以太坊坎昆升級前夜，全面洞悉Blob市場

ETHconomics Research Space ｜2024-03-12 14:36

这篇文章是比较全面的 blob 市场分析，读者大可以通过文章的脉络，探索未来 blob space 的 landscape。

文章：0xEvan, Primev

譯：Franci, ETHconomics Research Space

校對：Jason, ETHconomics Research Space

譯者導讀

前面我們發的幾篇文章都和blob 交易本身以及4844 費用機制相關，而在這篇文章中，作者透過對過去一年的數據回測，以模擬blob 市場的潛力—— 它可以容納多少數據？能否滿足rollup 的資料可用需求？

除了blob space 的供需曲線對blob 市場會造成影響之外，驗證者的時間博弈(timing games) 以及建構者的審查也會對這個市場帶來一些負面效應。本文對可能產生的blob 交易廣播延遲進行了數據分析，並對其產生的用戶體驗、rollup 數據可用開銷影響進行了論證，也提出了可能的解決方案—— 預先確認blob 交易。

總的來說，這篇文章是比較全面的blob 市場分析，讀者大可以透過文章的脈絡，探索未來blob space 的landscape。

正文：

🙏特別感謝@terencechain 的審閱、@BertKellerman 的見解和@ethpandaops 提供的holesky 測試網資料。

TL;DR

我們的研究深入探討了新興的EIP-4844 blob 市場，該市場的運作方式與EIP-1559 的gas 定價方式類似。不同的是，它沒有直接面向區塊建構者的小費機制，用來激勵其打包blob 交易，這可能導致blob 交易體驗不穩定，以及對其打包進區塊有一定的挑戰。
我們注意到，雖然blob 交易容量大（約125 kB）且比同樣大小的calldata 便宜，但它們大幅增加了以太坊區塊的大小。這也意味著blob 交易為區塊帶來了增量的競價能力。
我們展示了這個新市場的容量能夠吸收目前rollup 的數據需求，並將標準區塊空間的gas 成本降低15-20%，從而解鎖了更低成本的mev 機會。
我們觀察到，在網路活動增加的時期，blob 交易可能會使區塊廣播速度減慢數百毫秒的數量級，這可能導致區塊建構者為了在mev-boost 中維持具有競爭性的競價而審查blob 。
我們評估，「預先確認出價」可以緩解這些挑戰，blob 預先確認可以增強EIP-4844 的能力，為L2 用戶提供更好的交易體驗，以及為rollups 提供穩定的交易打包體驗。
我們將在Holesky 測試網路上進行實驗，收集區塊建構者數據，並透過mev-commit 設定relay 作為blob 預先確認供應商，我們邀請PBS 的相關參與者來一起進行實驗。

引入

EIP-4844 引入了一種blob 市場，從而擴展了以太坊的數據可用性。這個新興市場使用類似EIP-1559 的gas 價格機制來定價和銷毀blob 的base gas fee。然而，與type2 交易不同的是，blob 市場中用戶沒有直接的方式出價給建構者，作為打包其blob 的小費。缺乏priority fee 的設計使得準確定價blob 打包費用變得困難。此外，攜帶blob 的區塊在網路中的廣播速度預計會變慢，因為blob 是以太坊交易類型中最大的一種。如果建構者在一個區塊中接受許多blob，他們就會面臨更高的區塊重組風險，因此，假設建構者是經濟學層面的理性人，其可能會選擇在mev 高峰期審查blob，以保持區塊建置的低延遲。

我們提出了一個與blob 相關的區塊構建和mev-boost 數據收集工作，以及一個使用mev-commit 的blob 預確認提供者實驗，並邀請社區中的rollup、relay、區塊構建者和提議者參與。我們對EIP-4844 中blob 相關行為的見解表明，L1 blob 預先確認可以增強blob 市場帶來的效用，為L2 用戶提供更好的交易體驗，為rollup 在出現mev 條件下提供可靠的打包體驗，以及給rollup 為中心的以太坊路線圖提供一個更穩定的未來。

