Аннотация. В этой статье мы анализируем теорию, положенную в основу нового механизма взимания комиссии за транзакции в сети Ethereum — EIP-1559. В новой модели комиссия за транзакции состоит из двух элементов: базовой платы, которая «сжигается», и «чаевых», которые получают производители блоков. Размер базовой платы определяется распределением дефицитного места в блоке между пользователями, а сумма «чаевых» может определяться другими факторами, например, предотвращением цензуры транзакций. Таким образом, EIP-1559 в некоторой степени устраняет связь между спросом на транзакции и стимулированием агентов консенсуса, что может повысить стабильность сети. Новый механизм должен сделать использование сети более удобным для пользователей и помочь заранее определить точный размер комиссии за транзакцию. Мы приходим к выводу, что до тех пор, пока главным фактором, определяющим размер комиссии, остается дефицит места в блоке, обновление EIP-1559, как и планировалось, будет способствовать улучшению пользовательского опыта. С другой стороны, если размер комиссии начнут определять другие факторы, некоторые преимущества EIP-1559 могут быть утрачены, и внедрение этого обновления может в итоге привести к повышению комиссии за транзакцию.
Общая информация о комиссии за транзакции
При оценке новых предложений, касающихся комиссий за транзакции, в частности, EIP-1559, важно учитывать цели комиссии в блокчейне, например, в сети биткоина или Ethereum. Существуют различные причины взимания платы за транзакции. В таблице ниже (рис. 1) мы привели полный, на наш взгляд, список возможных причин, по которым сеть может требовать уплаты комиссии за транзакции. Именно с помощью этой схемы мы будем оценивать EIP-1559. Следует отметить, что EIP-1559 в настоящее время не активно в сети Ethereum; его активация должна состояться во время следующего обновления хардфорка.
Рисунок 1. Обоснование комиссии за транзакции в блокчейне
| # | Компонент | Объяснение |
| 1 | Распределение ограниченного места в блоках | В большинстве блокчейнов есть произвольное ограничение свободного места в блоках, которое накладывается протоколом. Это гарантирует, что затраты на проверку остаются достаточно низкими, чтобы обычные пользователи могли полностью проверить цепочку блоков и обеспечить соблюдение правил протокола. Суть в том, что место в блоках — ограниченный (дефицитный) ресурс, распределение которого определяется рынком комиссии за транзакции. Это гарантирует, что блокчейн используют те, кому это наиболее выгодно, так как они предлагают самую высокую цену за единицу блокчейн-пространства. |
| 2 | Стимулирование агентов консенсуса (майнеров или стейкеров) | В распределенных блокчейнах агенты консенсуса вначале создают блоки, а затем строят поверх них новые ярусы. Это неизбежно дорогостоящий процесс, обеспечивающий защиту сети от внешних атак, которые пытаются реорганизовать цепочку. Чтобы выделять значительные ресурсы на этот процесс и оплачивали все затраты, агентам консенсуса (майнерам или стейкерам) нужен стимул. Именно с этой целью часто используется комиссия за транзакции. Это довольно уникальная схема, так как выгода здесь распределяется между всеми участниками сети, а не только между участниками транзакции, что может создать потенциальные проблемы. В некотором смысле можно сказать, что EIP-1559 решает или, скорее, эксплуатирует эту проблему. |
| 3 | Сопротивление цензуре | Под давлением регулирующих органов или по какой-либо другой причине майнеры или агенты консенсуса могут исключать определенные транзакции. Комиссия за транзакцию может стать «ценой выбора», которую нужно заплатить за включение транзакции. |
| 4 | Затраты производителя блока на добавление транзакции | Майнеры или производители блоков несут незначительные затраты, связанные с добавлением в цепочку каждой новой транзакции, что повышает риск «осиротения» блока при увеличении его длины. Обычно эти затраты достаточно низкие, но для их компенсации производителям блоков необходима комиссия за транзакции. |
| 5 | Приоритизация транзакций | Транзакции могут конкурировать между собой за добавление в блок. Например, в сети биткоина это может быть попытка двойного расходования средств с 0 подтверждением или в Defi-проектах в сети Ethereum — попытка опередить конкурирующий ордер на распределенной бирже. Такие конкурирующие или конфликтующие транзакции могут предлагать высокую комиссию, чтобы получить приоритет. В блокчейне Ethereum для уменьшения этой проблемы используется технология Flashbots. |
Безусловно, на протяжении большей части истории биткоина и эфира размер комиссии за транзакции определялся главным образом компонентом (причиной) 1 в приведенной выше таблице, т.е. дефицитное место в блоке выделялось тому, кто предложит самую высокую цену. В последнее время в сети Ethereum стал довольно актуальным компонент 5, так как пользователи Defi-проектов часто пытаются перебить цену конкурирующих транзакций, но она остается ничтожно низкой по сравнению с влиянием общего лимита газа в блокчейне Ethereum. Для простоты в остальной части нашего анализа мы объединим компоненты 3, 4 и 5 в один — «сопротивление цензуре». В контексте стимулов в решении EIP-1559 их динамика достаточно похожа. В этом отчете мы будем оценивать EIP-1559 сугубо с теоретической точки зрения, не рассматривая фактические данные в сети Ethereum.
