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2099→→→→EIP-1559的实证分析交易费用、等待时间和共识证券刘玉林SciEconCIC英国Bochsler Group瑞士FanZhang张帆耶鲁大学计算机科学系美国摘要宇轩路中心北京大学计算机科学前沿中国LuyaoZhang张璐瑶数据科学研究中心和社会科学部昆山杜克大学中国CCS概念KartikNayak杜克大学计算机科学系美国美国杜克大学交易费用机制(TFM)是区块链协议的重要组成部分然而,对过渡金融机制在现实世界中的影响仍然缺乏系统的评估。使用来自以太坊区块链,mempool和交易所的丰富数据,我们研究了EIP-1559的效果,EIP-1559是最早部署的TFMs之一,它偏离了传统的一价拍卖模式。我们进行了严格而全面的实证研究,以研究其对区块链交易费用动态,交易等待时间和共识安全性的因果影响。我们的研究结果表明,EIP-1559通过减轻区块内支付的天然气价格差异和减少用户的等待时间来改善用户体验。然而,EIP-1559对天然气费用水平和共识安全性的影响很小。此外,我们发现,当以太币的价格波动更大时,等待时间显着更高。我们还验证了更大的块大小增加了兄弟姐妹的存在。这些发现为改进TFMs提出了新的方向。主要作者:Fan Zhang(电子邮件:f. yale.edu,地址:51 Prospect St,New Haven,CT06520,United States)和Luyao Zhang(电子邮件:lz183@duke.edu,地址:Duke Kunshan University,No.8 Duke Ave.江苏昆山215316†联合研究在作者在杜克大学和/或昆山杜克大学(DKU)任职期间完成作者按姓氏字母顺序排列,然后是名字,这些作者对这项工作做出了同等贡献。地址:71-75 Shelton Street,Covent Garden,London,United Kingdom,WC2H 9JQ本作品采用知识共享署名国际4.0许可协议进行许可。CCS©2022版权归所有者/作者所有。ACM ISBN978-1-4503-9450-5/22/11。https://doi.org/10.1145/3548606.3559341• 应用计算经济学;·安全和隐私分布式系统安全;·以人为中心的计算HCI的实证研究;·网络点对点协议.关键词EIP-1559,机制设计,交易费用,等待时间,共识安全,实证分析,因果推理,自然实验,事件研究,有限理性ACM参考格式:刘玉麟,陆宇轩,纳亚克,张凡,张路遥,赵银红. 2022年。EIP-1559的 实 证 分 析 : 交 易 费用 , 等待 时间和共识安全。 在2022年ACMSIGSAC计算机和通信安全会议(CCS '22)的会议记录中,2022年11月7日至11日,美国加利福尼亚州洛杉矶。ACM,纽约州纽约市,美国,15页。https://doi.org/10.1145/3548606.35593411引言比特币和以太坊等公共区块链上的计算和存储是稀缺资源[18]。为了向用户分配区块链资源,必须采用交易费用机制(TFM) TFM是区块链协议的重要组成部分,可以从根本上影响区块链系统的激励兼容性,用户体验和安全性[27,35,37,44,79]。例如,以太坊曾经使用第一价格拍卖作为交易费用机制[79]。虽然许多人提出了超越简单的一价拍卖的新TFMs[15,37,51,75,90],但直到以太坊改进提案1559(EIP-1559)[73]才在以太坊上实现,以太坊是迄今为止市值第二大的区块链网络2021年8月5日,以太坊启动了一项名为伦敦硬分叉的重大升级,该升级与其他几个EIP一起实施了EIP-1559,并对以太坊TFM进行了大修。EIP- 1559在保持向后兼容性的同时引入了几个新的元素值得注意的是,例如,它包括一个基本费用参数,该参数指示用户需要在每个区块中支付的最低天然气价格,该参数根据所使用2100CCS在前一个街区。 它还改变了用户指定交易费用出价的方式。 我们将EIP-1559的更多细节推迟到第3节。据我们所知,EIP-1559不仅是以太坊上第一个重大的TFM变化,也是第一次真正尝试在任何主要区块链上脱离一价拍卖这次升级的影响是深远的。 多个先前的工作已经从理论的角度检查了EIP- 1559。 Roughgarden [79]对EIP-1559机制进行了全面的博弈论评估,并指出其对短视矿工的激励兼容性。