以太坊交易費市場改革：EIP 1559 會引發公平性問題嗎

作者: Pintail

翻譯&校對: 閔敏 & 阿劍，以太坊愛好者

1. 背景

改革以太坊的手續費機制、謀求更好的交易費分配方式，在以太坊社區裏已經討論了很長一段時間了。早在 2015 年 7 月以太坊創世塊誕生前，創始人 Vitalik Buterin 就分享了關於將來如何改變交易費市場的想法，還提到了銷燬交易費的可能性。2017 年，Vitalik 寫了一篇文章，提到了交易手續費銷燬對成立一種「交易媒介」貨幣的意義。

這些想法當然引起了以太坊社區成員的興趣，但是如果沒有一個具體的執行提案，這些想法就僅限於學術探討。當時，交易費市場改革並不是亟待解決的問題，因爲以太坊交易費並不高。的確，縱觀以太坊的早期發展階段，Gas 價格遠低於礦工所估計的最低合理價格 (estimated 『rational』 minimum)。雖然在 2017 年的 ICO 熱潮期間，短暫的需求高峯曾導致網絡擁堵，但是總體來說，用戶只需要支付極低的交易費即可輕鬆達成交易。

然而，2018 年初，這種情況發生了改變。以往的區塊裏總有未用完的 Gas，現在每個區塊的 Gas 都用光了還不足以應付。由於謎戀貓（CryptoKitties）等應用對 Gas 需求很高，以及打着「交易即挖礦」旗號的代幣交易所 FCoin 興起，以太坊網絡出現了較長時間的擁堵，想讓交易在合理時間範圍內打包進區塊所需的 Gas 價格暴漲。

對於新用戶來說，理解以太坊的 Gas 價格機制始終是一大挑戰，在出現網絡擁堵以及 Gas 價格劇烈波動的情況下，難度就更大了。聰明的用戶可以使用 ethGasstation.info 等新型工具來判斷合理的 Gas 價格，而且越來越多 Metamask 之類的錢包都內置 Gas 價格估算工具。儘管如此，據區塊鏈數據顯示，一些用戶支付了過高的 Gas 費用，而且反覆出現的擁堵情況反映出，現有的解決方案並不能完全解決這一問題。

2. EIP 1559 提案

就是在這個背景下，Vitalik 在 2018 年 7 月發佈文章詳細說明了一個交易費市場改革的提案（之後，這個提案的內容又被寫入一篇關於資源定價的文章中）。該提案引入了一種新的交易費機制，把用戶支付的交易費分成兩個部分：一部分是由協議確定並交由協議處置的「基礎費（basefee）」，另一部分則是支付給礦工的佣金（由用戶設定，現在通常被稱爲「小費」或「賄賂」）。該機制的目標是讓區塊的使用率維持在半滿狀態（而一個全滿區塊的大小是當前以太坊區塊大小的兩倍），並根據需求量來調整基礎費費率（以使實際使用量趨於半滿狀態）。由於礦工打包交易所需的補貼幾乎不隨需求量而變化，用戶只需支付較低的小費，因此大多數用戶都不需要更改。這樣一來，交易費會變得簡單很多，用戶無需再去理解複雜抽象的 Gas 機制。這是一大進步。

那麼問題來了，協議應該如何處理基礎費？從表面上來看，似乎有四種可能：

    1.將基礎費發送給某個基金（如，開發者基金）;

    2.將基礎費獎勵給挖出當前區塊的礦工；

    3.基礎費由之後挖出區塊的礦工共享；

    4.將基礎費銷燬

首先就可以排除方案 1，因爲中心化基金可能會帶來一場治理噩夢。方案 2 也不可行，因爲這會激勵礦工用垃圾交易來填滿區塊，無論用戶對區塊空間的需求如何，都會推動基礎費上調。只有方案 3 和 4 可以選擇。

最後的選擇是方案 4，其中一個原因是這會帶來另一個好處，即，ETH 會變成以太坊上交易的燃料。這有助於避免費用泛化（economic abstract）的威脅，有些人擔心費用泛化會導致以太幣經歷死亡螺旋，極大地破壞整個網絡的安全性和生存能力（譯者注：費用泛化指允許用戶使用其它 token 而非 ETH 來支付手續費）。至於爲何會選擇方案 4，還有其他原因，將在下文的 5 至 7 節中討論。