Интересно, что комиссия за транзакцию может быть обусловлена сразу несколькими указанными причинами: например, комиссии $10 в сети биткоина может быть достаточно, чтобы обойти других пользователей в битве за место в блоке и при этом стимулировать майнеров.
Общая информация о решении EIP-1559
Главная характеристика или цель EIP-1559 — повышение удобства пользователей при определении комиссии за транзакции. Основная проблема в том, что условия на рынке комиссии изменчивы, поэтому пользователям бывает непросто определить подходящую комиссию за транзакцию. При этом даже после определения комиссии пользователь не получает никаких гарантий: например, он может установить достаточную (по его мнению) комиссию, но если рыночные условия изменятся, ему придется долго ожидать подтверждения.
EIP-1559 решает эту проблему, определяя обязательную часть комиссии (базовую плату) на основе исторических данных блокчейна, что делает ее прогнозируемой. Поэтому все пользователи сети с высокой степенью уверенности могут предположить, какой будет размер базовой платы, и могут быть достаточно уверены в том, что при уплате базовой комиссии их транзакция будет быстро подтверждена. В EIP-1559 все транзакции должны включать определенную минимальную сумму за единицу газа (базовая плата), в противном случае транзакция отклоняется.
Для этого допускается изменение лимита места в блоке (лимита газа). В EIP-1559 предусмотрены такие характеристики, как целевой лимит газа и верхний предел лимита газа (в 2 раза больше целевого уровня). Если расход газа на блок превышает целевой уровень, базовая плата возрастает и остается высокой до тех пор, пока спрос на использование Ethereum не снизится и средний расход газа на блок не опустится до целевого уровня. Если использование Ethereum ниже целевого лимита газа, то базовая плата снижается, чтобы стимулировать использование Ethereum. Таким образом, вместо неопределенного (и порой сильно различающегося) количества Gwei, которое должен заплатить пользователь, каждый может установить одинаковую базовую плату.
Помимо базовой платы комиссия содержит еще один элемент —«чаевые». Минимальный размер «чаевых» не установлен в протоколе.
«Сжигание» комиссии
Если бы базовую плату получали майнеры, описанная выше система потеряла бы смысл, и вот почему:
- Возврат комиссии (рибейт). Пользователи могли бы уклониться от уплаты базовой комиссии, договорившись с производителем блока. Например, если базовая плата составляет 100 Gwei, производители блоков могут вернуть 50% от этой суммы (50 Gwei) пользователю, тем самым уклоняясь от уплаты базовой комиссии и подрывая работу всей схемы.
- Искусственное завышение базовой платы. Производители блоков также могут искусственно завышать размер базовой платы, чтобы увеличить свои доходы, заполняя создаваемые ими блоки транзакциями. Некоторые представители сообщества Ethereum, похоже, игнорируют этот теоретический недостаток, аргументируя это тем, что майнеры всегда могут объединиться и повысить комиссию за транзакции. Но мы считаем, что это стало бы серьезным дефектом протокола, который мог бы помочь решить проблему координации, связанную с таким объединением, и обеспечить соблюдение правил минимальной цены узлами, не занимающимися майнингом.
По этим двум причинам базовая плата не распределяется между производителями блоков, а «сжигается», и указанные выше критические недостатки EIP-1559 не представляют особой проблемы. Таким образом, предложенная система кажется достаточно эффективной.
