以太坊社群已經針對改革手續費機制形成諸多討論，而 EIP 1559 提案引入了一種新的交易費機制，讓區塊的使用率維持半滿，並根據需求量調整費率。本文介紹 EIP 1559 發展情況，並且討論 EIP 1559 中的基礎費用（base fee）將何去何從、是否將引發公平性問題。
本文源自於 Pintail 的文章《Ethereum fee market reform: EIP-1559 as a question of fairness》，由專欄作者 以太坊愛好者 編譯、撰寫及整理。
（前情提要：Defi 也無力回天！天價手續費不改善，或成為「以太坊長期市場」的成長天花板）
（知識補充：【新手科普】快速認識以太坊網路的治理全景）
本文的前四節介紹了EIP 1559迄今為止的進展情況。文中包含了一些重要文章的連結，可以作為參考。如果你已經熟悉了EIP 1559的背景，可以直接跳至第五節開始閱讀。本文的第5至7節討論了該提案的公平性。如果你不熟悉“Gas”、“Gas上限”和“Gas價格”的概念，可以在EthHub上找到相關文章。
1. 背景
改革以太坊的手續費機制、謀求更好的交易費分配方式，在以太坊社群裡已經討論了很長一段時間了。
早在2015 年7 月以太坊創世塊誕生前，創始人Vitalik Buterin 就分享了關於將來如何改變交易費市場的想法，還提到了銷毀交易費的可能性。2017 年，Vitalik 寫了一篇文章，提到了交易手續費銷毀對成立一種“交易媒介” 貨幣的意義。
這些想法當然引起了以太坊社群成員的興趣，但是如果沒有一個具體的執行提案，這些想法就僅限於學術探討。當時，交易費市場改革並不是亟待解決的問題，因為以太坊交易費並不高。
的確，縱觀以太坊的早期發展階段，Gas 價格遠低於礦工所估計的最低合理價格(estimated ‘rational’ minimum)。雖然在2017 年的 ICO 熱潮期間，短暫的需求高峰曾導致網路堵塞，但是總體來說，用戶只需要支付極低的交易費即可輕鬆達成交易。
然而，2018 年初，這種情況發生了改變。以往的區塊裡總有未用完的Gas，現在每個區塊的Gas 都用光了還不足以應付。由於謎戀貓（CryptoKitties，又稱加密貓）等應用對Gas 需求很高，以及打著“交易即挖礦” 旗號的代幣交易所FCoin 興起，以太坊網路出現了較長時間的堵塞，想讓交易在合理時間範圍內打包進區塊所需的Gas 價格暴漲。
對於新用戶來說，理解以太坊的Gas 價格機制始終是一大挑戰，在出現網路堵塞以及Gas 價格劇烈波動的情況下，難度就更大了。聰明的用戶可以使用ethGasstation.info 等新型工具來判斷合理的Gas 價格，而且越來越多Metamask 之類的錢包都內置Gas 價格估算工具。
儘管如此，據區塊鏈數據顯示，一些用戶支付了過高的Gas 費用，而且反覆出現的堵塞情況反映出，現有的解決方案並不能完全解決這一問題。
延伸閱讀：Amber Group 研究報告：索羅斯 1992 年英鎊作空模式，可能足以摧毀「以太坊」
2. EIP 1559 提案
就是在這個背景下，Vitalik 在2018 年7 月發布文章詳細說明了一個交易費市場改革的提案（之後，這個提案的內容又被寫入一篇關於資源定價的文章中）。
該提案引入了一種新的交易費機制，把用戶支付的交易費分成兩個部分：一部分是由協議確定並交由協議處置的“基礎費（base fee）” ，另一部分則是支付給礦工的佣金（由用戶設定，現在通常被稱為“小費” 或“賄賂” ）。
該機制的目標是讓區塊的使用率維持在半滿狀態（而一個全滿區塊的大小是當前以太坊區塊大小的兩倍），並根據需求量來調整基礎費費率（以使實際使用量趨於半滿狀態）。由於礦工打包交易所需的補貼幾乎不隨需求量而變化，用戶只需支付較低的小費，因此大多數用戶都不需要更改。這樣一來，交易費會變得簡單很多，用戶無需再去理解複雜抽象的Gas 機制。這是一大進步。
那麼問題來了，協議應該如何處理基礎費？從表面上來看，似乎有四種可能：
- 將基礎費發送給某個基金（如，開發者基金）；
- 將基礎費獎勵給挖出當前區塊的礦工；
- 基礎費由之後挖出區塊的礦工共享；
- 將基礎費銷毀
首先就可以排除方案1 ，因為中心化基金可能會帶來一場治理噩夢。方案2 也不可行，因為這會激勵礦工用垃圾交易來填滿區塊，無論用戶對區塊空間的需求如何，都會推動基礎費上調。只有方案3 和4 可以選擇。