Reijs-bergen等[75]观察EIP-1559后挥发性气体的使用情况,并提出修改以缓解该问题。以太坊社区非正式地分析了EIP [19,68],并预计升级将减轻由于费用波动导致的经济效率低下,防止过度支付交易费用,并降低交易等待时间[73]。然而,诸如EIP-1559的新型TFM的现实世界影响尚未被系统地研究。我们的目标是通过一项全面而严格的实证研究来缩小这一差距作为一项重大的,也可能是最近唯一的TFM改革,EIP-1559提供了一个独特的机会来研究TFM变化对区块链特征的因果影响。虽然我们专注于以太坊,但我们获得的洞察力可以推广到其他区块链和未来的TFM改革。我们的目标是回答三个问题,对这一TFM改革的影响。EIP-1559是否影响交易费用动态?现有的理论研究预测更容易的费用估计下的新的TFM,因为对称的事后均衡(SEE)是更容易解决比贝叶斯纳什均衡(BNE)在以前的第一价格拍卖有限理性用户。[37、79]。然而,以太坊用户的理性还有待检验。因此,有必要从实证的角度来验证理论的含义EIP-1559会影响交易等待时间吗?以太坊社区希望TFM能够减少交易延迟[19],但目前还不清楚这是否会发生以及如何发生。EIP-1559会影响共识安全吗?EIP-1559对区块大小(在使用的气体方面)以及矿工和用户的激励制度进行了重大更改其安全影响受到广泛的争论[20,27,68],但很少有真实世界的证据是已知的。我们的目标是用经验证据来解决争论。挑战和我们的方法为了回答这些问题,我们从以太坊区块链、mempool1(用于计算等待时间)和交易所(例如,日内ETH价格)[62,72]。许多区块链特征的测量例如,测量事务的等待时间需要对mempool进行准确的观察我们建立了一个分布式数据收集系统来监控以太坊的内存池,并捕获每个交易提交到内存池时的时间戳,从而获得比使用的度量更在现有的文献中。从经验上讲,很难将EIP-1559对区块链特征的影响与其他混杂因素分开,例如1在以太坊上,mempool是交易在用户发送之后和矿工添加到区块之前的地方如价格波动、网络不稳定和时间趋势。一个旨在无偏估计的实证研究必须控制这些混杂因素。因此,我们采用事件研究[63]和回归不连续设计(RDD)[12,53]框架,可以估计因果效应。通过比较伦敦硬分叉两侧的数据,我们估计了EIP-1559的局部平均治疗效果。我们的研究结果交易费。我们观察到,EIP-1559在我们的数据期内并没有降低交易费用水平,但使用户更容易估算费用。在EIP-1559之前,用户支付了他们的全部出价,所以如果网络状况在他们出价后变得不那么拥挤,他们就有可能支付过多的交易费用。然而,新的TFM避免了这样的风险,因为用户可以在他们的出价中设置两个参数:他们将为每种气体支付的总费用的上限(称为“每种气体的最高费用”)和矿工在基本费用之上的小费(称为“每种气体的最高优先费”)。实际支付的费用是每种气体的最高费用或基本费用和每种气体的最高优先费用的总和,以较小者为准。EIP-1559的更多详情见下文第3.3节。这种分离实现了一种简单而最优的投标策略(在[79]中被称为明显的最优投标),用户只需将每种气体的最大费用设置为交易的内在价值,并将每种气体的最大优先级费用设置为矿工的边际成本 正如我们在5.2节中所阐述的,我们观察到用户在EIP-1559之后提交的出价与这个明显的最佳出价一致。 我们还观察到,采用EIP-1559投标的用户支付的费用低于那些坚持传统投标的用户。这两项研究结果都表明,费用估计是更容易与新的天然气费招标风格。此外,我们在第5.2.2节中的回归不连续性分析表明,随着越来越多的用户采用EIP-1559交易,通过标准化四分位距(IQR)测量的区块内天然气价格方差显著降低。因此,区块内天然气价格的方差随着EIP-1559而减小,这也意味着更容易进行费用估算,用户的超额支付也更少。因此,我们的研究结果意味着未来的机制设计者应该考虑球员交易等待时间.. 我们观察到EIP-1559降低了交易等待时间,从而改善了用户体验。我们将等待时间定义为我们第一次在mempool中观察到事务的时间与挖掘事务的时间之间的差异 等待时间决定了提交的延迟。此外,当存在从属交易时,用户不能提交新的交易,直到先前的从属交易成功地包括在块中或被取消。因此,延迟具有与之相关联的机会成本。我们发现,等待时间显着下降后,伦敦硬叉,可能是由于更容易的天然气价格投标和可变大小的块。