Недавно начались разговоры о том, что этот механизм «сжигания» комиссии выгоден для держателей токенов Ethereum, так как может привести к снижению предложения токенов и, как следствие, повышению их цены. Это действительно кажется ключевым преимуществом предложения. Спрос на транзакции в Ethereum в настоящее время растет исключительно быстро, и пользователи тратят огромные суммы на оплату комиссий (по предварительным подсчетам, почти в 3 раза больше, чем в сети биткоина с начала 2021 года). Предложенная система позволяет «сжечь» часть токенов и сократить их предложение, при этом потенциально сохранив достаточно для финансирования безопасности сети. Однако эти экономические преимущества являются не конечной целью, а скорее «побочным эффектом» проекта, и «сжигание» токенов просто необходимо для обеспечения эффективности системы. Если бы целью создателей было сокращение предложения токенов, можно было бы использовать более простую меру — просто убрать субсидии за блоки.
Экономическая динамика модели «сжигания» комиссии довольно интересна. Например, если спрос на транзакции в сети Ethereum растет (оборот денег увеличивается), также увеличивается количество «сжигаемых» токенов, что может вызвать денежную дефляцию. С другой стороны, если спрос на транзакции в сети Ethereum снижается, количество «сжигаемых» токенов также снижается, что может привести к денежной инфляции и необходимости экономического стимулирования системы. Однако этот подход, используемый в традиционной денежно-кредитной системе, может оказаться неверным. Ethereum также можно рассматривать как акционерный капитал, а «сжигание» комиссии — как его обратный выкуп. Если спрос на операции с Ethereum высок, компания проводит обратный выкуп, и цена токена может вырасти. Если спрос на использование Ethereum низкий, компания может провести размещение акций, и цена токена снизится. В этом случае «сжигание» комиссии можно считать скорее проциклической, чем контрциклической мерой.
Анализ стимулов
Прежде чем анализировать модель стимулирования рынка комиссий в EIP-1559, стоит оценить действующую модель стимулирования производителей блоков. Хотя модель EIP-1559 кажется рискованной и сложной, нельзя не отметить существенные проблемы, противоречия и «серые зоны» существующей модели стимулирования.
В настоящее время размер платы за транзакции в сетях биткоина и Ethereum определяется главным образом рынком места в блоках. Распределение места в блоках на основе комиссии считается эффективным, так как пользователи, получающие наибольшую выгоду от использования блокчейна, платят самую высокую комиссию. Поэтому такое распределение эффективно и считается практически целесообразным. Но, поскольку комиссия распределяется между производителями блоков, она приносит и «побочную выгоду», как показано на рисунке 2 ниже.
Рисунок 2. Потенциальная модель стимулирования рынка комиссии за транзакции в сети биткоина (при незначительном размере субсидии за блок)
На рисунке 3 ниже показаны примерные данные транзакций. Комиссия за транзакцию составляет $10. Эта сумма определяется рынком места в блоках. Пользователь также должен заплатить комиссию $2, чтобы у производителя блоков была достаточно высокая «цена выбора», и он не исключил транзакцию. В этом сценарии пользователь платит $10 долларов, что на $8 долларов больше, чем нужно заплатить для предотвращения цензуры. Теоретически, пользователь должен уплатить большую из сумм по этим двум компонентам.
Конечно, многие не учитывают остальные компоненты комиссии, например, плату за сопротивление цензуре, потому что в настоящее время она сравнительно мала или близка к нулю. Но со временем она может стать более значимой или даже обойти по значимости (т.е. размеру комиссии) распределение дефицитного места в блоках. Так, компания Marathon Digital Holdings недавно запустила новый пул для майнинга биткоина, который производит блоки, «соответствующие требованиям OFAC».
Рисунок 3. Модель комиссии за транзакции до внедрения EIP-1559 (приблизительные цифры)
Комиссия, которая выплачивается за место в блоке, имеет еще одно преимущество, помимо сопротивления цензуре. Она также помогает стимулировать майнеров. Тут существует потенциальная проблема: если обязательная плата, необходимая для стимулирования безопасности сети, превысит комиссию, которая выплачивается по двум другим причинам, пользователи могут отказаться ее платить. Это связано с потенциальным возникновением «трагедии ресурсов общего пользования»: пользователи надеются, что комиссию, необходимую для обеспечения безопасности сети, заплатит кто-то другой. Это серьезная проблема, с которой в долгосрочной перспективе может столкнуться биткоин, ведь субсидия за блоки уменьшается, и защита может оказаться недостаточной. EIP-1559 пытается решить эту проблему с помощью вечной субсидии за блоки, которая пойдет на оплату обеспечения безопасности.
