EIP-7378: 向基础费用添加时间加权平均
使用几何权重将过去区块大小纳入考虑
Authors | Guy Goren (@guy-goren) <guy.nahsholim@gmail.com> |
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Created | 2023-07-22 |
Discussion Link | https://ethereum-magicians.org/t/add-time-weighted-averaging-to-the-base-fee-mechanism/15142 |
摘要
本 EIP 提出了一个新的公式来更新基础费用,该公式源自 EIP-1559。现有的基础费用更新公式,
\[b[i+1]\triangleq b[i] \cdot \left( 1+\frac{1}{8} \cdot \frac{s[i]-s^* }{s^* }\right)\]仅考虑了最后一个区块大小 $s[i]$。 这种机制激励提议者与用户勾结以操纵基础费用。
我们建议通过用指数移动平均值替换最后一个区块大小来考虑之前的区块大小。 特别是,我们建议以下基础费用更新公式:
\[b[i+1]\triangleq b[i] \cdot \left( 1+\frac{1}{8} \cdot \frac{s_{\textit{avg}}[i]-s^* }{s^* }\right)\]其中 $s_{\textit{avg}}[i]$ 定义为:
\[s_{\textit{avg}}[i] \triangleq \alpha\sum_{k=1}^{\infty} (1-\alpha)^k\cdot s[i-k+1]\]并且 $\alpha\in(0,1)$ 是一个平滑因子。
动机
为了减少在区块空间需求高时行贿的动机(参见激励考虑部分),并减少振荡,从而拥有一个更稳定的费用设置机制。
提议者使用 EIP-1559 中描述的机制来确定要包含在区块中的消息。 该机制包括“基础费用”:交易费用中被销毁的一部分。 基础费用根据区块的填充率而变化。 定义了一个目标区块大小。 如果区块超过目标大小,则基础费用增加;如果区块小于目标大小,则基础费用降低。
对该主题的研究揭示了此交易费用机制的问题。 它已被证明在某些情况下 不稳定。 此外,已经表明基础费用的动态性质(受区块填充率的影响)为 矿工(提议者)和用户的操纵 打开了大门。 在稳定的高需求下,系统期望的行为是达到一个平衡,其中基础费用 – $b$ – 是 gas 费用的重要组成部分,而小费相对较小 – 表示为 $\varepsilon$(作为参考,以太坊的基础费用通常有 $\frac{b}{\varepsilon}\approx 20$)。 根据 Roughgarden,这是一个理性的平衡,前提是提议者不考虑未来。 但是,我们希望提议者通过考虑其未来的收益来优化其行为。 本质上,由于提议者和用户都没有获得被销毁的费用,因此通过勾结,他们都可以利用被销毁的费用来实现双赢。
一篇理论性论文 描述了提议者和用户如何发起此类攻击。 例如,我们可以想象希望支付较低成本的用户会协调攻击。 粗略地说,拥有总共 $g$ 数量 gas 的交易的用户贿赂当前区块的提议者(无论提议者的权力如何)来提议一个空区块。 这种贿赂的成本仅为 $\varepsilon \times {s^* }$ – 小费乘以目标区块大小。 因此,基础费用在下一个区块中降低。 如果我们接受 EIP-1559 达到其目标,例如,用户通常会使用一种简单而诚实的竞标策略,即报告他们愿意支付的最大金额并添加少量小费 ($\varepsilon$),那么在诚实用户的稳定状态下,gas 提案会给提议者留下 $\varepsilon$ 的小费。 鉴于其他用户是天真的(或反应迟缓),我们的贿赂用户将包含其交易,且小费大于 $\varepsilon$ – 只要 $g \frac{b^* }{8} >s^* \varepsilon$,攻击就是有利可图的。
规范
$s[i]$ 被 $s_{\textit{avg}}[i]$ 替换,其中:
\[s_{\textit{avg}}[i] \triangleq \alpha\sum_{k=1}^{\infty} (1-\alpha)^k\cdot s[i-k+1]\]简化为递归形式
\[s_{\textit{avg}}[i] = \alpha\cdot s[i] + (1-\alpha)\cdot s_{\textit{avg}}[i-1]\]其中 $\alpha\in(0, 1)$ 是平滑因子。 更高的平滑因子意味着平均值对区块大小的变化反应更快(例如,如果 $\alpha = 1$,则建议的公式退化为现有规则)。
理由
调整供求经济的交易费用机制 (TFM) 的一个直观选择是第一价格拍卖,这是众所周知的并经过研究的。 然而,以太坊网络选择使用 EIP-1559 作为 TFM(一个既定的原因是试图简化用户的费用估算,并减少复杂用户的优势)。 在此提案中,我们的设计目标是通过减轻其提出的已知问题来改进 TFM(EIP-1559)。 重要的是要注意,这些问题的严重性与对区块空间的需求直接相关,并且目前仅对以太坊网络产生轻微影响。 但是,如果使用以太坊的需求增加,预计这些问题会加剧。 我们可能希望事先为此做好准备。
此更改基于 这项工作,该工作描述了一种合理的策略,其中贿赂是有利可图的。 选择基于几何级数权重进行平均会导致两个期望的属性:(i) 计算和空间复杂度均为 O(1),以及 (ii) 平均值逐渐消除单个异常区块的影响,而不会导致基础费用未来发生重大波动。 此外,理论分析没有考虑来自经典 MEV 策略的收入。 (实际上,所描述的策略可以被视为 MEV 的另一种形式。)经典 MEV(三明治、抢先交易等)未包含在分析中,这意味着针对经典 MEV 的提议解决方案(隐藏交易等)也无法帮助对抗所描述的策略。 我们在本 EIP 中解决的问题是基础费用机制的核心,没有进一步的假设(例如 MEV 或随机性的可预测性)。
备注:此处 没有充分讨论的另一个替代策略是减少“最大更改分母”(学习率),从 1/8 减少到更小的值。 但是,这是有问题的,因为它会显着影响基础费用的响应能力,使其对实际的持续变化反应缓慢。 使用几何级数权重的原因正是为了实现仍然快速响应同时减轻激励错位这种有利的权衡。
激励因素考虑
该提案旨在提高 TFM 的激励兼容性。 博弈论分析 表明,当前基于 EIP-1559 的 TFM 鼓励贿赂。
EIP-1559 的主要目标之一是简化用户的竞标。 Roughgarden 从理论上阐述了这一点,即用户投标其诚实估值是一种最佳策略。 相比之下,当使用第一价格拍卖作为 TFM(如比特币和以前在以太坊中所做的那样)时,用户通常以低于其诚实估值的价格进行投标。 换句话说,鼓励用户不完全披露其偏好的 TFM 被认为不太好。 但是,有人可能会争辩说,鼓励贿赂的 TFM 比鼓励不透露全部偏好的 TFM 更糟糕。
尽管对于 TFM 而言,第一价格拍卖是一个安全的选择,但以太坊网络选择使用 EIP-1559 并销毁交易费用(可能是出于博弈论以外的原因)。 因此,我们建议使用上述提案来减轻当前贿赂的激励。
向后兼容性
此更改需要硬分叉,因为基础费用是强制执行的(为了使区块被认为是有效的)。
测试用例
待定
安全注意事项
需要讨论。
版权
在 CC0 下放弃版权和相关权利。
Citation
Please cite this document as:
Guy Goren (@guy-goren) <guy.nahsholim@gmail.com>, "EIP-7378: 向基础费用添加时间加权平均 [DRAFT]," Ethereum Improvement Proposals, no. 7378, July 2023. [Online serial]. Available: https://eips.ethereum.org/EIPS/eip-7378.