解读以太坊提案EIP1559：降低交易费总额和交易费波动性

作者：Edison Zhao, Cdot Network 研究员

EIP1559是由以太坊联合创始人Vitalik Buterin和ethhub_io创始人Eric Conner合作提出的以太坊交易费机制改进提案。2018年8月，Vitalik发表论文《Blockchain Resource Pricing》从经济学角度阐述了现存交易费机制的问题，并且提出了解决方案雏形。

此后，Vitalik在Zcash社区对方案进行了进一步细化。在2019年举行的Ethereum Core Devs Eth1x/Istanbul Planning Meeting上，Vitalik介绍了EIP1559的研究背景、目标和机制等，其交易费机制的调整将影响以太坊的主要利益相关群体（用户、开发者、矿工、钱包等）。

EIP1559提案的研究背景涉及较为复杂的经济学，我们在学习了相关资料后，希望用非学术化的语言简述其原理和影响，为普通读者理解EIP1559提供帮助。

为避免全节点趋于集中，追求架构去中心化的区块链会严格限制区块容量。例如比特币的Block Size Limit以及以太坊的Gas Limit。当交易需求超过区块容量，需要一种机制公平地分配稀缺资源，常见的方式是让用户以交易费的形式进行竞价——矿工会优先将交易费高的交易纳入区块。然而，在限量和竞价模式中，用户对于其他人的出价一无所知，只能依靠历史交易费进行猜测，当网络发生拥堵，交易费上升，部分用户为了及时发出交易，只能给出更高价格，从而快速推升交易费率，直到某个临界点，费率又掉头向下。交易费的剧烈波动会造成两个问题：

1. 用户将支付过高的交易费，数据显示由竞价导致的额外交易费用将为平时的5倍
2. 很多交易依旧不能按用户预期的时限成交

EIP1559围绕以上问题对交易费机制进行优化。首先需要把目前的区块Gas Limit提高一倍，并通过基础费(Basefee)的调节使区块利用率围绕50%波动。这意味着当交易需求激增时，区块利用率的波动可以（部分）吸收交易费波动。基础费在新机制中起交易税作用，每笔交易都需要缴纳。交易税不奖励给矿工，而是被烧掉，受益者是全体ETH持有者。

基础费根据上一区块的基础费和利用率计算。当利用率高于50%，基础费升高；当利用率低于50%，基础费降低。每个块的基础费改变不超过1/8。可见，基础费能够被钱包软件准确预测，并且它的波动也比较平滑。用户发起交易除了需要支付基础费，还需要支付一笔小费（Tip）。小费的作用是补偿矿工因把交易纳入区块所增加的叔块风险。预计小费会形成约定俗成的固定值，例如1GWei。

用户对于交易的时效性需求可以分为三类：

1. 第一类是希望交易被尽快收录，但并不特别紧急。
2. 第二类是要求交易被立即收录，并且愿意为此付高价。
3. 第三类是没有时效要求，只要交易最终成功即可。

在新的费用机制下，第一类交易只需按预估的基础费和常规的小费付费，通常都能达到目的。第二类需求的用户可以设置很高的小费，以确保交易马上被收录。第三类用户可以将设置自己愿意接受的交易费上限，耐心等待网络空闲、基础费回落后交易成功。可见，三类需求都能够得到很好地满足。大多数用户（第一类）无需深入了解交易费机制，只需按照钱包的估计付费，就能得到最优费率和预期的结果，这无疑将提升以太坊的用户体验。

EIP1559的机制设计巧妙地融合了次高价竞价模式（second price auction）的优势，同一区块内所有交易支付的价格基本一致，对用户更公平。新机制下用户可设置两个参数：交易费上限(fee_cap)和小费（tips）。当基础费低于用户设置的交易费上限，交易费被收录，用户支付基础费加小费。当基础费高于交易费上限时，交易在mempool中等待。可以预期，EIP1599的实施将大幅降低以太坊交易费总额和交易费波动性。