การวิเคราะห์อัตราและค่าธรรมเนียมการทำธุรกรรมของลุง

หนึ่งในตัวชี้วัดที่สำคัญของจำนวนการโหลด Ethereum blockchain สามารถจัดการได้อย่างปลอดภัยคืออัตราการตอบสนองต่อการใช้ก๊าซของการทำธุรกรรม ใน blockchains ทั้งหมดของความหลากหลายของการพิสูจน์ Satoshian การทำงานบล็อกใด ๆ ที่ตีพิมพ์มีความเสี่ยงที่จะเกิดขึ้น “เก่า” เช่น ไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของห่วงโซ่หลักเพราะคนงานเหมืองอีกคนตีพิมพ์บล็อกการแข่งขันก่อนที่บล็อกที่ตีพิมพ์เมื่อเร็ว ๆ นี้มาถึงพวกเขานำไปสู่สถานการณ์ที่มี “การแข่งขัน” ระหว่างสองช่วงตึกและหนึ่งในสองของทั้งสองจะถูกทิ้งไว้ข้างหลัง

ข้อเท็จจริงที่สำคัญอย่างหนึ่งคือการทำธุรกรรมที่บล็อกมีมากขึ้น (หรือการใช้ก๊าซที่มีการใช้บล็อกมากขึ้น) ยิ่งใช้เวลานานขึ้นในการเผยแพร่ผ่านเครือข่าย ในเครือข่าย bitcoin การศึกษาหนึ่งครั้งเกี่ยวกับเรื่องนี้คือ Decker and Wattenhofer (2013)ซึ่งพบว่าเวลาการแพร่กระจายโดยเฉลี่ยของบล็อกอยู่ที่ประมาณ 2 วินาทีบวกอีก 0.08 วินาทีต่อกิโลบิสในบล็อก (เช่นบล็อก 1 MB จะใช้เวลา ~ 82 วินาที) อัน การศึกษา Bitcoin Limitless ล่าสุดล่าสุด แสดงให้เห็นว่าสิ่งนี้ได้ลดลงเป็น ~ 0.008 วินาทีต่อกิโลบิสเนื่องจากการปรับปรุงเทคโนโลยีการแพร่กระจายการทำธุรกรรม นอกจากนี้เรายังสามารถเห็นได้ว่าหากบล็อกใช้เวลานานกว่าในการเผยแพร่โอกาสที่มันจะกลายเป็นเก่าจะสูงขึ้น ในเวลาบล็อก 600 วินาทีเวลาในการขยายพันธุ์เพิ่มขึ้น 1 วินาทีควรสอดคล้องกับโอกาสที่เพิ่มขึ้น 1/600 ที่ถูกทิ้งไว้ข้างหลัง

ใน Ethereum เราสามารถทำการวิเคราะห์ที่คล้ายกันยกเว้นว่าด้วยช่าง “ลุง” ของ Ethereum เรามีข้อมูลที่เป็นของแข็งมากในการวิเคราะห์ บล็อกเก่าใน Ethereum สามารถรวมเข้ากับโซ่ได้อีกครั้งในฐานะ “ลุง” ซึ่งพวกเขาได้รับรางวัลบล็อกดั้งเดิมมากถึง 75% กลไกนี้ได้รับการแนะนำเพื่อลดแรงกดดันจากการรวมศูนย์โดยการลดข้อได้เปรียบที่นักขุดที่เชื่อมต่อกันได้มีคนงานเหมืองที่เชื่อมต่อกันไม่ดี แต่ก็มีประโยชน์หลายด้านซึ่งหนึ่งในนั้นคือบล็อกสเตลถูกติดตามตลอดเวลาในฐานข้อมูลที่ค้นหาได้ง่ายมาก – บล็อกเชนเอง เราสามารถใช้การถ่ายโอนข้อมูลบล็อก 1 ถึง 2283415 (ก่อนการโจมตี ก.ย. 2559) เป็นแหล่งข้อมูลสำหรับการวิเคราะห์

