以太坊区块链交易费用机制设计

2022-4-24 18:15:45

本报告得益于许多人的评论和讨论：玛丽亚姆·巴拉尼、阿卜杜勒·哈米德·巴赫塔、蒂姆·贝科、维塔利克·巴特林、马修斯·费雷拉、丹诺·费林、詹姆斯·菲克尔、哈苏、乔治·康斯坦托普洛斯、安德鲁·莱维斯皮、巴纳布·蒙诺、丹尼尔·莫洛兹、米切尔·斯特恩、亚历克斯·塔巴罗克和彼得·泽茨。也感谢詹姆斯向我介绍这个问题。+作者永久职位：哥伦比亚大学计算机科学教授，纽约州纽约市西120街500号，邮编10027。电子邮件：蒂姆。roughgarden@gmail.com.披露：我在以太坊没有任何财务利益，无论是长期还是短期。5激励相容的交易费用机制145.1基本模式。145.2分配、支付和焚烧规则。155.3激励相容性（近视矿工）。175.4激励相容性（用户）。205.5.连锁协议。216近视矿工1559机制的形式分析246.1 1559机制。246.2 1559机制与近视矿工的激励相容。256.3 1559机制通常与用户的激励相容。266.4 1559机制是防OCA的。287更长时间尺度下的矿工共谋287.1极端共谋：100%矿工思维实验。297.2与100%矿工的首价拍卖。297.3 100%矿工的EIP-1559。

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2022-4-24 18:15:51

317.4首价拍卖：矿商是否与e串通。327.5 EIP-1559：矿工会串通吗。367.6注意事项。378替代设计388.1向矿工支付基本费用。388.2收费冷杉t-Pr冰上拍卖。398.3预付基本费用。408.4 BEOS机制。428.5免责机制：贸易效力和OCA证明。438.6替代基本费用更新规则。469附加说明529.1 EIP-1559的附带利益。529.2自动扶梯：EIP-2593。5310结论541参考文献541 TL；DR1。1 EIP-1559的简要说明在以太坊协议中，交易费机制是一个组成部分，它决定了以太坊区块链中每个交易的创造者支付的价格。自成立以来，以太坊的交易费用机制一直是一种一价拍卖：每笔交易都有一个出价，对应于天然气价格乘以天然气价格的上限，该价格从其创造者转移到包括它的区块的采矿者。EIP-1559提议对以太m的交易费用机制进行重大改变。设计的核心是基本费用，它起到了保留价格的作用，旨在满足供求关系。

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kedemingshi

2022-4-24 18:15:59

区块内的每笔交易都必须支付该区块的基础费（每单位天然气），这笔款项将被烧毁，而不是转移给区块的矿工。区块允许增长到目标区块大小的两倍；例如，如果目标为1250万天然气，最大区块大小将为2500万天然气。基础费用在每个区块后进行调整，大于目标区块的基础费用增加，小于目标区块的基础费用减少。寻求特殊待遇的用户，如在需求快速增长的时期立即纳入，或在b锁内的特定位置，可以使用交易提示来补充基本费用，该交易提示将直接传输给包含该交易的区块的采矿者。1.2十大要点下面的清单是忙碌的领导者的总结，也是他们深入挖掘的路线图。1.交易费用机制（EIP-1559或其他）不可能大幅降低平均交易费用；持续的高交易费用是一个可伸缩性问题，而不是机械设计问题。（详见第3.2.1节。）2.EIP-1559应通过可变大小区块的灵活性，减少交易费用的差异和一些用户经历的延迟。（第3.2.2节）3。EIP-1559应该通过简单的费用估算，以“明显的最优出价”的形式，在需求快速增长的时期之外，改善用户体验。（第6.3节）4。在EIP-1559中，矿工按照计划执行协议的短期激励与首次价格拍卖一样强烈。（第6.2节和第6.4节）5。在EIP-1559下，双重支出攻击、审查攻击、拒绝服务攻击以及基本费用操纵等长期收入最大化策略的博弈论障碍似乎与第一价格拍卖一样强大。（第7.5节）6。

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2022-4-24 18:16:06

EIP-1559至少应通过焚烧交易费用适度降低ETH流入率。（第9.1节）7。简单的费用估算和费用分摊这两个看似正交的目标通过连锁协议的威胁紧密相连。（第8.1-8.2节）8。替代设计包括向Future区块的矿工支付基本费用收入，而不是焚烧区块；并用固定的硬编码提示取代用户指定的可变提示。（第8.3和8.5节）9。EIP-1559的基本费用更新规则有些随意，应该随时间调整。（第8.6节）10。可变大小的块启用了一种新的（但代价高昂的）攻击向量：用一系列最大大小的块覆盖网络。（第8.6.5–8.6.6节）1.3报告的组织第2节回顾了以太坊当前的交易费用机制，并详细描述了EIP-1559中提出的变更。第3节考虑了THEETHEM区块链上的计算市场以及供需的基本力量。第4节通过公布价格机制，将“良好的用户体验”和“轻松的费用估算”的概念正式化。第5节在单个区块的时间尺度上定义了几个理想的博弈论保证，第6节描述了EIP 1559中提出的交易费用机制在多大程度上满足了这些保证。第7节调查了矿工长期串通的可能性。第8节阐述了一些自然替代设计的致命缺陷，以及进一步设计实验的明确方向。第9节介绍了EIP-1559中提出的机制的其他好处，以及对EIP-2593（“自动扶梯”）的简短讨论。第10节结束。第2-4节、第7节和第9-10节是相对非技术性的，面向普通观众。

