8000字说透公链手续费用周期性与负反馈循环

原文作者：Nic Carter

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编译：Katie 辜@ Odaily星球日报

瓦特于1788年发明了离心调速器，这是一种小型巧妙的装置。有了这种装置，使得蒸汽机在工业领域中切实可行。离心调速器从蒸汽机获得高效循环输入并将其应用于加重球。当它们旋转时，离心力将其向上推动，从而移动连接到阀门的杠杆。当它们旋转得更快时，阀门关闭。通过这种方式，调速器从蒸汽发动机获得输入，并机械化调节蒸汽流，从而调节发动机的速度。

这项创新使蒸汽机适用于要求稳定性和可预测速度的工业要求，例如机械织机。关键是， 随着系统能量的增加，会形成负反馈回路，从而限制其增长。 对于蒸汽机来说，这是其设计的一部分。就像我们将看到的那样，公链中也存在类似的现象，但结果更加复杂。

周期性手续费奇怪案例

随着2017年的市场狂热消退，我注意到比特币的手续费和交易数量似乎出现了重复性规律。区块将被填满，手续费将飙升，交易量开始下降，然后区块将再次被填满。据我分析，这个周期在2017年重复了六次。

请注意，我已将7天移动平均数值的平均手续费和交易次数进行了平滑处理。人们将比特币2017年末的“手续费危机”视为一次简单的事件，但实际上至少有四个时期的手续费急剧上涨，如果算上较小的高峰，则有六个时期。只是大多数人都以美元而不是本地单位来计算手续费，因此当比特币的美元价值也飙升时，他们才真正注意到最终的手续费飙升。

平均而言，手续费会在交易完成后约两周达到峰值。尽管整个年度都在上涨，但整个周期花费了两个月的时间。随着区块逐渐填满，新的少量交易将手续费推到了交易者无法接受的范围。当然，手续费只是现象，潜在的问题实际上是区块空间。

你可以通过检查区块填充和平均手续费之间的关系将开发可视化。

使用这种方法，你可以看到随着区块的填充和达到极限，手续费会逐渐上升。随着手续费达到顶峰，用户选择减少交易并清空区块，从而导致区块大小参差不齐。但是随着手续费的下降，区块空间看起来对用户更具吸引力，并且用户会几乎再次回到协议中，导致区块再次被填满。在2018年1月左右的最后一次手续费飞涨中，无论是BTC还是USD的价格，区块都达到极限并持续了数月之久，手续费达到了惊人的水平。

SegWit已于2017年7月23日正式启用。由于它代表着有效的区块大小增加（允许区块携带多达4MB的数据），因此可以看到，那一年后半年，区块的后半部分突破了1MB的限制。但是，由于SegWit并未立即完全得到处理程序允许，因此平均区块大小只会缓慢增长。

这是过程图。我称其为波动图，因为这会导致手续费和区块链资源利用的波动，如正弦波一样。但你也可以将其描述为负反馈回路，因为当手续费达到特定阈值时，手续费会抑制交易。

这只是出于我的好奇心，我当时指出了这一点，但是与周期实际上并没有太大关系。你根本无法猜中一周后的交易次数会是多少。我从中学到的教训很简单：在某个时候，用户对收费感到沮丧，并取消了链上交易的优先级，特别是如果收费相对于他们的交易规模而言很大时。SegWit提供了相当多的帮助。从某种角度看，手续费是自动调整的，因为它们鼓励大量的区块空间消费者省着点消耗链资源。但是，所有这一切都让我更加肯定比特币分叉将需要大量的延迟交易系统，这些交易系统需要在一系列可信模型下添加到BTC。对我来说，另一点收获是，用户向我们证明了清晰的交易周期，并且经过一段时间的高额手续费压力之后，需要数周才能恢复到之前的交易水平。

以太坊的2020年“手续费危机”

今年，当以太坊的手续费开始攀升，最后超过比特币的手续费时，我想知道以太坊是否会见到比特币的手续费动态重现。我对它会产生相同的影响还是对以太坊更具破坏性感到困惑，因为这么多的流动性是“链上”的（与交易所中主要是链下的相反）。在我看来，以太坊的区块空间的供应是动态的，并且可以随着使用量的增加而增加。事实证明，手续费最终将比我预期的更具破坏性。