理解Blob 市場

Blob 交易

EIP-4844 引入了一種type3 交易(亦稱為blob 交易)。攜帶blob 的交易類似於常規交易，但增加了blob 數據、KZG 承諾和證明。與標準以太坊交易相比，Blob 極大(約125 kB)，且比等量的calldata 便宜得多。 Calldata 的價格為每個非零位元組16 gas 且大小可變化；而blob 資料的價格為每位元組1.04 gas，且每個blob 上限為131,072 gas。

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Blob Gas 機制

Blob base gas 定價具有一個定價網路擁塞情況的費用機制，這與EIP-1559 類似。主要差異在於，blob base gas 的價格是基於blob 使用數量變化，而EIP-1559 是基於上個區塊gas 的利用率變化(使用的gas 數量之於目標gas 數量而言)。 Target Blob 的數量是3 (0.375 MB)，每個區塊的最大數量是6 (0.75 MB)。 Blob base gas 價格最小值設定為1 wei。

當提交一個blob 交易時，發送者將提交max_fee_per_blob_gas作為他們願意為blob base gas fee 支付的最高價格，所有這些費用都將被銷毀。 max_fee_per_blob_gas與type0 和type2 交易中的max_fee_per_gas類似。如果用戶想提交額外的費用以激勵打包其交易，那麼他們也會提交max_priority_fee。然而，max_priority_fee僅覆蓋交易中非blob gas 部分。也就說，在此blob gas 費用機制下用戶不能直接提交blob 打包小費給建造者。

(譯者註：關於4844 費用機制原理分析，我們社群撰寫了更為詳細的文章，請看這裡)

Blob 市場容量

在本節中，我們對2023 年1 月到2024 年1 月期間rollup 網路的歷史互動活動進行了回測，以展示blob 市場的容量。我們專注於以太坊上最活躍的rollup 的交易，並使用歷史數據來模擬一個即時的blob 市場。當然，這個市場正積極成長著，且blob 尚未在主網上線，本文使用了整個2023 年的歷史數據，旨在模擬它的潛力。

基於rollup 的歷史calldata 活動，將其模擬在type3 交易的區塊空間中使用，我們可以看到blob 市場價格可以輕易地吸收所有rollup 的容量，而不會使blob 市場價格超過blob base gas 最小值(即1 wei)。

圖：base blob gas 每區塊

儘管rollup 向以太坊發布了更多數據，但大多數區塊仍然低於target blob 數量，這確保了blob gas 價格保持在低水平。

圖：顏色越淺，代表打包特定數量blob 的區塊被建構的次數越多

💡 這意味著，blob 市場的calldata 開銷將更低（calldata 每位元組消耗16 gas，而blob 每位元組消耗1 gas），gas price 也將更低（calldata 的gas price 是gwei 等級的，而blob的gas price 是wei 等級的），從而為rollup 節省兩層額外成本。

Blob 市場不僅能夠輕鬆吸收目前rollup 的數據可用性需求，還能使非blob 市場釋放更多區塊空間，將gas 開銷降低15-20% 以上。 Gas 開銷的降低相應地提高了用戶/搜尋者、建造者和驗證者的出價能力，並解鎖了在EIP-4844 之前因價格過高而被排除在外的新mev 機會。

圖：EIP-4844 對標準區塊空間的影響（基於2023 年的數據）

Rollup 需要更多數據可用性

Rollup 大大影響著區塊中gas 的使用情況，它們是當前以太坊區塊空間最大的一類gas 用戶。 2023 年，rollup 在以太坊上儲存了創紀錄數量的交易數據，如下圖所示：

圖：保存在以太坊上的calldata 創歷史新高

下面的日均圖表顯示，rollup 開始佔據它們所在每個區塊的15% 以上，直接影響了其他用戶的使用價格。

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這在黑天鵝出現，需求增加的情況下可能會進一步惡化。最近在2023 年12 月，銘文熱潮引起交易量過大，導致Arbitrum 的定序器離線約一小時。當Arbitrum sequencer 恢復營運並開始發布已保存的狀態資料的backlog 時，定序器當即壟斷了整個區塊空間，導致gas 價格飆升至140 gwei 以上，消耗了所有區塊中高達90% 的gas，使得網路在數小時內對大多數用戶不可用。

