EIP-4844中的审查、延迟和Blob预确认

Blob 市场中的审查、延迟和预确认

Primev

🙏 特别感谢 @terencechain 的审阅，@BertKellerman 的见解，以及 @ethpandaops 的 Holesky 数据。

TL;DR

• 我们的研究深入探讨了新兴的 EIP-4844 Blob 市场，该市场的运作方式类似于 EIP-1559 gas 定价，但缺乏直接的区块构建者小费机制来包含 Blob，这可能会导致不可靠的 Blob 交易体验和包含挑战。

• 我们注意到，虽然 Blob 交易很大（~125 kB），并且比等效的 calldata 便宜，但它们会显着增加以太坊区块的大小，但会为区块带来增量的竞标能力。

• 我们证明，这个新市场的容量吸收了当前 rollup 数据需求，并将标准区块空间 gas 成本降低了 15-20%，从而释放了低成本的 mev 机会。

• 我们观察到，Blob 交易可能会在网络活动增加时将区块传播速度降低数百毫秒，这可能会导致区块构建者审查 Blob，以保持在 mev-boost 中的竞争性竞标。

• 我们评估，“预确认出价”可以缓解这些挑战，并且 Blob 预确认可以增强 EIP-4844 的功能，从而为 L2 用户提供增强的交易体验，并为 rollup 提供稳定的包含体验。

• 我们将在 Holesky 测试网上进行实验，收集区块构建者数据，并使用 mev-commit 设置中继作为 Blob 预确认提供商，我们邀请 PBS 参与者参与。

介绍

EIP-4844 通过引入 Blob 市场扩展了以太坊的数据可用性能力。这个新兴市场使用类似于 EIP-1559 gas 价格机制来定价和燃烧 Blob 基本 gas 费用。但是，与 type2 交易不同，没有直接的方式来为 Blob 市场中的包含竞标构建者小费。缺乏优先费用使得难以准确地为 Blob 包含定价。此外，由于 Blob 是以太坊中一些最大的交易，预计包含 Blob 的区块在网络中的传播速度会更慢。如果构建者在一个区块中接受许多 Blob，他们目前面临着更高的区块重组风险，并且一个经济上理性的构建者会选择在某些时候审查 Blob 以保持较低的区块构建延迟，这可能与 mev 峰值相关。

我们提出了一个与 Blob 相关的区块构建和 mev-boost 数据收集工作，以及一个使用 mev-commit 的 Blob 预确认提供商实验，并邀请 rollup、中继、区块构建者和提议者的社区参与。我们对 EIP-4844 中与 Blob 相关的行为的见解表明，L1 Blob 预确认可以增强 Blob 市场的能力，从而为 L2 用户提供更好的交易体验，为在新的 mev 条件下为 rollup 提供可靠的包含，以及为以太坊提供更稳定的以 rollup 为中心的未来。

了解 Blob 市场

Blob 交易

EIP-4844 引入了一种称为 Blob 交易的 type3 交易 (tx)。携带 Blob 的交易就像一个常规交易，但使用 Blob 数据、KZG 承诺和证明进行了增强。与标准以太坊 tx 相比，Blob 非常大（~125 kB），并且比等效数量的 calldata 便宜得多。calldata 的定价为每非零字节 16 gas，并且大小可变，而 Blob 数据的定价为每字节 1.04 gas，并且具有 131,072 gas 的固定大小。

Blob Gas 机制

Blob 基本 gas 定价 具有类似于 EIP-1559 的拥塞费机制。主要区别在于 Blob gas 是目标 Blob 计数，而 EIP-1559 是基于目标 gas 利用率。目标 Blob 计数为 3 (0.375 MB)，最大值为每个区块 6 (0.75 MB)。最小 Blob 基本 gas 设置为 1 wei。

当提交 Blob 交易时，发送者将提交一个 max_fee_per_blob_gas，作为他们愿意为基本 Blob gas 费用支付的最高价格，所有这些费用都会被燃烧。max_fee_per_blob_gas 类似于 type0 和 type2 交易中的 max_fee_per_gas。如果用户想要提交额外的费用来激励包含，那么他们还将提交一个 max_priority_fee。但是，max_priority_fee 仅涵盖交易的非 Blob gas 部分。这使得没有直接的方式向构建者提交包含小费。

Blob 市场容量

在本节中，我们对 2023 年 1 月至 2024 年 1 月的历史 rollup 活动执行回溯测试，以证明 Blob 市场的容量。我们专注于以太坊上最活跃的 rollup 的交易，并使用历史数据来模拟实时的 Blob 市场。虽然这个市场正在积极增长，并且尚未在主网上线，但我们使用 2023 年全年的历史数据 来模拟其潜力。

根据 type3 tx 区块空间上使用的历史 rollup calldata 活动，我们看到 Blob 市场价格可以轻松吸收所有 rollup 容量，而不会使 Blob 市场价格超过最小 Blob 基本 gas。