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2022-4-24 18:16:12

第5-6节和第8节在数学上更为密集，针对的读者至少对机械设计理论略知一二（相关背景见[54]）。2以太坊的交易费用机制：当前和未来。本节回顾以太坊交易的经济显著性（第2.1节），一级价格交易费用机制（第2.2节）的现状，EIP-1559（第2.3节）中提出的新交易费用机制的具体细节，以及提案背后的直觉（第2.4节）。2.1以太坊交易以太坊区块链，通过其以太坊虚拟机（EVM），维护状态（如帐户余额）并携带更改此状态的指令（如本地货币的转移，称为乙醚（ETH））。事务指定EVM执行的指令序列。除其他领域外，交易的创建者负责指定交易的天然气限额和天然气价格。气体限制是对交易施加在以太坊区块链上的成本（计算、存储等）的衡量。天然气价格规定了交易创建人愿意支付的每单位天然气价格（以太）。例如，最基本的交易类型（简单转让）需要21000单位的天然气；更复杂的交易需要更多的汽油。典型的天然气价格反映了当前对EVM计算的需求，并随时间变化了几个数量级；例如，希望记住具体天然气价格的领导人可以使用100 gwei（其中一个gwei等于10）-9ETH）。然后，反作用的创建者为其执行支付的总金额是天然气限值乘以天然气价格：支付金额：=天然气限值×天然气价格。

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2022-4-24 18:16:18

（1）例如，对于价格为100 gwei的21000天然气交易，相应的付款将为2.1×10-3ETH（或600美元/ETH汇率下的1.26美元）。块是事务和相关元数据的有序序列（例如对p redecessor块的引用）。区块交易的总天然气消耗量有上限，EIP-1559的其他经济分析包括[8,30,50,51,59]。我们称之为最大块大小。最大区块规模随着时间的推移而增加，目前为1250万天然气，足以进行大约600次最简单的交易。区块由矿工创建并添加到区块链中。每个min er维护一个未完成交易的mempool，并将其中的一个子集收集到一个块中。为了在区块中添加区块，矿工以计算困难的加密谜题的解决方案的形式提供工作证明；谜题难度会随着时间的推移进行调整，以保持块创建的目标速率（大约每13秒一个块）。重要的是，区块的管理者对包含哪些未完成的交易以及b锁中的顺序具有独裁控制。一旦被包含在添加到区块链的区块中，交易行为即被视为已确认。EVM的当前状态是按照区块链中出现的顺序执行所有确认交易的结果。交易费用机制是协议的一部分，用于确定确认交易的发起人支付的金额，以及该支付的对象。2.2一价拍卖Thereum的交易费机制一直以来都是一价拍卖[15]。第一次价格拍卖。谁付什么？确认交易的创造者支付指定天然气价格乘以指定天然气价格的指定天然气限额（如第（1）款）。

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2022-4-24 18:16:24

谁得到报酬？整个付款将转移到包括交易在内的区块的矿工手中。提交交易的用户必须支付（1）中的金额（如果交易已确认）或0（否则）。开采区块的采矿者一定会从其选择的每项交易中获得收入。因此，许多矿商将区块压缩到最大区块规模，贪婪地优先考虑具有最高天然气价格的剩余交易。5,62.3 EIP-1559：螺母和螺栓2。3.1 Buterin【16、17、18】之后的焚烧历史相关基地FeeEIP-1559提出了一种机制，可以对现状进行几次紧密耦合的改变。从技术上讲，最长链规则用于解析fork（也就是说，两个或多个块声明一个共同的前导）。确认的交易随后被定义为最长链中的区块中的交易（也就是说，已经被足够多的后续区块扩展）。比特币中也使用了一价拍卖[47]。我们将忽略使用天然气或使用未使用天然气完成交易的细节。从技术上讲，由于不同的交易具有不同的天然气限制，选择收入最大化的交易集是一个问题（参见[55]）。在本报告中，最优和贪婪背包解决方案之间的细微区别并不重要。我们使用“贪婪”这个词，没有判断——“贪婪算法”是基于一系列短视决策的启发式算法的标准术语。EIP-1559：关键理念（1-3/8）1。每个区块都有一个协议计算的储备价格（每单位天然气），称为基本费用。支付基本费用是加入区块的先决条件。2.基本费用仅是上述区块的函数，不取决于当前区块中包含的交易。3.