最後的選擇是方案4 ，其中一個原因是這會帶來另一個好處，即 ETH 會變成以太坊上交易的燃料。
這有助於避免費用泛化（economic abstract）的威脅，有些人擔心費用泛化會導致以太幣經歷死亡螺旋，極大地破壞整個網路的安全性和生存能力（註：費用泛化指允許用戶使用其它token而非ETH來支付手續費）。至於為何會選擇方案4 ，還有其他原因，將在下文的5至7節中討論。
這次，有了具體的提案，以太坊社群產生了強烈的興趣，並在此基礎上提出了EIP 1559 。不出所料，ETH 持有者對於銷毀基礎費所產生的經濟影響非常樂觀。這就相當於股票回購，所有ETH 持有者都能基於自己的持有量從中受益。這種熱情體現在EIP 1559 群眾募資基金的成立上。迄今為止，該基金在Gitcoin Grants 第六輪贈款計劃中獲得的贈款是最多的。
延伸閱讀：Vitalik: 我們低估了PoS的開發時間；以太坊 2.0「階段一」將達到 10 萬 TPS
3. 來自開發者的擔憂
儘管如此，EIP 1559 一旦實行，將成為以太坊誕生以來最重大的經濟機制改革。此外還會給錢包開發者帶來很多工作量，他們需要相應調整用戶界面。因此，經驗豐富的以太坊開發者對EIP 1559 的態度非常慎重。
其中，Metamask 的Dan Finlay 的觀點常被拿來引用。他指出，由於EIP 1559 將“基礎費” 參數交由礦工決定，為避免收益減少，礦工會盡可能降低基礎費。如果礦工成功做到了這一點，EIP 1559 會讓交易費市場回歸最高價拍賣模式，用戶依然需要通過競價的方式讓自己的交易被打包到鏈上。
為反對EIP 1559，Dan 提出了 “Escalator” 提案。這個提案同樣是為了解決用戶體驗問題，可以實現更高效的價格發現，同時又不需要將基礎費參數的控制權交給礦工。這個提案給出的解決方案也很優雅，但是迄今為止還沒有得到與EIP 1559 同樣多的支持。一部分原因可能是EIP 1559 還解決了費用泛化等其它問題。
當然了，Escalator 提案在以太坊社群中也不是很受歡迎，因為以太坊社群成員傾向於長期持有ETH ，因此更喜歡銷毀基礎費的提案。順帶一提，還有一種方案是將EIP 1559 和Escalator 提案相結合，取二者之長，但是目前還沒有細化成EIP 。
還有其他資深以太坊開發者，如以太坊域名服務（ENS）團隊的Nick Johnson，也表示對EIP 1559 背後強勁勢頭的擔憂，因為從根本上改變以太坊交易費市場的賽局理論基礎所產生的影響和可能帶來的風險尚未可知。顯然，在沒有完全了解影響之前，徹底改變以太坊的核心經濟機制是愚蠢之舉。
延伸閱讀：觀點｜以太坊交易現下太貴，其他公鏈在 DeFi 上還有機會嗎？
4. 研究推進
2020 年，由於穩定幣、去中心化交易所和其它DeFi 應用大受歡迎，以太坊對Gas 的需求量持續增加。因此，從2020 年6 月至8 月，以太坊交易費幾乎每天都高於比特幣交易費，只有8 天例外。
反直覺的是，如此高的交易費可能會給以太坊區塊鏈帶來麻煩。
一群研究者辯稱，隨著礦工的收益來源重心從區塊補貼轉向交易費，以太坊會變得不穩定，安全性也會受到極大威脅，因為攻擊者可以發動一些無需掌握51% 計算能力就能實現的攻擊。與此同時，Gas 市場的劇烈波動性和相應的用戶體驗問題仍未得到解決。
通過減少礦工的交易費收益，並維持區塊獎勵在礦工收益中的主導地位，EIP 1559 能夠有效避免這一問題。因此，以太坊團隊正在大力推進EIP 1559 的評估工作，研究未來通過硬分叉實現EIP 1559 的可行性。例如，以太坊基金會Robust Incentives 小組的Barnabé Monnot 負責建模與模擬工作，還有演算法賽局論研究者Tim Roughgarden 最近發布了一篇分析文章，對EIP 1559 進行了嚴格評估。
與此同時，EIP 1559 相關的客戶端實現工作也在推進中。截至2020 年8 月底，已經有兩個以太坊客戶端實現了EIP 1559，並且正在運行早期測試網來解決規範和實現問題。除了核心的以太坊客戶端之外，Filecoin 和Celo 網路也在測試實現。
人們在EIP 1559 上投入了大量研究資源，目前尚未發現任何可行的攻擊途徑。其中一種能想像到的攻擊是計算能力串謀。但是，正如Micah Zoltu 在文章中提到的那樣，即使掌握51% 算力的利益集團形成並試圖操控基礎費，礦工各自的私人利益也會使之脫離壟斷組織（Cartel）。這與針對 PoW 區塊鏈的51% 區塊審查攻擊不同，後者可以通過無視非集團成員挖出的區塊，只讓集團成員挖出的區塊上鏈，以此獲得雙倍收益。
