科普 | 擴展 DeFi 吞吐量：Layer-One 篇（上）_區塊鏈

轉自：以太坊愛好者

如果你最近用過DeFi，最近高漲的交易費會令你瞠目結舌。如今，就以太坊交易而言，數十乃至數百美元的交易費實屬稀松平常之事。在如此高昂的手續費下，只有巨鯨才能有利可圖，更別提什么“讓沒有銀行賬戶的人也能享受銀行服務”、“讓免許可型金融基礎設施惠及所有人”等宏圖偉業了。以太坊正在成為富人的聚集地。

-如果是小額交易，手續費可能會超過交易金額的10%-

高昂的手續費表象之下的核心是?

區塊鏈可擴展性問題。這個問題太過臭名昭著，以至于有了自己的維基百科頁面。這是當前區塊鏈最主要的局限性，此外還有終局性時滯太大、搶跑交易、跨鏈互操作性等局限性。

我們想要創建一個能讓所有價值自由流動的代幣化世界，區塊鏈的局限性會阻礙我們實現這一愿景。這就是為什么0xLabs組建了一個專門的研究工程師團隊針對這些局限性開發解決方案。在本文中，我們將探索以太坊的局限性及其對DeFi用戶的影響。我們還將簡要介紹下一代區塊鏈。在后續文章中，我們將探索另一類解決方案，并介紹我們自己解決DeFi需求的策略。

民盟中央建議加速元宇宙科普和立法:3月4日消息，民盟中央已起草了《關于“元宇宙”技術發展的提案》，并將提交全國政協十三屆五次會議。在提案中，民盟中央建議，在科普層面需加速知識傳播，法律層面則需加快立法步伐。民盟中央擬提交的提案指出，目前，在新興網絡層面，相關政策法規相對缺失。“元宇宙”在未來將會帶動形成全新的網絡形態，當遇到突發輿情，全虛擬的環境、場景將更難進行源頭追蹤、問題疏導。因此建議應盡早加快立法研究，盡快形成與技術、市場發展相適應的治理模式和法律基礎，全面提升我國社會治理的水平。建議組織相關部門，針對“元宇宙”相關需求、風險進行立法研究，并盡快發布。此前消息，民進中央擬向全國政協十三屆五次會議提交《關于積極穩妥推進元宇宙技術和產業發展的提案》。建議推進元宇宙技術產業發展，建立相關監管治理體系。（華夏時報）[2022/3/4 13:37:12]

首先，要知道以太坊交易的大小是以Gas消耗量來衡量的。交易會打包到區塊中，大約每13秒出一個塊。每個區塊只能容納有限的交易，因為有所謂的“區塊Gas上限”。目前，每個區塊的Gas上限是1200萬。一個普通的ERC20代幣交易需要消耗大約5萬Gas。這就意味著，一個區塊最多可容納240筆代幣轉賬操作，即，每秒可完成大約18筆交易。DeFi交易通常涉及多筆代幣轉賬，以及其它記賬操作，這會導致成本翻倍，并進一步限制吞吐量。Gas容量和出塊時間意味著有源源不斷的Gas可供交易使用。

美國說唱歌手Megan Thee Stallion與Cash App合作發布比特幣科普視頻:美國說唱歌手Megan Thee Stallion與由Square開發的移動支付服務Cash App合作發布了一段名為“Bitcoin for Hotties”的視頻。該視頻從她的角度解釋了什么是比特幣，為什么比特幣有價值等內容。Megan Thee Stallion在Instagram上擁有超過2410萬粉絲，在 Twitter上擁有640萬粉絲。（Bitcoin News）[2021/8/8 1:41:10]

我們先來看看以太坊誕生以來，Gas的供應量和使用量增長情況。

Gas使用量

每天，以太坊上都會新增大約6000個區塊，容納數十億Gas的交易。這個數量一直在變化，并隨著時間流逝而增長，主要是因為區塊Gas上限增加。與此同時，隨著以太坊上交易的數量和規模在不斷增加，交易所消耗的Gas總量也在不斷增加。

