ヴィタリック：EIP 1559は現在イーサリアムが直面している3つの大きな問題を軽減し、新しい解決策はマイナーに受け入れられやすくなるだろう

注: EIP 1559 は、Ethereum の次の大きな手術になると考えられています。この点に関して、イーサリアムの共同創設者であるヴィタリック・ブテリン氏は FAQ をまとめ、その中でまずイーサリアムの現在の取引手数料の仕組みの 3 つの大きな問題点と、EIP 1559 提案がこれらの問題をどのように軽減するかを紹介しました。さらに、彼は EIP 1559 の制限値設定についても説明し、鉱山労働者の反対意見に対応するために計画の修正版を提案しました。

1. EIP 1559 とは何ですか?

EIP 1559 は、Ethereum 手数料市場を変更するための提案です。主な変更点は次のとおりです。

1. 現在の 1,000 万ガス制限は 2 つの値に置き換えられます。1 つは「長期平均目標」(1,000 万)、もう 1 つは「ブロックあたりのハード キャップ」(2,000 万) です。

2. トランザクションには基本手数料（BASEFEE、焼却される）が必要で、これはブロックごとに調整されます。目標は、ブロックガスの平均使用量が約 1,000 万になるように値を決定することです。

本質的に、私たちの目標は、ブロックスペース需要の短期的な変動がすべて取引手数料の変動として現れるようにすることではなく、変動の一部をブロックサイズの変動に変換することです。

2. EIP 1559 が Ethereum にとって有益なのはなぜですか?

（回答は古い投稿からコピーしたものです）

現在、取引手数料市場には 3 つの大きな問題があります。

1. 取引手数料レベルの変動性と取引の社会的コストの不一致: 成熟したパブリック チェーンは十分に使用されているためブロックがいっぱいになり、そのためこれらのブロックチェーンの取引手数料は変動しやすくなります。 Ethereum プラットフォームでは、最低手数料は通常 2 gwei 程度です (注: 10^9 gwei = 1 ETH)。ただし、20～50 gwei まで高くなることもあり、200 gwei を超えたこともあります: https://etherscan.io/chart/gasprice。明らかに、これによって多くの非効率が生じます。

2. ファーストプライスオークションメカニズムの非効率性: 詳細な説明については、https://ethresear.ch/t/first-and-second-price-auctions-and-improved-transaction-fee-markets/2410 を参照してください。つまり、現在の方法では、トランザクションの送信者が手数料付きのトランザクションを公開すると、マイナーは最も高い手数料を支払うトランザクションを選択し、その後全員がそれに入札します。この方法は、関連する設計文献では非効率的であると認識されているため、複雑な手数料見積アルゴリズムが必要になりますが、これらのアルゴリズムは通常はうまく機能せず、過払いにつながることがよくあります。現在の手数料見積もり方法に伴う課題に関するビットコインコア開発者の説明については、https://blog.bitgo.com/the-challenges-of-bitcoin-transaction-fee-estimation-e47a64a61c72 も参照してください。

3. ブロック報酬のないブロックチェーンの不安定性の問題: 長期的には、供給量が限られているブロックチェーン (ビットコインや Zcash を含む) は、マイナーに完全に取引手数料を通じて報酬を与えることを目的としています。しかし、既存の既知の結果によると、これは、マイナーに取引手数料のために「姉妹ブロック」を採掘するように動機付けたり、より強力な利己的な採掘攻撃ベクトルを開くなど、多くの不安定要因につながる可能性があります。現在のところ、適切な緩和策はありません。

EIP 1559 には次の利点があります。

1. 料金変動による社会的コストの不一致によって生じる経済的非効率性を軽減します。ここではかなり微妙な経済的議論があります。詳細については、https://ethresear.ch/t/draft-position-paper-on-resource-pricing/2838 で参照されている論文の 16 ～ 20 ページを参照してください (ただし、論文全体を読むことをお勧めします)。直感的には、この手数料調整メカニズムは短期的には固定手数料のように見えますが、長期的には上限を表します。 1974 年の論文でマーティン・ワイツマンが主張したことは、本質的にパブリック ブロックチェーンが共存する状況では、固定料金の方が上限よりも優れている可能性があることを示唆しています。

2. これはオークションを固定価格販売に置き換え（ブロックが完全に埋まって手数料が追いつくまでの短期的な例外）、ファーストプライスオークションの仕組みの非効率性を排除し、手数料の見積もりを非常に簡単にします。余裕がある場合は次のブロックの手数料 f を計算し、余裕がない場合は計算しません。

3. これは、永続的なブロック報酬に似たメカニズムを作成し、実際に永続的に報酬を発行することなく、手数料のみのブロックチェーン（新しいブロック報酬のないブロックチェーン）の不安定性の問題の多くを軽減します。

3. 現在の手数料市場は本当に非効率的なのでしょうか?