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2022-4-24 18:16:30

基本费用中的所有收益都被烧毁，也就是说，从ETH的循环供应中永久移除。从供应中移除乙醚会增加仍在循环中的每一种乙醚的价值。因此，烧钱可以被视为向ET H持有人（a la stock buyb acks）一次性退款。第二点是不够明确；基本费用是如何从上述区块中获得的？从直觉上看，需求的增加和减少应该分别对基础f E施加向上和向下的压力。但区块链只记录已确认的交易，而不记录已定价的交易。如果矿工公布了一系列完整（1250万天然气）区块，协议如何区分当前的基本费用是否过低或完全正确？2.3.2可变大小区块下一个关键想法是放松限制，即每个区块的大小最多为12.5M天然气，而不是只要求平均区块大小最多为12.5M天然气。然后，EIP-1559中的机制将过去的区块大小作为需求的链上度量，大区块（超过1250万天然气）和小区块（低于1250万天然气）分别表示需求增加和减少。为了控制网络拥塞，仍然需要一些有限的最大块大小；当前的EIP-1559规范[20]建议使用平均块大小的两倍。EIP-1559：关键想法（续）4。将最大区块大小（例如，f从12.5M天然气增加到25M天然气）增加一倍，将旧的最大区块大小（例如，12.5M天然气）作为目标区块大小。5.

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2022-4-24 18:16:36

当最新区块的大小分别大于或小于目标区块大小时，向上或向下调整基本费用。EIP-1559规范[20]中提出的具体调整规则根据前一区块的基本费用R和规模R计算当前区块的基本费用R。从技术上讲，矿工也可以包括不愿意支付全部基本费用的交易，但随后必须动用区块奖励来弥补差异。我们在这份报告中忽略了这个细节。在经济学文献中，这种依赖需求的价格调整被称为“t^atonnement”（法语中的“摸索”）。更一般地说，EIP-1559由目标区块大小参数化，该目标区块大小由矿工随时间调整（就像现在的最大区块大小一样）。具体而言，在本报告中，我们假设目标区块大小为12.5M天然气，即当前的最大区块大小。可变区块大小提供的灵活性还可以减少均衡交易费用的差异，以及一些用户经历的延迟；见第3.2节。公式，当e StarGet表示目标块大小时：rcur:=rpred·1+·spred- stargetstarget. （2）例如，在一个最大大小的区块（即两倍于targetsize）之后，基础费用增加12.5%，在一个空区块之后，基础费用减少12.5%。

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2022-4-24 18:16:42

一个最大大小的区块后跟一个空区块（反之亦然），基本费用为·=≈ 其先前价值的98.4%。如果基本费用被烧掉而不是交给矿工，那么矿工们为什么要费心在他们的区块中包含任何交易呢？此外，如果有大量交易（超过2500万天然气价值）愿意支付当前的基本费用，会发生什么？2.3.3提示EIP-1559中提出的交易费用机制解决了前两个问题，允许交易的发起人指定一个tip，该tip将在基本费用的基础上支付，并转移给包含该交易的区块的采矿人（如在首次价格拍卖中）。小提示应足以激励矿工在需求稳定期间进行交易，因为当前区块中有空间容纳所有愿意支付基本费用的未完成交易。大提示可用于鼓励对反应进行特殊处理，例如在区块内进行特定定位，或在突然出现需求时立即将其包含在区块内。EIP-1559：关键想法（续）6。现在的交易包括小费和费用上限，而不是单一的天然气价格。只有当交易的费用上限至少是区块的基本费用时，交易才会包含在区块中。7.谁支付什么？如果具有小费δ、费用上限c和气体限制g的交易包含在具有基本费用r的区块中，交易创建者支付s g·min{r+δ，c}ETH。8.谁得到付款？来自基本费用（即g·r）的收入被烧掉，剩下的收入（g·min{δ，c- r} ）被转移到块的中间层。例如，考虑一个具有基础费用100的块（以每单位气体为单位）。如果区块的矿工包括tip 4和费用上限为200的交易，该交易的创造者将支付每单位104 GWEI的天然气（其中100%燃烧，其中4%归矿工所有）。

