以太坊:以太坊區塊空間、黑暗森林和 MEV，以及未來的新趨勢_區塊鏈

作者：GeorgiosKonstantopoulos&LeoZhang編輯：南風“一個可以自由運作的市場就像一個可以自由轉動的輪子：它需要一個軸和潤滑良好的軸承。如何提供這種軸并保持軸承良好的潤滑是市場設計的重點。”—諾貝爾獎得主AlvinE.Roth01區塊空間市場概述

區塊空間(blockspace)是為所有加密貨幣網絡提供動力的商品。在區塊空間市場中，礦工是生產者，礦池是拍賣商，用戶是競標者。區塊空間市場的影響是如此普遍，幾乎觸及了加密貨幣生態系統的每個方面。我們知道，在區塊鏈網絡中，用戶發起交易后，交易將以點對點(P2P)的方式在每個節點的內存池中廣播。每筆交易都附有一筆交易費(fee)。這筆交易費表明了交易者購買區塊空間的意愿，從而使自己的交易被(礦工)處理并打包進一個區塊中。每時每刻，都會存在無數個由礦工提議的區塊處于“薛定諤的狀態”之中，也即介于「未確認」和「已確認」的狀態之間。這些區塊競相尋找第一個滿足難度目標值的哈希輸出。每個被提議的區塊都有成為區塊鏈上的下一個區塊的概率。通過每秒數十億次的計算，礦工們將瓦解這一概率波，形成區塊鏈賬本的歷史記錄。由于每個區塊的大小是有上限的，也即在給定的時間內可以被打包進入其中的交易數量是有限的，因此這給予了區塊空間一個隱式的時間價值。如果某筆交易長時間未被確認，則可能會受到市場(價格)波動性的影響，或者被套利機器人搶先交易。用戶為使自己的交易被確認而支付的交易費(fee)，反映了他們競標區塊空間的意愿。區塊空間市場將礦工和用戶連接在一起。從表面上看，區塊空間市場看起來復雜而混亂，因為它缺乏中央協調。它依賴于詳細的規則、程序以及供需的融合來進行自我調整。我們如何知道當前的市場設計是否最優化？可以通過諾貝爾獎得主AlvinE.Roth窺見一二。AlvinE.Roth被認為是市場設計領域的先驅。在其開創性著作《WhoGetsWhat-andWhy》中，他指出，為了正常運轉，市場至少需要做三件事：市場深度：有足夠數量的潛在買家和賣家進行互動。在區塊空間市場中，供應商(礦工)受到區塊獎勵的激勵來提供哈希率(算力)；另一方面，隨著越來越多的人(用戶)使用網絡進行交易，對區塊空間的需求也在增加。安全性：市場參與者必須有安全感，才能披露他們可能持有的機密信息，或者根據這些信息行事。由于鏈上交易的透明性，提交密封報價的交易用戶可能并不總能得到他們想要的結果(也即交易用戶之間無法知曉彼此的交易費出價，往往出價高的交易先被礦工確認)。此外，交易需要高度的結算保證，也就是說，應該有足夠的算力使區塊重組變得成本高昂。克服擁堵問題：交易應該及時完成或取消。當市場不能有效地處理交易量帶來的擁堵時，參與者(用戶)的交易確認可能遭遇很大延遲。正如由于最近以太坊Dapps(去中心化應用)大受歡迎，交易擁堵導致了Gas價格的飆升。在比特幣和以太坊的歷史上，如何優化區塊空間市場結構的設計常常會引發許多激烈的爭論。在下面的章節中，我們將從供應側(礦工)和需求側(用戶)的角度闡述以太坊區塊空間市場的結構。我們將查看當前的區塊空間市場設計是否提供了深度，緩解了擁堵，或者參與其中是否安全和簡單。之后，我們將討論一些優化區塊空間市場結構的熱門提議，以及區塊空間市場在未來可能會如何發展。1.供應側：以太坊挖礦的結構整個挖礦行業的最終目的是為一種商品，也即區塊空間，提供一個去中心化的透明清算所。這項任務決不是微不足道的。在一個沒有中央權威協調者且全天候全球運行的分布式區塊鏈系統中，區塊空間以匿名的方式拍賣，礦工需要為區塊空間提供強大的結算保證，通過在硬件和能源上投入大量資金來進行大量計算，以確保區塊鏈網絡的安全。盡管人們普遍擔心算力過于集中化(比如引發所謂的51%算力攻擊)，但挖礦行業并不是一個單一的有機體。區塊空間市場的波動對各個參與方的影響程度不同；且每個礦工都受到地點、礦機類型、溫度、維護和挖礦策略等因素的嚴重影響。比特幣和以太坊挖礦有著截然不同的市場結構：比特幣和一些PoW幣幾乎完全遷移到了ASIC挖礦時代。另一方面，盡管以太坊是第二大市值，但以太坊挖礦領域幾乎沒有ASIC挖礦的存在，雖然每隔一段時間就會出現新的ASIC制造商的傳言，但據估計，目前大約80-90%的以太坊算力是由GUP挖礦主導。那么從結構上來說，主要由GPUs挖礦組成的區塊空間供應商市場，與主要由ASICs挖礦組成的區塊空間市場有何不同呢？GPU挖礦始于NVIDIA(英偉達)和AMD。它們要么直接銷售獨立的顯卡，要么批發GPU芯片和內存給下游顯卡制造商。這些制造商轉而刪除與挖礦無關的功能，因此被稱為“挖礦顯卡”。有很多白標定制挖礦卡的品牌。