はい、通常のブロックでは、平均ガス価格と 10 パーセンタイル ガス価格の差は、中央値の約 3 倍、平均値の 5 ～ 8 倍になります。人々はあまり多くのお金を払う必要はありません。

そして、過剰支払いをしなかった人は全員、1～2分、あるいはそれ以上の遅延に悩まされることになりますが、これは実際には誰にとっても利益にはなりません。特定の負荷ユニットがチェーンに N 時刻に到着するか、N+60 時刻に到着するかに関係なく、チェーン上の合計負荷は同じです。少なくとも通常の状況下では、手数料市場のメカニズムにおいて参加者が「低い時間的選好を表明する」ことには実際の社会的利益はない。それは純粋な死荷重損失です。より多くのトランザクションがすぐに組み込まれれば、私たち全員にとってより良いこととなり、それが EIP 1559 で可能になります。

4. EIP 1559 は、市場の需要が高い時期にノードとマイナーに過度のプレッシャーをかけますか?

短期的に見ても、EIP 1559 はブロック サイズを最大で 2 倍にします。各「フルブロック」（つまり、ガス量が TARGET 値の 2 倍のブロック）は基本料金（BASEFEE）を 1.125 倍に増加させるため、一連の一定のフルブロックでは、ガス価格は 20 ブロックごとに 10 倍（平均約 4.3 分）増加します。したがって、この重鎖のロードの持続時間は実際には約 5 分を超えることはありません。

現時点では、ブロック生成率の違いにより、約 63888 ブロック (約 10 日) ごとに 5 分間のダブル ロード期間がランダムに発生することに注意してください。したがって、EIP 1559 の導入によってシステムに前例のない負荷がかかることはありません。

さらに、ガス制限は 1,000 万でそれ以上ではありません。これは、ネットワークのハード制限 (アンクル レートは過去最低に近い) ではなく、次の長期的な性質に対する懸念から正当化されます。

1. アンクル レートの上昇による集中化リスク: アンクル レートが 20% に急上昇すると、大規模で接続の良好なマイニング プールが大幅に有利になります。

2. 状態のサイズを制限します。

3. 短時間のオフライン後に同期が困難になります。

これら 3 つのケースすべてにおいて重要なのは、非常に短い期間の容量上限ではなく、長期にわたる平均容量です。奇数時間のアンクル率が 2%、偶数時間のアンクル率が 18% の場合、アンクル率は常に 10% であるため、上記の 3 つのケースすべてに同じ影響があります。 EIP 1559 では、長期ガス使用量が依然としてブロックあたり平均約 1,000 万に制限されているため、長期平均には影響しないはずです。

5. 現在の状況と比較して、EIP 1559 での使用率が高いシナリオはどのようになりますか?

「数学的に理想的なピーク」を考えてみましょう（たとえば、突然の市場イベントにより DEX で多くの裁定取引の機会が生まれ、清算された CDP で多くの入札活動が発生するなど、これは現実世界で起こり得ます）。その場合、N*1000 万ガス相当のトランザクションがあり、それぞれのガス価格が非常に高く、すべてがブロードキャストされます。

現在の料金体系では、次のようになります。

1. 次の N ブロックは、新しい優先度の高い (スパイク) トランザクションを埋めるために使用されます。

2. その後、他のすべてのトランザクション、およびピーク後に人々が送信したトランザクションは、ガス価格の高い順から低い順に実行されます。

3. 通常のユーザーは N ブロック以上待機する必要があります。

ここで、EIP 1559 を使用する場合を考えてみましょう。

1. 次の N/2 ブロックは、新しいスパイクトランザクションを埋めるために使用され、これらのブロックには通常のブロックの 2 倍のガスがあります。

2. 他のすべてのトランザクションが古いガス価格に等しいガス価格上限で送信されると、次の N/2 ブロックは空になり、すべてが正常に戻ります。しかし実際には、優先度の高いトランザクションにはより高いガス価格の上限が設定され、最初にブロックに含まれ、その後に他のトランザクションが続きます。

前者の場合、一般ユーザーは N ブロック以上を待機する必要があり、後者の場合、一般ユーザーは N/2 ブロックを待機する必要があります。

そのため、ブロック容量が通常よりも小さくなるピーク後の「回復期間」を含めても、ほとんどのトランザクションはより早くブロックチェーンに組み込まれることになります。

以下は非常に大まかなシミュレーションです (奇妙な仮定がたくさんありますが、需要と供給の曲線と待ち時間を含む完全なシステムをモデル化するのは困難です)。スプレッドシートのソースはここにあります。

6. ピークが大きく、持続時間が長い場合 (たとえば、1 日以内のピーク)、EIP 1559 では何ができますか?