每个区块的基本 blob gas

虽然 rollup 正在向以太坊发布更多数据，但大多数区块仍然低于目标，这确保了 Blob gas 价格保持在较低水平。

较浅的颜色表示构建包含特定数量的 blob 的区块的次数更多。

💡 这意味着，除了 blob 市场中的 calldata 成本将更低（16 倍的因子）之外，gas 价格也会便宜得多（wei vs gwei），这转化为 rollup 的两层额外成本节省。

Blob 市场不仅可以轻松地吸收当前 rollup 数据可用性需求，还可以释放非 Blob 市场中的区块空间，从而将 gas 成本降低 15-20% 以上。降低 gas 成本会成比例地增加用户/搜索者、构建者和验证者的竞标能力，并释放 EIP 4844 之前定价过高的新 mev 机会。

使用 2023 年数据，EIP 4844 对标准区块空间的影响。

Rollup 需要更多数据可用性

Rollup 对区块中使用的 gas 量有重大影响，并且它们是当今以太坊区块空间的最大 gas 用户类别。在 2023 年，rollup 在以太坊上存储了创纪录数量的交易数据，如下所示：

以太坊上保存的 Calldata 处于历史最高水平。

下面的每日平均图表显示，rollup 开始占用其所在每个区块的 15% 以上，直接影响其他用户的价格。

在黑天鹅需求情况下，这可能会进一步加剧。最近在 2023 年 12 月，铭文垃圾邮件使 Arbitrum 排序器离线 约一个小时，原因是交易量过大。当 Arbitrum 排序器恢复运行并开始发布保存状态的积压时，排序器垄断了区块空间，导致gas 价格飙升至 140 gwei 以上，并消耗了整个区块中 90% 以上的 gas，使得网络在几个小时内对大多数用户来说都无法使用。

在下一节中，我们将阐述即使在没有此类需求高峰的情况下，时间游戏和审查制度也可能如何影响这个市场。

Blob 市场挑战：审查

Blob 传播

EIP-4844 将每个信标区块的带宽要求增加了最多约 0.75 MB，即 42m gas，以便在每个信标区块中额外容纳最多 6 个 blob。与永久存储的 calldata 不同，blob 在信标节点中仅保留一段较短的时间（截至 2024 年 2 月为 18 天），以保持网络存档状态的增长可管理。

此外，Blob 交易有两种网络表示形式 - 作为 Blob tx 到区块构建者，以及作为 Blob sidecar 到验证者。Blob sidecar 出于向前兼容性目的而存在。

Blob 必须首先通过执行层传播，然后才能通过共识层。这意味着构建者，而不是验证者，对 blob 包含 拥有最终决定权。 提议者只能在 mev-boost 动态下，根据承诺或证明无效性排除 Blob 交易。

执行验证由构建者完成。共识验证由验证者完成。

区块构建者的角度

最近关于验证者时间游戏的研究 强调，延迟优化可以通过延迟区块提议，从战略上使节点运营商受益，从而最大化利润。作者解释说，这不利于链的健康。当 Blob sidecar 传播 时，Blob 交易通过添加可变数量的延迟，进一步使时间游戏复杂化。

Blob 交易相当于可能的交易最大尺寸。因此，包含这些交易的区块传播速度可能会更慢，从而使区块构建者在赢得 mev-boost 出价时竞争力较弱。因此，这会激励区块构建者暂时甚至无限期地审查 blob，以便他们可以更高频率地 提交 mev 出价。

ethpanda 团队一直在使用 Xatu 在测试网上进行实际延迟测试。哨兵放置在纽约、法兰克福、班加罗尔和悉尼地区，以使用共识客户端 Prysm、Nimbus、Lodestar 和 Lighthouse 来表示实际延迟测量值。2024 年 2 月 20 日，包含 Holesky Blob 数据的快照表明，整个 mev 管道中会产生大量的延迟。

在区块构建者赢得 mev-boost 出价拍卖后，提议者必须等待 Blob sidecar 传播，然后才能验证区块中包含的 Blob。下表显示，在 ~800 个 Blob sidecar 的样本中，单个 Blob sidecar 的传播最短时间约为 400 毫秒。

表 1. 每个 slot 的 blob 传播与 blob 数量

小数据大小导致此数据集中描述的一些违反直觉的观察结果

下表显示了等待更多 Blob sidecar 到达时的延迟差异。第 50 个百分位数 (p50) 表示 2 个 Blob 区块和 6 个 Blob 区块之间的延迟差异约为 225 毫秒。

表 2. 按区块中 blob sidecar 总数分组的第一个和最后一个 blob sidecar 之间的时间差

这种 Blob 传播延迟会给区块构建者带来额外的区块重组风险，因为他们用 Blob 填充区块，而几乎没有经济收益。构建者可以选择排除/审查 Blob 交易以避免潜在的重组。如果一个区块包含大量的 mev，那么经济上理性的构建者需要得到 rollup 的适当补偿，以承担这种风险。

