铢分毫析,从链上数据看EIP-1559未来影响

作者:【火币研究院】William

摘要

从链上数据看,目前 EIP-1559 出现四大违背市场直觉的现象。

首先,以太坊网络的手续费并未出现明显的下降。原因在于市场常用的“税收扭曲”模型并不适用于 Gas 交易市场,且 EIP-1559 的动机在于改善效率而非降低价格。

其次,EIP-1559 能战术性地缓解交易堵塞问题。伦敦升级后区块容量有了明显的增加,可在一定程度上缓解交易堵塞问题,而区块容量增加的主要原因来自于 BaseFee 价格公式的特殊性,使区块平均使用率由 50% 上升为 51.7%。

再次,EIP-1559 并未造成以太坊通缩,但成功减缓了通胀。从 ETH 的每日产量与 ETH 每日销毁量看,至少目前仅凭 EIP-1559 暂时无法实现通缩,但成功减缓了通胀。

最后,伦敦升级后,矿工收入并未出现明显下降。即便去除 ETH 价格上涨,矿工收入仍未出现明显下降,原因在于目前区块中大概 80% 以上的交易是以原交易(Legacy)模式产生的,而 EIP-1559 交易模式仅占 20% 左右。

关键词:
EIP-1559,链上数据

风险提示:
区块链技术尚处于早期发展阶段,存在一定的不确定性风险。



EIP-1559 上线至今已经有十余天的时间。坦率地讲,即便已经成功升级,EIP-1559 依然充满了争议。这些争议包括 EIP-1559 对手续费、矿工收入、ETH 价格的影响等等。那么真实情况如何呢?我们不妨通过链上数据来探讨这些争议。

链上数据 1:手续费并未显著下降

EIP-1559 的一大争议是该提案能否降低以太坊交易手续费。从 8 月 5 日伦敦升级成功后至今的链上数据看,如果以 ETH 计价,每笔交易的手续费并未出现明显的下降;甚至当以美元计价时,由于 ETH 价格的上涨,手续费反而出现一定程度的上涨情况。


或许会有不同意见:EIP-1559 主要 Gas 拍卖机制的改革,影响的是 Gas 拍卖价格,而非单纯的手续费。同样地,我们通过链上数据可以看出,在伦敦分叉前后,Gas 拍卖价格也未出现明显地变化。


上述结果与我们之前的研究预测相符。原因在于 EIP-1559 提案的主要目的在于改善效率,而非降低手续费价格。从提案的动机看,EIP-1559 主要是从以下四个方面改善当前 Gas 交易的低效问题 :

(1)交易费用水平的波动性与交易的社会成本之间的不匹配;
(2)用户不必要的延迟等待;
(3)首价拍卖的低效率
(4)没有区块奖励的区块链的不稳定性

值得一提的是,目前中文社区的部分用户在讨论 EIP-1559 的影响时,喜欢用税收扭曲效应理论来分析该问题,并由此推出 EIP-1995 可能会提高 Gas 价格,降低 Gas 供给以及产生无谓损失等问题。

然而,上述分析方法的问题在于,忽略了以太坊 Gas 交易的特殊性。在传统的税收扭曲效应分析中,隐含的假设是厂商都是竞争性厂商,此时市场供给曲线是由厂商的边际成本曲线推导出的,普通厂商的边际成本曲线是一条向右倾斜的曲线,因此税收理论中的供给曲线是一条向右倾斜的曲线(见下图)。


Gas 交易的特殊之处在于:矿工在每个区块的记账竞争获胜后,就取得了 Gas 拍卖的垄断权,而垄断厂商并没有供给曲线。垄断厂商决定价格或产量的方式是边际收益(MR)等于边际成本(MC);而矿工的特殊之处在于,获取交易手续费的边际成本近乎为 0。因为矿工的主要收入来源是区块奖励,短期内边际成本主要来源于电费,多打包或少打包一笔交易对矿工边际成本的影响可忽略不计。

