イーサリアム改善提案 EIP-1559 の分析

イーサリアム改善提案 (EIP-1559²) が実装されれば、主要なブロックチェーン上でユーザーがブロックスペースを入札する方法における最大の変化となるでしょう。提案されたルールは比較的単純ですが、この提案はユーザー、マイナー、ウォレットプロバイダーに重大な変更をもたらし、さらにはイーサリアムのセキュリティ全般に影響を与えることになります。

副題

設計目標

EIP-1559 には 4 つの設計目標があります。

1 ユーザーエクスペリエンスの向上

ビットコインやイーサリアムなどのブロックチェーンプラットフォームで使用されているファーストプライスオークションは、理解しやすく実装も簡単ですが、非効率的です（詳細については、参考文献 3 および参考文献 ⁴ を参照）。最大の問題の 1 つはコストの見積りです。 EIP-1559 は、すべてのトランザクションに対して可能な限り同じ手数料率を強制することで、この問題に対処しようとしています。ほとんどの場合、ユーザーは入札額ではなく、料金を支払うかどうかを決定するだけで済みます。このアプローチでは、より正確な料金見積もりが得られるため、処理料金を削減できる可能性があります。

2 Slack メカニズムを実装する

ブロックスペース使用量の需要は安定していない可能性があります。その結果、一部のブロックはまだ半分も使用されていませんが、他のブロックはすでにいっぱいになっています。スラックメカニズムにより、他のブロックが比較的小さい限り、特定のブロックが成長することが可能になります。これにより、個々のブロック間のサイズの差異を考慮しながら、長期的な平均ブロック サイズ制限を適用することができます。

3 セキュリティの向上

セキュリティの取引手数料のみに依存するブロックチェーン プラットフォーム (将来のビットコインなど) は、ブロック補助金がなくなると問題が発生する可能性があります⁵。 EIP-1559 は、トランザクション手数料をネットワーク セキュリティから分離しようとしています。マイナーを奨励するための、より信頼性の高い永続的なブロック補助金を優先して、取引手数料は廃止されます。

4 経済的抽象化の防止（経済的抽象化）

副題

EIP-1559 の仕組み: 基本料金 + チップ

合意によれば、ユーザーはBASEFEEと呼ばれる最低料金を支払う必要があり、これが提案の最初の構成要素である。

プロトコルでは外部の価格検出を介してトランザクションがパッケージ化されるのを防ぐことができないため、最低手数料は強制できないことがよくあります。契約では常に価格を指定できますが、マイナーとユーザーがより低い価格に同意した場合、ユーザーは契約に従ってマイナーに支払うことができ、マイナーは契約外でユーザーに返金することができます。

EIP-1559 は、基本料金システムを完全に破壊し、チャージバックの発生を防ぐことで上記の問題を解決します。

マイナーは手数料を受け取らないため、ユーザーは他の方法でマイナーのトランザクションを奨励する必要があります。次に、ユーザーの観点から見ると、ユーザーはトランザクションを送信するときに 2 つの値を設定する必要があります。

まず、ユーザーは、トランザクションをブロックに詰め込むための価格として、GAS_PREMIUM と呼ばれる追加料金 (以下、「チップ」と呼びます) を決定する必要があります。通常、アンクルブロックリスクのわずかな増加をマイナーに補償するのに十分な高さである必要があります (例: 1 Gwei)。ネットワークが混雑しているときにトレーダー間で生のファーストプライスオークションを行うことができます。

次に、ユーザーは、ブロックに含めるトランザクションに対して支払ってもよい最大金額 (チップを含む) を表す価格上限 (FEECAP) を決定する必要もあります。これが必要なのは、実際には基本料金が毎分上下するためであり、料金上限が不十分なユーザーには後続のブロックに含めるチャンスがあるはずです。

副題

弾性ブロックサイズキャップ

ブロック サイズの柔軟性は当然可能な限り高くなりますが、ブロック サイズが制御されないと、既知のインセンティブの問題が発生します。ブロックが大きくなるとアンクル率を高める機能により、マイナーの集中化が促進されます。さらに、ネットワークのトラストレスな性質を維持するには、検証コストを制御する必要があります⁶。

弾性ブロックサイズメカニズムが誕生しました。目標は、マイナーが証明可能なコストのみでより大きなブロックを生成できるようにすることです。オーファン率の増加自体は証明可能なコストではありません。オーファン率は集中度を高めることで下げることができるためです。しかし、プロトコル内の手数料の破壊は証明可能なコストです。

EIP-1559 では、マイナーは突然の需要に対応するためにブロック サイズの上限を超えることがありますが、これは真のユーザー需要がある場合に限られます。元の基本料金は、実際のコスト (書き込みのコスト) を導入することで、マイナーがスパム トランザクションで自分のブロックを増やすことを防ぎます。

EIP-1559 は、ブロック サイズに関する既存のハード キャップを 2 つの値に置き換えるために可能です。10 m ガス/ブロックの長期目標と、20 m ガス/ブロックⁱ 上限の新しいハード キャップです。 (関連する補足説明については、注 i を参照してください)