回顧整個以太坊的發展史，Gas的供應量和消耗量如下圖所示：

國務院：推進科普與區塊鏈技術深度融合:為貫徹落實黨中央、國務院關于科普和科學素質建設的重要部署，依據《中華人民共和國科學技術進步法》、《中華人民共和國科學技術普及法》制定《全民科學素質行動規劃綱要（2021－2035年）》，其中要求實施智慧科普建設工程。推進科普與區塊鏈等技術深度融合，強化需求感知、用戶分層、情景應用理念，推動傳播方式、組織動員、運營服務等創新升級，加強“科普中國”建設，強化科普信息落地應用，與智慧教育、智慧城市、智慧社區等深度融合。（新華社）[2021/7/10 0:40:52]

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如圖所示，在拜占庭、君士坦丁堡和繆爾冰川硬分叉發生前，Gas供應量都出現了鋸齒狀的驟降。這些都是以太坊難度炸彈，又稱冰河世紀，所產生的影響。在冰河期，出塊時間會呈指數型增加，導致每天挖出的塊數量減少，每天的Gas供應總量也隨之減少。當然了，這種情況是非常糟糕的，因此以太坊網絡需要用硬分叉來恢復網絡。難度炸彈的用意正在于此：引入改進措施，以免出現創新停滯的情況。由于君士坦丁堡硬分叉忘了重新設置難度炸彈，以太坊緊接著又引入了繆爾冰川硬分叉。之后的柏林硬分叉正在考慮改變這一機制。

人民數字FINTECH推出區塊鏈科普動畫:人民日報數字傳播發布微博稱，人民數字FINTECH出品《趣味科普|區塊鏈動畫》。[2020/3/31]

通過圖中黑色部分的Gas使用量，我們可以看出2017年ICO熱潮以來，以太坊的Gas使用量占Gas上限的60%以上。自此以后，Gas上限經過幾次躍升，增長了四倍。每次躍升后，Gas使用量也出現相應增長。過去幾個月來，以太坊的Gas使用量似乎卡在了Gas上限的95%上。

要想知道以太坊的Gas使用率為何無法超過95%，我們需要先了解空塊和叔塊。

空塊和叔塊

縱觀以太坊的發展史，即使是在供不應求的情況下，以太坊的Gas使用量也沒有超過Gas上限的95%。令人驚訝的是，剩余5%的gas都是以空塊的形式被浪費了。空塊是有規律的，大約每挖出20個區塊就會有一個空塊。在有付費交易等待打包的情況下，為什么還會有人挖空塊？我們來看一下數據：

空塊率隨時間的流逝而穩定增長，目前在5%左右。所有礦池都有挖空塊，因此不是惡意行為。真正的問題是，出塊速度過快。如果挖出一個區塊的時間少于6秒，這個塊是空塊的概率會成倍增加。

動態 | 人民日報官方微博科普區塊鏈 強調區塊鏈不等于比特幣:人民日報官方微博今早發表9圖科普區塊鏈。其中涉及區塊鏈的特點有：1、安全；2、不可篡改；3、可訪問；4、無第三方。區塊鏈對未來的影響：1、不需繁瑣個人證明；2、看病避免反復檢查；3、旅行消費更加便捷；4、交易無需第三方。同時強調，區塊鏈不等于比特幣。比特幣只是區塊鏈技術的一種應用，區塊鏈還有醫療衛生、食品安全、版權保護等諸多應用領域。[2019/10/28]

有一種解釋是，礦工在收到一個新區塊的區塊頭、但還沒處理完整個區塊時就開始挖下一個區塊。這在比特幣中叫作“簡單支付驗證”挖礦，可以讓礦工立即開始挖下一個塊，但是只能挖空塊。一旦新的區塊處理完成，礦工就可以開始打包并挖出下一個區塊。可以證實這一解釋的另一個證據是，如果同一個礦工連續挖出了兩個區塊，空塊率就會降低25%。

除了挖空塊之外，還有一種方法是在處理新區塊的同時繼續接著上一個區塊挖礦。這就有可能導致多個新區塊被挖出。如果這種情況發生在以太坊上，網絡就會選出一個合法區塊，并將其它區塊視為叔塊。挖出叔塊的礦工會獲得同樣的區塊獎勵。叔塊率非常穩定：

