一文读懂EIP-1559

一、EIP-1559是什么？

EIP-1559是V神和Ethhub_io创始人Eric Conner于2019年3月联合提出的以太坊交易手续费机制改进提案。

核心是更改了向矿工支付Gas费用的方式。Gas费将分为两部分：基础费（Basefee）和可选小费（Tip）。


基础费率将根据网络当前的使用率动态调节，该部分直接被销毁。

• 基本逻辑是当以太坊网络使用率超过50%时，基础费率（Base Fee）将增加；

• 当网络使用率低于50%时，基础费将降低，基础费将在小范围内波动。

同时，EIP-1559 增加了一个新的信息处理驱动费，该类型允许发单者可以根据当前网路拥堵程度自主设定愿意支付的最高费用和支付给矿工（Miner）的小费（Tips）。

EIP-1559提案通过将Gas费的费率根据实际的使用需求进行调整，从而保证区块的使用率维持在半满状态，并动态地调整Gas费的上限，更好地应付短时的需求峰值，避免需求旺盛时导致的网络拥堵，从而改善用户体验。

基础费是用户必须支付的最低价格，以便将其交易打包进区块之中，不过基础费不归矿工所有而是将其销毁。

但另一方面，由于销毁基础费（Basefee）形成的通缩机制，是提升每一个 ETH的价值，却定向减少了以太坊矿工的区块奖励。

二、为什么要推行EIP-1559？

在过去的以太坊网络中，交易所需的 gas 费计算方式是：TransactionFee = GasPrice × GasLimit。

其中 Gas Limit 代表你愿意为这笔交易支付的最大 gas 量，这通常取决于交易的复杂程度。Gas Price 指的是 Gas 的价格，即你愿意为每个单位的 gas 所支付的 ETH 数量。

目前以太坊费用机制使用的是首价拍卖模式。用户需要向以太坊网络提交出价（他们愿意支付的 Gas Price）。每当生成一个新的区块时，矿工将把 Transaction Fee 最高的那些交易打包进区块里。每一笔交易都会按照它的出价来支付 gas 费。

我们通常说的“支付更多的 Gas 费” 意思是增加某笔交易的 Gas Price 以获得被打包的优先权。例如在 Metamask 中，有 “慢”、“平均” 和 “快” 这 3 个 Gas Price 选项供用户选择，用户通过这个选项支付更高的 Gas Price 来加快自己的交易被打包。



问题在于，用户与钱包都无法准确估计他们应该支付的 gas 费，事实上用户总在支付高于他们本应支付的价格，来确保交易的顺利进行。

因此如果用户想完成一笔交易，交易手续费出价越高，矿工才会更有意愿将该笔交易纳入区块，如果出价过低，那么该用户的交易可能会在交易池中逗留，直到它过期并被取消，一般的时候大家可能愿意等待，但是到了行情剧烈波动的时候，大家都抢着买入卖出，这个时候，时间就是金钱，耽误几分钟，可能就会损失几百甚至上千美元，这就导致了手续费的不稳定性和不可预测性。

这种不透明的模式，导致以太坊用户不知道什么样的出价合适，这就推高了交易手续费，尤其是基于以太坊网络的DAPP，包括DeFi和NFT需求火热，这些需求已经超过了以太坊的容量，进而导致了交易费用的飙升，交易手续费过高，不利于以太坊生态网络的发展。

V神很有前瞻性地在2019年提出了以太坊改进提案 EIP-1559协议，他同时提出：以太坊矿工的收入结构中，交易费收入已接近区块奖励的一半，这可能威胁以太坊的安全性。他也强调“针对费用市场的提案（例如 EIP-1559）可以解决这一问题”。V神这些提议的主要动机是为了增加以太坊的可扩展性，管理网络拥塞，降低高昂的Gas费用，并提高网络效率。




三、EIP-1559如何改造以太坊网络交易费机制？

EIP-1559 可以称作是以太坊历史上最令人期待的提案之一。它对以太坊网络的交易费机制进行了很大改造，主要可以概括为：

1）EIP-1559引入弹性区块大小的机制，可以实现以太坊网络使用率的动态调节。

以太坊网络每个区块的最大 Gas Limit 被提升至原来的 2 倍，矿工可以在网络拥堵的时候弹性地改变区块的大小。原本单一的交易费被更改为固定费用 （Base Fee）加上小费（Inclusion Fee）的模式，固定费用是必须支付的部分，并且会根据上一个区块的 Gas 使用情况进行动态调整。且每个区块的固定费用部分都会被烧毁，不会给到矿工。

弹性区块大小允许矿工动态扩张或缩小区块大小来处理暂时性的网络拥堵。有了 EIP-1559 之后，每区块的目标 Gas 限值还是 15M， 但是最大Gas限值会从 15M 调整到 30M（差不多2倍）。如果区块中使用的 gas 量比目标 gas 限值少，那么代表网络是不拥堵的，下一个区块的固定费用会降低。如果如果区块中使用的 gas 量比目标 gas 限值多，那么代表网络是拥堵的，下一个区块的固定费用会升高。总的来说，交易量的波动原先会转化为交易费的波动，而如今转化为区块大小的波动。