長期的には、ネットワークは希望の平均ブロック サイズを達成するために基本料金を上下に調整します。ブロックが目標サイズよりも小さい場合、需要を増やすために料金は徐々に減少します。ブロックが制限を超えると、需要を減らすために料金が徐々に増加します。料金は 10 メートルの「距離」によって異なりますが、ブロックあたりの上下は 12.5% を超えません。

副題

期待される結果

1 ユーザーエクスペリエンスの向上

ユーザーとウォレットプロバイダーのユーザーエクスペリエンスを評価するには、さまざまな輻輳状態におけるシステムの状況を考慮する必要があります。

• 混雑状況なし:

ブロックが 20 メートルのガス最大上限を下回った場合、ユーザーは最小値を超えて転倒する必要はありません。これは、時間の経過とともに基本料金が上下に調整される場合にも当てはまります。

このように、ブロックへのパッケージ化はすべて基本料金に依存します。

基本料金と最低チップの両方を支払う意思のあるユーザーは、次のブロックにパッケージ化されますⁱⁱ (関連する補足説明については、注 ii を参照してください)。混雑がない限り、ユーザーは固定価格でブロックスペースを購入できます。今アマゾンに行くと、お気に入りの商品には固定価格が付けられているのと同じように、オークションの入札システムとは異なります。値札を見た後、ユーザーは取引を受け入れるか拒否します。これにより、ユーザーとウォレットの料金見積もりが非常に予測可能になります。

ユーザーは料金の上限を現在の基本料金よりも低い一定の金額に設定することもでき、料金が減額された場合にブロックに含めることもできます。

• 時々混雑する状態:

マイナーが 10M ガスを超えるブロックをマイニングすると、基本料金が上昇し始めます。実際、10M ガス以下のブロックが採掘されるまで上昇し続けます。次のブロックの容量が10Mであれば、基本料金は現在の料金位置で安定します。次のブロック容量が 10M 未満になると、基本料金が下がり始めます。

これを理解することが重要です。ブロックサイズが一時的に 10m を超えると、トランザクションが非常に高価になり、最終的には需要が減少する可能性があります。取引コストはどれくらいのペースで増加していますか?

0ブロック目の基本料金が10億ウェイ/ガスであるとします。また、ETH の価格が 240 ドルであると仮定すると、典型的な 21,000 ガス取引のコストは 0.0005 ドルとなります。 2,000 万ガスのブロックが 10 ブロックだけになった後、トランザクション コストは 0.02 ドルに増加します。 100 ブロックを超えると、トランザクションコストは 657 ドルに増加します。これが指数関数的成長の力です。

ブロックが 20M ガスの上限に近づくと、プロトコルにはトランザクションの優先順位を決定する二元的な方法がなくなったため、緊急トランザクションを持つほとんどのユーザーがチップ オークションに参加します (以前は、ユーザーはチップ オークションに喜んで支払うか、基本料金、または不本意）。

このようにして、ネットワークが混雑すると、プロトコルは既存のファーストプライス オークション メカニズムに戻ります。

チップオークションでも、トレーダーは基本手数料がどれくらい高いか低いかを予測できます。基本料金の仮想開始値がブロック 0 で 100 である場合、T1 では最大 100*112.5%、T2 では 100*112.5%^2、T3 では 100*112.5%^3 に達する可能性があります。など。手数料の減額についても同様です。

初期値 100 の基本料金を例にとると、図 2 の青い領域は、将来のブロックで到達する可能性のある潜在的なレベルを示しています。

• 混雑が増大した状態:

上記からわかるように、EIP-1559 では、より大きなブロックを長期間ではなく短期間使用できます。需要急増の 30 分後、21,000 ガスの単純な取引の基本料金は 1,000 ドルを超えます (基本料金の初期値 = 1 Gwei と仮定)。

基本料金をより「通常の」レベルに戻す唯一の方法は、10メートル未満のブロックを開発することです。

20m のガスのブロックが 100 個連続していると想像してみてください。前の例を続けると、トランザクションの平均コストは 657 ドルに増加します。基本料金を初期値に戻すためには、空きブロックを89個開発する必要がある。あるいは、5m ガスの 183 ブロック、または 7.5m ガスの 371 ブロックなどを開発することもできます。

したがって、混雑度が高い状況における典型的なパターンは、一連の非常に小さいブロックまたは比較的小さいブロックの後に一連の大きなブロックが続くというものです。時間を優先するユーザーはトランザクション/マイニングの速度を上げることができるため、これも理にかなっています。しかし最終的には、基本手数料はトレーダーが望んでいた以上に上昇し、基本手数料が再び下がるまで待たなければなりませんでした。

別の見方をすると、スラックは多くのブロックに相当する容量を近い将来から現在にもたらします。しかし、それ自体でより多くの容量を生成することはできず、最終的には借りたものは常に返す必要があります。

2 スラックメカニズムの実装

EIP-1559 が輻輳に対処する方法を分析すると、そのスラック メカニズムがブロック間の基本料金の最大変化量と密接に関係していることがわかります。調整が遅いほど、システムは取引ニーズの変化にうまく対応できます。