С другой стороны, можно возразить, что это надуманная проблема. Если сеть не пользуется достаточным спросом со стороны пользователей, то безопасность должна снижаться. В конце концов, биткоин и Ethereum существуют не для красоты, безопасность нужна только для транзакций. Если транзакций нет, то и безопасность не нужна. В случае сетей, построенных на алгоритме Proof-of-Work, произвольно высокая вечная субсидия за блок ведет к произвольно высокому ущербу для экосистемы, а не к более эгалитарной модели, когда обеспечение безопасности финансируется за счет органического спроса со стороны пользователей. Поэтому, хотя нет сомнений в том, что финансирование обеспечения безопасности является серьезной проблемой для сети биткоина, можно утверждать, что прямые попытки решить эту проблему обречены на неудачу. Вместо этого следует стремиться к повышению популярности и распространенности биткоина в целом, что приведет к достаточному спросу на транзакции для обеспечения безопасности сети.
Следует отметить, что модель комиссии с «побочной выгодой» вызывает споры в сообществе биткоина и не считается оптимальным путем дальнейшего развития сети — более того, нет даже консенсуса в том, что именно так на самом деле работает сеть. Например, во время «войны за размер блоков» многие крупные блокчейны выступали против ограничения размера блока, утверждая, что в искусственном создании дефицита места в блоке нет необходимости. Крупные блокчейны, как правило, считали еще менее приемлемой идею о еще большем ограничении места в блоке для перекрестного субсидирования стимулов для майнинга.
В EIP-1559 используется кардинально другая модель стимулирования. Больше нет никаких побочных выгод от рынка места в блоке, а все компоненты рынка комиссии (т.е. причины комиссии) четко разделены, как показано на рисунке 4 ниже. Поэтому, на наш взгляд, наиболее значимой экономической характеристикой EIP-1559 является разделение различных компонентов комиссии за транзакции на отдельные рынки.
Рисунок 4. Модель стимулирования рынка комиссии за транзакции в EIP-1559
EIP-1559 не так идеальна, как предполагает показанная выше модель. Корректировка базовой комиссии с учетом меняющихся рыночных условий может занять некоторое время. На этот период корректировка комиссии по EIP-1559, по сути, «откатывается» к старой модели, и «чаевые» становятся весьма внушительными. В этом случае большинство преимуществ (удобство использования) EIP-1559 теряется. Это может произойти, когда спрос на газ сильно колеблется, что в настоящее время происходит довольно часто. Однако эта волатильность по большей части может быть обусловлена эффектами второго порядка, реакцией на изменение цен на газ. EIP-1559 может ослабить эти эффекты, сделав цены на газ более стабильными. На самом деле в EIP-1559 комиссия может оказаться где-то посредине, и размер «чаевых» будет частично обусловлен ограничениями размера блока. Поэтому EIP-1559 может оказаться не таким радикальным решением, как считают многие.
Как бы там ни было, в долгосрочной перспективе следует ожидать, что волатильность комиссии в сети Ethereum снизится и станет более стабильной. Когда и если это произойдет, компонент места в блоке может отделиться от других компонентов комиссии, например, финансирования обеспечения безопасности или сопротивления цензуре. Это можно считать положительным моментом, поскольку разделение этих компонентов на отдельные части имеет несколько преимуществ:
- В некоторых смыслах экономика модели комиссии в EIP-1559 упрощена, так как больше не зависит от спорной и недоказанной концепции «побочной выгоды».
- Возможно, благодаря ей будет проще обеспечить достаточное финансирование каждого компонента.
Основной недостаток модели комиссии в EIP-1559 — потенциальная потеря эффективности. До внедрения EIP-1559 у пользователей была возможность использовать одинаковую комиссию за транзакцию для достижения нескольких целей, потенциально убивая двух (или даже трех) зайцев одним выстрелом. В EIP-1559 это сделать значительно сложнее, поэтому комиссия за транзакцию может возрасти. Пример см. на рисунке 5 ниже. Общая комиссия за транзакцию увеличилась с $10 (рис. 3) до $12. В EIP-1559 комиссия за транзакцию может представлять собой сумму различных компонентов, а не равняться самому высокому из них.