就像2017年的比特币一样，随着交易量的增长，今年的以太坊的利用率也随之飙升，从而逐渐增加了手续费。Compound于6月中旬推出的代币加剧了区块链的利用率，从而增加了手续费压力，从8月中旬开始，许多其它产品上线使手续费达到了渐增状态。 SushiSwap和Uniswap的代币的双重发行是几项值得注意的事件。9月2日，以太坊的平均交易成本超过14美元。总的来说，当天支付了1,670万美元的ETH手续费，远远超过了新发行的矿工收入598万美元。随着这些手续费的增加，一些用户选择推迟交易，交易数量开始下降。随着我们在8月中旬进入新的高收费时期，以太坊每天的交易量开始稳定下降。手续费在9月2日晚些时候达到顶峰，但在上个月也开始下降。

两天后的9月4日， 我在On The Brink播客中预测，以太坊的高额手续费不仅会影响链的效用，还会影响去中心化交易所的流动性。下面是播客中一段简短的对话：

Nic：我们看到2017年比特币出现了手续费-tx计数波动的现象，我预测以太坊也会出现同样的现象。非常明显，手续费随着区块空间利用率的增加而增加，并且在某个临界阈值上，用户开始不能接受，并停止了一段时间的交易。这对他们来说是经济上不利的交易。因此，交易次数和手续费下降，然后，手续费变得更便宜，因此人们可以再次进行交易，并且保持循环。

而且我认为，如果你看一下抛售，那可能也有关系，因为一些使用链上交易所的散户投资者中的一些人正在从这些交易中定价。而且，如果没有散户投资者，聪明交易者也有大量不知情的交易流通量要与之博弈。因此，我认为通常情况下，这对流动性是一种打击。

Matt：没有散户，就没有集体。

而且，尽管难以确定ETH价格动态，我并不是说它们完全是由这种现象引起的，但ETH和USD在9月1日达到顶峰，然后从那里下跌，而手续费在整个月的剩余时间内一直保持上涨。

那么到底发生了什么？

首先，以太坊进入了我认为将是其第一次主要的手续费链使用波动期，手续费在交易计数后约三周达到峰值，随后均下降。更有趣的是，以太坊交易的平均规模以及各种稳定币交易随着手续费的上涨而飙升。这是有道理的，用户可以看到愿意支付多少手续费（占交易的百分比），随着手续费的增加，他们将停止进行小额交易，而大型交易者开始占主导地位。

不仅如此，基本的以太币交易也显示出这种手续费敏感性。随着ETH手续费的增加，像Tether这样的代币也证明了交易规模的增加。

这表明交易者有一个手续费阈值，即他们愿意支付的交易金额的百分比，并且随着手续费的增加，他们变得不愿意进行较小的交易，除非他们确实必须这样做。

以上可以用第三个解释变量来解释，例如流动性采矿的增长，这既阻塞了链，又导致更大的交易者进入。当我调查以太交易的构成时，我才更了解。我凭直觉感到资产少的交易者正在按手续费定价，但是直到我整理出这张图之后我才知道。

最初，此图表可能不太明显。正如我们在上面看到的，随着手续费的增加，它显示出交易数量的减少。但更有趣的是，ETH和USDT转移之间的变化动态，我将其划分为500美元的最低门槛。你会看到，随着手续费增加，相对于较小的交易，占500美元以上ETH的交易稳步增加份额。让我们忽略合约内容，重点放在上面发现的两类ETH转移：

对于非合约看涨交易，6月份ETH转移中，低于500美元的有85％左右没有变化，但当手续费飙升时，它们跌至40％。最后，有一些确凿的证据证明了我的直觉，手续费使较小的用户受益。

可以预测，最大的ERC20代币Tether的使用情况中也存在相同的现象。随着中位数手续费在8月中旬开始攀升，较小的USDT交易开始下降。较大的Tether交易保持坚挺，但仍显示总体趋势呈下降趋势，因为高手续费时期交易逐渐平稳。

高额手续费会影响流动性吗？

因此，我们已经确定，在比特币和以太坊中，手续费与区块链资源利用之间存在明显的负反馈循环。在比特币中，我们知道这个周期历来需要两个月才能完成。我们还没有看到以太坊会是什么样子。此外，很明显，交易者要考虑到相对于他们进行的交易规模而言，最高可接受的手续费的门槛，而较小的交易者会在高手续费期间推迟交易。这导致ETH和其他代币的平均交易规模在高收费时期逐渐攀升。

