ウー氏の詳細な講演: イーサリアム 1559 アップグレード後の 7 つの大きな変更: 誰がそれを達成でき、誰が失敗するのか

呉碩 著者 |呉卓成

この号の編集者 |コリン・ウー

1 設計原則

ブロックチェーンの本質は一連の元帳です。分散化された世界では、誰もユーザーのアカウントを保持する義務はありません。会計と元帳の作業は、採掘に携わる採掘者によって完了される必要があります。鉱業は簿記だけではなく、生態系の連鎖の安全性を確保することも目的としています。コンピューティング能力が不十分なネットワークは、51% コンピューティング能力攻撃に対して非常に脆弱であり、セキュリティが脅かされます。したがって、ユーザーの支払いメカニズムとマイナーの収入メカニズムによって、ブロック ネットワーク全体の効率とセキュリティが決まります。ユーザーが支払いすぎると、オンチェーン取引に参加するユーザーの数が減少し、ブロックスペースが無駄になり、ネットワーク全体の価値が低下します。マイナーの収入が低すぎると、マイニングに投入される計算能力が低下し、ネットワークのセキュリティを保証することが難しくなります。

したがって、取引手数料の設定は、需要と供給のバランスをとるプロセスです。マイナーは供給者、ユーザーは需要者、商品はイーサリアム ネットワーク内のガスと呼ばれるオブジェクトであり、各トランザクションに必要な作業量として理解できます。たとえば、最も基本的なタスクである単純な転送には 21,000 単位の Gas が必要ですが、スマート コントラクトの実行などのより複雑なタスクにはさらに多くの Gas が必要です。もちろん、ブロックが保持できるガスの量は無制限ではありません。この制限はガス制限と呼ばれ、マイナーによって投票されます。最新の調整は4月23日にVitalik氏によって提案されました。一部のマイナーの反対があったものの、最終的には1250万から1500万に増加され、オンチェーン活動の増加によって引き起こされたネットワークの混雑が緩和されました。

ここで、マイナーが反対する理由を説明する必要があります。これは、1559 プロトコルの役割を理解するのに役立ちます。各会計の前に、ブロックチェーン ネットワークは暗号化されたブロックを公開します。ブロックリリースのメッセージを受信した後、マイナーはアルゴリズムを使用してそれを復号化します。最初にパズルを解いたマイナーがこのブロックの計算権を取得し、Ethereum アルゴリズムはこれに対して固定のブロック報酬を与えます。では、マイナーはどのようにアカウントを管理するのでしょうか?抽象的に言えば、このブロックをマイニングしたマイナーは、メモリプールで確認を待っている情報を「パック」してブロックに埋め込み、それをブロックチェーン ネットワークに入れて送信します。したがって、ブロック容量が小さいほど、1 回にパッケージ化される情報量は少なくなります。希少性は物事に価値をもたらします。できるだけ早くパッケージ化されるためには、ユーザーは当然ながらより高い報酬を支払う必要があり、マイナーはそこから利益を得ることができます。これが、マイナーがガス制限を増やすことに消極的な理由です。

ここで 3 番目の概念である「ガス価格」が導入されます。これは、ユーザーがガスの各単位に対して支払う意思のある料金を表します。最高額入札者が落札するファーストプライスオークションの原則が採用されています。このことから、合計料金は Gas × Gas 価格と等しくなると計算できます。プロセス全体を通じて、マイナーはアルゴリズムによって提供されるブロック報酬とユーザーによって支払われる取引手数料を獲得できます。このうち、ブロック報酬は固定（投票によりプロトコルを変更可能）である一方、取引手数料には大きな変動余地があります。 Ethereum ネットワークのユーザー数が増加し続けるにつれて、ガス料金も上昇し続けます。昨年9月、ガス価格は一時478グウェイまで上昇した。つまり、ブロック利用率が100%の場合、取引手数料は6ETH（1250万×478Gwei÷10億）近くになるということです。ブロック報酬はわずか 2 ETH なので、取引手数料がマイナーの主な収入になります。

鉱山労働者は希少性を生み出す傾向があるのに、なぜこの提案は最終的に承認されたのでしょうか?その理由は、イーサリアムユーザーの爆発的な増加により、ブロックスペースが深刻に不足し、ガス制限が増加したとしても、ユーザーは限られたスペースを争うために依然として高値で入札する必要があるからです。以下の需要と供給の曲線はこの現象をよく説明しています。