このバリエーションの共通のテーマは、昼夜サイクルまたは平日と週末のサイクルの周期性です。現在の形式では、EIP-1559 では、ブロックが夜間に成長し、日中にさらに大きくなるということはできません。これらの期間が長すぎるため、日中の料金が数十億ドルに跳ね上がり、それに応じて 2018 年には急速にゼロ近くまで低下しました。夕方。

したがって、緩和メカニズムは数分から 30 分の範囲で機能し、それを超えると効果がなくなります。デマンドがブロック サイズを一方向に長く引っ張るほど (例: フルブロック)、基本料金の増加による逆方向のプル効果がより強くなります。

3 セキュリティの向上

多くのブロックチェーンプラットフォームはデフレ金融政策を採用しており、新しいコインの発行数は時間の経過とともに徐々に減少します。流通量が十分に減少すると、セキュリティは取引手数料によって支払われるようになります。 EIP-1559 は、取引手数料のほとんどがマイナーにインセンティブを与えず、破棄されるため、手数料のみでセキュリティを維持するこのモデルを放棄します。

したがって、EIP-1559 はプロトコルのセキュリティを確保するためにマイナーに永続的なブロック補助金を提供すると言えます。しかし、恒久街区補助金の設計オプションをより適切に最適化するという方が正確である。その理由は、手数料の燃焼が通貨供給にデフレ効果をもたらし、総供給量を増やさずに他の場所で新しいコインが発行できるようになるためです。

恒久的なブロック補助金を備えたプロトコルはマイナーにより安定した収入源をもたらすため、EIP-1559 はイーサリアムの長期的なセキュリティと安定性にプラスの影響を与えると主張できます。

4 経済的抽象化の防止

EIP-1559 以前は、厳密に言えば、取引手数料を ETH で支払う必要はありませんでした。ネットワークは ETH で支払われる料金のみをサポートしていますが、理論的にはユーザーはどの通貨タイプでも帯域外でマイナーに支払うことができます。ただし、マイナーは MEV を介して間接的に支払いを受けることもできます⁷。たとえば、マイナーは違法なフロントランニングを通じて他の場所でお金を稼ぐことができるため、手数料を請求せずに分散型取引所 (DEX) トランザクションを含めることができます。

EIP-1559 は主にこの問題に対処しています。すべてのトランザクションの基本手数料部分は ETH で計算され、常にバーンされます。この場合、誰が支払っても、ETHは通貨の供給から消えてしまいます。マイナーは、ブロック補助金との差額をETHで支払わなければならない場合に限り、より低い基本料金の取引を自由に選択できます。マイナーがブロック内で獲得するETHは少なくなりますが、ユーザーはより多くのETHを保持することになります。したがって、これはトークン供給の洗い出しであり、誰かが常にETHで取引手数料を支払わなければなりません。

副題

潜在的な問題

EIP-1559 に関する主な懸念は、マイナーが基本料金を操作できるか、また操作するかどうかです。

基本料金がゼロの場合、バーンが発生しないため、マイナーはユーザーから入札額全体を受け取ります。また、チップオークションはブロックスペースが不足している場合にのみ開始されることにも注意してください。

手数料がゼロに近づくと、マイナーは手数料を永久にそのレベルに維持することができます。 10m ガスを超えるブロックをマイニングしない場合、基本料金は決して増加しません。需要が 1000 万 (またはマイナーが 1000 万未満に設定した上限) を超えない場合、マイナーは全額の料金を受け取ります。

ただし、マイナー全体にとって最適なものは、個々のマイナーにとっては同じではない可能性があります。いわゆる集団行動問題です。ブロックの上限が 10m ガスで、一部のユーザーが 20m ガスのブロックで取引を行う必要がある場合、この提携を解除してチップの支払いの取引を含めることができるのは 1 人のマイナーだけです。

基本料金システムを安定させて独占的な地位を占めるためには、マイナーはソフトフォーク (MASF) をアクティブ化する必要があります。 MASF では、50% を超えるハッシュレートにより、10M ガスを超えるブロックは確実に無視されるため、この新しい実装のルールに従う少数の人々が奨励されます。

まとめ

まとめ

上記の分析から、EIP-1559 はその名に大いに値することがわかります。システムが確立されたファーストプライス オークション モデルに戻る場合、非常に短期間の高混雑時を除いて、料金見積もりの​​予測可能性が高まるはずです。基本料金が急激に増加し、需要が制限されるため、これらの期間は数分間続くことになります。

これは、基本料金の興味深い構成要素のおかげで可能です。この提案は、プロトコルに最低料金を設定することで、弾力的なブロックサイズから恒久的なブロック補助金、経済的抽象化に対するより大きな抵抗、より優れたオークションモデルまで、新たな設計空間を切り開きます。

EIP-1559 の将来は明るいように見えますが、それはすでに最高の状態にあるという意味ではありません。既存のパラメータが独自の設計目標とどの程度一致しているかを評価しただけです。このメカニズムのさまざまな構成についてはさらなる研究が必要です。