这对采用新出价风格的交易和仍采用传统出价的交易因此,EIP-1559改善了交易的等待时间,尽管并非所有用户都采用了它。等待时间的减少也可能是EIP-1559下更容易估计费用的结果。投标的真正价值揭示了时间的机会成本···2101EIP-1559的实证分析:交易费用、等待时间和共识证券CCS有了更明显的最优出价策略,有更迫切需求的用户出价更高,以便将他们的交易包含在下一个可用区块中。共识安全。EIP-1559改变了重要的共识参数,如区块大小以及矿工和用户的激励。为了了解它对共识安全的影响,我们确定了EIP可能影响共识的三种可能途径:叉率。更大的区块可能需要更多的时间通过p2p网络传播,导致更多的分叉[30,76]。然而,在EIP 1559中,块大小是可变的,并且是动态调整的;因此,它对分叉率的影响还没有得到很好的理解。我们的研究结果表明,伦敦硬分叉平均增加了区块大小,并导致分叉率上升约3%。网络负载。我们将网络负载定义为节点参与区块链协议必须执行的计算、网络和存储工作社区争论可变块大小是否会增加网络负载[19,20],因为处理更大的块会消耗更多的资源。我们的研究结果表明,EIP-1559不会使区块链系统在较长时间内承受比以前的TPM更高的负载。我们确实观察到了负荷峰值(在此期间,天然气消耗量高于平均水平),但它们在伦敦分叉之前或之后的频率没有显著差异。Miner可浸提值(MEV [31])。 MEV指的是矿工可以通过任意包含,排除或重新排序其生产的区块中的交易的能力而获得的利润。Daian等人[31]指出显著的MEV可以激励矿工偏离共识协议(例如, 分叉甚至倒带区块链以收集MEV的利润[31]),从而破坏共识。通过我们的实证分析,我们发现在EIP-1559下,MEV在矿工收入中所占的份额要大得多,主要是因为基本费用被烧掉了。这可能会激励矿商在MEV开采方面投入更多资金。本文的其余部分组织如下。第二节从三个方面对相关作品进行了回顾。第3节介绍了EIP-1559升级的背景和细节第4节介绍了我们的数据来源,我们在第5节中使用这些数据来得出我们的实证结果。第6节讨论了结果并得出结论。读者可以参考arXiv 上 的 工 作 论 文 版 本 , 以 获 得 附 录 :https://arxiv.org/abs/2201.05574。我们在本文中构建的数据集可能是独立的兴趣,并已在[8]和[61]中发布。2相关作品本文涉及三个方面的文献:交易费用机制设计,市场设计中的等待时间建模和共识安全。2.1交易费用机制设计自EIP-1559被提出以来,最近有四篇论文从不同的理论角度对该提议进行了专门研究。Roughgarden(2021)[79]为交易费机制设计提供了一个通用框架,并证明了EIP-1559机制对近视矿工具有激励兼容性,并具有链外协议证明性。也就是说,短视的矿工有动机按照分配规则行事,没有链下协议或共谋可以为矿工带来更高的回报。除了这些结果,Roughgarden(2020)[79]分析了EIP-1559的交易费用和等待时间特征,并指出虽然没有交易费用机制可以大幅降低交易费用,但EIP-1559应该通过可变大小区块的灵活性降低交易费用和等待时间该文件还认为,EIP-1559不会削弱几种类型攻击的系统安全性Leonardos等人[55]将EIP-1559机制置于动态系统框架中,并研究系统的稳定性。结果表明,基本费用调整参数对系统稳定性至关重要,并给出了调整参数的阈值界Reijsbergen等人[75]发现,自伦敦硬分叉以来,区块大小具有强烈和混乱的波动,他们认为这可能导致更难的费用估计,并提出了一种加性增加和乘性减少(AIMD)费用调整模型,可以减轻区块气体使用的峰值。我们的工作为越来越多的关于区块链交易费用机制设计的经济学和计算机科学文献做出了贡献。比特币的白皮书[65]提出了比特币支付系统(BPS)的第一价格拍卖机制,后来被其他早期区块链广泛采用(例如,以太坊在伦敦硬分叉之前,Litecoin)。几篇论文分析了BPS费用动态的供需均衡[46,48,70,77,85],而其他论文则分析了博弈论均衡[34]。也有人提出了交易费的变通机制. 例如,Lavi et al.[51]和Yao[90]提出了一种垄断价格机制,其中同一区块中的所有交易都支付相同的交易费,由最小出价决定。这种方法类似于第二价格拍卖。Basu等人。[15]提出了Sta- bleFees,这是一种基于第二价格拍卖的机制,具有更现实的矿工行为模型。