以太坊EIP-1559交易费用机制的动态变化

《Distributed Ledger Technologies: Research and Practice》：Dynamics of Ethereum’s EIP-1559 Transaction Fee Mechanism

区块链交易费机制研究：分析EIP-1559的混沌行为及其改进方案，提出基于AIMD的学习率调整规则以优化区块大小与矿工奖励稳定性。

　　

摘要

交易费用机制是区块链经济中的关键要素，因为它们解决了每个区块可添加的交易数量固有的稀缺性问题。然而，早期区块链协议实施的竞拍机制导致了区块内部的不平等现象、不可预测的等待时间、高拥堵以及其他效率低下问题。为缓解这些影响，人们提出了其他费用市场机制，例如以太坊的EIP-1559。

在本文中，我们研究了EIP-1559对系统性能和用户体验的影响。尽管我们证明了即使在最佳条件下，EIP-1559也会表现出混沌行为，但我们证明了这种混沌行为对费用机制的主要设计目标（即区块的长期平均大小等于目标大小）的影响是有限的。我们的理论分析表明，EIP-1559机制下的区块大小下限为目标利用率的一半（即区块半满状态），上限为目标大小的106%。实证评估结果也证实了这一点：在工作量证明（Proof-of-Work）机制下，区块大小的平均差异为2.9%；而在以太坊转向权益证明（Proof-of-Stake）机制后，这一差异降低到1%或更低。然而，区块大小的混沌波动以及需求激增时期（例如NFT发布时）的缓慢调整导致了挖矿奖励的区块间差异，从而影响了整体用户体验。为了解决这些问题，我们提出了一种替代的基本费用调整规则，该规则采用了一种基于学习率的调整方案，该方案可以根据增量增加或增量减少来进行调整（AIMD更新机制）。我们的数据驱动模拟结果显示，在各种需求场景下，这种新方案的表现都优于EIP-1559协议。