透过链上数据深入剖析 EIP-1559 潜在影响

以太坊网络的手续费并未出现明显的下降，通缩时代还未到来，但成功减缓了通胀。

撰文：William，就职于火币研究院

摘要

从链上数据看，目前 EIP-1559 出现四大违背市场直觉的现象。

首先，以太坊网络的手续费并未出现明显的下降。原因在于市场常用的「税收扭曲」模型并不适用于 Gas 交易市场，且 EIP-1559 的动机在于改善效率而非降低价格。

其次，EIP-1559 能战术性地缓解交易堵塞问题。伦敦升级后区块容量有了明显的增加，可在一定程度上缓解交易堵塞问题，而区块容量增加的主要原因来自于 BaseFee 价格公式的特殊性，使区块平均使用率由 50% 上升为 51.7%。

再次，EIP-1559 并未造成以太坊通缩，但成功减缓了通胀。从 ETH 的每日产量与 ETH 每日销毁量看，至少目前仅凭 EIP-1559 暂时无法实现通缩，但成功减缓了通胀。

最后，伦敦升级后，矿工收入并未出现明显下降。即便去除 ETH 价格上涨，矿工收入仍未出现明显下降，原因在于目前区块中大概 80% 以上的交易是以原交易（Legacy）模式产生的，而 EIP-1559 交易模式仅占 20% 左右。

EIP-1559 上线至今已经有十余天的时间。坦率地讲，即便已经成功升级，EIP-1559 依然充满了争议。这些争议包括 EIP-1559 对手续费、矿工收入、ETH 价格的影响等等。那么真实情况如何呢？我们不妨通过链上数据来探讨这些争议。

链上数据 1：手续费并未显著下降

EIP-1559 的一大争议是该提案能否降低以太坊交易手续费。从 8 月 5 日伦敦升级成功后至今的链上数据看，如果以 ETH 计价，每笔交易的手续费并未出现明显的下降；甚至当以美元计价时，由于 ETH 价格的上涨，手续费反而出现一定程度的上涨情况。

或许会有不同意见：EIP-1559 主要 Gas 拍卖机制的改革，影响的是 Gas 拍卖价格，而非单纯的手续费。同样地，我们通过链上数据可以看出，在伦敦分叉前后，Gas 拍卖价格也未出现明显地变化。

上述结果与我们之前的研究预测相符。原因在于 EIP-1559 提案的主要目的在于改善效率，而非降低手续费价格。从提案的动机看，EIP-1559 主要是从以下四个方面改善当前 Gas 交易的低效问题 ：

1. 交易费用水平的波动性与交易的社会成本之间的不匹配；
2. 用户不必要的延迟等待；
3. 首价拍卖的低效率
4. 没有区块奖励的区块链的不稳定性

值得一提的是，目前中文社区的部分用户在讨论 EIP-1559 的影响时，喜欢用税收扭曲效应理论来分析该问题，并由此推出 EIP-1995 可能会提高 Gas 价格，降低 Gas 供给以及产生无谓损失等问题。

然而，上述分析方法的问题在于，忽略了以太坊 Gas 交易的特殊性。在传统的税收扭曲效应分析中，隐含的假设是厂商都是竞争性厂商，此时市场供给曲线是由厂商的边际成本曲线推导出的，普通厂商的边际成本曲线是一条向右倾斜的曲线，因此税收理论中的供给曲线是一条向右倾斜的曲线（见下图）。

Gas 交易的特殊之处在于：矿工在每个区块的记账竞争获胜后，就取得了 Gas 拍卖的垄断权，而垄断厂商并没有供给曲线。垄断厂商决定价格或产量的方式是边际收益（MR）等于边际成本（MC）；而矿工的特殊之处在于，获取交易手续费的边际成本近乎为 0。因为矿工的主要收入来源是区块奖励，短期内边际成本主要来源于电费，多打包或少打包一笔交易对矿工边际成本的影响可忽略不计。