Ferreira等人[37]根据他们的分析,提出了基于动态公布价格机制的EIP-1559修改方案,该机制比EIP-1559更稳定Li[59]提出了明显防策略(OSP)机制的一般概念,为提供更明显的机制提供了理论基础。Zhang和Levin [92]进一步为有限理性参与者的OSP机制提供了决策理论基础。2.2市场设计中的等待时间建模等待时间长和交易成本高是网络拥塞造成的主要问题,这与区块链的可扩展性直接相关[29,42]。Easley、O'Hara和Basu[35]提供了一个BPS的博弈理论模型,该模型在内存池排队上具有重要的复杂性,将用户福利与费用水平和等待时间联系起来。Huberman,Leshno和Moallemi [47]进一步将BPS与矿工的垄断定价联系起来,并提出了一种可调系统参数的协议设计,以实现有效的拥塞定价,这与EIP-1559的想法一致 等待时间拍卖和最小化摩擦的市场设计在经济学和运筹学中得到了广泛的研究[45,67,78]。根据消费者心理学的研究[50,52]以及区块链上许多DeFi交易机会的短暂性[44],缩短等待时间至关重要。···2102GasTargetCCS虽然等待时间(延迟)被广泛用于用户效用函数的理论模型中,但很少有人在区块链环境中找到直接测量和分析它的有效方法。有些人使用外部数据源来计算等待时间和内存池大小,这只适用于比特币[35];其他人使用块大小或费用水平作为网络拥塞的代理[47,80]。Azevedo Sousa等人 [13]使用类似于我们论文的方法,直接观察以太坊的内存池,但由于网络延迟,他们的数据遭受负等待时间问题。 我们的论文解决了这个问题,通过使用下一个块的时间戳后,有关的交易被包括在内。2.3共识安全区块链系统的安全性自其成立以来一直被广泛讨论[60]。几篇论文分析了比特币系统的激励系统,并提出了特定激励不兼容的潜在攻击[24,36,54,56,71,82]。 其他研究将分析扩展到权益证明协议[26,66]。叔块的出现频率是区块链分叉的一个重要指标,也是危害网络安全的重要因素。以太坊社区中的Uncle区块是指在区块高度最终确定并且矿工已经移动到下一个区块高度之后提交的区块高度以太坊采用了Greedy Heaviest Observed Subtree(GHOST)设计的变体[17,81],该设计也为叔叔区块的矿工提供之前对比特币的研究表明,更大的区块大小会导致更长的传播时间,使得一些矿工更有可能提交叔叔区块[33,81]。较高的叔叔率可能导致网络对双重花费攻击和自私挖掘的弹性降低,从而危及共识[41]。Daian等人[31]首先介绍了MEV对安全的潜在影响。许多作品分析了各种区块链基础设施中的MEV提取[9,10,14]。Chen等人[25]调查并系统化以太坊系统安全的漏洞、攻击和防御。Qin,Zhou和Gervais [74]量化了MEV的具体价值,并提供了证据表明采矿池正在提取MEV。2021年初,Flash- bots的出现使提取MEV和观察MEV提取变得更加容易在短短几个月内,Flashbots的采用率迅速增加,在撰写本文时,超过95%[38]。最近出现了更多的MEV提取工具和协议包括伊甸园网络和太极网络[4,5]。3背景发送一笔交易可能会触发图灵完备区块链上的一系列其他操作。因此,交易所需的gas量在执行之前通常是未知为了避免不必要的天然气消耗,用户可以在交易中指定天然气限额未使用的气体将被退还。在EIP-1559实施之前,以太坊的区块气体限制为15,之后增加到3000万。一个区块中包含的交易的气体极限之和不能超过该区块气体极限。在下面的两个小节中,我们将解释GasPrice在伦敦硬叉前后出现在上述等式中的3.2EIP-1559之前的传统交易费用机制本质上是一种第一价格拍卖。用户提交一个天然气价格出价为他们的交易-行动出价超过竞争对手。矿工们受到激励,首先将那些天然气价格最高的公司纳入一个区块。然而,第一价格拍卖没有优势策略均衡[64],因此用户需要对竞争对手的出价做出假设以优化其出价策略,这是一个不切实际且对用户不友好的过程。此外,竞价会导致扭曲的资源分配,例如过高且不稳定的天然气费用以及过长的交易包含时间,我们将在后面进行研究。为了解决这些问题,一个新的天然气收费机制被提出,讨论,并实施为EIP-1559。3.3EIP-1559中的新TFMEIP-1559 [40]对以太坊的交易费用机制进行了四项主要更改与EIP-1559相关的符号列表见表1。