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kedemingshi

2022-4-24 18:16:48

包含小费10和费用上限105的交易将为每un it天然气支付105 gwei（其中100 gwei为Burned，其中5 gwei归矿工所有）。使用tipδ和费用上限c进行交易的用户，每单位天然气最多支付c gwei，并且只要当前基本费用较小（即低于c- δ). 开采区块的矿工肯定会从其选择的交易中获得全部收入。因此，人们可能期望一个典型的采矿者包括所有费用上限大于基本费用的交易。如果此类运输消耗的总天然气超过最大值，为简单起见，我们会忽略数字细节，例如将基本费用四舍五入为整数。另请参见第3.2.2节中的表1，了解此更新规则的更复杂示例，Monnot[43]用于详细模拟，Filecoin[4]用于最近的部署。如果区块规模为2500万天然气，人们可能会期望该矿商将其区块填满，贪婪地优先处理具有最高小费的突出交易。2.4关于EIP-1559的非正式辩论EIP-1559中的新想法数量可能是压倒性的。为什么在ce上有这么多变化？这些变化中有一个需要其余的吗？接下来，我们将概述EIP-1559的一种叙事方式，即为什么它可能需要或多或少地保持原样，因为它的目标是让用户的费用估算比现状更容易。本报告的其余部分将对该报告进行专题研究，并探索一些替代设计。为什么EIP-1559看起来像这样（非正式论证）1。首次价格拍卖对用户来说是一个挑战，因为用户的最高天然气价格取决于其他用户在同一时间提供的天然气价格。2.其他常见的拍卖设计，其中收取的价格取决于包含的交易集，例如第二价格（a.k.a。

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2022-4-24 18:16:54

（Vickrey）拍卖很容易被矿工通过虚假交易操纵。3.简单的费用估算，在这种估算中，用户不会被迫对其他用户的行为进行推理，因此似乎需要一个基本费用——一个独立于当前区块中包含的交易的价格。4.理想的基本费用将产生具有最高价值交易的区块。随着时间的推移，需求会发生变化，因此基本费用必须以实物支付。5.区块的基本费用收入必须烧掉或以其他方式从区块的采矿者那里扣缴，否则采矿者可能会与链条上的用户串通，无成本地模拟首价拍卖。6.由于需求未记录在链上，因此必须使用链上代理（如可变块大小）来调整基本费用。7.需要提供提示，以阻止矿工发布空区块。8.提示应该由用户指定，而不是硬编码到协议中，这样高价值的交易可以在潜在的需求高峰期间被识别和容纳。9.燃烧任何一部分矿粉都会推动矿粉市场的链条，而这些矿粉也可能会全部转移给区块的矿工。3以太坊交易市场本节不再讨论具体机制，而是关注以太坊m区块链中的基本供需力量。第3.1节定义了“市场清算结果”，并将其作为交易费用机制的理想结果。第3.20 50 100 150 200节价格（单位天然气的gwei）0.51.52.5区块规模图1：一个线性需求曲线示例，b=30M，d=150K。

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2022-4-24 18:17:00

例如，在天然气价格为0的情况下，需要3000万天然气；在200 gwei的天然气价格下，零需求；12个月的需求。以116gwei的价格出售500万吨天然气。强调在需求或EVM计算明显超出其供应的时期，任何机制都不能保证低交易费用，并说明EIP-1559可能会对高交易费用产生影响。3.1市场清算价格和结果以太坊区块中1250万种可用天然气是一种稀缺资源，在完美的世界中，应将其分配给从中获得最大价值的交易。我们可以使用需求曲线来确定这一点，这是一个递减函数，具体说明了用户在给定天然气价格下的总需求量。例如，线性需求曲线的形式为d（p）=max{0，b- ap}，其中p表示天然气价格，a，b≥ 0是非负常数（图1）。市场结算价格是总需求量等于可用供应量（即1250万天然气）的价格。例如，在图1中，市场清算pr ice为116gwei。如果价格为0的需求小于供应，我们将市场结算价格定义为0。市场结算价格是区块的理想天然气价格。假设这样的价格是p*从天上神奇地坠落，并成为所有用户的共识，因为联合国认识到，当前区块的所有固定交易都将支付p*每单位气体。

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2022-4-24 18:17:06

由此产生的ou tcome市场清算结果表明，用户最愿意支付至少p*每单位汽油将选择将其交易包括在内，而支付意愿较低的人则选择退出。最终结果如何？1250万天然气的供应将得到充分利用（因为p*是一个明确的市场价格），此外，还将精确分配给价值最高的交易（为了简化分析，在本报告中，我们假设需求是外生的，与交易费用机制的选择或行为无关）。Houy[34]和Rizun[52]使用类似的形式主义来解释区块链交易费用市场。Monnot[43,45]在EIP-1559模拟和Easley等人的研究中，对更丰富的需求模型进行了研究，其中未决交易从一个区块持续到下一个区块。[25]和Huberman等人[35]对比特币的交易费用机制进行了经济分析。支付至少p的汽油价格*).换句话说，市场清算结果最大化了当前区块的价值，但受制于1250万天然气的供应限制。因此，我们采用市场清算结果作为交易费用机制最理想的结果。交易费用机制的理想结果每个区块都被价值最高的交易充分利用，所有交易支付的天然气价格都等于市场结算价格。无论是现状还是EIP-1559交易费用机制都可以被视为是在努力实现这一理想的市场清算结果。在最低价拍卖中，用户预计会估计当前的市场结算价格，并据此出价。