このうち、D1は拡張前のガス需要曲線、D2は拡張後の需要線です。供給ラインは同じです。 Gas 制限が増加すると、ユーザー数が増加することなく需要曲線が左にシフトし、それに応じて Gas 料金が減少することは容易にわかります。ただし、ガス量の増加により、マイナーが受け取る取引手数料は減少しません。それだけでなく、実際には、ユーザー数が継続的に増加しているため、ガス制限の増加によりガスの需要が減少することはなく、ガス価格は下がるどころか上昇しました。

ここで（および以下のテキストで）関係する供給は、ブロックのサイズではなく、マイナーが情報をパッケージ化するために行う作業量を指すことに注意してください。ブロック サイズはガス制限で固定されており (実際にはわずかに変動します)、マイナーの計算能力の影響を受けません。同様に、ブロック時間は復号化の難易度によってのみ影響を受けます。イーサリアムのアルゴリズムは、マイナーが投入した計算能力に応じて難易度を自動的に調整し、平均ブロック速度を 13 秒に抑えます。したがって、マイナーが実際に制御できるのは会計権限であり、つまり、マイナーはコンテンツをパッケージ化せずに空のブロックを渡すことを選択できるのです。これは、1559 プロトコルの背後にいる鉱山労働者にとって最大の交渉上の利点でもあります。

2 EIP-1559プロトコルとは何か

EIP-1559 の最大の変更点は、元の取引手数料が基本手数料とチップに分割されることです。このうち、基本手数料はユーザーが支払わなければならない手数料であり、その金額はユーザーのオークションではなく、前のブロックの利用率によって決まります。このため、1559 年の契約では、ブロック スペースの上限を以前の 1500 万から 3000 万に意図的に変更しましたが、目標サイズは依然として 1500 万のままです。この設計の目的は、ブロック使用率を 50% に維持して基本料金の計算を容易にすることです。ブロック利用率が 50% を超えると、システムは自動的に基本料金を引き上げます。逆に。具体的な計算は次のようになります。

このうち、b0は前ブロックの基本料金、s0は前ブロックの利用率です。計算により、使用率が 100% に近いブロックが 39 個連続すると、基本料金は元の金額の 99 倍 (1.125^39) に増加することがわかります。つまり、初期基本料金が 10Gwei の場合、9 分以内にこの料金は 1000Gwei を超えます。当然ながら、ユーザーはそのような高額な取引手数料を支払う余裕がないため、基本手数料が上昇すると、チェーン上の情報量は減少します。利用率が 50% 未満のブロックがいくつか出現すると、基本料金も下がります。このようにして、プロトコルはブロックを「半分満たされた」状態に維持できます。

このプロセス中、ウォレットは以前のブロック サイズに基づいて現在の基本料金を自動的に計算し、ユーザーはそれを受け入れるかどうかを選択できます。同意しない場合は、ユーザーはパッケージ化される前に基本料金が下がるのを待つしかありません。取引がそれほど緊急でない場合は、これは悪い考えではありません。受け入れられた場合、情報は現在のブロックに正常にパッケージ化される可能性があります。これが可能なのは、システムが前のブロックの使用率に基づいて基本料金を計算し、現在のブロックの使用率を予測できないためです。次のような状況を想定します。最初の数ブロックの利用率が 50% 未満であるため、基本料金が大幅に下がりました。この時、ユーザーは手数料が安いと思って次々に支払い、購入したGasの量でも現在のブロックの最大容量を超えてしまいます。現時点では、一部の情報は現在のブロックでパッケージ化できず、次のブロックを待つしかありません。ただし、現在のブロック利用率は100％に達しているため、次のブロックの基本料金は増加します。追加の取引手数料が追加されない場合、この部分の情報は、基本手数料が再び下がるまで待機し続けることしかできません。

