交易费用机制作为区块链生态中的重要组成部分，正在塑造区块生产者在用户与底层协议之间的中介角色。区块生产者不仅需要决定哪些用户能够使用链上稀缺资源，还要确定这些资源的使用价格。以太坊采用的EIP-1559费用机制通过动态调整每个区块的基础费用，为用户设定了必须支付的最低gas费用。当网络拥堵时，用户还可以选择支付额外的”优先费用”来激励区块生产者优先处理自己的交易。
Maryam Bahrani、Pranav Garimidi和Tim Roughgarden在其最新论文《后MEV世界中的交易费用机制设计》中深入探讨了嵌入式费用市场的概念。论文特别关注了搜索者在用户与区块生产者之间的中介作用，以及他们如何通过原子交易捆绑的形式向区块生产者提供”提示”。这些交易费用市场的运作核心在于最大化MEV（最大可提取价值）这一目标。
在当前架构下，用户通过生成”操作”而非传统交易来表达需求。这些操作由专门的”打包者”收集并打包成协议可读的交易格式。这种机制使得在EIP-1559框架下，打包者实际上成为了链的直接用户，而真正的终端用户必须通过打包者的中介才能将其操作包含在区块链上。这种现象可以被视为区块共同创建这一更广泛问题的一部分，与构建者/搜索者角色以及包含列表机制密切相关。
确保这些交互过程的透明度至关重要，这能防止用户在通过打包者中介时承受不必要的认知负担或面临被剥削的风险。同时，在某些场景下，用户确实能够从打包者的中介服务中获益，特别是当成本分摊机制能够为用户带来更大效益时。
模型构建
ERC-4337中的打包机制
当用户希望通过打包者在区块链上执行特定活动时，他们会发出一个用户操作（UserOp）。这个操作通常源自用户与去中心化应用（DApp）交互后的智能合约钱包。打包者在收到广播的UserOp后，会决定是否将其纳入一个打包中。这个打包本质上是一个包含多个UserOp数据的元交易，由打包者提交给区块生产者等待区块包含。
打包被纳入区块后的执行流程包括几个关键步骤：首先是消耗21,000 gas的预验证阶段，设置必要的执行跟踪变量；随后进入操作循环，每个UserOp都会依次经历验证步骤和执行步骤。验证步骤检查操作合法性，而执行步骤则完成操作的核心功能。这种架构设计使得预验证成本能够被所有参与用户分摊，而打包者需要确保从用户处获得的补偿能够覆盖其支付给区块生产者的全部费用。
费用市场模型
我们建立了一个与传统费用市场模型保持一致的框架。用户通过出价表达其操作被打包的意愿，这些操作被收集在内存池中等待处理。EIP-1559引入的基础费用成为打包者必须承担的保留价格，同时打包者还需支付预验证gas费用。打包者的成本函数需要考虑这些链上成本，类似于区块生产者面临的交易包含决策问题。
ERC-4337协议还支持更高级的成本分摊机制。例如，当多个操作使用相同签名方案时，打包者可以进行签名聚合，用单个链上验证替代多个独立验证。这种优化虽然增加了打包者的链下计算成本，但能显著降低链上gas消耗。我们建立了相应的聚合成本函数模型，同时考虑了数据发布成本等潜在影响因素。
费用市场机制设计
我们正式定义了打包级费用市场相关的核心概念。打包级分配规则决定了在当前市场条件下哪些用户操作会被纳入打包；支付规则则确定了每个被包含用户需要支付的费用；用户和打包者的效用函数分别刻画了双方的经济激励。一个设计良好的交易费用机制应该确保短视打包者有动力遵循分配规则的建议。
更复杂的情况是打包者可能创建多个打包。这时分配规则需要将操作分配到不同的打包集合中，相应的支付规则和效用函数也会变得更加复杂。这种多打包场景下的机制设计需要考虑更精细的成本分摊策略。
打包者博弈分析
区块生产者对交易包含收取的费用μ反映了添加交易的机会成本，如增加的传播延迟和重组风险。在权益证明机制下，尽管协议安排了足够的区块传播时间，但时间博弈导致的”最后一刻”传播动态使得这个参数尤为重要。
区块级和打包级的成本分摊存在本质区别。区块级交易不需要了解区块内其他交易的情况，而打包级的间接成本不再是简单的线性关系，固定成本可以通过多笔交易分摊。如果操作聚合成本在交易数量上呈现非线性特征，就可能实现更复杂的成本分摊方案。
这引发了一个有趣的博弈场景：打包者希望用户按照最坏情况（即自己是打包中唯一用户）来出价，承担全部间接gas费用。用户实际上需要设置三个关键参数：maxPriorityFeePerGas、maxFeePerGas和preVerificationGas。其中preVerificationGas是用户调节出价的主要手段，用于补偿打包者的固定成本分摊。
这种交互可以建模为一个两阶段博弈：用户首先提交操作和参数承诺，打包者随后决定如何打包这些操作。即使用户知道同时参与的市场用户数量，打包者仍可能通过威胁单独打包每个用户来迫使他们按最坏情况出价。这种威胁虽然可能缺乏可信度，但由于用户无法确知实际市场状况，仍会导致低效结果。
更复杂的模型可以考虑贝叶斯情形，用户基于对市场参与者数量的概率分布来决策。这种情况下可能出现次优均衡，如用户低估市场参与者数量导致打包者无法收回成本而拒绝打包，最终所有用户效用归零。
未来研究方向
打包者博弈揭示了用户在寻求链上包含时面临的复杂分配问题。未来的研究需要探索改善用户体验的方法，防止用户向信息优势的打包者支付过高费用。深入理解连接用户、打包者和区块生产者的市场结构将是关键研究方向。
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