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2022-4-24 18:17:13

在EIP-1559机制中，协议不断调整基本费用，以寻求市场清算价格。备注3.1（收入是一种必要的罪恶）市场结算价格的目的是区分高价值和低价值交易，以便以最有价值的方式分配以太坊区块的稀缺资源。收入是在市场清算结果中产生的（前提是供应约束具有约束力），但仅作为服务于经济效率的一种效果。收入最大化价格通常高于市场清算价格，在第7节“串通矿工可能的攻击”的讨论中起着重要作用。备注3.2（非零边际成本）之前对市场清算结果的定义假设矿商在其b锁中包含额外交易的边际成本为0（或+∞, 如果将交易包括在内，将违反1250万英镑（天然气）的上限。实际上，每一笔交易都会给矿工带来很小的边际成本；例如，一个因素是，区块从主链孤立的概率（即“叔叔率”）随着区块大小的增加而增加[24]。如果矿工的总体边际成本是每单位天然气的ugwei，那么u在更一般的市场清算价格和结果定义中扮演着0的角色。也就是说，如果需求价格为u，最多供应1250万天然气，则市场结算价格为u；在相应的结果中，所有愿意支付至少u天然气价格的交易都包括在区块中。3.2 EIP-1559是否会降低交易费用？以太坊社区有理由担心过高的交易费用排挤了以太坊区块链除最有利可图外的所有用途（如DeFi arb itrage Opportunities）。没有任何交易费用机制可以解决这个问题。

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2022-4-24 18:17:19

本节阐明了采用EI P-1559.3.2.1中提出的交易费用机制应该和不应该对交易费用产生的影响。首先，无论采用何种机制，在需求相对稳定的时期，实际交易费用都不可能显著低于市场结算价格。如果费用低于这个标准，或者供应限制没有约束力（因此p*= 0），包括所有交易记录。或者，u是矿工愿意接受的每单位天然气的最小补偿，包括一次开采。在价格方面，天然气的需求将超过供应，导致一些价值较低的交易取代价值较高的交易。例如，根据图1中的需求曲线，如果典型f ees降至每单位天然气100 gwei，则需求量将为15万立方米天然气。价值250万天然气的排除交易将不可避免地包括一些创造者愿意支付的价格至少为116gwei的市场清算价格。应期望Such用户提高交易费用，并通过交易费用机制（例如，通过在首个价格拍卖中提高交易的天然气价格）或通过与矿工达成附带协议来保证交易的完整性。但是，如果市场清算价格已经高到令人无法接受的程度，该怎么办？降低市场结算价格的唯一方法是增加供应或减少需求（图2）——通常不在机制设计范围内的行为。可扩展性与。

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何人来此

2022-4-24 18:17:25

机制设计通过增加供给或减少需求来降低市场结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。例如，典型的第一层扩展解决方案，如分片，区块链的不同部分并行运行，增加了交易吞吐量，因此降低了市场清算价格。典型的第二层扩展解决方案，如支付渠道和汇总，有效地将一些交易转移到不同的交易链上，减少了对EVM计算的需求，同样也降低了市场清算价格。展望不久的将来，良好的扩展解决方案将是控制交易费用的关键，更广泛地说，对于鼓励以太网络的发展至关重要。0 50 100 150 200价格（单位天然气的gwei）0.51.52.5区块大小（a）增加供应0 50 100 150 200价格（单位天然气的gwei）区块大小（b）减少需求图2：在图1的示例中，将供应量增加一倍（如（a）所示）或将需求减半（如（b）所示）将市场结算价格从116gwei降至33gwei。3.2.2 EIP-1559的两个潜在好处EIP-1559中提出的交易费用机制有可能以两种不同的方式部分缓解高昂的交易费用。首先，在需求相对稳定的时期，用户可以第1期第2期第3期第4期第5期第6期第7期第8期需求低-高-高-低M-C价格（12.5M）33.33116.67116.67116.67116.6733.33EIP-1559基本费用33.3333.3337.541.9546.6551.5556.5961.69EIP-1559区块大小12.5M 24.38M 23.71M 23M 22.27M 21.51M 10.37m表1：EIP-1559基本费用调整规则的一个例子行动“低”需求指需求曲线D（p）=15000000- 75000p，如图2（b）所示；“高”指需求曲线（p）=30000000- 150000p如图1所示。