นี่คือสคริปต์เพื่อสร้างข้อมูลแหล่งข้อมูลบางส่วน: http://github.com/ethereum/analysis/tree/grasp/uncle_regressions/block_datadump_generator.py

นี่คือข้อมูลต้นฉบับ: http://github.com/ethereum/analysis/tree/grasp/uncle_regressions/block_datadump.csv

คอลัมน์ตามลำดับเป็นตัวแทนจำนวนบล็อกจำนวนลุงในบล็อกรางวัลลุงทั้งหมดที่ใช้โดยลุงจำนวนรวมจำนวนการทำธุรกรรมในบล็อกก๊าซที่ใช้โดยบล็อกความยาวของบล็อกในไบต์และความยาวของบล็อกในไบต์ไม่รวมศูนย์ไบต์

จากนั้นเราสามารถใช้สคริปต์นี้เพื่อวิเคราะห์: http://github.com/ethereum/analysis/tree/grasp/uncle_regressions/base_regression.py

ผลลัพธ์มีดังนี้ โดยทั่วไปอัตราลุงอยู่ที่ประมาณ 0.06 ถึง 0.08 และก๊าซเฉลี่ยที่บริโภคต่อบล็อกอยู่ที่ประมาณ 100,000 ถึง 300000 เนื่องจากเรามีก๊าซที่ใช้ทั้งบล็อกและลุงเราใช้การถดถอยเชิงเส้นเพื่อประเมินว่าก๊าซ 1 หน่วยเพิ่มความน่าจะเป็น ค่าสัมประสิทธิ์กลายเป็นดังนี้:

บล็อก 0 ถึง 200K: 3.81984698029E-08 บล็อก 200K ถึง 400K: 5.35265798406E-08 บล็อก 400K ถึง 600K: 2.33638832951E-08 บล็อก 600K ถึง 800K: 2.124452421666666666666666666666666666666666666666666666666666 2.7023102773E-08 บล็อก 1,000K ถึง 1200K: 2.864090500222E-08 บล็อก 1200K ถึง 1400K: 3.2448993833E-08 บล็อก 1400K ถึง 1600K: 3.12258208662E-08 บล็อก 1600K: 3.18 2000K: 2.41107348445E-08 บล็อก 2000K ถึง 2200K: 1.99205804032E-08 บล็อก 2200K ถึง 2285K: 1.86635688756E-08

ดังนั้นการทำธุรกรรมก๊าซ 1 ล้านครั้งที่รวมอยู่ในบล็อกตอนนี้เพิ่มความน่าจะเป็น ~ 1.86% ที่บล็อกนั้นจะกลายเป็นลุงแม้ว่าในช่วงชายแดนจะใกล้ถึง 3-5% “ฐาน” (เช่นอัตราลุงของ 0-gas block) มีความสม่ำเสมอ ~ 6.7% สำหรับตอนนี้เราจะทิ้งผลลัพธ์นี้ไว้ตามที่เป็นอยู่และไม่ได้สรุปเพิ่มเติม มีภาวะแทรกซ้อนอีกหนึ่งข้อที่ฉันจะหารือในภายหลังอย่างน้อยในเรื่องผลกระทบที่การค้นพบนี้มีต่อนโยบายการ จำกัด ก๊าซ

การกำหนดราคาก๊าซ

อีกประเด็นหนึ่งที่สัมผัสกับอัตราลุงและการแพร่กระจายการทำธุรกรรมคือการกำหนดราคาก๊าซ ในการอภิปรายการพัฒนา Bitcoin ข้อโต้แย้งทั่วไปคือขีด จำกัด ขนาดบล็อกไม่จำเป็นเพราะคนงานเหมืองมีแรงจูงใจตามธรรมชาติที่จะ จำกัด ขนาดบล็อกของพวกเขาซึ่งก็คือทุกกิโลไบต์ที่พวกเขาเพิ่มเพิ่มอัตราเก่าและคุกคามรางวัลบล็อกของพวกเขา เมื่อพิจารณาถึงความต้านทาน 8 วินาทีต่อเมกะไบต์ที่พบโดยการศึกษา Bitcoin Limitless และความจริงที่ว่าแต่ละวินาทีของความต้านทานสอดคล้องกับโอกาส 1/600 ในการสูญเสียรางวัลบล็อก 12.5 BTC สิ่งนี้แสดงให้เห็นถึงค่าธรรมเนียมการทำธุรกรรมสมดุล 0.000167 BTC ต่อกิโลไบต์