以太坊未確認交易為234432筆:金色財經消息，據OKLink數據顯示，以太坊未確認交易234432筆，當前全網算力為910.14TH/s，全網難度為12.17P，當前持幣地址為73,603,251個，同比增加122320個，24h鏈上交易量為1,038,708ETH，當前平均出塊時間為14s。[2022/1/17 8:53:26]

相比ASIC市場，GPU市場的原始設備制造商的數量要多得多。因此，以太坊的算力構成比典型的ASICs網絡(比如比特幣網絡)更加多樣化。這也給礦機分銷商壟斷渠道帶來了挑戰。GPU礦工有更多的選擇，因為他們不必等待Bitmain(比特大陸)、Whatsminer等ASIC制造商來解決設備供應鏈限制。這意味著，GPUs的供應通常不像使用高級后端流程的ASICs那樣存在瓶頸。此外，GPU礦工并不依賴于任何特定的區塊鏈網絡(可以在不同的PoW區塊鏈網絡間切換著挖礦)，從事投機性挖礦的礦工幾乎只使用GPU礦機。而且，消費類GPU顯卡在其他計算領域也很有價值，比如游戲、數據中心和人工智能工作。總的來說，GPU礦工在他們的硬件選擇方面有更高的靈活性。結構決定特性。硬件構成決定了挖礦行業的資本支出和能源消耗。這兩個因素是計算挖礦成本的關鍵因素，而挖礦成本對挖礦生態系統的其他部分產生了連鎖效應：從設備的制造、分銷、托管設施、Gas成本的波動、對EIPs(以太坊改進提案)的偏好，到挖礦周期的特征。根據比特幣價格和網絡算力之間的相對變化率，下圖展示了比特幣挖礦周期的四個典型階段(這個周期會循環發生)：(1)TheRisingBull(上升階段)→(2)MiningGoldrush(挖礦淘金熱階段)→(3)InventoryFlush(礦機減產，清理庫存)→(4)Shakeout(重大改組)→重復(1)TheRisingBull(上升階段)→......

以太坊上BTC錨定幣總發行量約21.68萬枚:DeBank數據顯示，截至目前，BTC錨定幣總發行量為216,800枚，其中WBTC發行量為162,470枚，緊隨其后的是HBTC和renBTC，發行量分別為27,906枚和11,571枚。[2021/5/2 21:18:33]

比特幣的價格(紅色曲線)和比特幣網絡的算力(綠色曲線)的歷史變化情況，以及比特幣網絡挖礦周期的循環。由于挖礦硬件固有的流動性不足，網絡算力的變化往往滯后于價格變化。“硬件反應時間”是由各種外部因素決定的，如制造商的供應鏈限制、代工晶圓積壓、設備性能，甚至運輸物流。隨著市場正全速進入瘋狂的牛市趨勢，這種滯后在今年尤其明顯。礦工和投資者爭相訂購新機器；而另一方面，礦機制造商剛剛從COVID-19疫情期間的供應鏈中斷中恢復過來，全球集成電路短缺迫使所有需要半導體(芯片)的行業——挖礦、汽車、消費電子產品等——都在排著長隊等待晶圓分配。此外，NVIDIA(英偉達)最近宣布，他們將人為削弱其最新顯卡運行Ethash(PoW挖礦算法)性能，以阻止礦工買下其所有GPU庫存。這意味著，除非幣價或費用繼續大幅上漲，否則等到積壓的礦機最終上線時，“清理庫存”和“重大改組”階段可能會讓很多礦工非常痛苦。在以太坊中，挖礦收入主要有三個來源：內置的區塊獎勵(每個區塊獎勵2ETH+叔塊獎勵)交易費，以及礦工可提取價值(MEV)以太坊中的交易費用占總區塊回報的百分比(也即單個以太坊區塊中，交易費占該區塊給礦工帶來的總收入的百分比)要比比特幣高得多(見下圖)。這意味著，以太坊礦工不僅關注幣價，還會關注Gas的走勢。即使幣價保持不變，交易費的增加也將足以激勵以太坊礦工增加自己的算力。