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2022-4-24 18:17:32

（此处“需求”是指所有费用上限为p或以上的待决交易消耗的总天然气。）第二行显示了当供应量固定在1250万天然气时，每个需求曲线的市场结算价格。第三行和第四行显示了EIP-1559机制下基本费用和区块规模的联合演变，假设基本费用与第1期的市场清算价格相匹配，并且所有用户提交了可忽略的交易价格。采用基准费用作为市场结算价格的已知提前代理；与今天的首价拍卖相比，这应该会减少猜测，并导致超额支付。另见第4.1节的讨论。第二，在需求不稳定的时期，EIP-1559中提出的机制可以通过利用可变的区块大小来减少用户体验到的交易费用差异，从不久的将来借用容量，以便在需要时使用。块大小的灵活性可以减少这段时间内的最大事务费（以及一些用户所经历的延迟）。例3.3（EIP-1559的轨迹）考虑了EIP-1559机制的轨迹，详见表1和图3。在这个例子中，我们假设tips是不可忽略的，并且当且仅当一笔交易的费用上限至少是当前的基本费用时，它才包含在一个区块中。第一阶段代表着长期稳定需求的结束，在此期间，基准价格收敛于目标区块规模（1250万天然气）的市场结算价格。在接下来的六个时期里，需求翻了一番。在1250万天然气固定供应的情况下，市场结算价格在第1阶段后从33%飙升至116%，在第7阶段后又回升至33%。

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2022-4-24 18:17:38

在EIP-1559机制中，该机制对目标区块规模的当前市场结算价格的猜测基础费缓慢但肯定地增加，超过目标区块的基础费会吸收沿途的过剩需求。一旦需求恢复到原来的水平，区块的规模将小于目标，因为该机制的基本费用缓慢，但肯定会降低到新市场结算价格。在本例中，61.69（第8期）的最高基本费用仅为1250万天然气固定区块（第2-7期为116个）的最高市场结算价格的53%。4 EIP-1559的目的：简易费用估算4。1.费用估算问题无论是否使用EIP-1559，只要EVM计算的需求远远超过其供应，交易费用就会很高（第3.2节）。那么这个提议的目的是什么呢？为了使交易费用更具可预测性，从而使费用估算问题成为尽可能简单地为交易选择最佳天然气价格的问题。1 2 3 4 5 6 7 8 EIP-1559（a）价格比较1 2 3 4 5 6 7 8 EIP-1559（b）区块规模比较1 2 3 4 5 6 7 8周期现状区块规模图3：表1中详细说明的示例，是现状和EIP-1559下价格和区块规模的比较。在随后的时期，EIP-1559的基础费用和区块规模分别逐渐恢复到33gwei和1250万天然气。以太坊的用户似乎经常为EVM计算支付过高的费用，从而导致天然气价格明显高于市场结算价格[3]。部分问题可能是由于钱包中的密码或费用估算算法，这可能会随着时间的推移而改善（例如，在比特币的类似背景下，参见[39,48]）。

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2022-4-24 18:17:44

但问题的一部分是基金对首价拍卖至关重要，解决这一问题需要对交易费用机制进行重大改革。EIP-1559：通过简易费用估算改善用户体验本报告假设EIP-1559的主要目的是改善以太eum用户的“用户体验（UX）”，并通过尽可能简化费用估算问题来具体实现。EIP-1559还带来了许多其他好处（见第9.1节），在本报告中，这些好处被视为拟议用户体验改进的副产品。4.2拍卖与标价机制EIP-1559在多大程度上实现了“更好的用户体验”的目标？“用户体验”是一个模糊的术语，在回答这个问题之前，必须对其进行数学定义。定义5.21展示了我们对“良好用户体验”的形式化，其直观性很简单：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。奥纳马松，你不需要有战略眼光，也不需要怀疑自己；你要么愿意为列出的产品支付标价，要么不愿意。其结果在经济上是有效的，因为人们早就知道，在首价拍卖中的所有出价都是一个难题；参见例[22]。这一观点似乎与EIP-1559的最初动机一致。Buterin[19]写道：“我们的目标是阻止开发复杂的矿工策略和复杂的交易发送者策略，包括复杂的客户端计算和经济建模以及各种形式的共谋。”购买产品的用户比不购买产品的用户更愿意为其支付费用。当你想买一套房子并与其他潜在买家竞争时，你必须仔细考虑给卖家的价格。

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2022-4-24 18:17:52

不管你有多聪明，事后看来，你可能会后悔，要么是因为你出价过低，出价过高，或者是因为你出价过高，出价超出了你需要支付的价格。房子不需要卖给愿意支付最多价格的潜在买家（如果买家过于激进地降低出价），这是经济效率的损失。在以太坊（Ethereum）的首价拍卖中竞价就像买房子一样。估计交易的最佳天然气价格需要对为交易选择的天然气价格进行有根据的猜测。从用户的角度来看，任何出价最终都可能看起来太高或太低。从社会角度来看，低价竞标的交易可能会取代高价竞标的交易。我们是否可以重新设计以太坊的交易费用机制，让交易价格的设定更像是在亚马逊上购物？理想的情况是一种公布价格机制，这意味着一种机制，即为每个用户提供一个“接受或不接受”的天然气价格，以便纳入下一个区块。我们将在第6.3节中看到，EIP-1559中提出的交易费用机制与标价机制类似，除非需求大幅突然增加（定理6.8）。5激励相容的交易费用机制这一节将交易费用机制的三种博弈论保证形式化。首先，应激励矿工按计划执行该机制，并强烈阻止其进行虚假交易（第5.3节）。其次，对于交易的创造者来说，指定的最佳天然气价格应该是显而易见的（第5.4节）。最后，矿工和用户不应通过转移支付链来串通并严格提高其效用（第5.5节）。