したがって、ユーザーが自分の情報がすぐにパッケージ化されることを確実にしたい場合は、基本料金に加えて追加のチップを支払う必要があります。チップのサイズは基本料金とは異なり、ユーザー自身が決定し、決定方法は依然としてファーストプライスオークションです。つまり、チップが高ければ高いほど、すぐにパッケージ化される可能性が高くなります。さらに、チップはマイナーに直接支払われ、基本料金は破棄されます。たとえば、現在のブロックの基本手数料が 100Gwei で、ユーザーが手数料上限を 200Gwei+5Gwei に設定した場合、これは、ユーザーが最大 200Gwei の基本手数料を支払う意思があり (現在のブロックをパッケージ化できず、次のブロックの基本手数料が増加する場合)、マイナーに 5Gwei のチップを支払う意思があることを意味します。最終的に支払われる料金は105Gweiです。ここで、なぜ基本料金を破棄しなければならないのかを説明する必要があります。そうしないと、マイナーはネットワーク上で頻繁に小額のトランザクションを実行し、ブロックの利用率が高くなり、基本料金が急激に増加します。

3 イーサリアムネットワークへの影響

EIP-1559 プロトコルは、Vitalik Buterin と Eric Conner によって提案および設計されました。 Eric Conner 氏は Medium でこのプロトコルの動機と利点について詳しく説明し、取引手数料の仕組みが Ethereum ネットワークとそのユーザーに次のようなメリットをもたらすと考えています。

a) 取引コストを最大90%節約

b) 取引手数料入札システムを自動化することでユーザーエクスペリエンスを向上させる

c) ユーザーに予測可能な取引手数料システムを提供する

d) 取引確認の予想待ち時間を短縮する

e) 取引手数料が報酬の主な源泉であるとしても、このアプローチは利己的な採掘を抑制することもできる。

f) ネットワークが混雑しているときでもユーザーが「キューをスキップ」できるようにする

g) ETHの経済的価値をプロトコルレベルで統合する

この記事はエリック・コナー氏の発言を要約してまとめたものです。最初の 5 つのポイントは、おおよそ次の 2 つのポイントにまとめることができます。

a) 取引手数料を大幅に削減

b) 取引手数料の変動性を大幅に削減し、取引手数料を予測可能にする

最後の2点についてですが、「キュージャンプ」を許可することは古くから存在しており、それはチップを継続的に増やすことに他ならず、現在のファーストプライスオークションと何ら変わりません。 ETH の価値が上がるのも副次的なメリットです。最初の 5 つのポイントを達成できれば、エコシステム全体の価値は自然に高まります。この点は、上記の利点すべてが最終的に現れたものと理解できます。以下の記事では、要約した 2 つのビジョンを分析して、その実現可能性を探ります。

3.1 取引手数料を大幅に削減するかどうか

取引手数料の仕組みを解釈すると、取引が混雑している場合、1559 プロトコルに基づくチップは実際には既存の取引手数料と変わらないことがわかります。緊急に取引が必要なユーザーは、限られたスペースを争うためにチップを支払う必要があります。この時点で、プロトコルは既存のファーストプライスオークションモデルに戻ることと同等です。ただ、入場料の一部である基本料金はオークション前に支払わなければならないため、この料金の設計は既存の料金に税金を上乗せするのと同じです。中央集権型の世界では税金は国家に属しますが、ブロックチェーンの世界では中央機関が存在しないため、手数料のこの部分は破棄することしかできません。

記事の最初のセクションでは、取引手数料の仕組みの設計原則を説明する際に、マイナーとユーザーの間のトレードオフは実際には生産者と消費者の間のゲームであり、売買される商品は簿記に費やされる作業負荷、つまりガスであると説明しました。この時点で、基本料金がガス価格に与える影響についての議論は、課税が価格に与える影響の分析に変換することができ、ここでは経済学の研究方法が適用されます。

上図に示すように、ユーザー数の変化による需要曲線のシフトは考慮しません。ユーザー数が変化しないと仮定すると、需要曲線 D も変化しません。ここで説明しなければならないことが一つあります。 1559 プロトコルでは、供給曲線と需要曲線は供給ラインの垂直部分で長時間交差することはできません。これは、ブロック利用率が常に 100% であることを意味し、基本料金が指数関数的に増加することになります。したがって、長期的には、需要と供給曲線の均衡点は対角線部分に留まります。