以太坊核心開發者：沒人詢問開發人員如何看待提高Gas上限問題:7月20日，以太坊核心開發者Péter Szilágyi發推稱，很驚奇的是，那些“提高Gas上限”的文章中，沒有一個文章詢問任何開發人員如何看待這個問題。[2020/7/20]

上圖中：黃線表示交易費占比特幣區塊總回報的百分比，紫線表示交易費占以太坊區塊總回報的百分比。可以看長，后者占比顯然更高。數據來源：Coinmetrics此外，如前所述，與ASIC網絡相比，GPU在選擇和分布上的靈活性使其更容易擴大或縮小算力。因此，以太坊挖礦的周期往往比比特幣更短：

上圖：以太坊的價格(黃色曲線)和比特幣網絡的算力(藍色曲線)的歷史變化情況，以及以太坊網絡挖礦周期的循環。挖礦周期越短，意味著當挖礦收益高時，競爭加劇得更快；而GPU硬件選擇的靈活性則意味著當挖礦收益低時，算力更容易解除。幣價和交易費的明顯上漲吸引了更多的礦工參與。然而，與大多數商品市場不同的是，更多的生產商(礦工)并不意味著區塊空間供應的增加——區塊空間的供應由區塊大小和平均出塊時間決定。這意味著，網絡算力的增加并不會降低網絡交易費，而是增加了網絡的安全預算：隨著越來越多的礦工加入競爭，對歷史區塊進行重組的成本變得更高，從而改善了網絡的結算保證。2.需求側：用戶希望交易費降到最低

Ternio已決定銷毀Stellar鏈上的1億枚TERN 將其轉移至以太坊發行:加密貨幣項目Ternio（TERN）背后的團隊已決定銷毀Stellar鏈上的1億枚TERN，并將這部分代幣轉移至以太坊區塊鏈，這表明該項目正在部分拋棄Stellar。（News Logical）[2020/6/26]

由于區塊大小是有限的，這意味著用戶需要競爭系統的資源。對于任何發起鏈上交易的用戶來說，交易費模式定義了核心的用戶體驗。當前，以太坊網絡的交易費模式是「最高價拍賣模式」。作為最受歡迎的存儲和執行智能合約的平臺，以太坊的實用性迅速上升。DeFi的“貨幣樂高”已經使諸多DeFi產品和服務以無需許可的方式相互結合，并極大地推動了新的金融項目的創新。今天的以太坊用戶通過「最高價拍賣模式」來參與區塊空間市場的競價。這是一種簡單的拍賣模式，用戶為他們的交易提交一個報價，以交易費的形式支付給礦工，以使自己的交易被礦工打包進入區塊。用戶可以通過設置交易的“Gas價格”來進行出價，該價格以gwei/gas計價(1gwei=0.000000001ETH)。我們對礦池打包交易的實證觀察表明，超過75%的礦池遵循默認策略，即僅僅按照交易費的降序打包交易(交易費更高的交易先被打包，交易費更低的后被打包)，而不優先打包任何特定地址的交易。見下圖：

動態 | 以太坊的日交易量超過100萬筆:據 Etherscan的數據顯示，6月28日，ETH網絡處理了略高于100萬筆交易[2019/6/30]

以太坊區塊空間市場結構是一個值得研究的有趣話題，而且有充分的理由。在這個分析中，我們觀察到了GPU和ASIC算力市場之間的主要差異。我們還明確了創造需求側動態的關鍵機制，并將區塊空間的供給側和需求側在MEV(礦工可提取價值)方面捆綁在了一起。MEV是以太坊交易類型日益復雜的必然結果。隨著針對MEV的工具和知識庫越來越主流，將會出現更多有趣的MEV模式。改變一種商品在市場上的銷售方式也會改變這種商品的生產方式。MEV為挖礦行業創造了新的收入渠道，從而反過來影響挖礦行業與區塊空間的買家(即交易用戶)之間的交互方式。以太坊挖礦周期將出現新的模式。感謝TinaZhen,TarunChitra,Hasu和AlexObadia對這篇文章早期草稿的評論。正文中涉及的鏈接：:https://arxiv.org/abs/1904.05234:https://samczsun.com/escaping-the-dark-forest/:https://ethresear.ch/t/flashbots-frontrunning-the-mev-crisis/8251-END-

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