ในสภาพแวดล้อมของ Bitcoin มีเหตุผลที่จะสงสัยในระยะยาวเกี่ยวกับเศรษฐศาสตร์ของแบบจำลองแรงจูงใจที่ไม่ จำกัด เช่นนี้ในที่สุดจะไม่มีรางวัลบล็อกและเมื่อสิ่งเดียวที่นักขุดต้องสูญเสียจากการรวมธุรกรรมมากเกินไปคือค่าธรรมเนียมจากพวกเขา อื่น การทำธุรกรรมจากนั้นมีข้อโต้แย้งทางเศรษฐกิจว่าอัตราการค้างของดุลยภาพจะเป็น สูงถึง 50%– อย่างไรก็ตามมีการปรับเปลี่ยนที่สามารถทำกับโปรโตคอลเพื่อ จำกัด ค่าสัมประสิทธิ์นี้

ในสภาพแวดล้อมในปัจจุบันของ Ethereum ผลตอบแทนบล็อกคือ 5 ETH และจะอยู่อย่างนั้นจนกว่าอัลกอริทึมจะเปลี่ยนไป การรับก๊าซ 1 ล้านก๊าซหมายถึงโอกาส 1.86% ของบล็อกที่กลายเป็นลุง โชคดีที่กลไกลุงของ Ethereum มีผลข้างเคียงที่มีความสุขที่นี่: รางวัลลุงเฉลี่ยเมื่อเร็ว ๆ นี้ประมาณ 3.2 ETH ดังนั้น 1 ล้านก๊าซจะหมายถึงโอกาส 1.86% ในการทำให้ 1.8 ETH ตกอยู่ในความเสี่ยงเช่น การสูญเสียที่คาดหวังไว้ที่ 0.033 ETH และไม่ใช่ 0.093 เช่นเดียวกับกรณีที่ไม่มีกลไกลุง ดังนั้นราคาก๊าซปัจจุบันของ ~ 21 แชนนอนจึงค่อนข้างใกล้เคียงกับราคาก๊าซ “เหตุผลเชิงเศรษฐกิจ” ที่ 33 แชนนอน (นี่คือก่อนการโจมตี DOS และการเพิ่มประสิทธิภาพที่เกิดขึ้นจากนั้นตอนนี้มันอาจต่ำกว่า)

วิธีที่ง่ายที่สุดในการผลักดันแก๊สสมดุลของสมดุลลงไปอีกคือการปรับปรุงกลไกการรวมลุงและพยายามที่จะให้ลุงรวมอยู่ในบล็อกโดยเร็วที่สุด (อาจแยกจากกันทุกบล็อกเป็น “ส่วนหัวลุงที่มีศักยภาพ”); ที่ขีด จำกัด หากลุงทุกคนรวมอยู่โดยเร็วที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ราคาก๊าซสมดุลจะลดลงเหลือประมาณ 11 แชนนอน

ข้อมูลต่ำกว่าราคาหรือไม่

การวิเคราะห์การถดถอยเชิงเส้นที่สองสามารถทำได้ด้วยซอร์สโค้ดที่นี่: http://github.com/ethereum/analysis/tree/grasp/uncle_regressions/tx_and_bytes_regression.py

