基于MeV的Eip-1559交易封装市场分析

现状

为了了解EIP-1559的动机和影响，我们必须首先了解今天的以太坊。在整个区块链机制中，相关部分是那些交易定价和打包机制，因为这些是EIP将带来变化的主要场所。在第一部分中，我们将其形式化为一个交易打包市场，并将其与最近出现的交易排序市场（在flashbots上）区分开来。

然后我们将深入这个市场，因为它是第一个基于固定供应迭代的价格竞价机制，我们将为它建立一个简单的模。

**，我们将深入研究通过该模区分的各种类的矿工收入，并研究在什么条件下它们可以被视为MeV（矿工可提取价值）。

打包市场与分拣市场的区别

与大多数区块链一样，以太坊费用支付系统直接内置于协议中。首先，每笔交易都规定了它愿意为每单位天然气支付的价格。然后，当交易打包到块中时，发送交易的帐户将收取执行交易的总成本，即；总费用=天然气价格*天然气消耗。交易费用与用户交易一起发送给矿工，以鼓励他们将这些交易打包成区块，从而形成交易打包市场。

自几年前以来，特殊用例模式的兴起使得不仅需要打包一般事务，还需要控制事务在块中的确切位置。其中一个最突出的例子是“匆忙事务”，即用户瞄准另一用户的发送事务，并希望在用户的事务之前打包他的事务。通过以准确和特定的用例方式设置链状态（即，将交易市场推向所需的方向），用户可以利用其关于后续交易影响的信息获利。

最初，这些特定的排序用例完全依赖于相同的内置事务成本机制，因为miner的排序算法通常是可预测的，因此会受到一些成功用例的影响。然而，随着区块空间的竞争越来越激烈，这种情况很快导致由于交易被放置在错误的区块位置而造成交易费用的巨大浪费。Flashbots是作为用户和矿工之间的中间服务而构建的，旨在解决这一问题，并为交易排序创造一个公平的市场。该市场基本上独立于打包交易市场，基本上不受EIP-1559中引入的变化的影响。因此，在下文中，我们只关注交易打包市场。为简洁起见，我们还将忽略那些仍然基于本地交易成本机制的剩余排序相关活动。

还应注意，术语“矿工可提取价值”（MeV）是指基于矿工对区块建设二级控制（例如交易顺序）产生的价值。接下来，我们将探讨如何将更传统的矿工收入视为一揽子交易中的MeV形式。然而，这并不是该技术的常见用途，因此**将其视为仅限于本文上下文的想法实验。

基于固定供应迭代的**报价

为了更好地理解交易包市场的本质，查看以下相关供需曲线很有帮助：

上图显示了1559年之前交易包市场的短期供求曲线。请注意，为了平衡准确性和可读性，有几个简化。还应注意的是，如果您不熟悉供需曲线的概念以及如何解释这些图表，您不妨停下来，尝试真正理解您正在阅读的内容（包括以下章节的背景知识），因为其余大部分都是基于这些知识。

这个图表的不寻常形状是我想解释的区块链背景的特殊性。考虑市场的**方式是基于固定供给迭代的第一种价格竞价机制。这三个属性在下面逐一描述，并与上图相结合：

固定供应

与大多数区块链一样，以太坊对新区块的大小有一个硬限制，以气体上限的形式设置。因此，“区块空间供应”（即矿工愿意打包到区块中的交易数量）固定在该上限。图表中供给曲线的垂直部分表示该极限。

一个细微差别是，交易的打包并非完全由矿工控制。特别是当交易量增加会使整个区块变大时，它会减慢网络上的交易广播速度，最终略微增加矿工离开区块的风险。因此，矿工通常设定**天然气价格（gETH client的默认值为1 Gwei），并拒绝低于该值的交易，尽管这会导致区块不饱和。因此，底部略高于0的部分供给曲线是一条水平直线。

第一价格

市场需求由用户的支付意愿（由其交易天然气价格反映）组成，并遵循典的需求曲线（图中标记为“回报需求”-“真实需求”，见下一节）。其与供应曲线的交点表示交易包的市场结算天然气价格（如水平虚线所示）。

在目前的制度下，交易必须全额支付指定的天然气价格，即使价格高于市场结算价格。此功能类似于第一种价格拍卖机制（或者更一般地说，任何具有完美价格歧视的情况）。因此，大多数用户为交易的打包支付了太多的费用。

差异定价是一种微观经济定价策略，即同一供应商在不同市场以不同价格销售相同或基本相似的商品或服务

迭代

市场的**一个相关方面是其迭代性质。由于每15秒左右创建一个块，因此事务有多个打包机会。如果初始价格不足以打包交易，他们仍然有机会提高天然气价格。此外，前一区块的结算价格可以大致显示打包所需的天然气价格。

由于这些原因，许多用户不会将天然气价格设定为他们在开始时愿意支付的**价格。这导致观测（显示）需求与理论实际需求之间存在差距。为了显示这一点，图表还在显示的需求曲线上方添加了一条“实际需求”曲线。

