。

当前交易成本

目前，以太坊在线交易采用最高价拍卖机制

资料来源：以太坊区块链交易成本机制设计-Eip-1559经济分析

这将导致“许多矿工将区块打包到最大区块大小，贪婪地优先处理 gas 价格最高的未决交易”。

Eip-1559：核心思想

可以在此处找到官方的以太坊改进提案 (EIP) #1559 ( )。

销毁历史相关的基本费用

每个区块都有一个由协议计算的基本价格（每单位 gas），称为基本费用。 支付基本费用是加入区块的先决条件。 基本成本只是前一个区块的函数。 所有来自基本费用的收入都被销毁，也就是说，从 ETH 的总流通中永久销毁。

可变块大小

最大块大小加倍（例如，气体限制从 12.5m 增加到 25m）。 此时，旧的最大块大小（例如 12.5mGAS）将用作目标块大小。 每当最新区块的大小大于或小于目标区块的大小时，基础成本就会向上或向下调整。

暗示

交易现在包括小费和费用上限，而不是单一的汽油价格。 只有当交易成本上限达到区块的基础成本时，交易才会被纳入区块。 谁支付什么？ 如果基本费用为r，小费为δ，对于一笔费用上限为C、gas limit为G的交易，交易创建者需要支付G min(r+δ, C) ETH谁收到钱？ 基本支出的收入被销毁，其余部分转移给区块内的矿工。

有趣的是，在阅读这些关键思想时，人们可能会认为它们是随机的，和/或这些“关键思想”中的一些在某种程度上与其他的正交。 但事实上并非如此。 这不是真的。 正如您将在本文的其余部分中看到的那样，这些想法具有内在联系。

有趣的是，在阅读这些核心思想时，人们可能会认为这些思想相当武断，和/或其中一些思想自相矛盾。 当然，事实并非如此，正如您将在本文的其余部分看到的那样，这些想法有着内在的联系。

可变块大小作为需求的代理

第一点：这些想法本质上是相关的。 它们是动态调整块大小的概念。 为什么？ 有一个简单的答案：当块大小是动态的时，开采块的实际大小可以作为需求的代理。

EIP-1559 的机制是使用过去的区块大小作为需求的链上度量，大区块（超过 1250 万气体）和小区块（低于 1250 万气体）分别表示需求的增加和减少。

公式更新

建议更新每个区块的基本成本公式如下：

也就是说，基础成本在最大块（即目标大小的两倍）之后最多增加 12.5%，在一个空块之后最多减少 12.5%。 因素⅛ 这是相当武断的。 一个“好”因素允许基础成本以适当的速率调整以适应需求下降/上升的峰值。

十大要点

在这里，我将重申 Lovegarden 论文中的“十大要点”，并解释其背后的原因。

[1.] 没有交易成本机制，无论是 EIP-1559 还是其他，都可以显着降低平均交易成本； 持续高昂的交易成本是可扩展性问题，而不是机制设计问题。

下图是以太坊网络中用于计算（以 gas 衡量）的供需图的代表性示例。

资料来源：以太坊区块链交易成本机制设计-Eip-1559经济分析

根据 Loughgarden 的说法，所有（合理的）gas 价格机制都可以被视为“朝着这个理想努力”。 换句话说，尝试达到最接近最佳点的汽油价格。 这个交集完全由供求关系决定，与gas价格机制无关。

请注意，这完全独立于天然气价格机制。 供需线的交点是市场结算价格，即总天然气需求等于可用供应的价格。

按照 Loughgarden 的说法，所有（合理的）gas 价格机制都可以看作是“朝着这个理想努力”，即努力实现最接近最优交集的 gas 价格。 这个交集完全由供需决定——它与 gas 价格机制无关。

通过增加供应或减少需求来降低市场清算价格从根本上说是一个可扩展性问题，而不是机制设计问题

[2.] EIP-1559 应该通过可变块大小的灵活性来减少用户体验的交易成本差异和延迟。

正如前面“要点”中提到的，每当供不应求时，交易成本就很高。

那么提案的意义何在？ 为了使交易费用更具可预测性，费用估算问题，即为交易选择最佳 gas 价格的问题，尽可能简单明了。

本质上，作者认为 EIP-1559 的主要好处是改善用户体验（UX），并通过他所谓的“用户激励兼容性（UIC）”将 UX 形式化。 为了使这篇博客相对“简单”，我将跳过这个形式化的细节，但本文还提供了一个很好的视觉类比：

在亚马逊上购物比在竞争激烈的房地产市场上买房容易得多。 在 Amazon 上，您无需制定战略或事后猜测自己； 您要么愿意为货架产品支付标价，要么您不……

在准备购买房屋并与其他潜在买家竞争时，您必须仔细考虑您向卖家提供的报价。 而且，无论您多么聪明，事后看来您都可能后悔自己的报价 - 要么是因为您出价过低而被淘汰，要么是因为您出价过高并支付了比您想象的更多的钱。 经济效率的损失是因为房子不需要卖给愿意支付最高价的潜在买家（如果买家出价过高）。

苏富比拍卖行。 诚然，这不是我们正在处理的问题的完美类比：汽油价格，但它仍然是一幅漂亮的图画，艺术世界始终是一个有趣的话题 :) 图片来源：ukartpics/Alamy Stock Photo

