扩展 DeFi 吞吐量:Layer-One 篇(上)

2020-09-10 10:21 栏目:经验之谈 来源:网络整理 查看()

如果你最近用过DeFi,最近高昂的交易费用会让你目瞪口呆。现在就以太馆的交易来说,几十甚至几百块钱的交易费还是比较常见的。这么高的手续费,只有鲸鱼才能盈利,更何况“让没有银行账户的人享受银行服务”、“让无牌照金融基础设施让所有人受益”这样的大事。以太博物馆正在成为富人的聚集地。

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高额手续费表象下的核心是区块链的可扩展性。这个问题臭名昭著,有自己的维基百科页面。这是目前区块链最重要的限制,此外,还有一些限制,如太长的最终延迟,仓促交易,跨链互操作性等。

我们希望创造一个所有价值观都能自由流动的象征性世界,而区块链的局限性将阻碍我们实现这一愿景。这就是为什么0x实验室成立了一个研究工程师团队来开发这些限制的解决方案。在本文中,我们将探讨Ethereum的局限性及其对DeFi用户的影响。我们还将简要介绍下一代区块链。在接下来的文章中,我们将探索另一种解决方案(第2层),并介绍我们自己解决DeFi需求的策略。

首先,我们应该知道以太网交易的规模是用燃气消耗量来衡量的。事务被打包成块,每13秒钟就有一个块出现。由于所谓的“区块天然气上限”,每个区块只能容纳有限的交易。目前每个区块的Gas上限是1200万。一个普通的ERC20代币交易需要消耗大约5万Gas。这意味着一个块最多可以容纳240个令牌传输操作,也就是说,每秒可以完成大约18个事务。DeFi交易通常涉及多次令牌转移和其他簿记操作,这将使成本加倍,并进一步限制吞吐量。气体容量和阻塞时间意味着有稳定的气体流可供交易。

让我们先来看看自以太网诞生以来,燃气供应和使用的增长。

气体使用

每天,大约有6000个新的区块被添加到以太网,这可以容纳数十亿的天然气交易。这个数字一直在随着时间的推移而变化和增加,主要是因为区块气的上限增加了。与此同时,随着以太网交易数量和规模的增加,交易消耗的燃气总量也在增加。

回顾以太网的发展历史,燃气的供应(灰色部分)和消耗(黑色部分)如下图所示:

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如图所示,在拜占庭、君士坦丁堡和穆尔冰川发生硬分叉之前,天然气的供应都呈之字形急剧下降。这些是以太博物馆难度炸弹的影响,也被称为冰河世纪。在冰河时期,阻塞的时间将呈指数增长,导致每天挖出的阻塞数量减少,每天供应的气体总量减少。当然这种情况很不好,所以以太网需要使用硬分叉来恢复网络。这就是难度炸弹的目的:引入改进措施,避免创新停滞。因为君士坦丁堡的硬分叉忘了重置难度炸弹,于是以太琴推出了穆尔平川硬分叉。后来柏林硬分叉考虑改变这个机制(EIP 2515)。

从图中黑色部分的燃气使用量可以看出,自2017年ICO热潮以来,Ethereum的燃气使用量已经占到燃气上限的60%以上。自那以后,天然气价格在几次上涨后上涨了四倍。每次跳跃后,Gas的使用量也相应增加。在过去的几个月里,以太网的气体使用量似乎停留在气体上限的95%。

如果我们想知道为什么以太网的气体利用率不能超过95%,我们首先需要知道空块和三级块。

空块和三级块

纵观以太网的发展历史,即使在供不应求的情况下,以太网的燃气使用量也不会超过燃气上限的95%。令人惊讶的是,剩余的5%的气体以空块的形式被浪费掉了。空块是有规律的,每挖20块就会有一个空块。当有付费交易等待打包时,为什么会有人掏空这个块?让我们看看数据:

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空挡率随着时间的推移稳步上升,目前在5%左右。所有矿池都有镂空块,不算恶意行为。真正的问题是太快了。如果挖掘出一个块不到6秒,块空的概率就会成倍增加(译者注:作者的断言应该是基于时间戳统计的,因为没有使用虚拟语气)。

一种解释是,矿工在收到新块的块头时开始挖掘下一个块,但尚未处理整个块。这在比特币中被称为“简单支付验证(SPV)”挖掘,允许矿工立即开始挖掘下一个区块,但只是挖空该区块。一旦新的区块得到处理,矿工们就可以开始打包并挖出下一个区块。另一个可以证实这个解释的证据是,如果同一个矿工连续挖出两个区块,空区块率会降低25%。