税金が導入されると、生産者の予想収入は減少し、供給曲線は S1 から S2 に左にシフトしますが、供給の上限、つまりガス制限は変わりません。このとき、均衡価格は当初のP1からP2に上昇するため、実際にユーザーが支払う料金は減るどころか増加し、消費者余剰（図の黄色の部分）が減少します。同時に、マイナーが実際に受け取る手数料は P* のみであるため、マイナーの生産者余剰 (図の緑色の部分) も減少します。青い部分が破棄される基本料金です。税金の役割と同様に、収入のこの部分の最終的な受益者は、ETH を保有するすべての人です。なぜなら、基本手数料が破壊された後は、ETHのインフレ率が低下し、ネットワークの混雑時にはデフレさえも発生するため（基本手数料がブロック報酬よりも大きい場合）、価格が上昇するからです。赤い部分は経済学ではデッドウェイト損失と呼ばれ、市場が最適に機能しないことによって生じる社会的コストを指します。直接的な影響は、市場全体の生産量の減少です。Q1 ガスは生産・販売できたはずですが、最終的には Q2 ガスのみが販売されました。つまり、支払ってもよい取引手数料が基本手数料よりも低いために取引を完了できず、取引のメリットを享受できない人もいます。このことから、1559 プロトコルは取引手数料を削減できないだけでなく、ネットワークの混雑の問題も解決できないと判断できます。段階的なトランザクションを実装することで、ネットワークの混雑が緩和されるように見えるだけです。

実際、1559 プロトコルを含め、どの取引手数料メカニズムも取引手数料を大幅に削減することはできません。その理由は、取引手数料は市場の需要と供給によって決まるからです。 Ethereum ネットワークの混雑によって発生する高額な取引手数料は、本質的には取引手数料のメカニズムの問題ではなく、スケーラビリティの問題です。ネットワークスループットを根本的に拡張できない場合、時差取引はピーク時のトラフィックを一時的に迂回することしかできませんが、その代償として取引量は減少します。もちろん、取引量の減少はユーザー数の増減を考慮しない前提です。実際、ネットワーク参加者の数が日々増加するにつれて、長期的にはユーザー数も増加し続け、需要曲線が右にシフトし、取引価格がさらに上昇することになります。それだけでなく、ETH デフレと法定通貨価格の上昇により、ユーザーが実際に支払う取引手数料が理論値よりも高くなる可能性があります。

3.2 取引手数料の変動性が大幅に低下し、取引手数料が予測可能になるかどうか

最後に、この記事では、「1559 プロトコルは取引手数料の変動性を大幅に削減し、取引手数料を予測可能にすることができるか」という疑問について検討します。直感的には、基本手数料は前のブロックの利用率によって予測できるため、これは実現可能です。チップは予測できませんが、段階的なトランザクションを実装することで、同じブロックを競合するユーザーの数が減少し、合計手数料を制御できるようになります。さらに、梱包完了までの予想待ち時間も短縮されます。待ち時間ではなく、予想される待ち時間であることに注意してください。基本料金が存在するため、ユーザーは支払う前に最低価格をすでに知っています。受け入れられない場合は、基本料金が下がるまで待つしかありません。依然として待機中ですが、違いは、1559 プロトコルでの待機時間は予測可能であるのに対し、現在のプロトコルでの待機時間は無限であることです。それは包囲された軍隊のようなものです。援軍が最大5日以内に到着するとわかれば、士気は大いに高まるだろう。しかし、援軍と連絡が取れなければ、3日目には倒れてしまうかもしれない。その結果、取引手数料の変動性と梱包完了までの予想待ち時間が大幅に短縮されます。

ただし、これは通常の状況の場合のみです。極端な状況を想像してみてください。基本手数料が極端に低い場合、取引需要が突然劇的に増加します。基本料金の増額は1回ごとに制限されているため、短期間（例えば20ブロック以内）で大幅に増額することはできません。取引をできるだけ早く完了するために、ユーザーは高額のチップを支払うことになります。このとき、取引手数料と待ち時間は予測不可能になります。この点については多くの研究が証拠を示しています。レオナルドス、S. 他（2021）は、基本手数料の増減が取引手数料の混乱の度合いを決定すると結論付けました。増減が12.5％に近づくほど、基本料金の動的調整機能が弱まり、極端な場合には調整能力が失われます。ムーア、IC 他（2021）は、ランダムプロセスシミュレーションを通じて、取引手数料の中長期（4日以上）の傾向は非安定なプロセスであるという仮説を否定できないことを発見しました。