จุดประสงค์ที่นี่คือเพื่อดูว่าหรือไม่ หลังจากบัญชีสำหรับค่าสัมประสิทธิ์การคำนวณข้างต้นสำหรับก๊าซมีความสัมพันธ์กับจำนวนธุรกรรมหรือขนาดของบล็อกในไบต์ที่เหลืออยู่ น่าเสียดายที่เราไม่มีขนาดบล็อกหรือตัวเลขการนับธุรกรรมสำหรับลุงดังนั้นเราต้องหันไปใช้เคล็ดลับทางอ้อมที่ดูบล็อกและลุงในกลุ่ม 50 ค่าสัมประสิทธิ์ก๊าซที่การวิเคราะห์นี้พบว่าสูงกว่าการวิเคราะห์ก่อนหน้านี้: ประมาณ 0.04 อัตราลุงต่อล้าน คำอธิบายที่เป็นไปได้อย่างหนึ่งคือหากบล็อกเดียวมีเวลาในการแพร่กระจายสูงและนำไปสู่ลุงมีโอกาส 50% ที่ลุงเป็นบล็อกเวลาที่มีการแพร่กระจายสูง แต่ก็มีโอกาส 50% ที่ลุงจะเป็นบล็อกอื่น ๆ ทฤษฎีนี้เข้ากันได้ดีกับ 0.04 ต่อล้าน “อัตราลุงทางสังคม” และการค้นพบ “อัตราลุงส่วนตัว” ~ 0.02 ต่อล้านต่อล้าน ดังนั้นเราจะใช้เป็นคำอธิบายที่เป็นไปได้มากที่สุด

การถดถอยพบว่าหลังจากบัญชีสำหรับอัตราลุงโซเชียลนี้หนึ่งไบต์บัญชีสำหรับอัตราลุง ~ 0.000002 เพิ่มเติม ไบต์ในการทำธุรกรรมใช้เวลา 68 แก๊สซึ่งซึ่ง 61 บัญชีก๊าซสำหรับ การมีส่วนร่วมในแบนด์วิดท์ (ส่วนที่เหลืออีก 7 คือการทำให้เบลอฐานข้อมูลประวัติ) หากเราต้องการค่าสัมประสิทธิ์แบนด์วิดท์และค่าสัมประสิทธิ์การคำนวณในตารางก๊าซเพื่อสะท้อนเวลาการแพร่กระจายทั้งสองสิ่งนี้ก็หมายความว่าถ้าเราต้องการ จริงหรือ เพิ่มค่าใช้จ่ายก๊าซเราจะต้องเพิ่มต้นทุนก๊าซต่อไบต์โดย 50 (เช่น 138) สิ่งนี้จะนำมาซึ่งการเพิ่มต้นทุนก๊าซพื้นฐานของการทำธุรกรรมโดย 5500 (หมายเหตุ: การปรับสมดุลดังกล่าวไม่ได้หมายความว่าทุกอย่างจะมีราคาแพงกว่า; ขีด จำกัด ของก๊าซจะเพิ่มขึ้น ~ 10% เพื่อให้ กรณีเฉลี่ย ปริมาณการทำธุรกรรมจะยังคงไม่เปลี่ยนแปลง) ในทางกลับกันความเสี่ยงของการโจมตีแบบปฏิเสธกรณีที่เลวร้ายที่สุดนั้นเลวร้ายยิ่งกว่าการดำเนินการมากกว่าข้อมูลและดังนั้นการดำเนินการจึงต้องใช้ปัจจัยด้านความปลอดภัยที่ใหญ่ขึ้น ดังนั้นจึงมีหลักฐานที่ชัดเจนพอที่จะทำสิ่งใด ๆ ที่นี่อย่างน้อยก็ในขณะนี้