此外,由于拍卖机制的存在,使得矿工可以对用户实现一级价格歧视,即矿工可根据用户的支付意愿价格为每单位 Gas 制定不同的价格。因此,只要每个用户的 Gas 报价(P)高于矿工的边际成本(MC=0),那么矿工就会打包交易,直至达到区块 Gas 上限。即便在 EIP-1559 中矿工只能收取少许 TIP,甚至不收取 TIP,矿工也依然有意愿打包交易(TIP≥MC=0)。这也解释了为什么 EIP-1559 实行后即便 Base Fee 被销毁,矿工依然愿意打包交易。

另一方面,将 Base Fee 看成一种“税收”有失偏颇。税收是在原来价格的基础上再另外加上一个数值(P+t),是一种额外成本;而 EIP-1559 则是在将原来的价格拆分为两部分(P = Base Fee + TIP)。因此,EIP-1559 下 Base Fee 并不能算一种税收,因为并未给供需双方带来成本负担。EIP-1559 带来的变化仅仅是用户愿意支付给矿工的最高价格由以前的 Gas Price 变为 TIP。

正如链上数据所显示的那样,税收扭曲理论下得出的几个重要结论:手续费的升高、Gas 供给的减少和无谓损失的出现,都未曾实际发生。


链上数据 2:EIP-1559 能战术性地缓解交易堵塞问题
自伦敦升级后,另一个有趣的数据是以太坊的日均 Gas 消耗量有了明显的上升,日均 Gas 消耗量由 920 亿上升至当前的 1000 亿,这也暗示着伦敦升级后区块容量有了明显的增加,可在一定程度上缓解交易堵塞问题。


那么,以太坊区块容量近 10% 的增长来源是什么呢?--- EIP-1559 的区块松弛机制设计。

众所周知,EIP-1559 采用两个参数来控制区块大小:Gas 上限 (Gas limit) 和目标 Gas 使用量 (Gas target)。Gas target 是以太坊想长期维持的一个理想区块空间,在数值上是 Gas 上限的 50%,平均区块利用率控制在 50% 的水平。为了实现该目标,EIP-1559 采用 Base Fee 进行调节:
当前一个区块的使用率超过 50% 时,Base Fee 按比例上升(每个区块上调上限为 +12.5%)
当前一个区块的使用率超过 50% 时,Base Fee 按比例上升(每个区块下调上限为 -12.5%)

进一步地,Base Fee 的具体调节公式如下:


这里,b 代表 Base Fee, t 代表区块高度,T 代表区块大小,目标区块负载为 T/2,g 表示包含在区块中的交易数量,由于 g 取决于基本费用 b,我们将 gt | bt 表示在基本费用等于 bt 的情况下包含在 Bt 中的交易数量。D 为调整因子,当前设置为 d=0.125。

然而,上述公式设计会带来一个有趣的数学现象:假设现在有四个区块,第一个区块使用率是 50%,第二个区块使用率是 0%,第三个区块使用率是 100%,假设初始 Base Fee 为 1,那么到第四个区块,其 Base Fee 是多少呢?具体如表 1 所示。

从表中看出,尽管前三个区块的平均使用率为 50%,但在算法调节下,第四个区块的 Base Fee 是 63/64 而非 1。那么在波动状态下,使 Base Fee 维持不变的均衡条件是什么呢?粗略地,这要求满区块与空块的比为-ln(7/8)/ln(9/8)=1.134,即满块占全部区块的比例为 53.13%,空块占全部区块的比例为 46.87%,或者平均每个区块的使用率为 53.13%,即平均每个区块的 Gas 消耗量会增加 6% 左右。


当然,上述估计值只是进行了粗略的计算。从实际链上数据看,在伦敦分叉后,平均每个区块的 Gas 消耗量上升至 1550 万,即区块平均使用率为 51.7%,实际增加率为 3.3%。


以上即 EIP-1559 升级后区块容量上升的主要原因。需要注意的是,这并非以太坊日均 Gas 消耗量提高的唯一原因,目前一些数据研究发现,伦敦升级后延迟了冰川时代的到来,使得出块时间缩短,这也是重要原因 。

需要强调的是,EIP-1559 并不能从根本上解决以太坊网络拥堵的现状,毕竟 EIP-1559 仅仅只是让每个区块扩大了 3%。解决拥堵问题的根本措施,还在于以太坊 Layer 2,分片技术等扩容方案。