2018年，Gas使用量達到頂峰時，叔塊率也達到了頂峰。那段時間，空塊率也有增加，可能是因為礦工改變了策略。

雖然叔塊率對以太坊可擴展性的影響不是很明顯，但確實存在。拜占庭硬分叉中的EIP-100?調整了區塊難度評估公式，將叔塊計算在內。因此，叔塊率越高意味著在礦工挖出的區塊中，作為叔塊被浪費的區塊越多，作為合法區塊被添加到最長鏈上的區塊越少。具體表現為出塊時間增加，每日Gas供應量減少。

無論是叔塊還是空塊，都是以太坊上重要的網絡健康標志。二者中任意一者增加都意味著每日Gas供應量減少。對叔塊率的分析是EIP2028和1559背后主要的研究內容之一。令人驚訝的是，這兩個EIP都沒有提到空塊率，而且研究上存在方法上的缺陷。最好能采用恰當的統計方法來進行更嚴格的分析，并將叔塊率和空塊率都納入考慮范圍。

有一些方法可以用來降低空塊率和叔塊率。假設導致空塊率和叔塊率較高的根本原因是，由于網絡和區塊處理延遲，礦池無法獲得最新狀態。一種簡單的方法是，讓礦池變得更加中心化，將最新狀態集中在一處。去中心化更高的解決方案是，使用bloxroute在礦池之間創建專屬的互聯通道。還有一種解決方案的靈感來自“間諜挖礦”，就是讓礦池預先共享它們正在挖的區塊。其它礦池就能針對每一個在挖區塊準備好下一個區塊，一旦某個礦池成功挖出了區塊，其它礦池就知道下一個該挖哪個區塊，并且馬上切換過去。從更高層次來看，改進節點通信協議和處理算法也會帶來幫助，或許也能帶來一些收益。但是，正如我們所見，降低叔塊率和空塊率最多可以將每日gas供應量提高5%左右。

由此看來，gas上限是gas供應量的95%。那么，如果人們對gas的需求超過這一上限，會發生什么情況呢？

Gas價格

當以太坊用戶對Gas的需求接近上限時，會發生什么情況？礦工可以隨心所欲地選擇交易進行打包。但是實際上，礦工會優先打包Gas價格高的交易，因為這會讓他們的收益最大化，最終引發針對Gas的最高價格拍賣。

Gas價格已經成為完美的無彈性供給范例。?隨著以太坊網絡對Gas的利用率超過80%，向95%的上限直線靠攏，Gas價格就會出現大幅上漲。需求量增加只會推動Gas價格上漲，直至用戶負擔不起為止。讓Gas價格下跌的唯一方法是，提高Gas供應量或降低用戶對Gas的需求量。近期Gas上限的增加并不足以有效壓低Gas價格。

乍看之下，人們對以太坊的興趣增加，只會導致Gas價格上漲，不會導致以太坊的使用量增加。實際上，Gas價格高的交易會淘汰Gas價格低的交易。那些小額NFT交易會減少，大額的DeFi交易會增加。

EIP1559旨在讓Gas供應量在較短的時間范圍內更具彈性。在需求量高峰時期，會創建出較大的區塊。這有助于平抑Gas價格，讓交易更早被打包進區塊。但是，這并不會改變長期中的無彈性供應問題。EIP1559實施后仍然會有一個長期不變的Gas上限。這就意味著，Gas價格將持續上漲，直至需求量足夠小為止。此外，EIP1559實施后仍有用來支付給礦工、作為打包交易的報酬的激勵機制。這就意味著，搶跑交易、Gas競價之戰和礦工抽取價值的問題依然存在。

圖中數據代表被打包進下一個區塊所需支付的最低價格。如果你愿意等久一點，Gas價格會低得多。從近期的歷史數據來看，如果你愿意等待兩分鐘及以上，Gas價格就會下降。EIP1559有助于在降低溢價的同時加快交易的處理速度。

因此，達到Gas上限時，Gas價格就會上漲。那么，我們如何提高Gas上限？

原文鏈接:

https://blog.0xproject.com/scaling-defi-layer-one-7eeb24aca4f0

作者:?RemcoBloemen

翻譯&校對:?閔敏?&

?阿劍

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