できることはあまりありません。基本手数料（BASEFEE）が上昇し、最初の短期間は一部の取引がより速く行われるようになりますが、その後は手数料市場は「通常の状況」と同様に、手数料レベルがより高いだけで運営されます。 EIP 1559 の主な利点は、手数料が高額になると、通常の手数料市場の非効率性による損害が大きくなるため、適切に機能する手数料市場を持つことがより重要になるという点です。

7. 制限 = 目標値 * 2 なのはなぜですか?なぜ 4 倍または 8 倍にしないのですか?

2以上は簡単です。制限/目標比率が高いほど、EIP 1559 の手数料市場効率の向上が大きくなります。短期的なスパイクをどの程度許容できるかによって異なりますが、2 倍というのはかなり控えめな数字です。2 倍で開始し、時間の経過とともにその倍数を増やすこともできますが、それは短期的なスパイクがあってもネットワークが適切に機能する場合に限られます。

8. マイナーがトランザクションに含まれるのはなぜですか?

EIP には、トランザクションの送信者が含めることができる「チップ」料金が含まれており、これはマイナーに送られます。これには 2 つの機能があります。まず、予想よりも突然多くのトランザクションが発生した場合、マイナーはチップ料金が高いトランザクションを優先するため、料金ベースの優先順位メカニズムはバックアップとして存在します。 2 番目に、アンクルブロックを採掘するリスクに対してマイナーに補償します。

アンクルブロックのリスクを補うためのチップ料金レベルは、約 0.8 gwei と計算されます (アンクルブロックは平均 2 ETH ではなく 1.67 ETH の報酬を受け取るため、約 0.33 ETH の損失があります。アンクルブロック率は、空のブロックと比較して 1,000 万ガスブロックで約 0.025 増加するため、1 ガスの予想コストは =330m/10m*0.025=0.825gwei です)。

このチップ料金は基本料金 (BASEFEE) とは独立しているため、ユーザーはクライアント実装を通じて自信を持って 1 ～ 1.5 gwei を設定し、トランザクションがマイナーによって受け入れられることを期待できます。

9. マイナーは、すべてのブロックを半分以下にすることで基本手数料 (BASEFEE) を下げるために共謀するインセンティブを持っていませんか?

一般に、この戦略の有効性は限られています。ほぼ全員が共謀しない限り、ブロックに含まれていないトランザクションは次のブロックに含まれるため、この操作が長期基本料金に与える影響はごくわずかです。

しかし、マイナーができるのは、一種の「独占価格設定」です。トランザクションの送信者がブロックの遅延を避けるために追加料金を支払う用意があると仮定します。マイナーは、最低チップ料金 T を含まないトランザクションの受け入れを拒否できます。マイナーはいくらかの手数料を失いますが、送信者があなたが次のマイナーになる可能性を重視し、トランザクションを十分に考慮して手数料を増額した場合、マイナーはこれから利益を得ることができる可能性がありますが、全体としてこの戦略はマイナーに大きな不利益をもたらします。

この戦略を採用したマイナーが成功したとしても、他のマイナーの収益は自分の収益よりも増えることになるので（他のマイナーは自分の行動によるチップ料金の上昇にただ乗りするため）、これは集中化のベクトルではないことに注意してください。

これにより、BASEFEE がゼロになることはありませんが、代わりに、BASEFEE が依然として料金の大部分を占め、チップが残りを占める均衡に達します。これは、マイナーが共謀していない限り (その場合はさらに大きな問題になります)、マイナーはトランザクションを含めないことによる全コストを負担し、より高いチップからのみいくらかの利益を得ることになるためです。

コミュニティが依然として、マイナーがこの戦略を採用するリスクが高すぎると考えている場合、EIP 1559 からの収益の一部 (たとえば 50%) をプールに振り向け、そこから少量をマイナーのブロック報酬の増加に充てることができます。これにより、マイナーは高い基本手数料の恩恵を受けることができ、このような攻撃の可能性がさらに低減されます。

以下は、提案された EIP 変更の概略図です。

1. アカウント 0x35 を FEE_SMOOTHING_BUFFER として定義し、FEE_SMOOTHING_CONSTANT = 8192 と定義します。

2. ブロック報酬に追加アイテムを追加します (基本ブロック報酬と叔父と甥のブロック報酬の両方が同時に追加されます)。 Smoothing_reward = FEE_SMOOTHING_BUFFER.balance // FEE_SMOOTHING_CONSTANT を設定します。 FEE_SMOOTHING_BUFFER から block.coinbase に Smoothing_reward wei を転送します。

3. このブロック報酬ルールを適用すると、ブロックからの EIP-1559 手数料の 1/2 (切り上げ) が FEE_SMOOTHING_BUFFER の残高に追加されます。残り（つまり残りの1/2）は焼却されます。

プルーフ・オブ・ステーク (PoS) のコンテキストでは、トランザクションの送信者はどのバリデータがブロックを作成しているかをすぐに知ることができるため、バリデーターが単純に高額のチップ料金を受け入れて利益を独占することを防ぐために、秘密のリーダー選挙と早期開示に対するペナルティを実施するのが最善であることに注意してください。