矿工收入类

供需曲线图的一个巧妙之处在于，曲线之间的面积自然代表消费者剩余和生产者剩余，其划分取决于差别定价的程度（为了说明这一点，需求曲线下的高点表示打包交易所支付的天然气价格（ETH/天然气），供应曲线的宽度表示块气上限（天然气）。因此，高度和宽度的乘积表示支付给矿工的交易费（以太小时为单位）

消费者剩余是指买方的支付意愿减去买方的实际支付；生产者剩余是生产者愿意销售的***格与实际销售价格之间的差额。）

我们这里的情况是完全不同的定价，因此曲线下的两个区域（青色和紫色）代表剩余的矿工。由于这是纯粹的矿工收入，符合“矿工基于其对区块生产的控制而获得的价值”的一般定义，因此将此剩余MeV称为合理。然而，这两个领域的性质截然不同，下文将解释其原因。

请注意，底部的区域（橙色）也代表矿工的收入。然而，由于它反映了用交易填充区块的“生产成本”，因此不属于利润。

还应注意，顶部（绿色）区域并不代表实际支付的任何款项，这是基于用户较低天然气价格偏好的理论用户盈余。本部分的内容仅用于说明目的，下文将不作进一步讨论。

“基本MeV”（紫色部分）

MeV的这一部分代表统一价格拍卖设置下矿工的收益。如果每笔交易只支付市场结算的天然气价格，矿工仍将获得这部分利润。

当人们指出EIP-1559不会使以太坊交易更便宜时，他们的意思是：无法减少图中的紫色区域，因为这是任何市场平衡的自然结果，具有固定的供应和高需求。

“首价MeV”（青色）

MeV的这一部分代表由于矿工能够实现完全差异定价而产生的额外矿工收入。

这时，人们指出，目前的收费市场向许多用户滥收费用。

EIP-1559

在详细了解当前交易打包市场后，我们现在准备转向EIP-1559引入的变化。我们将首先查看此eip的历史（包括其原因和设计），然后构建类似于上述的模。我们将比较这两种模，以了解EIP-1559如何影响上述不同的MeV形式。**，我们将支付基本费用作为协议收入的第一种形式，这是本EIP的副作用之一。

历史

动机

在当前的成本市场模式下，现在有必要重新审视vitalik最初提出的方案，该方案后来成为EIP-1559。正如vitalik所说，动机是将第一个价格投标系统转变为统一的价格系统（或至少尽可能实现这一目标）。换句话说，我们的目标是删除或最小化第一个图形中的“第一个价格MeV”部分（青色区域）。

设计

为了实现这一目标，我们需要某种内置的预言机用于市场清算和打包价格。提议的机制需要在协议中包含***格（即基本价格）。同时，**块容量将翻倍，并使用简单的比例控制器计算基本成本，以实现50%的完整块。简言之，由于大多数区块不再完全饱和（没有足够的交易愿意支付基本费用），区块容量的使用将是当前基本费用（与可使区块刚好达到50%的“理想水平”相比）过高还是过低的一个指标。基本成本将相应调整，其当前水平可作为理想的价格预测指标。

请注意，这种机制是可能的，因为以太坊的块大小遇到的主要问题是事务引起的长期开销（主要是州通货膨胀）。虽然块大小也有短期限制（如广播和验证时间），但这些问题并不严重，因此将**块大小加倍是可以接受的。这也是像BSC这样的链具有更高吞吐量的原因。他们只优化短期吞吐量，而不关心长期影响。

有了这个价格预测机器，我们现在可以通过只收取交易的基本成本，将第一个价格竞标系统变成一个统一的价格系统。由于这将使基本成本成为矿工操纵的可能目标，因此不可能直接向矿工支付基本成本，因为他们可以在区块中免费添加额外交易，并扭曲基本成本调整的信号（详情见vitalik的章节）。由于基本费用是通过协议计算的，因此可以通过直接向用户收取基本费用而不将其发送给矿工来轻松避免上述情况。这有效地将这些付款转化为直接协议收入（以太坊中的**！）。有关进一步的讨论，请参阅下一节中的讨论。

尽管上述机制几乎是可行的，但它缺少一个重要部分：矿工打包区块的动机。因为矿工们没有基本的成本，他们没有收入来抵消以前模式中的成本。因此，EIP-1559的最终版本在交易中增加了一个新的费用类别（优先费，即tip），只有这部分费用才能恢复第一个价格竞价机制。由于**小费价格相当低，且人们对其理解充分，因此这种小的回归对第一价格体系的影响有限。