链上数据 3:EIP-1559 并未造成通缩,但成功减缓了通胀

EIP-1559 受市场瞩目的另一焦点在于 Base Fee 销毁可能会为以太坊带来通缩效应。然而从实际数据看,EIP-1559 并未造成以太坊的通缩,但成功减小其通胀,使得 ETH 的实际流通量较“伦敦升级”前有了明显的放缓。

以太坊的供给来源主要有三个方面:一是区块奖励(Block Rewards),目前每个区块提供 2 ETH 的奖励;二是叔块奖励(Uncle Rewards);三是将叔块包含在已确认区块中的奖励(Uncle Incl Rewards)。目前包含这三部分在内的 ETH 日产量在 13000-13500 ETH 左右,而 EIP-1559 所带来的 ETH 销毁量,每天仅在 5000 ETH 左右。因此,至少从目前的数据看,EIP-1559 尚无法造成以太坊的通缩。



链上数据 4:矿工收入暂未出现明显下降

在伦敦升级前,很多人都预测 EIP-1559 将降低矿工收入。然而令人大跌眼镜的是,从链上数据看,当以美元或 USDT 计价时,受 ETH 价格上涨的影响,矿工收入在伦敦升级后出现了明显的上涨;但即便除去 ETH 价格影响的因素,以 ETH 计价,矿工收入(或手续费)也仅仅出现了少许下滑,收入并未明显下降。


然而,新的问题出现了,为什么这里仅仅只是出现了收入出现了“少许”下滑?毕竟占手续费大部分的 Base Fee 被销毁了,理论上手续费会出现明显下滑才符合常理。

从以太坊矿工收入构成分析可以看出,在伦敦升级后,仍有大部分手续费以原模式支付手续费。这也是为什么矿工收入即便以 ETH 计价仍仅仅出现“少许”下滑的原因所在。


EtherScan 的数据更能证实上述原因:在 EIP-1559 升级后,每个区块中的交易保留着三种模式,一是我们熟悉的 EIP-1559 模式,二是 Access List 模式,该交易模式主要来源于 EIP-2930, 主要为了解决因 EIP-292 而受阻的主网交易;三即原交易(Legacy)模式。

参考《1559 Cheatsheet for Implementers》 ,这里的原交易模式并非原先的首价拍卖模式,而是将 gas price 解译为 maxFeePerGas, baseFeePERgas 和 maxPriorityFeePerGas 三部分,其中 maxFeePerGas 表示用户愿意支付的最大金额,baseFeePerGas 会被销毁,而 maxPriorityFeePerGas 则归矿工所有。例如,假设 Base Fee 是 100 gwei:

EIP-1559 交易模式:用户发送一笔 GAS Price 为 250gwei,TIP 为 5 gwei 的交易。用户将支付 100+5=105 gwei,其中 100 gwei 会被烧毁,5 gwei 归矿工,而剩余的 145 gwei 会返回给用户。

原交易(Legacy)模式:用户发送一笔 GAS Price 为 250 gwei 的交易,此时 maxPriorityFeePerGas 会以 250 gwei 发送出去,其中 100 gwei 会被烧毁,而 250-100=150 gwei 归矿工

从 EtherScan 的数据看,目前区块中大概有 80% 以上的交易是以原交易(Legacy)模式产生的,而 EIP-1559 交易模式仅占 20% 左右。这正是矿工的手续费收入仅仅出现“少许”下降的主要原因。


关于火币研究院

火币区块链应用研究院(简称“火币研究院”)成立于 2016 年 4 月,于 2018 年 3 月起致力于全面拓展区块链各领域的研究与探索,以泛区块链领域为研究对象,以加速区块链技术研究开发、推动区块链行业应用落地、促进区块链行业生态优化为研究目标,主要研究内容包括区块链领域的行业趋势、技术路径、应用创新、模式探索等。本着公益、严谨、创新的原则,火币研究院将通过多种形式与政府、企业、高校等机构开展广泛而深入的合作,搭建涵盖区块链完整产业链的研究平台,为区块链产业人士提供坚实的理论基础与趋势判断,推动整个区块链行业的健康、可持续发展。


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