探索EIP-4844 Blob市场预确认机制及其未来发展趋势

长话短说

我们对新兴的EIP-4844 blob市场进行了深入研究。这个市场的运作机制与EIP-1559的gas定价方式有相似之处，但也有其独特之处。它专门为区块链开发者设计了小费机制，但并未鼓励他们预留blob交易空间，这可能导致blob交易体验不够稳定，也给预留区块空间带来一定挑战。

研究发现，虽然blob交易容量较大（约125kB）且成本低于同等大小的传统交易数据，但它们显著增加了以太坊区块的体积。这意味着blob交易为区块创造了额外的竞价空间。利用这个新市场的容量，我们能够满足当前rollup的数据需求，同时将标准区块空间的gas成本降低15-20%，为miner extractable value（MEV）机会的开发提供了更大空间。

我们还注意到，在网络活动激增期间，blob交易可能会显著减慢区块广播速度，甚至可能降低数千倍。这种情况可能迫使区块构建者在参与MEV-Boost时，需要更加审慎地评估blob交易，以保持竞争力的出价。我们认为”预确认出价”策略可以有效缓解这些挑战，通过blob预确认来提升EIP-4844的效能，为第二层（L2）用户提供更好的交易体验，同时为rollups提供稳定的备选交易方案。

我们计划在Holesky测试网络上开展实验，收集区块构建者的数据，并通过MEV-Commit机制确保blob预确认的成功。我们诚挚邀请PBS实验的参与者加入我们的研究。

介绍

EIP-4844通过引入全新的blob市场，为以太坊带来了数据可用性的重大扩展。这个市场采用了类似于EIP-1559的机制来设定和销毁基础blob Gas费。然而与type2交易不同，blob市场缺乏直接出价以获得区块构建者优先处理的方法。这种情况下，没有优先费用就难以精确设定blob包含的价格。此外，包含blob的区块由于体积巨大，在网络中的传播速度预计会更慢。如果区块构建者接受太多blob，他们将面临更高的区块重组风险。因此在MEV高峰期，理性的构建者可能会选择不包含blob以保持构建速度。

我们启动了关于blob区块构建和mev-boost数据收集的工作，同时开展了基于mev-commit的blob预确认提供者实验，并邀请社区中的rollups、中继、区块构建者和提案者参与。我们的研究表明，L1层的blob预确认能够提升blob市场的效能，不仅能为L2用户带来更好的交易体验，还能在MEV环境日益复杂的情况下为rollups提供可靠的包含机制，为以太坊构建更加稳健、以rollup为核心的未来。

了解Blob市场

Blob交易

EIP-4844引入了一种称为blob交易的type3交易。这种交易在传统意义上进行了扩展，加入了Blob数据、KZG承诺和验证机制。Blob交易的数据容量远超过普通以太坊交易，大约为125kB，且其成本也大大低于同等数据量的calldata使用成本。传统的calldata对每个非零字节收取16个gas，而blob数据的每字节成本仅为1.04个gas，并且具有固定的gas消耗上限——131,072个gas。

Blob的Gas定价机制

Blob交易采用类似于EIP-1559的机制来定价基础Gas，但与EIP-1559主要关注目标Gas消耗量不同，Blob的Gas价格更侧重于目标Blob数量。具体来说，每个区块的目标Blob数量设定为3（相当于0.375MB），上限为6（即0.75MB），而最低的基础Gas价格定为1wei。

用户提交Blob交易时需要设定愿意支付的最高基础Blob Gas费用（max_fee_per_blob_gas），这部分费用将被完全销毁。这一设定与type0和type2交易中的最大费用（max_fee_per_gas）相似。如果用户想通过支付额外费用来提高交易处理优先级，还需要设置最大优先费用（max_priority_fee）。但需要注意的是，这个最大优先费用只适用于非Blob部分的Gas费用，目前还没有直接的方法为Blob交易中的优先权支付小费。

Blob市场容量

通过分析2023年1月至2024年1月期间以太坊rollup交易数据，我们对blob市场容量进行了评估。虽然blob市场仍处于发展初期，但通过对2023年数据的分析，我们对其未来潜力有了预见。分析显示，在交易量达到峰值时，blob市场仍能顺畅处理所有rollup产生的数据，且不会引起基本gas价格上涨。这证明了blob市场在数据处理方面的出色能力，能够有效支持大量数据需求，同时保持较低成本。