成本市场模

当此EIP中的所有要素都可用时，我们现在可以构建更新的成本市场模：

上图显示了1559年后非满区块（略大于天然气目标的1/2）条件下交易包市场的短期供需曲线。

与之前的数字相比，主要变化来自引入基本费用、将区块规模上限提高一倍以及新的有效的天然气价格支付方式。

基本成本

基本成本现在相当于交易成本的基价，矿工只能获得高于基价的部分。因此，由于**部分，供给曲线增加。

**块大小

随着区块规模翻了一番，供应曲线扩大到原来的两倍。对于大多数区块，这会导致需求水平不足，无法填满整个区块，如水平部分的供给曲线与显示的需求曲线的新交点所示。

在图中所示的情况下，矿工可以填充区块的2/3，这将导致下一个区块的基本成本略有增加。

有效天然气价格

**一个变化是引入了有效的天然气价格支付方法。与仅一种天然气价格不同，1559式交易规定了费用上限和小费（均按单位天然气定价）。与全额费用上限不同，交易只支付基本费用和所有小费（尽管整个费用有上限）。这使得图中的大部分有效价格曲线平坦，只有略微弯曲的部分反映了第一个价格的tip拍卖机制。

对MeV的影响

由于本EIP的初衷是减少两种MeV中的一种，因此重新检查这些类并了解它们如何受到这些变化的影响非常有意义：

“基本MeV”

正如在原始模中观察到的，紫色的“基本MeV”矩形无法删除或缩小，因为它是有限供应市场的基本属性。然而，事实证明，我们可以做的一件事是（事实上，只有当我们必须这样做时，这个EIP才是可行的），让协议捕获这种类的MeV，然后有效地将其转化为“PEV”（协议可提取值）。虽然这不会降低用户的交易价格，但它完全摆脱了MeV的形式，并将其直接重新分配到协议本身。

“首价MeV”

EIP-1559背后的动机是消除或至少降低“第一价格MeV”，这是来自于实际上向大多数用户滥收费用的矿工。在该EIP下，这种类的MeV确实大大减少，现在仅限于以第一价格提取**。在此之前，**部分的MeV成为用户的盈余，即留在用户钱包中的钱。

请注意，在我们所有的考虑中，我们关注的是非饱和区块的“正常情况”。在一些罕见的情况下，需求高峰会突然激增，在短而连续的时间内会出现连续的满座。在此期间，tip将有效地发挥先前天然气价格的作用，而“第一价格MeV”将吸收所有额外的用户剩余，在正常情况下，这些值将通过该EIP释放。然而，这些极端的需求高峰期预计只占整个区块链活动的一小部分。

作为协议收入的基本费用

关于EIP-1559主题值得讨论的**一个方面是，它创造了协议收入的第一个来源。在以太坊协议的历史上，这是第一次，不仅是支出（通过发行新的ETH支付区块/质押激励），而且还积极产生收入。

值得注意的是，这是一个有点不寻常的行为。因此，对于如何处理这些收入，社会上没有强烈的共识。现在的决定是烧掉这些ETH以抵消额外的安全发行。这基本上符合“**流通量”的原则，这一原则得到了社会的高度支持。虽然我个人同意以这种方式使用这些资金的选择（原因将在下一篇文章中讨论），但我认为简单地将其归类为“**流通”原则是错误的。是否将其作为以太坊社会共识（“燃烧所有协议收入”）的原则添加，并达到类似于普遍社区认可的强大水平，仍有待观察。

这笔收入的另一个可能用途是RD支出，尽管我同意VITALK，以太坊基金会应该放弃这种可自由支配的支出，因为承认的原因。

第三个值得探讨的选择是增加安全支出。这需要一些成本平滑机制，以避免上述矿工操作问题。最重要的是，这样的机制将减少由安全和纯粹基于成本的融资造成的激励不稳定性。在我看来，这不适合像以太坊这样的区块链，因为它针对（并支付）特定的安全级别。然而，像比特币这样的区块链采用这一选项将是有趣的，因为比特币旨在实现零通胀，并且可以接受可变的安全级别作为权衡的结果。在这种情况下，像EIP-1559这样的机制不仅可以解决激励不稳定性的问题，而且还可以带来在协议中删除第一个价格MeV和价格预测值的所有好处。一旦以太坊最终证明了此EIP的普遍可行性，如果此机制出现在比特币上，我不会感到惊讶。

总结

到目前为止，交易打包和交易顺序是两个几乎独立的市场。虽然MeV是事务排序领域的一个术语，但它也可以应用于简单事务打包的分析。在EIP-1559之前，交易打包包括两种形式的MeV——“基本MeV”（由于区块容量供应有限而产生的可提取成本）和“第一价格MeV”（由于差异定价而产生的可提取价值）。

Eip-1559通过引入基本费用并使用其仅收取有效天然气价格，实现了大幅降低“首价MeV”的目标。剩余的MeV是由于需要单独的倾翻机构。

作为该EIP的一个副作用，“基本MeV”由协议捕获并转换为协议收入。这是以太坊协议**产生收入。尽管燃烧这些提取成本是以太坊的合理选择，但其他区块链可能会选择其他用途。具体而言，比特币可以采用EIP-1559等机制，但通过成本平滑机制向矿工支付收入。

作为第二个副作用，该协议现在还公开了一种价格预测机（确切地说，包括tips），用于**的打包成本水平。此预言机可通过新的；基本费用；可以在链上或通过链下的任何客户端访问操作码。这将推动新用例的出现，并改善现有以太坊相关应用程序的用户体验。