2017年，比特币交易是在集中交易所进行的，区块链用于交易所间结算以及用户存取。实际市场是链下的。用户可以用法定货币为交换账户注资并持有（然后出售）比特币，而无需真正接触区块链。因此，当手续费危机出现时，绝对会阻碍比特币经济，但是如果平台上已经有资金或想要汇入美元，那么很多用户就可以在交易所进行交易。

相比之下，2020年的以太坊交易及其相关代币的连串交易在很大程度上是链上现象。现在，集中式交易所对于价格形成仍然非常重要，但是像Uniswap这样的某些DEX有时甚至超过了最大的集中式交易所。由于自动做市商DEXes不需要KYC、与第三方托管代币或冗长的启动过程，因此对于最终用户而言，它们要方便得多。无订单AMM模型也非常易于使用。而且某些资产和风险敞口类型（例如较小的DeFi代币或具有流动性的采矿）只能在链上进行。最终，充满活力的链上流动性行业出现了。由于在这些DEX上交易的几乎所有东西都是以太币或以太坊上的代币，因此一切都需要付费。与集中交易不同，你在DEX进行的每笔交易都必须在链上结算。因此，链上手续费一直是考虑因素。

因此，与我们在2017年从比特币中看到的普通手续费-tx计数波动模型相比，这是一个经过修改的版本，解释了2020年从以太坊中看到的新动态。

那么，第二个循环从何而来？为什么要挑出需使用DEX的重链进行特殊处理？

首先，必须了解，正如Maya Zehavi所说的那样，高额手续费是对用户的递减税。税率递减，因为手续费与你的资产不成比例，而是无论你是转移价值100美元的ETH还是转移10,000美元的手续费，其收费方式都大致相同（手续费是交易计算量的函数，而不是交易的美元价值） 。这类似于营业税的递减方式，因为与富人相比，食品杂货在工人阶级收入中所占的份额更大。因此，对于富裕家庭而言，固定的5％营业税实际上是收入的很大一部分。

举一个类比例子。想象一下一个私人扑克游戏，其佣金以美元为单位固定，而不是原有价值的百分比。 （佣金是运营商运行游戏所收取的手续费）。玩家可以选择玩给定的手牌并支付固定手续费，也可以选择出局，在这种情况下，他们无需支付手续费。桌上有各种各样的玩家，有几个专业人士，一些半职业玩家和一些赌徒，他们充满热情但并不特别擅长扑克。可以在任何喜欢的地方设置押注，要赢得胜利，你不仅需要与对手抗衡，而且还需要从众筹中获利。仅仅赢得胜利还不够，你必须在承担交易成本后才能赢得胜利。

如果抽水低，那么每个人都会积极地参加。但是当牌桌操作员变得贪婪并增加抽佣时，筹码较少的玩家开始束手无策，而且手里有越来越多的牌。如果他们只是为了玩一局而需要筹集超过1/10的筹码，他们将选择退出（除非他们有王牌）。随着佣金的绝对值上升，玩家逐渐从游戏中定价，从资金最少的玩家开始。

当较小，较不熟练的玩家开始退出游戏时，该游戏对于其他所有人的利润就会大大减少。毕竟，半职业选手依靠不熟练的对手赢钱。每个扑克玩家都知道，你可能不希望在星期二早上还坐在桌旁与耐耗的玩家和半职业对手在一起。你想在星期五晚上大显身手，与懒散的业余赌徒打牌，速战速决，然后喝个天昏地暗。

与以太坊类比，手续费就像押注，它们使散户的价格高昂，直到最近，他们在Uniswap和其它DEX上都花了很多时间。但是随着手续费平均上升到14美元（对于在DeFi交易中，如在Uniswap上将ETH换成DAI的交易来说，手续费要高得多），对于资金较少的个人参加交易或流动性采矿来说，变得不合算了。整个市场都被他们控制。而且，由于散户投资者是专业人士进行交易（并从中获利），他们属于不了解情况的人群，因此，如果散户不直接亮出身份参与，那么这场游戏就没什么意义了。所有这些都表明流动性下降，交易恶化。

综上所述，这一理论很难凭经验得到证实。对在不同阈值下活跃在DeFi中的钱包进行详细分析以及它们对手续费的反应，或者将差价与ETH手续费进行比较，将对证明这些假设成立有所帮助。但是，有一些指示性数据可以参考。这是Friedrik Haga的Dune Analytics信息中心提供的DEX总量的总和，和与以太坊平均的手续费的对比。