這次，有了具體的提案，以太坊社區產生了強烈的興趣，並在此基礎上提出了 EIP 1559。不出所料，ETH 持有者對於銷燬基礎費所產生的經濟影響非常樂觀。這就相當於股票回購，所有 ETH 持有者都能基於自己的持有量從中受益。這種熱情體現在 EIP 1559 社區衆籌基金的成立上。迄今爲止，該基金在 Gitcoin Grants 第六輪贈款計劃中獲得的贈款是最多的。

3. 來自開發者的擔憂

儘管如此，EIP 1559 一旦實行，將成爲以太坊誕生以來最重大的經濟機制改革。此外還會給錢包開發者帶來很多工作量，他們需要相應調整用戶界面。因此，經驗豐富的以太坊開發者對 EIP 1559 的態度非常慎重。其中，Metamask 的 Dan Finlay 的觀點常被拿來引用。他指出，由於 EIP 1559 將「基礎費」參數交由礦工決定，爲避免收益減少，礦工會盡可能降低基礎費。如果礦工成功做到了這一點，EIP 1559 會讓交易費市場迴歸最高價拍賣模式，用戶依然需要通過競價的方式讓自己的交易被打包到鏈上。

爲反對 EIP 1559，Dan 提出了 「Escalator」提案。這個提案同樣是爲了解決用戶體驗問題，可以實現更高效的價格發現，同時又不需要將基礎費參數的控制權交給礦工。這個提案給出的解決方案也很優雅，但是迄今爲止還沒有得到與 EIP 1559 同樣多的支持。一部分原因可能是 EIP 1559 還解決了經濟抽象等其它問題。當然了，Escalator 提案在以太坊社區中也不是很受歡迎，因爲以太坊社區成員傾向於長期持有 ETH，因此更喜歡銷燬基礎費的提案。順帶一提，還有一種方案是將 EIP 1559 和 Escalator 提案相結合，取二者之長，但是目前還沒有細化成 EIP。

還有其他資深以太坊開發者，如以太坊域名服務（ENS）團隊的 Nick Johnson，也表示對 EIP 1559 背後強勁勢頭的擔憂，因爲從根本上改變以太坊交易費市場的博弈論基礎所產生的影響和可能帶來的風險尚未可知。顯然，在沒有完全瞭解影響之前，徹底改變以太坊的核心經濟機制是愚蠢之舉。

4. 研究推進

2020 年，由於穩定幣、去中心化交易所和其它 DeFi 應用大受歡迎，以太坊對 Gas 的需求量持續增加。因此，從 2020 年 6 月至 8 月，以太坊交易費幾乎每天都高於比特幣交易費，只有 8 天例外。反直覺的是，如此高的交易費可能會給以太坊區塊鏈帶來麻煩。一羣研究者辯稱，隨着礦工的收益來源重心從區塊補貼轉向交易費，以太坊會變得不穩定，安全性也會受到極大威脅，因爲攻擊者可以發動一些無需掌握 51% 算力就能實現的攻擊。與此同時，Gas 市場的劇烈波動性和相應的用戶體驗問題仍未得到解決。

通過減少礦工的交易費收益，並維持區塊獎勵在礦工收益中的主導地位，EIP 1559 能夠有效避免這一問題。因此，以太坊團隊正在大力推進 EIP 1559 的評估工作，研究未來通過硬分叉實現 EIP 1559 的可行性。例如，以太坊基金會 Robust Incentives 小組的 Barnabé Monnot 負責建模與模擬工作，還有算法博弈論研究者 Tim Roughgarden 最近發佈了一篇分析文章，對 EIP 1559 進行了嚴格評估。

與此同時，EIP 1559 相關的客戶端實現工作也在推進中。截至 2020 年 8 月底，已經有兩個以太坊客戶端實現了 EIP 1559，並且正在運行早期測試網來解決規範和實現問題。除了核心的以太坊客戶端之外，Filecoin 和 Celo 網絡也在測試實現。

人們在 EIP 1559 上投入了大量研究資源，目前尚未發現任何可行的攻擊途徑。其中一種能想象到的攻擊是算力串謀。但是，正如 Micah Zoltu 在文章中提到的那樣，即使掌握 51% 算力的利益集團形成並試圖操控基礎費，礦工各自的私人利益也會使之脫離卡特爾。這與針對 PoW 區塊鏈的 51% 區塊審查攻擊不同，後者可以通過無視非集團成員挖出的區塊，只讓集團成員挖出的區塊上鍊，以此獲得雙倍收益。