图：base blob gas 每区块

虽然Rollups向以太坊发送的数据量在增加，但我们发现大部分区块的数据量仍低于预期目标，这保证了blob gas成本依然较低。

图：颜色越浅，代表着打包特定数量blob的区块被构建的次数越多。

关键在于，这表明在blob市场中存储数据（calldata）的费用将显著下降（降低了16倍），同时gas价格也将更加经济（以wei计价，而非gwei），这样Rollups在两方面都节约了额外成本。

Blob市场不仅轻松满足当前Rollups对数据可用性的需求，还有助于扩大非Blob市场区块的容量。这样做可将gas成本降低15-20%。较低的gas费用增强了用户、开发者和验证者的出价能力，并创造了新的最大可提取价值（MEV）机会。在EIP 4844实施前，这些机会因成本问题而难以实现。

图：EIP-4844对标准区块空间的影响（基于2023年数据）

Rollup需要更多数据可用性

在以太坊区块链中，Rollups是消耗gas最多的一类应用，对区块空间需求产生了显著影响。2023年，Rollups在以太坊上储存的交易数据量达到了前所未有的高度。

图：保存在以太坊上的calldata创历史新高

日均图表显示，rollup开始占据它们所在每个区块的15%以上，直接影响了其他用户的使用价格。

在某些极端情况下，这种情况可能进一步恶化。例如，2023年12月的铭文热潮导致交易量过大，使Arbitrum的定序器离线约一小时。当Arbitrum序列器恢复并处理积压数据时，其占用的区块空间大幅增加，导致gas价格飙升至140 gwei以上，消耗了所有区块中高达90%的gas，使网络在数小时内对大多数用户不可用。

在下一节中，我们将讨论即使在没有这种需求激增的情况下，时间博弈和审查可能如何影响这个市场。

Blob市场面临的挑战：审查

Blob交易的广播

EIP-4844规范将每个信标区块的带宽需求最多增加约0.75 MB，相当于42m gas，以便每个区块能够额外容纳最多6个blob。与永久存储的calldata相比，blob在信标节点上的存储时间较短（截至2024年2月，存储期限为18天），目的是控制网络存档状态的体积增长。

此外，网络中的blob交易呈现出两种形态：对区块构建者而言是blob交易；对验证者而言则是附加数据（blob sidecar）。采用blob sidecar设计确保了与未来技术的兼容性。

blob必须先在执行层传播，才能在共识层广播。这意味着决定是否包含某个blob的权力实际上掌握在构建者手中，而非验证者。只有在特定情况下，如通过mev-boost动态确定提交的证明或承诺不合规时，提案者才能排除blob交易。

图：执行验证由构建者进行，共识验证由验证者进行

区块构建者的视角

最近关于验证者”时间博弈”的研究强调了延迟优化可以策略性地使节点运营者通过延迟区块提议来最大化利润。作者指出这对链的健康有害。Blob交易通过增加不同数量的延迟（当blob sidecar进行广播时）进一步复杂化了这个博弈。

Blob交易相当于最大可能的交易大小类型。因此，携带这些交易的区块传播速度较慢，使得区块构建者在赢得mev-boost竞标方面的竞争力较弱。这激励区块构建者暂时甚至无限期地审查blob，以便他们可以以更高频率提交mev出价。

ethpanda团队一直在使用Xatu在测试网上对真实世界的延迟进行测试。他们在全球多个地点（NYC、FRA、BLR、SYD）设置了观察器，使用不同的以太坊共识客户端（Prysm、Nimbus、Lodestar和Lighthouse）来测量现实世界的延迟。2024年2月20日Holesky Blob数据快照显示，在整个mev流水线中产生了大量延迟。

区块构建者赢得mev-boost竞标拍卖后，提议者必须等待blob sidecar广播，然后才能验证打包在区块中的blob。下表显示，在样本量为800个blob sidecar的情况下，单个blob sidecar广播的最短时间约为400毫秒

表1. Blob广播时间vs单个slot包含的blob数量

图：数据量小是造成本数据集所描述的一些反直觉观察结果的原因之一

下表展示了当等待更多blob sidecar到达时的延时差异。表中50%的百分位数（p50）表明，携带2个blob的区块和携带6个blob的区块之间的延迟差异约为225毫秒。