此外，由于拍卖机制的存在，使得矿工可以对用户实现一级价格歧视，即矿工可根据用户的支付意愿价格为每单位 Gas 制定不同的价格。因此，只要每个用户的 Gas 报价（P）高于矿工的边际成本（MC=0），那么矿工就会打包交易，直至达到区块 Gas 上限。即便在 EIP-1559 中矿工只能收取少许 TIP，甚至不收取 TIP，矿工也依然有意愿打包交易（TIP≥MC=0）。这也解释了为什么 EIP-1559 实行后即便 Base Fee 被销毁，矿工依然愿意打包交易。

另一方面，将 Base Fee 看成一种「税收」有失偏颇。税收是在原来价格的基础上再另外加上一个数值（P+t），是一种额外成本；而 EIP-1559 则是在将原来的价格拆分为两部分（P = Base Fee + TIP）。因此，EIP-1559 下 Base Fee 并不能算一种税收，因为并未给供需双方带来成本负担。EIP-1559 带来的变化仅仅是用户愿意支付给矿工的最高价格由以前的 Gas Price 变为 TIP。

正如链上数据所显示的那样，税收扭曲理论下得出的几个重要结论：手续费的升高、Gas 供给的减少和无谓损失的出现，都未曾实际发生。

链上数据 2：EIP-1559 能战术性地缓解交易堵塞问题

自伦敦升级后，另一个有趣的数据是以太坊的日均 Gas 消耗量有了明显的上升，日均 Gas 消耗量由 920 亿上升至当前的 1000 亿，这也暗示着伦敦升级后区块容量有了明显的增加，可在一定程度上缓解交易堵塞问题。

那么，以太坊区块容量近 10% 的增长来源是什么呢？— EIP-1559 的区块松弛机制设计。

众所周知，EIP-1559 采用两个参数来控制区块大小：Gas 上限 (Gas limit) 和目标 Gas 使用量 (Gas target)。Gas target 是以太坊想长期维持的一个理想区块空间，在数值上是 Gas 上限的 50%，平均区块利用率控制在 50% 的水平。为了实现该目标，EIP-1559 采用 Base Fee 进行调节：

• 当前一个区块的使用率超过 50% 时，Base Fee 按比例上升（每个区块上调上限为 +12.5%）
• 当前一个区块的使用率超过 50% 时，Base Fee 按比例上升（每个区块下调上限为 -12.5%）

进一步地，Base Fee 的具体调节公式如下：

这里，b 代表 Base Fee， t 代表区块高度，T 代表区块大小，目标区块负载为 T/2，g 表示包含在区块中的交易数量，由于 g 取决于基本费用 b，我们将 gt | bt 表示在基本费用等于 bt 的情况下包含在 Bt 中的交易数量。D 为调整因子，当前设置为 d=0.125。

然而，上述公式设计会带来一个有趣的数学现象：假设现在有四个区块，第一个区块使用率是 50%，第二个区块使用率是 0%，第三个区块使用率是 100%，假设初始 Base Fee 为 1，那么到第四个区块，其 Base Fee 是多少呢？具体如表 1 所示。

从表中看出，尽管前三个区块的平均使用率为 50%，但在算法调节下，第四个区块的 Base Fee 是 63/64 而非 1。那么在波动状态下，使 Base Fee 维持不变的均衡条件是什么呢？粗略地，这要求满区块与空块的比为-ln(7/8)/ln(9/8)=1.134，即满块占全部区块的比例为 53.13%，空块占全部区块的比例为 46.87%，或者平均每个区块的使用率为 53.13%，即平均每个区块的 Gas 消耗量会增加 6% 左右。

当然，上述估计值只是进行了粗略的计算。从实际链上数据看，在伦敦分叉后，平均每个区块的 Gas 消耗量上升至 1550 万，即区块平均使用率为 51.7%，实际增加率为 3.3%。

