拥塞控制和EIP-1559

eip1559 是以太坊费用市场协议的计划升级。在当前系统中，用户将出价附加到他们的交易中（即 gas price），希望超越其他用户，并足够吸引下一个矿工以包括他们。然而，这种首价拍卖的出价风格导致了超额支付、用户体验问题，并在一般情况下提供了很少的纳入保证。1

通过 eip1559，引入了一个 basefee 来动态定价系统所承受的 拥塞，为每个区块设置一个最低入场费用，在大多数情况下，这也是“正确”的费用（加上少许溢价）。正如 Tim Roughgarden 所说，这使我们能够摆脱看起来像在动态市场中购买房屋的难以评估的交易，而转向一种亚马逊式的、明确标价的严格接受即弃的范式。在其标准版本中，eip1559“销毁”了 basefee，实际上是将其有效地重新分配给无人。

拥塞 在费用市场的存在和 eip1559 的设计中至关重要，我们将花一些时间正确定义其含义以及我们是如何衡量它的。我们将看到拥塞定价作为一种相当自然的解决方案是如何产生的，并讨论它的原则是否有助于我们决定如何处理费用。

拥塞游戏初步介绍

想象一条单行道，如果你一个人在路上，过一次需要1分钟。假设每增加一个司机，行程时间就增加1分钟。该道路的“延迟函数”为 x，其中 x 是在路上的用户人数（所以如果你是唯一的司机，延迟为1分钟）。2 一个额外的道路用户带来了多少 总 行程时间？

• 当只有一个用户 A 在路上时，总行程时间为 1 分钟。

• 当再增加一个用户 B 时，A 现在需要 2 分钟才能穿过道路，B 也是。所有人的总行程时间为 4 分钟。

• 当再增加一个用户 C 时，用户 A、B 和 C 都需要 3 分钟才能穿过道路，因此总行程时间为 9 分钟。

换句话说，每增加一个司机就为所有其他司机增加了一分钟的行程时间 _**。如果路上有 10 位司机，而第十一位司机出现，这 10 位司机的 总 行程时间增加了 10 分钟（每人 1 分钟）。如果每位司机对 每人 都施加了成本，那么整体社会何时会失去收益？

追寻丢失的最优性

在 算法博弈论 中，我们通常寻找能够在一些社会动态的情况下产生最佳社会结果的机制。我们将首先详细说明在我们的司机所涉环境中，最佳社会结果 的含义，然后再转向实现最优性的 机制。

我们假设司机在时间和金钱之间进行平衡，例如，花费额外的一分钟时间在路上的成本与损失一美元是一样的。虽然所有司机在金钱和时间之间的平衡都是一样的，但他们从穿越路上所获得的 收益 却不同。有些司机想去他们喜欢的市场，但也可以选择另一个。其他人真的需要去见家人或参加重要活动。对于每位司机，我们都会分配一个数字，以美元的形式表示他们从穿越路上获得的利益。

让我们来举一个简单的例子。我们有三个道路用户，A，B 和 C，分别获益 10 美元、7 美元和4美元（接下来我们将省略 $ 符号）。如果这三位用户都行驶在路上，行程时间是 3 分钟。因此，总体上，

• A 受益 10，但“支付”3分钟在路上，所以利润为 7。

• B 受益 7，支付 3，利润为 4。

• C 受益 4，支付 3，利润为 1。

情况 A：所有用户在均衡状态下参与

最后一个数字以 加粗 表示 社会福利：每个人的收益减去每个人支付的费用。我们的目标是尽可能提高社会福利。这是我们能从这种情况下获得的最大收益吗？如果我们完全阻止 C 的参与会怎样？

情况 B：两个最有价值的用户加入时的社会最优解

当我们阻止 C 使用这条路时，社会福利被提高了！为什么会这样？关键原因是：C 对 A 和 B 的额外成本并没有因 C 获得的额外收益而得到补偿。 换句话说，私人收益小于公共成本。

我们面临一个明显的悖论：C 没有理由不加入。考虑到 A 和 B 计划使用这条路的消息，理性的用户 C 仍会想加入，因为他们能获得单位利润，从而降低社会福利。

诱导社会最优性：增加收费

为了获得最佳社会结果，我们想要实现以下想法：在路上的任何用户都应该为他们对其他用户造成的伤害付费。3 通过将公共伤害内化到每个用户的私人利润评估中，激励便会得到一致。我们通过在路上增加收费来做到这一点。