块大小。EIP-1559将固定大小的块更改为可变大小的块。区块气限额从1500万增加到3000万,而区块气目标仍定为1500万。正如我们下面介绍的,一种新的天然气价格机制确保了所使用的区块气平均保持在区块气目标基本费用。EIP-1559引入了由网络条件确定的基本费用参数。基本费用是每笔交易必须支付的最低天然气价格,以包含在一个区块中。基础费用根据前一区块使用的区块天然气在动态马尔可夫过程中进行调整。 如果区块气体大于目标,则下一个区块的基础费用增加,反之亦然。下一个区块的基本费用仅由其当前状态决定基本费用的变动如下:3.1以太坊交易费用它需要带宽、计算和内存资源来实现-基本费用+1 =基本费用(1 + 1 GasUsed Gas-Target)。(一)在Ethereum网络上执行操作[18]。资源消耗量以天然气为单位计量例如,发送一笔交易需要21,000gas,创建一个智能合约需要53,000 gas。2为了防止恶意用户向网络发送垃圾邮件或部署恶意无限循环,每个操作都要收取费用[17]。天然气费用以以太币支付,3称为ETH,以太坊网络的本地货币,计算如下:GasFee =GasUsed×GasPrice在这里,是指块的高度。基础费和区块用气量是指区块用气量和区块基础费。GasTarget固定在1500万美元。用户出价。用户如何出价是以向后兼容的方式修改的。用户可以选择出价两个参数在他们的transactions,最高优先费每气体和最高费用每气体。每个gas的优先费是用户激励矿工优先处理交易的提示。最高费用是指用户2参见Ethereum Yellow Paper的附录G,https://ethereum.github.io/yellowpaper/paper.pdf。天然气价格通常以Gwei为单位,1 Gwei= 10−9 ETH。将支付包括基本费用和优先费用。最高费用与基本费用和优先费用之和之间的差额(如有)将退还给用户。这些实际的天然气价格2103()()EIP-1559的实证分析:交易费用、等待时间和共识证券CCS交易的计算方法如下:GasPrice = min {BaseFee + MaxPriorityFee,MaxFee}。例如,如果用户出价MaxFee, MaxPriorityFee= 60, 2,则根据当前区块中的基本费用水平,可能存在几种情况(1) 如果BaseFee> 60,则交易不得包含在此区块中。它在内存池中等待,直到基本费用下降。(2) 如果58 BaseFee 60,矿工可以选择是否包括这笔交易。<<如果包含交易,那么除了基本费用外,用户还需要支付60Basefee Gwei作为矿工的优先费用用户每加仑汽油总共支付60 Gwei(3) 如果BaseFee 58,矿工可以选择是否包含此交易。<如果交易包括在内,除了基本费用外,用户还向矿工支付2 Gwei作为优先费用用户支付BaseFee+ 2 Gwei每气体的总和。值得注意的是,用户可以遵循传统的出价风格,只出价天然气价格,在这种情况,天然气价格和基本费用之间的差异都被矿工作为提示。矿工 基础费用被烧掉,而优先级费用作为奖励汇给矿工。在EIP-1559之前,矿工在一个区块内赚取所有天然气费用 随着EIP-1559的实施,提示实际上是强制性的,因为矿工不赚取基本费用;否则,他们可能会开采空区块。 矿工收入主要包括静态奖励,区块中的4个优先级费用,以及如果他们开采叔叔区块的叔叔奖励。此外,矿工还可以从包含、省略、排序和插入交易中获得利润,称为矿工可提取价值(MEV)[31]。符号描述所需的最小GasUsed乘数图1:周期和区块编号4.1数据源和元数据我们使用四个数据源。首先,我们从Google Bigquery查询区块链数据,该数据记录了以太坊的块级特征和交易级特征[72]。其次,我们运行了四个以太坊全节点,这些节点分布在世界各地(北卡罗来纳州、洛杉矶、蒙特利尔和赫尔辛基),以持续监控以太坊的内存池,以便我们可以捕获以太坊内存池的历史日志。大多数用户将他们的交易提交给mempool,以便矿工可以考虑他们的交易。 5这些数据完全捕获了mempool中每个等待交易的提交,包括提交的时间和天然气价格的出价。值得一提的是,以太坊内存池数据是短暂的,因此我们的数据在以后的时间是不可复制的第三,我们从彭博终端查询一分钟粒度的ETH价格数据[62]。我们使用这些数据来计算ETH价格的分钟级价格波动率作为控制变量,这是以太坊交易需求的工具。