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2022-4-24 18:17:58

第5.1节和第5.2节规定了正式陈述这三个定义所需的符号和语言。本节和下一节的重点是在单个区块的时间尺度上对矿工和用户的激励，以及在这个时间尺度上可以执行的两种重要类型的攻击（插入虚假交易，以及矿工和用户之间的有效链协议）。第7节讨论了在较长时间尺度上的激励和攻击。5.1供应侧的基本模型，G表示天然气区块的最大尺寸m（例如，现状下为12.5M的天然气或EIP-1559下为25M的天然气），以及u≥ 0矿工的天然气边际成本（见Remark 3.2）。为了简单起见，我们假设u对于所有矿工和用户之间的共同知识是相同的。在需求端，让M在创建cu rrent块时记录mempool中的事务集。我们将三个参数与每个事务关联∈ M：等价地，u是当最大区块大小不是约束条件时，利润最大化采矿者愿意接受的最低天然气价格，以交换交易包含。定义5.13给出了“利润最大化矿工”的正式定义。Buterin[1]的计算表明，在撰写本文时，u约为0.4–3.3 gwei。在ETH 2.0这样的区块链中，参数u可能更小气体中的气体限值每单位天然气的vtin gwei值每单位天然气的投标价格为btin gwei。气体限值是执行交易所需的气体量。该值是trans action的创建者在当前区块执行trans action时愿意支付的最高价格。出价相当于创造者实际支付的天然气价格，通常低于（或高于）价格。

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2022-4-24 18:18:04

在首次公共ice拍卖中，出价与交易规定的价格相对应。在EIP-1559中提出的交易费用机制中，BID对应于费用上限的最小值以及基本费用和tip的总和（第2.3节符号中的最小值{r+δ，c}）。我们认为气体的极限和值是不可改变的；相比之下，出价由交易的创建者控制。确认交易的天然气限额和出价记录在链上；交易的价值只有其创建者知道。5.2分配、支付和烧录规则A交易费用机制决定哪些交易应包含在当前区块中，这些交易的创建者必须支付多少，以及他们的支付对象。这些决策由三个函数形式化：分配规则、支付规则和燃烧规则。5.2.1分配规则我们使用B，B，Bk-1表示当前最长链中的块序列（带有Bthergenesis块和Bk-1最新数据块）和M内存池中的待处理事务。通常，粗体类型（如x）将表示向量，正则类型（如xt）将表示其组件之一。定义5.1（分配规则）分配规则是一个向量值函数x，来自onchain历史B，B，Bk-1和mempool M的值为0-1 xt（B，B，…，Bk-1，M）对于每个交易t∈ Mxt（B，B，…，Bk）的值为1-1，M）表示传输t包含在当前块Bk中；值为0表示其排除。我们有时写Bk=x（B，B，…，Bk）-1，M），理解为bk是一组事务t，其中xt（B，B。

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2022-4-24 18:18:10

，Bk-1，M）=1。我们只考虑可行的分配规则，即分配规则，它尊重最大块大小G.De席Niston 5.2（可行分配规则），如果每个可能的历史B，B，…席，分配规则X是可行的。Bk-1和mempool M，Xt∈管理·xt（B，B，…，Bk）-1米）≤ G.（3）如果一组事务都可以打包在一个块中，我们称其为可行的：Pt∈Tgt≤ G、我们假设th的值与区块中的位置无关，忽略了旨在确保区块中第一个位置的前跑机器人（参见[23，53]）。备注5.3（矿商控制分配）虽然交易费用机制的设计通常考虑了特定的分配规则，但重要的是要记住，矿商最终对其开采的区块拥有独裁控制权。例5.4（一价拍卖分配规则）一价拍卖中的（预期）分配规则包括未完成交易的一个可行子集，该子集最大化天然气加权出价的总和，减去天然气成本。也就是说，xft被分配0-1个值给MaximizeExt∈Mxft（B，B，…，Bk）-1.M）·英国电信- u）·gt，（4）根据第（3）款。5.2.2付款和燃烧规则付款规则规定了矿工从包含的交易中获得的收入。定义5.5（支付规则）支付规则是当前链上历史记录B、B、…、，Bk-1将包含在当前块中的事务Bk转换为非负数RPT（B，B，…，Bk-1，Bk）对于每个包含的交易t∈ Bk.pt（B，B，…）的值。