你可以看到数量和手续费在过去几个月中发生了变化。这与手续费制止使用（尤其是在散户方面）相吻合。原因很难推断。很可能是因为高DEX数量是手续费增加的原因（反之亦然），而不是高手续费是减少DEX数量的推动力。更有趣的是，此图显示了参与各种DeFi协议的每日新地址，这是Richard Chen构建的Dune仪表板的数据，与ETH手续费的平均数的对比。

除了SushiSwap和UNI代币发行方面的两次手续费大涨外，8月中旬ETH手续费达到新的平稳期之后，DeFi的每日新参与用户似乎正在减少。

这里得出的结论更有参考价值。很明显，资产量少的用户会在手续费较高时推迟交易，但对链上流动性的直接影响却难以衡量。

以太坊收费的未来前景

我们还没有看到完整的手续费链资源周期在以太坊上发挥作用，因此很难估算周期长度。但是我预测：希望我们将看到以太坊在手续费，交易以及至关重要的链上交易的流动性和交易量之间保持持续，正相关的波动。

它将看起来像这样：

如果你认为DEX的交易量和链上的流动性环境通常会抬高ETH的价格，那么就无需花费太多的想象力就能对这种现象的潜在价格影响做出有根据的猜测。在以太坊的价值作为DeFi系统基础上的无负债抵押品的资产保留需求中，限制使用的手续费很可能会使系统中的总锁定价值下降并给ETH的价格增加压力。

也就是说，有一些反周期的功能可能会减少波动，并使以太坊免于受手续费波动的影响。

动态区块空间供应

与比特币不同，比特币一旦存在就只正式增加了区块大小上限，以太坊更愿意在必要时产生更多的区块空间，尽管增加的速度受到了限制，理论上可以使用弹性区块空间来稳定手续费，但这是以增加验证需求为代价的，对于以太坊来说，这已经相当高了。随着以太坊利用率的提高，矿工对交易者的奖励越来越高。

但是，由于对手续费提高限制会增加uncle区块速率，使网络更容易受到DOS攻击，并使全节点运行成本更高，因此以太坊社区对进一步增加手续费的讨论存在分歧。就节点操作成本而言，尽管以太坊持有者比比特币持有者更愿意接受更大的妥协，但双方普遍认为，仅仅增加区块空间并不是最终方法。因此，尽管区块空间具有一定的弹性，使其能够应对增长的需求，但几乎没有得到社群的支持去追求完全宽松的区块空间政策。

ETH 2.0 /分叉

当我第一次写ETH手续费的前景时，V神对我的文章作出回应（我声称以太坊可能长期承受高额手续费，这会影响非金融应用程序的可行性），V神阐明了他对手续费的看法：

实际上，他指出，他仍然相信以太坊对低成本区块链的未来有很大影响，其中可以使用非金融和金融的各种应用程序。他提出的解决方案是近期的Rollups和长期的ETH 2.0 /分叉。 V神表示，他预计ETH 2.0的产能将提高100倍，尽管他预计由于需求，手续费最终可能会升至同等水平。

我更赞同，如果你的产量增加，世界将发现该商品的更多用途，价格也会上升。因此，如果创建更多的区块空间，看到平均手续费上升也就不足为奇了。无论如何，ETH 2.0看起来还很遥远，因此很难预测。但至少，短期内手续费方面不会进行调整。

Rollup

以太坊当前认为，Rollups是缓解以太坊当前手续费困境的主要途径。Rollups有两种主要类型：ZK和Optimistic，但它们通常都涉及将许多付款捆绑在一起并大大提高了交易的经济密度。从理论上讲，在保留基础层交易的保证的同时，还大大提高了TPS。简而言之，交易者依赖中介，这些中介撮合大量交易并广播这些交易。

ZK Rollup涉及广播明显被截断的交易存根，以及证明交易捆绑对分类账有效的证明。Optimistic涉及撮合交易的半信任运营商，而交易者大多认为运营商没有恶意行为。理论上威慑是通过欺诈证据和对不当行为的经济处罚相结合来实现的。当前，ZK Rollups大多数仅限于简单的转账，而某些种类的Optimistic Rollups（OR）承诺开放目前在以太坊中可能进行的全部交易。有关OR状态的全面分析，请参见Daniel Goldman的综合报告。

Rollups有效地将交易数据移出了链，并将有效性证明置于链上。比特币开发者在几年前也有类似的数据节约愿景，并追求Lightning（可以减少数十万笔支付给少数链上交易）、侧链以及提倡提高效率的措施，例如批处理和使用SegWit。多亏了Rollups的普及和明显的进步速度，V神持支持态度，并将其作为扩展以太坊的最佳近期方法。 虽然ETH 2.0可能尚未发挥作用，但以太坊的Rollups未来近在咫尺。