关于 Blob 市场包含竞标用户体验

验证者时间游戏研究 指出，在 mev-boost 竞标过程中，更大的出价与更大规模的区块相关联。随着出价和 gas 价格的上涨，随后的 slot 中会燃烧更多的 ETH。如果基本费用增加，而 mev 提取保持不变，则构建者可用于竞标提议者未来收入的金额就会减少。

在预期的 Blob 市场中，容量超过当前的需求，因此被燃烧的 Blob 基本费用将保持非常小，只有几十或几百 wei。对于 rollup 来说，认识到他们的 Blob 交易可能无法包含仍然至关重要，即使已经支付了足够的基本费用。低基本费用 Blob 市场意味着 Blob 将需要竞标高出许多倍才能激励构建者包含这些交易。在这种情况下，必须以更高的费用重新提交 Blob 交易，从而导致糟糕的用户体验。

此外，由于 EIP-4844 下的初始 Blob 市场将没有包含小费机制（例如，Blob 优先级 gas 费用），因此这进一步加剧了用户体验问题，因为 rollup 无法直接竞标 Blob 交易。

我们来看一个示例交易，并假设为 10 wei 基本 Blob gas 来计算等效的 Blob 成本。请注意，此示例假设存在有效的包含竞标机制，以便首先能够竞标 Blob 空间。

💡 这是一个示例交易：

Calldata - 129,998 字节（129429 个非零字节）~ 2,094,140 gas，以 10.56 gwei 的价格使用（10.55 gwei 基本价格 + .01 gwei 优先级费用）= .022 ETH

Blob - 128,000 字节 ~ 131,072 gas，以 1 gwei 的价格使用（10 wei 基本价格 + .99999999 gwei 优先级费用）= 0.000131072 ETH

该计算得出结论，如果 rollup 使用 blob 市场，由于较低的 blob 基本费用，他们可以提交潜在的 100 倍更大的出价，同时仍然节省超过 150 倍的成本。 较低的 Blob baseFee 将允许 rollup 提供更具竞争力的包含出价，同时仍然节省成本。包含费用需要与区块中现有的 mev 机会竞争，以补偿潜在的构建者重组风险，因此即使竞标高出 100 倍也可能不够。也就是说，在没有 blob 预确认的情况下。

使用 mev-commit 进行 Blob 预确认

在这种时间游戏中，blob 预确认的主要作用是列出一个提供商预先确认的 Blob 列表，在整个 mev 管道中可用。在 mev-commit 上，每个预确认提供商都会发布他们自己对 tx 的承诺。然后，提供商可以将此数据的访问权限授予其他人（例如，区块构建者、中继、排序器）。mev 管道中其他参与者对预确认列表的数据可用性允许区块构建者并行发送匹配的执行负载。可以利用这个概念来创建预先确认的 Blob 包含列表，或者由中继协同构建 type3 区块空间。

凭借对预确认 Blob 的高级了解，区块构建者可以在他们的 slot 开始之前开始构建包含 Blob 的未来区块。这创建了一个定价基础，并为一个强大的期货市场奠定了基础，该市场为 rollup 提供了更可靠的包含和区块空间价格稳定性。此外，mev-commit 预确认出价为 rollup 提供了一个更可靠的价格发现机制，因为 rollup 可以实时更新他们的预确认出价，而无需重新提交整个 Blob tx。

最后，捆绑 Blob 并使用预确认出价允许 rollup 建立联盟。预确认出价可以应用于 Blob tx 的捆绑包或聚合 Blob，允许 rollup 与其他 rollup 共享他们的竞标能力和包含，从而帮助稳定和发展以太坊 Blob 市场。

结论

总而言之，我们表明 rollup 的经济状况正在好转，同时出现了一个新的市场，其中包含从时间游戏到缺少小费机制的额外考虑因素。虽然对于我们强调的问题跳到解决方案阶段还为时过早，但由于 mev-commit 在 Holesky 测试网上处于活动状态，我们可以轻松地与 PBS 参与者一起进行实验。Primev 将收集关于 Blob 对区块构建和提议节点延迟的影响的数据，并希望揭示关于潜在行为模式的见解。

虽然经济和用户体验是预确认 type2 交易的主要驱动因素，但看起来在 EIP-4844 下，rollup 以及以 rollup 为中心的生态系统的包含、可靠性和稳定性将成为预确认 Blob 的重要原因。我们还将尝试使用一个 Blob 预确认中继，该中继可以利用 Blob 预确认和区块构建者协调来提高 Holesky 测试网上 Blob sidecar 延迟传播。我们邀请社区联系并参与此实验，因为它将为整个社区提供一个潜在的解决方案。

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