2）EIP-1559 引入一种新的交易费用机制，来解决首价拍卖模型中的问题。

每区块固定费用是“基础费用（Base Fee）”，给矿工的额外的激励是“小费（Inclusion Fee）”。

所以交易费变为：TransactionFee = BaseFee + InclusionFee

进一步分解：TransactionFee = BaseGasPrice × GasLimit + InclusionFee

Base Gas Price 代表每个区块的 Base Fee 里的 Gas 的单价，每个区块的 Base Gas Price 是固定的，而且价格高低由前一个区块的拥挤程度来决定，BaseGasPrice = PreviousBaseGasPrice × (1 + k × CongestionLevel)

其中 Congestion Level 代表区块的拥挤程度，Previous Base Gas Price 代表上一个区块的 Base Gas Price。k是调整速度系数，CongestionLevel = (PreviousBlockGas / UsedTargetGasUsed - 1)。

总结来说，我们可以看到，0.875× PreviousBaseGasPrice ≤ BaseGasPrice ≤ 1.125× PreviousBaseGasPrice

假设 gas 限值相同的情况下，0.875 × PreviousBaseFee ≤ BaseFee ≤ 1.125 × PreviousBaseFee

当网络拥堵时，每过一个区块后 Base Fee 最多会增加 12.5%，Base Fee 不断增加直到用户因为交易不再盈利而减少交易，所以这种机制可以缓解拥堵的网络；当网络不拥堵的时候，每过一个区块后 Base Fee 最多会减少 12.5%，Base Fee 的下降激励用户增加交易。

小费是用户付给矿工加速交易用的。小费是可选项，可以设置成零。矿工仍然用首价拍卖模式来优先选择有更多小费的交易来打包进下一个区块。

以太坊每年的通胀率为4%，每个区块会铸造 2 个 ETH 作为固定区块奖励。在 EIP-1559 中，Base Fee 里的 ETH 都会被烧毁，这会对 ETH 的价格产生通缩压力。







三、EIP-1559会对普通用户带来什么影响？

EIP-1559的最终目的是减低ETH交易的GAS手续费，但其实他的机制所带来的影响却远不止降低手续费这一个作用，简单来说它将为普通带来以下几大影响：

1、大幅降低转账手续费，避免因为GAS费不足而导致的转账失败和额外损失。

因为在新的EIP-1559协议的框架下，取消了GAS Price的概念，系统会自动报出一个合理的价格给到用户，用户可以自行选择是否愿意支付额外的固定的小费，而不再需要像过去一样自己设置一个报价去竞争优先区块打包的机会。



首先，交易费被分为了 Base Fee 和小费两部分。过去人们增加 gas 单价来加快交易被打包确认，整个交易费被增大。而现在改成通过增加小费来加速交易被打包，这并不会影响到 Base Fee，Base Fee 仍然只是反映着网络的拥堵情况，小费则反映着用户对交易能否成功的紧急程度，这两个部分不会再混在一起了。因此用户更清楚自己至少需要出多少交易费，用户变得更加理性后会减少过度竞价，这样就能让 gas 费降下来。
第二，可变的区块大小可以在交易量大的时候作为缓冲，把 gas 费的波动转化为区块大小的波动。所以当交易量激增时，gas 费会比以前上涨得缓慢。

最后，EIP-1559 上线之初 Base Gas Price 会被设置为 1 Gwei，相较于最近 20+ Gwei 的 gas 价格，这会在刚上线的时候把 gas 费短暂地拉低。

另一方面降低 gas 费并不是 EIP-1559 的目的。它的目的更多的是想要让gas费的变化变得更加平稳，减少用户过度竞价，并且让gas费有更高的可预测性。



以太坊社区的 @barnabemonnot 做的模拟展示了 Base Fee 到达一个峰值之后可能的走势：



简单来说：就是从根本上改变了现在GAS费不合理的无限疯狂涨价的模式，从根本上遏制了GAS费用的进一步上涨，降低了用户的成本。



2、销毁部分奖励给矿工的ETH，可以降低市场上ETH的流通量，有几率促使ETH的币价上涨。

在之前ETH的机制下，每个区块的挖矿奖励大约是8个左右，其中有2个ETH是区块自动产生的奖励，大概有6个是来自ETH是区块的交易手续费。


EIP-1559机制生效之后，矿工们的固定交易手续费这一部分的收益将会被销毁，转而是获得由系统默认给出的小费(TIP)。这将会导致ETH的产出量减少，相较于之前的增长幅度形成通缩。

下图是https://ultrasound.money/网站展示ETH供应量变化走势。

因此，EIP-1559是一种通缩的政策，每次交易都会让交易费用中的部分以太币永久消失，理论上持有的剩余以太币会越来越值钱。而且如果整体以太坊的生态应用场景变得越来越丰富，受益的则是整个以太坊；EIP-1559协议的正式通过，有几率促使ETH的币价上涨。



参考资料：

正本清源，再探EIP-1559设计道理。https://www.okexgo.com/jinrongyewu/20210807/18413.html

EIP-1559是以太坊Gas的救星吗? https://www.lianyi.cc/zixun/3184676