从本质上讲，当前的 GAS 价格竞标系统在市场上造成了很多“混乱”（导致市场效率低下），因为交易创建者往往对他们愿意竞标的东西不诚实，而且他们的决定往往受到他人的影响（或他们认为是其他人的）。 坦率地说，定价更直接，可以减少市场混乱和低效率。

[3.] EIP-1559 应该通过简单的成本估算以“明显的最佳出价”的形式改善用户体验，需求快速增长时期除外。

证明这一点的论文部分相当复杂，但本质上归结为证明所谓的“用户激励兼容性”。 本节（6.3）中的证明表明 1559 机制经常被用作“定价机制”（如前面给出的亚马逊示例）。 应该指出的是，在需求快速增长期间情况并非如此，因为：

当基础费用过低时，用户必须通过提示来争夺稀缺的区块空间以太坊区块大小，而 1559 机制有效地回归到最高价拍卖。

换句话说，在需求急剧上升的情况下，1559 看起来与当前系统没有什么不同。

[4.] 根据 EIP-1559，矿工按预期执行协议的短期激励与最高价拍卖一样强烈。

“预期”是指：

第 6.2 节和第 6.4 节正式证明了这些论点。

[5.] 在 EIP-1559 框架下，双重支出攻击、审查攻击、拒绝服务攻击和长期收入最大化策略（例如操纵基本成本）的博弈论障碍似乎同样强大作为最高价格拍卖。

第 7.5 节相当简洁地解释了这一点，但基本要点是：根据 EIP-1559，“主要”攻击向量并不比当前的 gas 价格机制更容易使用，因为它们“可检测，理论上易受攻击，或两者兼而有之。并且有。”

[6.] EIP-1559 至少应该通过燃烧交易费用适度降低 ETH 的扩张速度。

显然，你燃烧的越多，ETH 流动的就越少。

[7.] 面对链下协议带来的威胁，简单的成本估算和成本燃烧这两个看似正交的目标变得密不可分。

有趣的是，燃烧基本成本是 1559 机制的必要部分。 否则（即如果矿工只收取手续费），整个1559机制就相当于最高价拍卖； 那就是现在。 也就是说，如果修改1559机制，让矿工赚取基本手续费，那么现行的GAS价格机制就会下调。

我认为这是一个关键点，因为我多次看到其他人的观点认为 EIP-1559 与当前机制相同，但事实并非如此，尤其是由于引入了燃烧。

此外，有人认为基本成本在这种设计中也是必要的，因为简单地从最高价拍卖中抽取成本已被证明是次优的（因为链下协议变得有利可图）

[8.] 替代设计包括在未来的区块中预先支付矿工基本费用收入，而不是销毁这些区块； 并用固定提示替换用户设置的变量提示。

这也很重要。 作者表明，EIP-1559 研究论文中提出的所有论点也适用于其他几种替代设计。

我要特别提到的另一个设计是支付基本远期成本。 鉴于提议的挖矿机制的最大成本，请参阅下面的 EIP-1559。

[我们可以证明]，要使区块的基本费用具有经济意义，它的收入不能传递给区块的矿工。 在当前的 EIP-1559 规范中，阻止这些收入的最简单方法可能是销毁它们，有效地向所有 ETH 持有者发放一次性退款。 另一种解决方案是将这些收入转移给其他区块的一个或多个矿工。

EIP-1559 的替代/修改可能会影响矿工的意见。 我很想听听更广泛的讨论/辩论。

[9.] EIP-1559 的基本成本更新规则有些武断，应该随着时间的推移进行调整。

关于base rate的更新函数，我上面已经说了（“⅛系数挺随意的”）。 最大块大小的两倍也是一个任意的“好”数字。 更一般地，1559机制只需要满足几个条件，即：

关于过冲的说明。 这张图来自维基百科上一篇关于overshoot的文章。 本来打算从signal processing做一个topic，不过和当前topic有点关系，可以用来辅助解释）

此外，Roughgarden 概述了基本费用更新规则所需的几个附加条件：

“相当快”有多快？ “贵”到底有多贵？ 这些问题最好通过实验和社区讨论来回答。

[10.] 可变大小的数据块使新的（但昂贵的）攻击向量能够用一系列最大的数据块淹没网络。

一种可能性是，“激进的矿工卡特尔”生产了一系列最大的区块以造成需求冲击，然后促使用户支付更多小费。 这可以通过以更高的成本使用更大的块来缓解。

愤怒的矿工注意事项

但是真的有足够的证据表明在 EIP-1559 下矿工串通的危险不会​​比现在更严重吗？

似乎大多数矿工（至少是矿场）都反对 EIP-1559。 这是因为他们认为焚烧会损失部分利润，这是可以理解的。 这会带来很多问题。 重点可能是：如果大多数矿工拒绝包含 EIP-1559 的升级，那么这个更新真的能实现吗？ 这会导致网络中的另一个裂痕吗？

其他攻击向量是“脆弱的游戏”——例如，将区块大小保持在一定水平并人为地减少供应——但是，如果足够多的愤怒矿工成功串通，则有可能实施这种“脆弱”的游戏。 勾结战术。

然后总是有一个问题：这对更广泛的社区有什么影响？ 我认为更广泛的区块链社区不会对协议变更的争议和分歧采取积极的态度。

我想借此机会再次强调 Tim Roughgarden 提出的 EIP-1559 变体：“Advance Base Fee”，这可能会提供一个急需的妥协？

综上所述