新加坡的动态收费，由 VK35 拍摄于英文维基百科，CC BY-SA 3.0，通过维基共享资源提供

收费应该收取多少？我们已经看到，当路上已有 x 名用户时，增加一个用户会导致 x 的额外成本（每个司机多出1分钟）。因此，我们应该将收费设定为 x，其中 x 是道路上已有的用户数量。4 我们称之为 边际成本收费，因为每个新增用户都会将收费提高到该用户对其他人施加的成本。

假设所有用户在路上时支付 x，而 x 用户在使用它。假设 A、B 和 C 都加入。

情况 C：所有用户加入，实施边际成本收费，但未达到均衡状态

现在 C 的利润是负的。他们意识到走这条路不值得，所以选择退出，结果是：

情况 D：两位最有价值的用户加入，实施边际成本收费，达到社会最优的结果和均衡

这里是否有什么隐患？我们认为收费将帮助我们达到社会最优的状态，但社会福利现在是 9，而之前是 13！这4个单位去了哪里？

从某种意义上说，我们已达到社会最优的 结果（A 和 B 使用这条路，C 不使用），但没有达到社会最优的 收益（总利润为 13）。原因很简单：4单位的费用已经进了收费箱，A 和 B 各自支付了 2单位的费用。我们稍后将对此进行讨论，并进一步明确与 eip1559 的联系。

限制道路：拍卖的出现

如今，可能显而易见的是，这条路是交易费用市场的隐喻。然而，我们的隐喻并没有真正描述交易和区块的真实情况。区块的大小有限，因此它们无法像我们模型中的道路那样允许无界的“拥塞”。

假设道路只能容纳我们三位司机中的一位。根据谁先到达，可能会出现次优情况。例如，如果用户 C 首先到达，情况是：

情况 E：道路有限制，C 加入，这是一个均衡状态（A 和 B 不能进入），但这并不是一个社会最优的状态

收费有效吗？那么，如果我们想精确瞄准道路的容量，即，如果我们希望 诱导 精确与容量相符的用户数量？没有理由导致收费返回的社会最优用户数量与道路容量相等。如果收费吸引的司机少于道路容量，可以说我们已达到了社会最优，所以这并不是问题。但是如果道路上的社会最优用户数量超过限制，边际成本收费通常无法有效运作。我们已经看到了：A 和 B 仍然使用这条路，而这超过了我们设置的容量。

收费不能在一般情况下诱导最佳分配的原因还有一个“基本”的原因。费用价格定价了新增用户给其他人带来的额外延迟。由于容量约束，新增用户不仅仅是减慢其他人速度，而是完全阻止了对资源的访问。如果我们想通过某种机制来内部化公共伤害，我们需要根据这一限制是如何定价的，而不仅仅是由于拥塞导致的服务的 恶化。

幸运的是，还有一种不同的机制正是如此。我们需要考虑拍卖，具体说是第二价格拍卖。我们该如何决定 A、B 和 C 中的谁能进入道路？

在开车之前，我们会让 A、B 和 C 在纸上写一个出价。这里有两个规则：

1. 出价最高的司机赢得使用道路的权利。

2. 胜出的司机支付第二高的出价。

假设所有的竞标者都知道这些规则，但没有人知道其他司机使用道路所获得的好处。

证明留给你，但理性的竞标者 A、B 和 C 应该恰好出价他们认为道路的价值。现在，我们将忘记过马路本身对胜出用户造成的成本，而仅专注于出价。5

情况 F：道路使用权通过第二价格拍卖进行竞标。司机理性出价，A 赢得使用权并支付 B 的出价

另一个隐患！A 出价的 7 美元去哪了？答案在于：在拍卖者的口袋里。但拍卖者是谁？拍卖者是路的提供者吗？

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我们遵循内部化公共费用的直观定义：让用户为他们对他人造成的伤害付费。如果 A 不在这里，B 应是路上的司机（以最大化公共利益），而 B 会因为占用道路而对 C 造成伤害。因此，拥塞会影响那些希望访问某个资源却无法获得，或无法以降低服务质量的用户。难道这些用户不应该为他们的损失获得补偿？

在货币经济中，有一种方法可以在保持 效率 的同时补偿因拥塞造成的伤害，符合“拥有最高收益的用户获得进入权”这一博弈论意义上的定义：不将费用重新分配给 任何人。

这并不是灵丹妙药，也不等同于将收集的费用平等地重新分配给 每个人，因为货币经济的机制比这更微妙。但直觉是：

1. 使用者作为交易发送者承担拥塞的成本，因为这限制了他们进入交易市场的权限。

2. 因此，作为交易发送者的用户应该补偿拥塞所带来的成本。

上述两点或许是支持将费用燃烧作为拥塞补偿的最直接微观经济学论据。 然而，作为必要的公平的微观经济结果进行争论是困难的，至少有两个原因。

假设我们确实相信，燃烧是剥离所有参与者的燃烧金额的确切重新分配。在一个大型经济体中，这种 直接 的再分配效应在单个接收者之间被极大稀释，当参与者数量增加时，它接近零（假设在整个过程中费用固定）。