第四,我们使用Flashbot API来收集每个区块中的矿工收入,包括Flashbot收入数据字典可以在附录中找到??.我们的数据的时间在图中指定1.一、 对于伦敦硬分叉之前的时期,我们使用来自区块编号12895000(2021-2022)的数据。07-20)至12965000(2021-08-05,伦敦硬分叉的区块)。基本费用交易将被包含在块中BaseFee乘以GasUsed的结果就是交易费中烧掉对于EIP-1559之后的时期,我们使用区块编号13035000(2021-08-16)至区块编号13105000(2021-08-31)的数据。我们MaxFeeGasPrice用户愿意支付给矿工用户愿意为交易只有遗留事务使用它,它表示用户愿意为事务支付的GasUsed乘数不要在EIP-1559之后立即使用来自区块的数据,因为用户和矿工需要时间来升级他们的软件以适应伦敦硬分叉的变化。我们将后EIP 1559时期的起始区块设置为采用率达到20%的区块。我们不记录2021-08-05和2021-08-16之间的内存池数据。4.2交易费用数据GasUsed交易使用的Gas总量阻塞气体的目标预计平均使用,这是由协议设定的GasFee用户支付的实际交易费用表1:与EIP-1559相关的符号4个数据数据可用性。 最终数据记录存储并发布在Harvard Dataverse上[61]。4自2019年2月君士坦丁堡分叉以来,静态奖励为每区块2个以太币[39]。我们从Google Bigquery获得区块链数据,包括为每笔交易(传统和EIP-1559)支付的天然气价格以及每笔EIP-1559交易的最大费用和最大优先级费用出价[72]。 从事务级数据,我们得到几个块级metrics。为了测量区块中“代表性交易”的天然气价格,我们使用所有交易的天然气价格的中位数。由于存在异常值,因此测量该区块天然气价格的“变化”有些棘手诸如平均值和标准差之类的标准度量可能具有误导性,并且在统计学上没有意义。然而,中位数和四分位距(IQR)等指标对我们经常遇到的离群值更为稳健5有交易(例如, Flashbot bundles),但在撰写本文时,它们相对较少。 根据Flashbots API [2],在伦敦硬分叉的时候,每个区块平均有2.9笔来自Flashbots捆绑包的交易。 Etherscan以其视角记录私人交易,它们的数量也很小。MaxPriorityFeeGasTarget2104()下一页块−块32CCS区块链数据。我们使用区块中天然气价格的标准化IQR标准化IQR=1075(GasPrice)− 1025(GasPrice)���以类似于我们汇总天然气价格的方式取四分位数下面提到的等待时间中位数是块级统计数据,代表所有事务的中位数其中,,���50美元,而50美元GasPrice75指的是第25、50和75次大满贯赛在特定街区的等待时间在特定街区支付的天然气价格此外,我们的数据还包括区块级别的区块链数据,例如矿工的区块时间戳,每种气体的基本费用,使用的区块气体和区块大小。4.3等待时间数据我们将给定事务的等待时间TX定义为事务在内存池中等待的时间,即4.4矿工为了研究EIP-1559如何改变矿工矿工收入(MR)包括区块奖励,交易费用和“提取值”(MEV [31])。我们可以在区块链上观察MR的前两个TX���的等待时间=TXTXmempool捕获MEV(尽管先前的工作,例如,[74]第74话具体攻击)。到目前为止,我们使用闪光机器人的收入其中,ESTX是交易首次出现在最大MEV提取服务中的时间[38],近似值为Mempool和���TX是交易被挖掘的时间。TX总MEV。Flashbot的收入有两种形式:交易的天然气费用估计���TX。获得准确的数据是具有挑战性的,因为在所谓的Flashbot捆绑包(FBBs)和直接付款给这将需要监视所有(或大多数)P2P节点的业务为了获得合理的近似值,我们在全球范围内放置探测节点,以获得mempool的代表性样本。具体来说,我们修改了以太坊Geth客户端[1],使我们的节点连接到多达1,000个对等点。 我们在达勒姆、洛杉矶、蒙特利尔和赫尔辛基部署了4个地理分布的节点。我们修改后的Geth 客 户 端 在收到来自P2P网络的新事务时存 储 一 个mempools日志。我们使用在所有服务器的内存池中观察到TX的最早时间作为���虽然我们做出各种努力,以提高通过将探测节点放置在不同的位置,增加它们的连接性,并连接到已知的节点,如已建立的矿池[57],我们注意到估计可能并不完美。