除了挖空区块之外,另一种方法是在处理新区块的同时继续挖掘前一个区块旁边的区块(而不是挖掘新的可挖掘站点)。这可能会导致挖掘多个新块。如果在以太网中发生这种情况,网络将选择一个合法的块,并将其他块视为第三块。挖掘第三级区块的矿工将获得相同的区块奖励。三级堵塞率非常稳定:

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2018年,当天然气消耗量达到峰值时,三级堵塞率也达到峰值(现已降至稳定的5%)。那段时间空挡率也提高了,可能是因为矿工改变了策略。

虽然三级阻塞率对以太网可扩展性的影响不明显,但确实存在。拜占庭硬分叉中的EIP-100调整了阻塞难度评估公式,以包括第三级阻塞。因此,第三级区块率越高,意味着矿工挖掘的区块中,作为第三级区块浪费的区块越多,作为合法区块加入最长链的区块越少。具体表现为阻断时间增加,日供气量减少。(阻断时间增加的另一个主要原因是冰河时期。(

三级区块和空区块都是以太网的重要网络健康标志。两者的增加都意味着每日天然气供应量的减少。三级堵塞率分析是EIP 2028和1559(见1、2和3)之后的主要研究内容之一。令人惊讶的是,EIP既没有提到空块率,在研究中也有一些方法上的缺陷。最好采用适当的统计方法(如logistic回归)进行更严格的分析,同时考虑三级阻断率和空阻断率。

有一些方法可以降低空块率和三级块率。假设空块率和三级块率较高的根本原因是由于网络和块处理的延迟导致矿池无法获取最新状态。一种简单(但不可取)的方法是使矿池更加集中,将最新状态集中在一个地方。更分散的解决方案是使用bloxroute在矿池之间创建专用的互连通道。另一种解决方案是受“间谍挖掘”的启发,即挖掘池共享它们预先挖掘的块。其他矿池可以为每个正在挖掘的区块准备下一个区块。一旦某个矿池成功挖到一个区块,其他矿池就会知道下一步挖哪个区块,并立即切换。从更高的层面来说,改进节点通信协议和处理算法也会带来帮助,也可能带来一些好处。但是我们可以看到,降低三级堵塞率和空堵率最多可以增加5%左右的日供气量。

所以燃气上限是供气量的95%。那么,如果人们对天然气的需求超过这个上限会发生什么呢?

汽油价格

当以太网用户对燃气的需求接近上限时会发生什么?矿工可以随意选择交易打包(详见下文)。但实际上,矿商会优先打包天然气价格高的交易,因为这将使他们的利润最大化,并最终导致天然气的最高价格拍卖。

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天然气价格已经成为无弹性供应的完美例子。随着以太网燃气利用率超过80%,接近95%的上限,燃气价格将大幅上涨。需求的增加只会推高燃气的价格,直到用户买不起为止。降低燃气价格的唯一途径是增加燃气供应量或降低用户对燃气的需求。最近燃气上限的提高不足以有效降低燃气价格。

乍一看,人们对以太网的兴趣增加只会导致燃气价格的上涨,而不会导致以太网使用量的增加。事实上,天然气价格高的交易会消除天然气价格低的交易。那些小的NFT(非同质令牌)交易将减少,而大的DeFi交易将增加。

EIP 1559旨在使天然气供应在短时间内更加灵活。在需求高峰期间,将建造一个大型区块(高达2000万桶天然气)。这有助于稳定天然气的价格,以便交易可以更早地打包到块中。但是,这并不会改变供给缺乏弹性的长期问题。EIP 1559实施后仍会有一个长期的燃气上限。这意味着天然气价格将继续上涨,直到需求足够小(与目前的情况相同)。此外,在实施EIP 1559之后,仍然有一种激励机制,向矿工支付打包交易的报酬(假设矿池将继续对交易进行排序,并根据这种激励的大小创建区块)。这意味着仍然存在一些问题,如抢购交易、燃气竞价战、矿工价值提取等。

图中的数据代表了打包到下一个块中要支付的最低价格。如果你愿意多等一会儿,煤气的价格会低得多。根据最近的历史数据,如果你愿意等两分钟或更长时间,汽油价格就会下降。EIP 1559有助于降低保费和加快交易处理。

因此,当燃气达到上限时,燃气的价格就会上涨。那么,我们如何提高燃气上限?

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