การเปลี่ยนแปลงโปรโตคอลระยะยาวที่เป็นไปได้อย่างหนึ่งคือการแนะนำกลไกการกำหนดราคาก๊าซแยกต่างหากสำหรับการดำเนินการใน EVM และข้อมูลการทำธุรกรรม อาร์กิวเมนต์ที่นี่คือทั้งสองนั้นง่ายกว่ามากที่จะแยกข้อมูลการทำธุรกรรมแยกต่างหากจากทุกสิ่งและดังนั้นกลยุทธ์ที่ดีที่สุดอาจทำให้ตลาดมีความสมดุล อย่างไรก็ตามกลไกที่แม่นยำในการทำสิ่งนั้นยังคงต้องได้รับการพัฒนา

นโยบายขีด จำกัด ก๊าซ

สำหรับคนงานเหมืองรายบุคคลที่กำหนดราคาก๊าซของพวกเขา “อัตราลุงส่วนตัว” ที่ 0.02 ต่อล้านก๊าซเป็นสถิติที่เกี่ยวข้อง จากมุมมองของระบบทั้งหมด “อัตราลุงทางสังคม” ที่ 0.04 ต่อล้านก๊าซเป็นสิ่งที่สำคัญ หากเราไม่สนใจปัจจัยด้านความปลอดภัยและตกลงกับอัตราลุง 0.5 ลุงต่อบล็อก (หมายถึง “การโจมตี 51%” จะต้องใช้ HashPower เพียง 40% ที่จะประสบความสำเร็จจริง ๆ แล้วไม่เลวเท่าที่ควร) จากนั้นการวิเคราะห์นี้แสดงให้เห็นว่าขีด จำกัด ของแก๊ส ด้วยการเพิ่มประสิทธิภาพล่าสุดสิ่งนี้สามารถผลักดันได้สูงขึ้น อย่างไรก็ตามเนื่องจากเราใส่ใจเกี่ยวกับปัจจัยด้านความปลอดภัยและชอบที่จะมีอัตราลุงที่ต่ำกว่าเพื่อบรรเทาความเสี่ยงจากการรวมศูนย์ 5.5 ล้านน่าจะเป็นระดับที่ดีที่สุดสำหรับขีด จำกัด ของก๊าซแม้ว่าในระยะกลางสูตร “ขีด จำกัด ก๊าซแบบไดนามิก” ที่กำหนดเป้าหมายการประมวลผลบล็อกโดยเฉพาะจะเป็นวิธีที่ดีกว่า

โปรดทราบว่าความกังวลเกี่ยวกับความเสี่ยงจากการรวมศูนย์และความต้องการปัจจัยด้านความปลอดภัยไม่ได้ซ้อนกัน เหตุผลก็คือในระหว่างการโจมตีการปฏิเสธการให้บริการบล็อกเชนจำเป็นต้องอยู่รอดไม่ใช่การต่อต้านการรวมศูนย์ในระยะยาว ข้อโต้แย้งคือถ้าเป้าหมายของผู้โจมตีคือการส่งเสริมการรวมศูนย์ในเชิงเศรษฐกิจผู้โจมตีสามารถบริจาคเงินให้กับกลุ่มที่ใหญ่ที่สุดเพื่อติดสินบนคนงานเหมืองคนอื่น ๆ เพื่อเข้าร่วม

ในอนาคตเราสามารถคาดหวังการปรับปรุงเครื่องเสมือนเพื่อลดอัตราของลุงต่อไปแม้ว่าการปรับปรุงเครือข่ายจะต้องใช้ในที่สุดเช่นกัน มีข้อ จำกัด ในการปรับขนาดได้เท่าใดในห่วงโซ่เดียวโดยมีคอขวดหลักคือการอ่านดิสก์และเขียนดังนั้นหลังจากบางจุด (น่าจะเป็น 10-40 ล้านก๊าซ) การให้เศษจะเป็นวิธีเดียวที่จะประมวลผลธุรกรรมมากขึ้น หากเราเพียงแค่ต้องการลดราคาก๊าซสมดุล Casper จะช่วยได้อย่างมากโดยทำให้ “ความลาดชัน” ของอัตราลุงเพื่อการใช้ก๊าซใกล้ศูนย์อย่างน้อยก็จนถึงจุดหนึ่ง