进一步改进对多源观测可能是今后工作的一个有趣课题。估计���TX。如上文所定义,���TX是当反式-行动出现在一个街区。人们可以尝试将WTX设置为矿工给出的区块时间戳,但这是非常不准确的。例如,Azevedo-Sousa et al. [13]以这种方式计算等待时间,会导致错误的结论,即50%的事务具有负的等待时间!原因是矿工给出的区块采矿过程,而采矿过程结束。���������要获得精确的BTX,需要监控所有(或大多数)矿工的流量,这是非常具有挑战性的。我们通过使用下一个块的时间戳(即,TX出现的块之后的块)作为近似值,因为下一个矿工通常在他们接收到前一个块时立即开始挖掘过程以最大化成功率。通过上述步骤,我们将具有负等待时间的事务的比例从50%(如[13]中所遇到的)减少到1%以下:在我们的数据中,负等待时间的百分比在“Pre-EIP”期间为0.4%,在“Post-EIP”期间为0.3%,在“Afterwords”期间为0.8%,如图1所示。剩余的负等待时间可能是由不准确的块时间戳(一些矿工可能会意外或恶意地添加错误的时间戳,尽管它不能偏离实时太多,否则块将被诚实节点忽略[3])或es中的错误引起的。估计TX(见上文)。因此,我们将等待时间设定为这些交易为0。我们把等待时间汇总到街区矿工通过FBB中的交易(FBB交易通常通过将ETH转移到开采区块的矿工的地址来支付矿工)。 有关FBB的信息可通过Flashbots API公开获取[2]。为了观察对矿工收入(MR)的长期影响,我们在比图1更长的窗口中收集数据1,从区块号12,710,000到13,510,000(总共800,000个区块),即,从伦敦硬分叉前40天到之后95天具体来说,我们将矿工收入分为五类:(1) 静态区块奖励:每个区块2 ETH(2) Uncle包含奖励:1ETH用于引用Uncle区块(3) Non-FBB gas fee:非FBB交易的gas fee总额(4) FBB燃气费:FBB中交易的燃气费总额(5) FBB Coinbase转账:FBBs中的直接支付总额如上所述,这种划分方案意味着我们使用Flashbots的收入作为MEV的近似值,并使用我们可以观察到的所有收入作为矿工收入的近似值。4.5分叉率数据为了了解新的交易费用机制如何影响共识安全,我们收集了以太坊过去分叉的数据以太坊区块链包含指向叔叔块的指针,我们从中推导出“兄弟”的数量具体地说,一个高度为的块的兄弟块指的是(后面一个块的)高度为的叔叔块。兄弟计数可以反映在给定时间有多少不同的块在特定高度竞争。4.6初步可视化我们首先在这里可视化与EIP-1559相关的一些参数基本费用动态。图2(a)显示,在伦敦硬分叉之后,基本费用在30到200 Gwei之间波动,在高使用期偶尔达到峰值。 随着大量以太币作为基础费用燃烧,以太币的发行率显着降低。在某些情况下,区块燃烧的以太可能比铸造的更多,导致以太的负供应,如图所示第2段(b)分段。 基础费用燃烧可以在以太坊网络活动和以太币价格之间产生正反馈。对以太坊的高需求2105EIP-1559的实证分析:交易费用、等待时间和共识证券CCS(a) 基本费用在伦敦硬分叉后波动,偶尔达到峰值。 每个点代表一个块。(a) 在伦敦硬分叉之前,几乎所有区块都使用1500万天然气;自伦敦硬分叉以来,区块使用的天然气在0- 3000万之间变化每个点代表一个块。(b) 在伦敦硬叉之后,ETH的净供应量下降,有时达到负值水平。净供应量是发行给矿工的ETH数量减去作为基本费用烧掉的每个点代表一个块。图2:基本费用和ETH净供应量的时间序列(b)在伦敦硬分叉之后,大约20%的区块是满的(即,消耗3000万天然气)。图3:所用区块气分布来自用户的资源推高了区块天然气的使用量和基本费用,这会消耗更多的以太币。以太坊供应的减少引发了看涨的市场情绪,以太坊价格上涨,最终导致更多的用户。因此,交易费收入的减少可能会被以太价格的上涨部分抵消[49]。阻止气体使用。新的交易费机制导致基本费用的增加和减少,如上文所示,以及不稳定的区块气体使用,如图3所示。在高需求时期(例如,不可替代的代币空投,市场崩溃[69,91]),使用的块气可能会偏离其1500万美元的目标,最多30图 第四章: 通过 的 EIP-1559型 稳步投标百万美元(或略高),在这种情况下,下一个区块的基本费用将增加最多12.5%的当前区块的,如公式所(一). 