在下一節中，我們將展開討論，即使在沒有這種需求激增的情況下，時間博弈(timing games) 和審查也可能如何影響這個市場。

Blob 市場面臨的挑戰：審查

Blob 交易的廣播

EIP-4844 將每個信標區塊的頻寬需求增加約0.75 MB，42m gas，以容納額外多達6 個blob 到每個信標區塊中。與永久儲存的calldata 不同，blob 在信標節點中持續存在的時間很短（截至2024 年2 月為18 天），以保持網路存檔狀態的成長在可控範圍內。

此外，blob 交易有兩種網路表示形式—— 對於區塊建構者來說是一個blob 交易，對於驗證者來說是一個blob sidecar。 Blob sidecar 的設計是為了向前相容。

Blob 首先必須透過執行層進行廣播，然後再廣播至共識層。 **這表示建構者(而非驗證者) 對blob 打包有最終發言權。 **提議者只能根據承諾/證明的無效在mev-boost 動態下排除blob 交易。

圖：執行驗證由建構者進行，共識驗證由驗證者進行

區塊建構者的視角

最近關於驗證者「時間博弈「 (timing games)的研究強調了延遲優化可以策略性地使節點運營者透過延遲區塊提議來最大化利潤。作者解釋說，這對鏈的健康有害。 Blob 交易透過增加不同數量的延遲（當blob sidecar 進行廣播時）進一步複雜化了這個博弈。

Blob 交易相當於最大可能的交易大小類型。因為這個原因，攜帶這些交易的區塊傳播速度較慢，使得區塊建構者在贏得mev-boost 競標方面的競爭力較弱。結果，這激勵區塊建構者暫時甚至無限期地審查blob，以便他們可以以更高的頻率提交mev 出價。

ethpanda 團隊一直在使用Xatu 在測試網路上對真實世界的延遲進行測試。他們在全球多個地點(NYC、FRA、BLR、SYD) 設置了觀測器，使用不同的以太坊共識客戶端(Prysm、Nimbus、Lodestar 和Lighthouse) 來測量現實世界的延遲。 2024 年2 月20 日Holesky Blob 資料快照顯示，在整個mev 管線中產生了大量延遲。

區塊建構者贏得mev-boost 競標拍賣後，提議者必須等待blob sidecar 廣播，然後才能驗證打包在區塊中的blob。下表顯示，在樣本量為800 個blob sidecar 的情況下，單一blob sidecar 廣播的最短時間約為400 毫秒

圖表1. Blob 廣播時間vs 單一slot 包含的blob 數量

圖：資料量小是造成本資料集所描述的一些反直覺觀察結果的原因之一

下表則顯示了當等待更多blob sidecar 到達時的延遲差異。表中50% 的百分位數(p50) 表明，攜帶2 個blob 的區塊和攜帶6 個blob 的區塊之間的延遲差異約為225 毫秒。

圖表2. 基於區塊分組的blob sidecar 總量中，第一個到達和最後一個到達的blob sidecar 之間的時間差異

以太坊坎昆升級前夜，全面洞悉Blob市場這種blob 廣播延遲會為區塊建構者帶來額外的區塊重組風險，當他們用blob 填滿自己的區塊時，經濟效益卻微乎其微。建構者可能會選擇排除/審查blob 交易，以避免潛在的重組。如果區塊包含大量mev，經濟理性的建構者需要透過rollup 網路來適當補償這種風險。

關於Blob 市場打包競價的使用者體驗

在這篇關於驗證者時間博弈研究的論文中指出，在mev-boost 競價過程的後期，更大的出價與更大的區塊相關。隨著出價和gas price 上升，在後續的slot 中會銷毀更大份額的ETH。如果base fee 增加，而mev 提取量保持不變，建構者對提議者未來收入的出價空間就會減少。

譯者註：
(價值流入：MEV + 手續費
價值流出：銷毀的ETH + Proposer 的PriorityFee + builder 給Proposer 的tip + builder 自身的收入)
也就是說，銷毀的多了，自然給到proposer 的就少。