表2. 基于区块分组的blob sidecar总量中，第一个到达和最后一个到达的blob sidecar之间的时间差异

这种blob广播延迟会给区块构建者带来额外的区块重组风险，当他们用blob填满自己的区块时，经济收益却微乎其微。构建者可能会选择排除/审查blob交易，以避免潜在的重组。如果区块包含大量mev，经济理性的构建者需要通过rollup网络来适当补偿这种风险。

关于Blob市场打包竞价的用户体验

在这篇关于验证者时间博弈研究的论文中指出，在mev-boost竞价过程的后期，更大的出价与更大的区块相关。随着出价和gas price上升，在后续的slot中会销毁更大份额的ETH。如果base fee增加，而mev提取量保持不变，构建者对提议者未来收入的出价空间就会减少。

预期的blob市场中，容量超过当前需求。被销毁的blob base fee将保持在非常小的数量级，即几十或几百wei。了解这一点对rollup来说至关重要：即便支付了足够的base fee，它们的blob交易也可能不会被打包。Blob市场base fee低意味着blob交易需要出价高出许多倍，才能激励构建者打包这类交易。在这种情况下，blob交易将不得不以更高的费用重新提交，导致用户体验不佳。

此外，由于EIP-4844下的初始blob市场没有打包小费机制（比如blob priority gas fee这样的东西），这进一步加剧了用户体验问题，因为rollup无法直接出价竞争打包blob交易的空间。

我们来看一个交易示例，假定blob base gas fee为10 wei，计算出相同数据量的blob开销。需要注意的是，这个例子假定有一个有效的打包竞价机制，可以对blob空间进行竞价。

这是一个交易示例：

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 ETH

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

计算得出的结论是，如果rollup使用blob市场，由于blob base fee较低，它们可以提交的出价可能会增加100倍，同时还能节省150倍以上的成本。较低的blob baseFee将使rollup在节省开销的同时，还能给出更具竞争力出价。打包费用需要与区块中现有的mev机会一样具有竞争力，以补偿构建者面临潜在的重组风险，因此即使出价高出100倍也可能不够。这是在没有blob预确认的情况下。

通过mev-commit实现blob预确认

在这种时间博弈中，blob预确认的主要作用是让一些被预确认的blob在mev流水线上可用。通过mev-commit，每个预确认提供商对交易作出自己的承诺。然后，提供商可以将这些数据授权给其他参与者（例如区块构建者、中继、定序器）。在MEV流水线上其他参与者可用的预确认数据允许区块构建者并行发送匹配的执行负载。这一概念可以被利用来创建预确认的blob打包列表，或者由中继协作构建type3区块空间。

因为提前得知预先确认的blob，区块构建者可以在其slot开始前就构建未来携带blob的区块。这种做法为定价提供了依据，并为构建一个强大的期货市场打下了基础。而该市场将能为rollup提供更可靠的交易打包体验，并使得区块空间价格更加稳定。此外，mev-commit的预确认竞价为rollup提供了更可靠的价格发现机制，因为rollup可以实时更新其预确认竞价，而无需重新提交整个blob交易。

最后，捆绑blob和使用预确认竞价机制可以让rollup们建立联盟。预确认竞价可以应用于捆绑的blob交易或聚合的blob中，允许rollup之间共享竞价能力和打包空间，帮助促进以太坊blob市场走向稳定和继续发展。

结论

总的来说，我们的研究表明，rollup的经济性正在改善，而新市场的出现则需要考虑更多因素，包括时间博弈和缺乏小费机制带来的影响。对于我们强调的问题，现在就进入解决方案阶段还为时过早，但由于mev-commit已在Holesky测试网上激活，我们可以很容易地与PBS行为实体一起进行实验。Primev将收集blob对区块构建和提议者延迟的影响的相关数据，并希望了解潜在的行为模式。

虽然经济性和用户体验是预确认Type2交易的主要驱动力，但在EIP-4844下，rollup和以rollup为中心的以太坊生态系统的交易打包体验、可靠性和稳定性将成为预确认blob的重要原因。我们还将尝试使用blob预确认中继器，它可以利用blob预确认和区块构建者协调来改善Holesky测试网上的blob sidecar广播延迟问题。我们邀请社区参与这项实验，因为它将为整个社区提供潜在的解决方案。

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