要約すると、極端なイベントが発生しない限り、1559 プロトコルは実際に取引手数料の変動性を低減できます。取引手数料は短期的には一定の傾向で変動するため大まかに予測することは可能ですが、中長期的には予測が不可能です。

4 結論

戻って、Eric Conner の EIP-1559 プロトコルのビジョンをポイントごとに分析してみましょう。

a) 取引コストを最大90%節約

実際、価格が下がっていないだけでなく、ユーザーはより高い取引手数料を支払う可能性があります。これは、基本手数料はマイナーに課される税金であるにもかかわらず、マイナーが市場の見えざる手を通じて税効果の一部をユーザーに転嫁することになるからです。なぜそれが可能なのでしょうか?ユーザーは、高額な取引手数料を避けるために、都合の良いときに取引することを選択できるからです。これについては記事の最後で詳しく説明します。

b) 取引手数料入札システムを自動化することでユーザーエクスペリエンスを向上させる

基本料金を自動計算できるので実現可能です。 1559 プロトコルが正式にリリースされると、ウォレットは対応する機能を更新します。

c) ユーザーに予測可能な取引手数料システムを提供する

短期的には予測可能ですが、中期および長期（4 日以上）は予測できません。

d) 取引確認の予想待ち時間を短縮する

ユーザーの予想待ち時間は短縮できますが、トランザクション量やスループットは変化していないため、実際の待ち時間は変化していません。

e) 取引手数料が報酬の主な源泉であるとしても、このアプローチは利己的な採掘を抑制することもできる。

それは達成可能です。マイナーは多額の基本手数料を支払う必要があり、これらの手数料は破棄されるため、人為的に混雑を引き起こすことはありません。しかし、マイナーは収入の破壊を理由に空ブロック攻撃を仕掛けることはありません。結局のところ、収集すべきチップがまだ残っているからです。実際、5.19のクラッシュ以降、オンチェーン取引手数料は大幅に低下し、ガス価格は概ね50Gweiを下回っています。つまり、ブロック利用率が 100% であっても、ブロックあたりの取引手数料報酬はわずか 0.75 ETH であり、総収益の 30% 未満に過ぎません。したがって、通貨基準で見た鉱山労働者の収入は大幅に減少していません。逆に、ETH が値上がりすれば、金本位制の観点からより多くの収入を得ることができます。

f) ネットワークが混雑しているときでもユーザーが「キューをスキップ」できるようにする

現在のメカニズムと同じです。

g) ETHの経済的価値をプロトコルレベルで統合する

まとめると、通貨デフレにより、ETH トークンの価値は確かに上昇しましたが、ETH ネットワーク エコシステムの価値の増加は大きくありません。 1559 プロトコルは、ネットワークの輻輳の問題を根本的に解決することはできず、ユーザーの取引手数料を削減することもできず、むしろ手数料が増加する可能性もあります。もちろん、ユーザーはこれについて心配する必要はありません。短期取引手数料は予測可能なので、資金が少ないユーザーは空き時間に取引を選択できます。現時点では、税効果は明ら​​かではなく、ユーザーの取引手数料支出は現在の仕組みよりも多くなりません。これは通貨デフレ以外ではプロトコルの最大の価値です。多額の資金を持つユーザーの場合、取引手数料のレベルをまったく考慮する必要はありません。ピーク時であっても、取引手数料は取引される資金に比べればほんのわずかな額にすぎません。通貨デフレと取引手数料の短期的な予測可能性に加えて、1559 プロトコルには潜在的に大きな機能もあります。 ETHがバージョン2.0に移行するための中継ステーションです。マイナーの通貨ベースの収入を継続的に削減し、コイン保有者の金ベースの収入を増やすことで、ETH を徐々に 2.0 経済モデルに近づけます。

最後に、私の主観的な判断を述べさせてください。 1559 プロトコルは確かに大きな変更ですが、通貨価格への貢献は誰もが想像するほど大きくないかもしれません。結局のところ、価値が価格を決定します。イーサリアムがその価値の質的向上を達成したい場合、依然としてネットワークのスループットの向上に頼る必要があり、需要と供給が価格に与える影響は短期的な効果にすぎません。特に現在の状況では、ETH のデフレに頼って強気相場を再開することは難しいと個人的には考えています。 2.0 が実際に実現されるまでは、暗号通貨市場の強気相場と弱気相場は依然として BTC に依存することになります。