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Vitalik提出多維EIP1559方案,優(yōu)化gas模型并增加DoS保護
2022-01-11 17:45:28

原文作者:Vitalik Buterin


以太坊虛擬機(EVM) 中的許多資源都具有以下屬性:它們對突增容量(即我們可以為一個或幾個區(qū)塊能夠處理的容量多少)和持續(xù)容量(即我們可以長時間擁有的容量多少)有非常不同的限制。舉一些例子:


  • EVM使用量:區(qū)塊處理時間偶爾在 2 秒可能沒問題,但是每個區(qū)塊都花費這么長時間則會使保持節(jié)點同步變得非常困難


  • 區(qū)塊數(shù)據(jù):客戶端有足夠的帶寬來處理 2 MB 的區(qū)塊,但沒有足夠的磁盤空間來存儲它們


  • 見證數(shù)據(jù):與數(shù)據(jù)相同的問題 - 客戶端有足夠的帶寬來處理中大型見證,但沒有足夠的磁盤空間來存儲它們


  • 填充的狀態(tài)大?。夯旧蠜]有限制讓狀態(tài)在單個區(qū)塊中增加多少(如果狀態(tài)在一個塊中從 45 GB 激增到 46 GB,但之后的狀態(tài)增長恢復(fù)正常,誰會注意到?)只要見證人可以處理它,但我們不能在每個區(qū)塊中都出現(xiàn)快速的狀態(tài)增長


我們當(dāng)前使用的方案是將所有資源組合成一個單一的多維資源(“gas”),在處理這些差異方面做得很差。例如,平均而言,交易數(shù)據(jù)加上調(diào)用數(shù)據(jù)會消耗區(qū)塊中約 3% 的gas。因此,最壞情況區(qū)塊包含的數(shù)據(jù)比平均情況多約 67 倍(包括來自 EIP 1559 的 2 倍松弛(slack))數(shù)據(jù)。見證(witness)的大小是相似的:平均情況下的見證只有幾百 kB,但最壞的情況下,即使進行了 Verkle gas 改革,見證的大小也有幾兆字節(jié),增加了 10-20 倍。


將所有資源硬塞到單個虛擬資源(gas)中會迫使最壞情況/平均情況比率變成基于使用情況,當(dāng)基于使用情況的比率以及我們知道客戶端可以處理的突發(fā)限制和持續(xù)限制的比率非常不一致時,會導(dǎo)致非常不理想的 gas 成本。


本文為這個問題提出了一個替代解決方案:多維 EIP 1559。

假設(shè)有 n 個資源,每個資源都有一個突增限制 bi 和一個持續(xù)目標(biāo) Si(我們需要 bi>>si)。我們希望任何單個區(qū)塊中的資源 i 的數(shù)量永遠不會超過 bi,并且資源 i 的長期平均消耗等于 Si。


解決方案很簡單:我們?yōu)槊總€資源維護一個單獨的 EIP 1559 目標(biāo)(targeting)方案!我們維護一個基本費用(basefees)向量 f1...fn,其中 fi 是一個單位資源 i 的基本費用(basefee)。我們設(shè)計一個硬性規(guī)則,即每個塊消耗的資源 i 不能超過 bi 單位。fi 由一個targeting規(guī)則調(diào)整(我們將使用指數(shù)調(diào)整,因為我們現(xiàn)在知道它具有更好的屬性):



為了在以太坊環(huán)境中完成這項工作,其中只有一種資源(gas)從父調(diào)用傳遞到子調(diào)用,我們?nèi)匀灰?gas 收取所有費用。


選項 1(更簡單但不那么純粹):我們保持執(zhí)行 gas 成本固定,保持當(dāng)前的 EIP 1559;讓 f1 成為基本費用(basefee)。所有“特殊”資源(調(diào)用數(shù)據(jù)、存儲使用……)的 gas 價格變?yōu)?fi/f1。區(qū)塊既有當(dāng)前的 gas 限制,也有每個資源的限制 b1...bn。優(yōu)先費用的運作方式與今天相同。


選項 2(更難但更純粹):gas basefee 固定為 1 wei(或者,如果我們想要,可以為1 gwei)。使用每種資源(其中執(zhí)行一次)的 gas 價格變?yōu)?fi。沒有區(qū)塊gas限制;每個資源只有 b1...bn 的限制。在這個模型中,“gas”和“ETH”成為真正的同義詞。優(yōu)先費用通過指定百分比來運作;支付給區(qū)塊生產(chǎn)者的優(yōu)先費用等于basefee乘以該百分比(一種更高級的方法是指定 n 個優(yōu)先費用的向量,每個資源一個)。


多維定價與背包問題(knapsack problem)異議


歷史上對多維定價模型的主要反對觀點是,它們對區(qū)塊構(gòu)建者強加了一個困難的優(yōu)化問題:區(qū)塊構(gòu)建者不能簡單地按照每gas費用從高到低接受交易,他們必須不同維度之間平衡,并解決多維背包問題。這將為性能明顯優(yōu)于庫存(stock)算法的專有優(yōu)化礦工創(chuàng)造空間,從而導(dǎo)致中心化。


這個問題在兩個關(guān)鍵方面已經(jīng)比以前弱得多:


  1. 礦工可提取價值 (MEV) 已經(jīng)為經(jīng)過優(yōu)化的礦工創(chuàng)造了機會,因此stock算法的“船已經(jīng)出港”以有意義的方式被優(yōu)化。提議者/建造者分離 (PBS) 解決了這個問題,將區(qū)塊生產(chǎn)的規(guī)模經(jīng)濟從共識層隔離開來。