假设我们对稀释没意见：反正一笔epsilon现金总比没有要。我们可以对微观经济学的论据提出第二个批评。我们并没有在我们的以太坊用户群体中区分 交易发送者 和 持有者。交易发送者是因拥塞而受到困扰的人，而持有者却不是（根据定义，他们不发送任何交易）。但机制应该如何判断谁受到拥塞的伤害呢？很可能这是不可能的，因为我们需要知道谁 本来会 发送交易却因为拥塞而 未能 发送。奖励所有持有 ETH 的人以燃烧的方式，是否足以补偿那些受到费用市场拥塞影响的机制的近似？

我常常看到矿工提到这个论点，作为一种理由来表明期望燃烧能实现再分配是一种幻想，因为稀释的存在，我倾向于同意。如果这种直接的“微观”效应不令人满意，也许我们可以考虑更间接的、基于资产转换符合确保以太坊网络的属性的燃烧的“宏观”效应。6

这一第二个间接效应在支持 eip1559 的人中往往更受欢迎，这可能就是他们所指的“eip1559 将巩固 ETH 作为一种资产”，即不是简单地通过比较 eip1559 前后的通货膨胀并根据差异调整 ETH 的价格来衡量。通过与网络需求成比例的燃烧，在 ETH 资产与以太坊的网络价值之间建立了联系。相应地，更好的 ETH 提高了 带宽 作为，例如，生成更多 DAI 的抵押品的能力，除此之外，还增加了 eth2 的一般安全级别。

还有其他 很 好的燃烧理由，包括使经济脱离高度波动的收入来源，这种波动，极限情况下， 会导致不稳定，并使矿工的收入估算变得复杂；将区块奖励重新审视为用于支付安全的机制；或为从工作量证明（Proof-of-Work）向股权证明（Proof-of-Stake）的过渡铺平道路。7 这些因素在 eip1559 激活后是否应立即应用，还是在几个月或一年后似乎已成为争论的舞台。

在下一个 代理的价格 中

由于我们已尽力定义拥塞及其定价方式，我们将抛开道路的隐喻，看看 eip1559 如何通过检视其动态使我们更接近该价格。订阅以便第一时间收到它。

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非常感谢 Vitalik Buterin、Sacha Saint-Leger 和 Tim Beiko 的评论和编辑。错误、观点和错误的观点仍然是我的。

1

请参见 此笔记本的介绍，了解首价拍卖和 eip1559 的区别，以及 此笔记本 了解目前系统中诱导的价格与 eip1559 的比较。还有 Tim Beiko 的 资源列表 中有很多其他内容。

2

这种游戏称为 原子拥塞游戏：用户是“原子”，或者单位质量为1的离散单位，而非 非原子 拥塞游戏，其中用户流是连续的，或者 加权 拥塞游戏，其中离散用户体量不同。 延迟函数 x 是线性的。

3

这被称为 皮古税，以经济学家阿瑟·C·皮古的名字命名。

4

如果延迟函数是 2 x 而不是 x，那边际成本收费会是什么？B 会选择使用这条路吗？

5

准确地说，我们应该从用户的收益中扣除使用道路的预期成本。由于容量限制，用户应预期在获得使用权后会产生 1的费用。因此，A 的 真实价值 是他们的收益 10 减去 1，在这种情况下，他们将出价 9，而 B 将出价 6。 在交易费用市场中，“过马路的成本”为 0，因此包含用户承担的总成本与“出价”完全相等。

6

这两个陈述可以同事成立：直接效应并不那么重要 和 间接效应是重要的。这也许是为什么有时两个派别讨论时错过彼此的原因。

7

在这一点上，还可以阅读 Leonardos 等人 (2020) 的精彩论文，该论文“提高了技术温度”，直到代理做出转换。

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由 Barnabé Monnot 撰写 · 已发布 4 年

以太坊、激励机制和其他事项

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对此帖子的讨论

评论Restacks

Lakshman Sankar

2021 年 2 月 22 日

受到 Barnabé Monnot 关注

关于 1559 作为对其他交易发送者的再分配的近似值的确是个好点子。是否可以争论说这是比现状（只支付矿工）更接近的近似值？

我想这会假设矿工与用户的交集少于抵押品/持有者与用户的交集（...？）

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• 原文链接： barnabe.substack.com/p/c...
• 登链社区 AI 助手，为大家转译优秀英文文章，如有翻译不通的地方，还请包涵～