Rollups可能不是以太坊手续费问题的灵丹妙药的原因有两个。首先，要促使所有的区块空间使用者成为系统的负责人，尤其是如果他们是服务提供商并且可以将手续费转给最终用户而不是内部人员，这将是一个面临的挑战。我们通过比特币学到，如果中介可以将手续费转给最终用户，则他们没有持续动力投资于更具可持续性的基础设施。

此外，由于以太坊反复提高了手续费限度以有效帮助区块空间消费者（以验证者为代价），因此大量用户可能会花更多时间游说资源以增加手续费限度，而不是花大量时间进行撮合交易。同样的，ETH 2.0即将到来的超大区块空间可能会削弱大户交易者对Rollups的热情。相反，ETH2目前的主要贡献很可能是减少大户交易者提高其使用效率的热情。

其次，像以太坊这样的区块链的全球用户群并不完全是开发人员和倡导者，实际上可以直接吸引用户。以太坊向所有人开放，不排斥参与，这是比起庞氏骗局和其他小众项目受欢迎的部分原因。这些方案的协调者（通常是一些区块空间的主要使用者）并不一定要长期计划或试图优化其链上痕迹，而是更加专注于快速赚钱。

在技术方面，Rollups（尤其是Optimistic）的结算质量与基础层交易不同。Vanilla以太坊交易几乎是最终交易，不承担退款或结算风险。此属性允许“原子性”，这意味着链式交易要么全部发生，要么不发生。这使用户能够安全地互连多个系统，而不必冒连锁失败的风险，因为链中的一笔付款未能清除。这是非常可取的属性，这取决于其作为数字载体资产的状态。以太坊拥有“原子性”，属于可组合性，允许智能合约可以安全地相互引用，从而可以构建更复杂的系统，而不必评估每个模块。

引入像Rollups这样的更复杂的系统会使这些关于原子性和可组合性的假设产生疑问。由于某些“Optimistic Rollups”中的欺诈证明挑战信任模型，在不满意的情况下可以延长最终期限。 Matter Labs估计OR的最终确定时间约为1-2周。（请注意：此估算是在2019年11月进行的，因此自那时以来，现有技术水平可能已经发生了变化。）一个建议的解决方案’提现期’涉及中介，这些中介为用户提供了从Rollups中退出的临时访问权。让用户可以在特殊情况下使用冻结的代币。据我所知，这有效地创建了一个分层系统，与Rollup退出通道的“免费版本”相比具有更长的确定性，而付费加速版本中具有较短的确定性。

简单地说，Optimistic Rollups介绍了延迟结算的潜力。延迟清算是所有高效现代支付系统的核心，但这是与基本层以太坊交易（类似现金）不同的结算模型。如果你习惯于仅使用银行电汇进行交易，则转为ACH和信用付款会更有效，但这也意味着你必须承担围绕结算的担保损失。这就是为什么信用卡付款可以退款的原因，实际上这种指令并没有立即实施。所以对消费者有利，对商人则不利，并且已指定这些资金来支付到期的账单。

除了确定性问题外，可组合性受损是另一个可能会阻止立即过渡到OR的问题。我并不是Rollups专家，但是我已经看到可组合性问题是OR的最大缺点。

结论

离心式调速器和链上手续费之间的区别在于，手续费的调节作用更多是功能正常的系统的副作用，而不是关键的设计考虑因素。在公链中，手续费的存在以确保非浪费地消耗网络资源并为验证者提供收入。严格来说，他们并不是要检查系统的使用情况。但是实际上，它们确实起作用，并且这种制动趋向于是一种尖锐的而不是逐渐的。

我们看到了资源使用、交易、甚至链上产品的流动性的波动，而不是缓慢的减速。这些动态在比特币中已经出现，而刚刚在以太坊中开始出现。但是由于以太坊中链上交换的优势，可以说它们对当今网络的破坏性更大。正如Kyle Samani所说，受手续费压力影响的有限吞吐量可能是DeFi的“看不见的危险”。

以太坊社区应该考虑重复收费周期高昂和波动对网络的影响，同时要认识到，一些应用程序可能会因为长期高昂的费用而无法运营下去。最后，对于Rollups，与具有吸引力的分叉技术比，从手续费角度看可能并不是最佳方法，但对结算保证确实起到作用。