  2. EIP 1559 意味著任何達到限制的資源都屬于邊緣情況而不是平均情況,因此樸素的算法只會在少數(shù)異常區(qū)塊中表現(xiàn)不佳。


要了解為什么 (2) 是這種情況,我們需要注意一個非常重要的事實:在多維 EIP 1559 中,每個資源的“松弛(Slack)”參數(shù)(maximumtarget)可能遠高于 2x。這是因為今天的 2x Slack參數(shù)創(chuàng)建了一個突增/持續(xù)差距,該差距疊加在來自不可預(yù)測使用的爆發(fā)/持續(xù)差距之上,而在多維 EIP 1559 中,松弛參數(shù)代表整個突發(fā)/持續(xù)差距。例如,我們可以將 calldata 使用量瞄準(zhǔn)為 ~256 kB(比今天多 8 倍),在此之上有一個 8 倍的Slack參數(shù)(bisi),并且仍然具有與今天相當(dāng)?shù)耐辉鱿拗?。如果見證 gas 成本不變,我們可以將見證大小綁定為又一約 2 MB,并且見證大小的Slack參數(shù)為約 6 倍。對 240 個最新區(qū)塊的調(diào)查表明,即使在 4 倍的 calldata Slack參數(shù)下,這些區(qū)塊中只有 1 個會達到限制!


這顯示了多維 EIP 1559 的一個很好的效果:它會使優(yōu)先費用拍賣的邊緣情況更加罕見,并且更快地清除突增交易。


哪些資源可以多維定價?


我們可以從基礎(chǔ)開始:


  • EVM 執(zhí)行

  • 發(fā)送calldata

  • 見證數(shù)據(jù)

  • 存儲大小增長


有了分片之后,也可以將分片數(shù)據(jù)添加到此列表中。這已經(jīng)給我們帶來了很多好處,能夠支持更多的可擴展性,同時降低突增使用帶來的風(fēng)險。


從長遠來看,我們甚至可以使定價更加精細:


  • 通過讀取與寫入拆分見證

  • 按分支與塊分割見證

  • 單獨定價每個單獨的預(yù)編譯

  • 調(diào)用

  • 每個單獨的操作碼


這樣做的主要價值在于它會增加另一層 DoS 保護:如果每個操作碼僅被分配,例如100 毫秒的最大預(yù)期執(zhí)行時間,那么如果攻擊者發(fā)現(xiàn)一個操作碼或預(yù)編譯的速度降低了 10 倍,他們只能將 900 毫秒的預(yù)期執(zhí)行時間添加到塊中。這與今天形成鮮明對比的是,他們可以使用該操作碼或預(yù)編譯填充整個區(qū)塊,因此任何單個操作碼或預(yù)編譯減速10 倍都可能使攻擊者創(chuàng)建無法在單個間隔及時處理的區(qū)塊。

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    6)炒作緋聞、丑聞、劣跡等;
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5. 不實信息,主要表現(xiàn)為:
    1)可能存在事實性錯誤或者造謠等內(nèi)容;
    2)存在事實夸大、偽造虛假經(jīng)歷等誤導(dǎo)他人的內(nèi)容;
    3)偽造身份、冒充他人,通過頭像、用戶名等個人信息暗示自己具有特定身份,或與特定機構(gòu)或個人存在關(guān)聯(lián)。


6. 傳播封建迷信,主要表現(xiàn)為:
    1)找人算命、測字、占卜、解夢、化解厄運、使用迷信方式治??;
    2)求推薦算命看相大師;
    3)針對具體風(fēng)水等問題進行求助或咨詢;
    4)問自己或他人的八字、六爻、星盤、手相、面相、五行缺失,包括通過占卜方法問婚姻、前程、運勢,東西寵物丟了能不能找回、取名改名等;


7. 文章標(biāo)題黨,主要表現(xiàn)為:
    1)以各種夸張、獵奇、不合常理的表現(xiàn)手法等行為來誘導(dǎo)用戶;
    2)內(nèi)容與標(biāo)題之間存在嚴(yán)重不實或者原意扭曲;
    3)使用夸張標(biāo)題,內(nèi)容與標(biāo)題嚴(yán)重不符的。


8.「飯圈」亂象行為,主要表現(xiàn)為:
    1)誘導(dǎo)未成年人應(yīng)援集資、高額消費、投票打榜
    2)粉絲互撕謾罵、拉踩引戰(zhàn)、造謠攻擊、人肉搜索、侵犯隱私
    3)鼓動「飯圈」粉絲攀比炫富、奢靡享樂等行為
    4)以號召粉絲、雇用網(wǎng)絡(luò)水軍、「養(yǎng)號」形式刷量控評等行為
    5)通過「蹭熱點」、制造話題等形式干擾輿論,影響傳播秩序


9. 其他危害行為或內(nèi)容,主要表現(xiàn)為:
    1)可能引發(fā)未成年人模仿不安全行為和違反社會公德行為、誘導(dǎo)未成年人不良嗜好影響未成年人身心健康的;
    2)不當(dāng)評述自然災(zāi)害、重大事故等災(zāi)難的;
    3)美化、粉飾侵略戰(zhàn)爭行為的;
    4)法律、行政法規(guī)禁止,或可能對網(wǎng)絡(luò)生態(tài)造成不良影響的其他內(nèi)容。


二、違規(guī)處罰
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