雖然 EIP 1559 的研究繼續推進，我們或許會發現其經濟機制存在嚴重的缺陷。如果沒有發現嚴重缺陷，我們或許可以樂觀地認爲，EIP 1559 是可以執行的。

5. 以太坊的區塊空間屬於誰？

因此，我們可以初步得出結論：我們可以安全地在以太坊上實現 EIP 1559。但是，我們應該這麼做嗎？這就是本文標題中提到的公平問題。就因爲礦工承擔了處理交易的工作，他們就有權獲得所有交易費作爲獎勵嗎？

以太坊 2013 年的白皮書指出，事實並非如此。不同於比特幣礦工，以太坊礦工承擔守護網絡安全的職責，並 永久 獲得區塊獎勵作爲補貼。目前，區塊獎勵固定在每個區塊 2 ETH，此外還有來自叔塊（不包含在合法鏈上的區塊，但是叔塊的礦工可以獲得部分區塊獎勵）的收益。因此，並沒有要求說交易費應該足以支付保護網絡的成本。這是一個優勢，因爲交易費變化很大，無法保證它一定要滿足網絡安全性之需。

另外，並非所有交易處理工作都由礦工完成，因爲交易所導致的狀態膨脹（state bloat）的成本由全網承擔。雖然所有全節點都承擔了這一成本，但是隻有礦工得到了獎勵。用戶也付出了機會成本，因爲當 Gas 價格過高時，他們無法執行原本有利可圖的交易。因此，以太坊的區塊空間在任何意義上都不屬於礦工，而是應該視爲「公共土地（commons）」。礦工收取高昂交易費就好比是在「公共土地」上收取租金，因爲礦工打包交易的成本遠低於他們獲得的收益。

6. 公平補償

要想理解交易費中的哪一部分是礦工應得的補償，哪一部分是「公地租金」，我們需要知道礦工處理交易實際付出的成本是多少。正如第一節中指出的那樣，「最低合理價格」就是礦工打包交易的邊際成本。這是由於（打包需要耗費時間）礦工的區塊可能變成叔塊而帶來的機會成本。這個概念是從最初應用於比特幣的方法擴展而來。(1)(2)

礦工打包交易的成本很難得出準確的數據，而且這個數據會隨着客戶端實現的改進和在以太坊虛擬機上執行特定操作所需消耗的 Gas 量變化而變化。因此，上文提到的 Vitalik 所做的相關研究已經過時了，而且很難獲得數據來得出最新的估計。儘管如此，客戶端性能提高意味着礦工成本可能比之前更低，然而他們所獲得的交易費卻大幅增加。

幸運的是，EIP 1559 所提議的新型交易費市場可以爲我們解決這個問題。理性的礦工只會打包那些給足小費/賄賂的交易。那些不急着讓自己的交易被打包的用戶可以支付較低的小費，那些爭分奪秒的套利交易者可能會支付更高的小費。一般而言，小費不會像 Gas 價格那樣劇烈波動。大多數用戶都能接受錢包的默認值，無需再擔心 Gas 價格激增的問題。

凡是超出公平補償的部分都可視爲「交易費盈餘（fee surplus）」或「交易紅利（transaction dividend）」。這就是 EIP 1559 的基礎費。如果不屬於礦工，那麼基礎費應該歸誰？

7. 如何分配交易費盈餘

第二節中提到的四種方案中，只剩下「銷燬基礎費」可以選擇。基礎費被銷燬後，所有 ETH 持有者都將受益。這是他們應得的嗎？我認爲是的，而且有兩個原因。

第一，由於以太坊的增發機制，ETH 持有者需要承擔通脹所帶來的損失。因此，網絡運轉所產生的盈餘應該以合理的方式歸還給 ETH 持有者作爲回扣。有時，交易費盈餘可能等於或大於區塊獎勵，但是無論交易費是否足以支付安全性成本，最後都是 ETH 持有者在爲保護網絡安全性提供資金。

第二，ETH 並未唯一一種受益於網絡安全性的資產。以太坊保護着大量資產：穩定幣、合成資產、預測市場結果、流動性份額、股權代幣和一衆 ICO 代幣。這些資產都享受以太坊帶來的安全性，卻沒有分擔成本。因此，當前的交易費市場對 ETH 尤爲不利。EIP 1559 有助於解決這一問題，並且通過最大程度減少 ETH 的淨髮行量（甚至出現負增長），讓真正守護網絡安全性的 ETH 的價格達到頂點。

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