鉴于目前的区块时间约为13秒,如果产生一系列完整的区块,基本费用将每80秒翻倍。基础费用的激增确保了有限的区块空间被分配给具有更高内在价值的交易。增加基本费用筛选具有较低内在价值的用户,并导致包含在区块中的交易减少,直到使用的区块气体低于目标。采用率。 图4显示,新交易费用机制的采用率一直在稳步上升。采用EIP-1559竞价方式的最大费用和最大优先级费用的交易被定义为类型2(TxnType = 2),而坚持传统竞价方式的交易被定义为类型0或在伦敦硬分叉之后上涨。每个点代表一个块。type-1(TxnType = 0或1),取决于椭圆曲线上使用的点 我们注意到区块数量在1305万左右的采用率急剧增加,这可能与MetaMask的默认采用有关[6]。5实证结果在本节中,我们首先概述了我们在5.1节中的方法,然后我们提出实证结果来回答以下问题:200基本费用伦敦哈德福克15010050012.95百万13M块号13.05M13.1M6净供给净供给移动平均线伦敦硬叉420−2−412.9M12.95M13M块号13.05M13.1M30M气体限制气体使用25米伦敦硬叉20M15M10M5M012.95百万13M块号13.05M13.1M18161412108642005M10M15M用气体20M25M30M净供给1采用率拟合线0.8伦敦Hardfork0.40.2012.95百万13M块号13.05M13.1M基本费用(Gwei)采用率百分气体2106≥.CCSEIP-1559是否会影响交易费用动态,包括整体费用水平、用户(第5.2节)EIP-1559是否影响交易等待时间的分布(第5.3节)EIP-1559是否会影响共识安全性,包括分叉率、网络负载和MEV?(第5.4节)5.1方法代码可用性。用于实证分析的代码可在GitHub上获得:https://github.com/SciEcon/EIP1559。确定EIP-1559对区块链特征的影响的一个关键挑战是,我们必须将EIP-1559的影响与混杂因素的影响隔离开来,例如价格波动,网络不稳定性和时间趋势。 我们的方法是采用事件研究框架[63]和回归不连续设计(RDD)[12,53]来确定EIP-1559对以太坊动态的影响。RDD是一种准实验性评估方法,广泛应用于经济学、政治学、流行病学和相关学科,用于对事件影响进行因果推断,6此处为EIP-1559的实施。我们利用EIP-1559在伦敦硬分叉后几周的逐步采用建立RDD框架,使用伦敦硬分叉事件和EIP-1559在每个区块的采用率作为自变量,估计伦敦硬分叉的即时效应和EIP-1559采用的平均治疗效应。我们通过等式指定RDD(二):��� =���0+���11(伦敦港叉)+���2���EIP+���3X + X���+���。(2)这里,���1是用于发生的指示符变量的系数。伦敦硬分叉(影响区块编号12965000)。它代表了EIP-1559对结局变量���的直接影响。���EIP-1559 是EIP-1559的系数,即伦敦硬分叉后采用EIP-1559的交易百分比由于EIP-1559是向下兼容的,在升级后的几周内,许多用户仍然采用传统的竞价方式,但采用率不断上升,如图所示。四、 到11月到2021年,40%至60%的交易[49]使用了新的出价风格。因此,2012 年代表了EIP-1559采用率增加的影响。我们包括一组控制变量[16],表示为方程中的X。(二)、我们控制样本中的区块数量,以说明伦敦硬叉之前可能的时间趋势,定义为5.2交易费用动态5.2.1概况. 交易费机制设计并不是为了解决区块链的可扩展性。因此,伦敦硬分叉前后的费用水平然而,它确实改变了用户的出价方式,用户的出价策略在很大程度上与Roughgarden(2020)的预测一致[ 79 ]。图5(a)显示了伦敦硬分叉前后每个区块实际天然气价格支付四分位数的时间序列。 由于每小时的季节性(由于不同时区的需求差异而导致的日内振荡),天然气价格水平在伦敦硬叉之前或之后没有太大变化。目前还不清楚天然气价格是否在13.07M区块后上涨。由EIP-1559或其他因素引起。图5(b)和图5(c)进一步分解用户出价中的不同费用参数图5(b)显示,虽然支付的天然气价格中位数和最高费用出价中位数波动较大,且彼此高度相关,但最高费用出价通常高于支付的天然气价格。与此同时,Fig.图5(
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