雖然EIP 1559 的研究繼續推進，我們或許會發現其經濟機制存在嚴重的缺陷。如果沒有發現嚴重缺陷，我們或許可以樂觀地認為，EIP 1559 是可以執行的。
延伸閱讀：30天爆三次 51% 攻擊！以太坊經典：將尋求「算力租借平台」監管落實，打擊 PoW 機制漏洞
5. 以太坊的區塊空間屬於誰？
因此，我們可以初步得出結論：我們可以安全地在以太坊上實現EIP 1559 。但是，我們”應該”這麼做嗎？這就是本文標題中提到的公平問題。就因為礦工承擔了處理交易的工作，他們就有權獲得所有交易費作為獎勵嗎？
以太坊2013年的白皮書指出，事實並非如此。不同於比特幣礦工，以太坊礦工承擔守護網路安全的職責，並”永久”獲得區塊獎勵作為補貼。
目前，區塊獎勵固定在每個區塊2 ETH ，此外還有來自叔塊（uncle block，不包含在合法鏈上的區塊，但是叔塊的礦工可以獲得部分區塊獎勵）的收益。因此，並沒有要求說交易費應該足以支付保護網路的成本。這是一個優勢，因為交易費變化很大，無法保證它一定要滿足網路安全性之需。
另外，並非所有交易處理工作都由礦工完成，因為交易所導致的狀態膨脹（state bloat）的成本由全網承擔。雖然所有全節點都承擔了這一成本，但是只有礦工得到了獎勵。用戶也付出了機會成本，因為當Gas 價格過高時，他們無法執行原本有利可圖的交易。因此，以太坊的區塊空間在任何意義上都不屬於礦工，而是應該視為“共有財（commons）”。礦工收取高昂交易費就好比是在“共有財”上收取租金，因為礦工打包交易的成本遠低於他們獲得的收益。
6. 公平補償
要想理解交易費中的哪一部分是礦工應得的補償，哪一部分是“共有財租金”，我們需要知道礦工處理交易實際付出的成本是多少。
正如第一節中指出的那樣， “最低合理價格” 就是礦工打包交易的邊際成本。這是由於（打包需要耗費時間）礦工的區塊可能變成叔塊而帶來的機會成本。這個概念是從最初應用於比特幣的方法擴展而來。
礦工打包交易的成本很難得出準確的數據，而且這個數據會隨著客戶端實現的改進和在以太坊虛擬機上執行特定操作所需消耗的Gas 量變化而變化。因此，上文提到的Vitalik 所做的相關研究已經過時了，而且很難獲得數據來得出最新的估計。儘管如此，客戶端性能提高意味著礦工成本可能比之前更低，然而他們所獲得的交易費卻大幅增加。
幸運的是，EIP 1559 所提議的新型交易費市場可以為我們解決這個問題。理性的礦工只會打包那些給足小費/賄賂的交易。那些不急著讓自己的交易被打包的用戶可以支付較低的小費，那些爭分奪秒的套利交易者可能會支付更高的小費。一般而言，小費不會像Gas 價格那樣劇烈波動。大多數用戶都能接受錢包的默認值，無需再擔心Gas 價格激增的問題。
凡是超出公平補償的部分都可視為“交易費盈餘（fee surplus）” 或“交易紅利（transaction dividend）” 。這就是EIP 1559 的基礎費。如果不屬於礦工，那麼基礎費應該歸誰？
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7. 如何分配交易費盈餘
第二節中提到的四種方案中，只剩下“銷毀基礎費” 可以選擇。基礎費被銷毀後，所有ETH 持有者都將受益。這是他們應得的嗎？我認為是的，而且有兩個原因。
第一，由於以太坊的增發機制，ETH 持有者需要承擔通膨所帶來的損失。因此，網路運轉所產生的盈餘應該以合理的方式歸還給ETH 持有者作為回扣。有時，交易費盈餘可能等於或大於區塊獎勵，但是無論交易費是否足以支付安全性成本，最後都是ETH 持有者在為保護網路安全性提供資金。
第二，ETH 並未唯一一種受益於網路安全性的資產。以太坊保護著大量資產：穩定幣、合成資產、預測市場結果、流動性份額、股權代幣和一眾ICO 代幣。這些資產都享受以太坊帶來的安全性，卻沒有分擔成本。因此，當前的交易費市場對ETH 尤為不利。EIP 1559 有助於解決這一問題，並且通過最大程度減少ETH 的淨發行量（甚至出現負增長），讓真正守護網路安全性的ETH 的價格達到頂點。
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