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2022-4-24 18:18:16

，Bk-1，Bk）表示包含的交易的创建者支付的款项∈ Bk至Bk区块的矿工（以太，单位天然气）。例如，在首价拍卖中，胜利者始终支付其出价（每单位天然气），无论区块链历史记录和其他包含的交易如何。例5.6（首价拍卖付款规则）在首价拍卖中，pft（B，B，…，Bk）-1，Bk）=B对于所有B，B，BKT∈ Bk.最后，焚烧规则规定了每个包含交易的ETH焚烧或同等返还给持有人的ETH金额。定义5.7（燃烧规则）燃烧规则是当前链上历史B、B、…、，Bk-1将当前块中包含的事务转换为非负数qt（B，B，…，Bk-1，Bk）对于每个包含的交易t∈ qt（B，B，…，Bk）的值-1，Bk）表示所包含交易的创建者燃烧的ETH量（每单位气体）∈ Bk.示例5.8（第一价格拍卖燃烧规则）现状第一价格拍卖燃烧无费用，soqft（B，B，…，Bk）-1，Bk）=0对于所有B，B，BKT∈ Bk.备注5.9（协议控制付款和烧钱）矿工不控制付款或烧钱规则，除非其控制分配，即Bk中包含的交易。如果有分配选择，则协议完全规定了付款和烧钱。（不过，矿商可能会寻求连锁支付；见第5.5节。）备注5.10（Mempool依赖性）分配规则x取决于Mempool M，因为矿工可以根据一整套未完成的交易做出分配决策。支付和燃烧规则必须可以从链上信息B，B。

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2022-4-24 18:18:23

，Bk，尤其不能依赖于当前Bk区块中排除的M的未完成交易。5.2.3交易费机制通常，交易费机制由其分配、支付和焚烧规则规定。定义5.11（交易费用机制（TFM））交易费用机制（TFM）是三重（x，p，q），其中x是可行的分配规则，p是支付规则，q是燃烧规则。例如，一价拍卖在数学上由三重（xf，pf，qf）编码，其中xf是收入最大化分配规则（例5.4），PFI是按出价支付规则（例5.6），qf是全零燃烧规则（例5.8）。最后，我们只考虑个别理性MeCH ISMS，这意味着TFMS不能强迫用户支付比他们声明的支付意愿更多。定义5.12（个体理性）TFM（x，p，q）是个体理性的，如果对于每个历史B，B，Bk，pt（B，B，…，Bk）+qt（B，B，…，Bk）|{z}t的创造者支付的天然气总价格≤ 每笔交易的BTT∈ Bk.5.3激励相容性（短视矿工）本节从矿工的直觉角度正式说明了TFM在理论上是合理的博弈意味着什么，即激励矿工实施预期的分配规则，并阻止其包括虚假交易。提醒一下，我们目前的重点是单个区块的时间尺度的概念，第7.5.3.1节近视矿工实用功能中讨论了更长的时间尺度。除了选择分配（备注5.3），我们假设矿工可以无成本地向mempool添加任意数量的假交易（具有任意的气体限制和出价）。

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2022-4-24 18:18:29

如果一个矿商的效用意味着其最大化的数量等于其当前区块的净收入，我们称之为近视。我们忽略了区块奖励（目前为2 ETH），因为它独立于矿工的行为，因此与本节和下一节中的单区块博弈理论分析无关。当然，区块奖励确实会影响以太坊区块链的安全性（例如[10,14]）。定义5.13（近视矿工效用函数），用于TFM（x，p，q），链上历史记录B，B，Bk-1、mempool M、假交易F和choice Bk M∪ F包括交易（真实和虚假），近视矿工isu的效用（F，Bk）：=Xt∈Bk∩Mpt（B，B，…，Bk）·gt{z}矿工收入-Xt∈Bk∩Fqt（B，B，…，Bk）·gt |{z}因矿工的虚假交易而被烧掉- uXt∈Bkgt{z}天然气成本。（5）第一项仅包括真实交易的金额，而对于虚假交易，则由矿工支付给自己。第二个条款只涉及到利润，至于不动产交易，利润由创造者（而非矿工）支付。在（5）中，我们强调了效用函数对矿工直接控制的两个参数的依赖性，即虚假交易F和包含（真实和虚假）交易Bk的选择。5.3.2激励-近视矿工的兼容性交易费用机制通常在设计时考虑了特定的分配规则（备注5.3），但矿工真的会实施吗？定义5.14（近视矿工激励相容性（MMIC））TFM（x，p，q）是近视矿工激励相容性（MMIC），前提是，对于链上的每个历史记录B，B，Bk-1和mempool M，近视矿工通过不创建虚假的反作用（即设置F=) 并遵循分配ru le x的建议（即设置Bk=x（B，B，…）。

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