Рисунок 5. Модель комиссии за транзакцию в EIP-1559 (приблизительные цифры)
Конечно, на практике снижение эффективности может быть не таким радикальным. На сегодняшний день высокая комиссия в сети Ethereum частично обусловлена неудобным для пользователя устройством системы и волатильностью ставок комиссии. Обновление EIP-1559 должно улучшить эту ситуацию. Поэтому в краткосрочной перспективе EIP-1559 может действительно снизить комиссию. Однако теоретически в долгосрочной перспективе EIP-1559 может привести к ее повышению. Существует и другое мнение: EIP-1559 вообще не влияет на эффективность. Пользователи должны платить за все преимущества своих транзакций по отдельности, а не получать «побочную выгоду» или многочисленные преимущества, оплачивая только самую дорогую возможность.
Еще один потенциальный недостаток EIP-1559 в том, что субсидия за блок может стать более значимым фактором стимулирования для производителей блоков (майнеров или стейкеров). Субсидия за блок — величина, произвольно установленная протоколо; она больше не корректируется динамически на основе спроса на транзакции. Поэтому стимулы для агентов консенсуса могут оказаться слишком низкими или даже слишком высокими. Конечно, и в старой модели стимулы могли не соответствовать ситуации, но теперь вероятность достижения «правильного» уровня может быть еще ниже.
Относительная значимость компонентов рынка комиссии
При оценке плюсов и минусов EIP-1559 многое зависит от того, как мы оцениваем относительную значимость различных причин возникновения комиссии за транзакции и изменение этой значимости со временем. Эти компоненты представлены в таблице на рисунке 1. Если вы считаете, что причина 1 будет и дальше преобладать, то EIP-1559 — перспективное решение. Но если вы считаете, что причины 3, 4 и 5 станут более значимыми, то преимущества EIP-1559 довольно ограничены. Мы постарались наглядно показать это в таблице ниже.
| Базовая комиссия в 100 раз больше «чаевых» | Базовая комиссия ≈ «чаевые» | |
Опыт пользователя | Комиссия в основном предсказуема, и пользователи знают, какую сумму предложить, что ведет к повышению удовлетворенности пользователей. | Преимущества EIP-1559 с точки зрения удобства пользователей в основном утрачены. Но пользовательский опыт не хуже, чем до внедрения EIP-1559. |
Рост цен | EIP-1559 вряд ли приведет к значительному повышению цен. В теории, рост цен должен составить менее 1%. | В теории, внедрение EIP-1559 должно привести к значительному увеличению комиссии за транзакции. Это может снизить спрос на транзакции в сети Ethereum, что приведет к новому равновесию при меньшем использовании. |
В результате манипуляции майнеров базовая комиссия падает до нуля
Еще одним потенциальным минусом EIP-1559, который часто обсуждается, является риск того, что майнеры могут объединиться и искусственно опустить базовую комиссию до нуля, чтобы оставлять всю комиссию себе. Как вариант, майнеры могут попытаться дестабилизировать условия на рынке базовой комиссии, чтобы «чаевые» составляли более значительную часть комиссии. Эта потенциальная проблема уже широко анализировалась, поэтому мы не будем вдаваться в подробности. Безусловно, определенный риск существует, но многие из этих сценариев сговора майнеров существовали и до появления EIP-1559, поэтому пока неясно, добавляет ли EIP-1559 новые риски.
Заключение
После внедрения EIP-1559 экономика токенов Ethereum и модель стимулирования агентов консенсуса могут кардинально измениться, и Ethereum может еще больше отойти от экономических моделей, которые использует биткоин. EIP-1559 в значительной степени разграничивает спрос на транзакции и стимулирование агентов консенсуса. Потенциальное преимущество EIP-1559 в том, что стимулы могут стать более стабильными, при этом отсутствие возможности динамически корректировать бюджет на обеспечение безопасности в соответствии со спросом также можно считать недостатком. Можно возразить, что целью системы консенсуса как раз и является обеспечение безопасности транзакций, и потенциальное ослабление связи между транзакциями и стимулами в системе консенсуса может снизить эффективность сети.
Главное достоинство обновления EIP-1559 в том, что оно разделяет рынок комиссии за транзакции на составные части, и пользователи лучше понимают, за что именно платят. Это ведет к значительному улучшению пользовательского опыта, т.к. пользователи смогут более уверенно устанавливать уровень комиссии. Однако одним из потенциальных негативных последствий внедрения обновления EIP-1559 является повышение комиссии в долгосрочной перспективе.