以上即 EIP-1559 升级后区块容量上升的主要原因。需要注意的是，这并非以太坊日均 Gas 消耗量提高的唯一原因，目前一些数据研究发现，伦敦升级后延迟了冰川时代的到来，使得出块时间缩短，这也是重要原因 。

需要强调的是，EIP-1559 并不能从根本上解决以太坊网络拥堵的现状，毕竟 EIP-1559 仅仅只是让每个区块扩大了 3%。解决拥堵问题的根本措施，还在于以太坊 Layer 2，分片技术等扩容方案。

链上数据 3：EIP-1559 并未造成通缩，但成功减缓了通胀

EIP-1559 受市场瞩目的另一焦点在于 Base Fee 销毁可能会为以太坊带来通缩效应。然而从实际数据看，EIP-1559 并未造成以太坊的通缩，但成功减小其通胀，使得 ETH 的实际流通量较「伦敦升级」前有了明显的放缓。

以太坊的供给来源主要有三个方面：一是区块奖励（Block Rewards），目前每个区块提供 2 ETH 的奖励；二是叔块奖励（Uncle Rewards）；三是将叔块包含在已确认区块中的奖励（Uncle Incl Rewards）。目前包含这三部分在内的 ETH 日产量在 13000-13500 ETH 左右，而 EIP-1559 所带来的 ETH 销毁量，每天仅在 5000 ETH 左右。因此，至少从目前的数据看，EIP-1559 尚无法造成以太坊的通缩。

链上数据 4：矿工收入暂未出现明显下降

在伦敦升级前，很多人都预测 EIP-1559 将降低矿工收入。然而令人大跌眼镜的是，从链上数据看，当以美元或 USDT 计价时，受 ETH 价格上涨的影响，矿工收入在伦敦升级后出现了明显的上涨；但即便除去 ETH 价格影响的因素，以 ETH 计价，矿工收入（或手续费）也仅仅出现了少许下滑，收入并未明显下降。

然而，新的问题出现了，为什么这里仅仅只是出现了收入出现了「少许」下滑？毕竟占手续费大部分的 Base Fee 被销毁了，理论上手续费会出现明显下滑才符合常理。

从以太坊矿工收入构成分析可以看出，在伦敦升级后，仍有大部分手续费以原模式支付手续费。这也是为什么矿工收入即便以 ETH 计价仍仅仅出现「少许」下滑的原因所在。

EtherScan 的数据更能证实上述原因：在 EIP-1559 升级后，每个区块中的交易保留着三种模式，一是我们熟悉的 EIP-1559 模式，二是 Access List 模式，该交易模式主要来源于 EIP-2930, 主要为了解决因 EIP-292 而受阻的主网交易；三即原交易（Legacy）模式。

参考《1559 Cheatsheet for Implementers》 ，这里的原交易模式并非原先的首价拍卖模式，而是将 gas price 解译为 maxFeePerGas， baseFeePERgas 和 maxPriorityFeePerGas 三部分，其中 maxFeePerGas 表示用户愿意支付的最大金额，baseFeePerGas 会被销毁，而 maxPriorityFeePerGas 则归矿工所有。例如，假设 Base Fee 是 100 gwei：

• EIP-1559 交易模式：用户发送一笔 GAS Price 为 250gwei，TIP 为 5 gwei 的交易。用户将支付 100+5=105 gwei，其中 100 gwei 会被烧毁，5 gwei 归矿工，而剩余的 145 gwei 会返回给用户。
• 原交易（Legacy）模式：用户发送一笔 GAS Price 为 250 gwei 的交易，此时 maxPriorityFeePerGas 会以 250 gwei 发送出去，其中 100 gwei 会被烧毁，而 250-100=150 gwei 归矿工

从 EtherScan 的数据看，目前区块中大概有 80% 以上的交易是以原交易（Legacy）模式产生的，而 EIP-1559 交易模式仅占 20% 左右。这正是矿工的手续费收入仅仅出现「少许」下降的主要原因。