預期的blob 市場中，容量超過當前需求。被銷毀的blob base fee 將保持在非常小的數量級，即數十或幾百wei。了解這一點對rollup 來說至關重要：即便支付了足夠的base fee，它們的blob 交易也可能不會被打包。 Blob 市場base fee 低意味著blob 交易需要出價高出許多倍，才能激勵建構者打包這類交易。在這種情況下，blob 交易將不得不以更高的費用重新提交，導致用戶體驗不佳。

此外，由於EIP-4844 下的初始blob 市場沒有打包小費機制(比如blob priority gas fee 這樣的東西)，這進一步加劇了用戶體驗問題，因為rollup 無法直接出價競爭打包blob 交易的空間。

我們來看一個交易範例，假定blob base gas fee 為10 wei，計算出相同資料量的blob 開銷。需要注意的是，這個例子假定有一個有效的打包競價機制，可以對blob 空間進行競價。

💡請看範例交易:

Calldata - 129,998 bytes (129429 nonzero bytes) ~ 2,094,140 gas used at 10.56 gwei (10.55 gwei base price + .01 gwei Priority Fee) = .022 ETHi base price + .01 gwei Priority Fee) = .022 ETH

Blob-128,000bytes~131,072gasusedat1gwei(10weibaseprice+.99999999gweipriorityfee)=0.000131072ETH

計算得出的結論是，如果rollup 使用blob 市場，由於blob base fee 較低，它們可以提交的出價可能會增加100 倍，同時還能節省150 倍以上的成本。較低的blob baseFee將使rollup 在節省開銷的同時，也能給出更具競爭力出價。打包費用需要與區塊中現有的mev 機會一樣具有競爭力，以補償建構者面臨潛在的重組風險，因此即使出價高出100 倍也可能不夠。這是在沒有blob 預先確認的情況下。

透過mev-commit 實現blob 預確認

在這種時間博弈中，blob 預先確認的主要作用是讓一些被預先確認的blob 在mev 管線上可用。透過mev-commit, 每個預先確認提供者對交易作出自己的承諾。然後，提供者可以將這些數據授權給其他參與者(例如區塊建構者、中繼、定序器)。在MEV 管線上其他參與者可用的預確認資料允許區塊建構者並行發送匹配的執行負載。這個概念可以被利用來創建預先確認的blob 打包列表，或由中繼協作建構type3 區塊空間。

因為提前得知預先確認的blob，區塊建構者可以在其slot 開始前就建立未來攜帶blob 的區塊。這種做法為定價提供了依據，並為建立一個強大的期貨市場打下了基礎。而該市場將能為rollup 提供更可靠的交易打包體驗，並使得區塊空間價格更加穩定。此外，mev-commit 的預確認競價為rollup 提供了更可靠的價格發現機制，因為rollup 可以即時更新其預先確認競價，而無需重新提交整個blob 交易。

最後，捆綁blob 和使用預先確認競價機制可以讓rollup 們建立聯盟。預先確認競價可以應用於捆綁的blob 交易或聚合的blob 中，允許rollup 之間共享競價能力和打包空間，幫助促進以太坊blob 市場走向穩定和繼續發展。

結論

總的來說，我們的研究表明，rollup 的經濟性正在改善，而新市場的出現則需要考慮更多因素，包括時間博弈和缺乏小費機制的影響。對於我們強調的問題，現在就進入解決方案階段還為時過早，但由於mev-commit 已在Holesky 測試網上激活，我們可以輕鬆地與PBS 行為實體一起進行實驗。 Primev 將收集blob 對區塊建構和提議者延遲的影響的相關數據，並希望了解潛在的行為模式。

雖然經濟性和用戶體驗是預先確認Type2 交易的主要驅動力，但在EIP-4844 下，rollup 和以rollup 為中心的以太坊生態系統的交易打包體驗、可靠性和穩定性將成為預確認blob 的重要原因。我們還將嘗試使用blob 預先確認中繼器，它可以利用blob 預先確認和區塊建構者協調來改善Holesky 測試網路上的blob sidecar 廣播延遲問題。我們邀請社區參與這項實驗，因為它將為整個社區提供潛在的解決方案。