簡介：我的交易爲什麼沒被處理？

在Solana上，一筆交易從用戶發起到最終被區塊鏈確認的過程可能相當復雜。即便交易已經成功送達當前的區塊生產者，它還是需要在有限的區塊空間中與其他交易競爭位置。簡單地按照先來後到的原則處理交易，會激勵無意義的垃圾交易，同時可能會擋住普通用戶的重要交易。因此，我們需要引入一種新的費用機制。

優先費用能解固難題嗎？

許多人可能認爲，通過優先費用就能解決上述問題。但實際上，對於大多數用戶而言，這並非解決之道。

設想這樣一個情境：你想去你所在城鎮的一家只有100個座位的電影院，但這家電影院採取了一種非傳統的售票方式：他們不會公開票價。相反，你需要告知他們你願意支付的金額（比如說50美元）。如果需求高，至少有100人出價高於你，那麼你就買不到票了。如果需求低，你就能買到票——但即便電影院幾乎空無一人，你也要支付你所報的50美元。更復雜的是，你必須在離家出發前就告知電影院你願意支付的金額。很明顯，在這樣的系統下買票，對於大多數人來說是一種極其糟糕的體驗。對於那些有錢有閒能夠準確預測票價的人來說，盡管可以通過安裝監控設備、收集數據等方式來提高買票的成功率，但對於普通想要觀影的觀衆而言，這種體驗極其糟糕。當電影院一票難求時，許多人可能幹脆放棄嘗試。

同樣的，對於Solana交易所需的實際優先費用的預測同樣充滿挑戰，它會隨着網路擁堵情況大幅波動。在網路高度擁堵時，基於最近平均值來估計所需費用的錢包，很可能會過高估計，使用戶支付了不必要的高額費用。而且，即便支付了高額的優先費用，由於多線程持續區塊生產的特性，交易仍有可能未被即時處理。雖然理論上優先費用能夠實現區塊空間的最優分配，但在實踐中卻往往不盡人意。幸運的是，我們有辦法可以解決這些問題，最終能爲大多數用戶帶來更低成本、更高成功率的交易體驗。在我們深入探索解決方案之前，讓我們先來了解一下我們試圖優化分配的資源——區塊空間——的一些特性。

區塊空間：供給固定，需求劇烈波動

olana的交易由一個去中心化的驗證者網路來獨立驗證和執行。鑑於這些驗證者所擁有的計算資源是有限的，Solana對每個區塊可用的計算資源（以計算單元（CU）衡量）設定了上限。當對區塊空間的需求激增，超出有限的供給時，必須在衆多競爭交易中合理分配這一稀缺資源。

從某種角度來看，通過定價機制可以實現區塊空間的市場化分配；提交者如果認爲某筆交易對他們來說價值更高，就會願意爲此支付更高的價格。然而，當用戶無法知曉區塊空間的具體價格時，這種機制就失效了！正如前文討論，僅依賴優先費用會使大多數用戶難以預估交易成本，同時也無法確保交易順利進行。其他區塊鏈網路通過引入交易費機制來解決此問題（例如，以太坊的EIP-1559，以及雪崩和Penumbra的多維費用機制）。這些費用機制提供了一種易於預測的基礎費用，作爲進入網路的“門檻費”，大致反映了交易被接納的真實成本。

回顧：Solana目前的費用結構

Solana目前採用兩種費用機制：基礎費和優先費。基礎費可以被看作是進入網路的“門檻費”，而優先費則像是給驗證者的額外小費，以促使其優先處理某一筆交易。Solana對每個籤名（通常每筆交易一個）收取固定的5000 lamports作爲基礎費。這意味着，無論是進行簡單轉帳的用戶、玩耍計算密集型鏈上遊戲的用戶，還是試圖抓住復雜MEV機遇的搜索者，都需要支付同樣的基礎費。因此，當前的基礎費用並沒有準確反映一筆交易的資源消耗（或經濟學中所說的“外部性”），可能導致區塊空間的使用效率不高。

舉個影院的例子，如此一來，不論是購買1個座位的觀衆還是購買全部100個座位的觀衆，所需支付的基礎費用均相同。

爲什麼引入基礎費用制度？

基礎費用的設計原則是根據消耗的資源量來確定，目前主要以計算單位（CUs）爲衡量標準，同時也可能涉及帳戶訪問等其他資源類型。我們旨在爲用戶提供一個更可預測的參與成本，這需要通過動態調整基礎費用來實現。雖然設定合適的費用標準充滿挑戰（衆多學術研究，包括我們自己的，都在努力尋找解決方案），但每個經歷過網路擁堵導致交易失敗的用戶都會明白，確保費用設定的合理性對於網路的健康成長至關重要。

實際上，許多用戶在提交交易時，對於應支付的優先費用感到不確定。支付過多，意味着不必要的額外開銷；支付不足，則交易可能無法被執行。相對於優先費用，基礎費用讓用戶僅需支付當前的標準費用。我們期望基礎費用能夠真實反映執行交易的實際成本。在此，我們假設所有交易都能進入調度隊列，但最終是否能被包含在有限的區塊空間中，還需取決於包括計算力和帳戶訪問在內的資源競爭。在需求高漲的時期，不可能所有交易都被執行。本文旨在探討如何通過動態基礎費用制度來解決網路擁堵問題，以實現更穩定、可預測的交易執行。

關於優先費用和MEV的補充討論

優先費用在某種程度上可以被理解爲爲搶佔有限機會而支付的費用，這類機會的限制並非來自資源消耗。例如，當兩個操作者同時提交一筆清算特定債務的交易時，只有首個被區塊確認的交易能成功執行清算操作。因此，優先費用往往是爲了交易的先後順序而支付，而不單單是爲了交易能夠被執行。盡管本文主要討論基礎費用和交易執行，但通過優先費用搶佔最大可提取價值（MEV）的策略也是值得關注的議題，更多相關討論可參見Solana上的MEV研究。

最優塊

在我們探討如何設定基礎費率之前，先來想象一個理想中的區塊選擇機制：設想有一個全能的網路設計師，能夠挑選出能最大化用戶福利的交易進行區塊打包，這裏的用戶福利指的是交易被包括進區塊所帶來的總效益或滿意度，同時還要扣除網路資源消耗的成本，這一切都在遵守交易約束（如智能合約約束、計算上限等）的前提下進行。實際上，用戶的福利是網路設計者無法知曉和衡量的，而且網路設計者也不會真的去構建區塊。盡管如此，我們可以把這個設想作爲構建理想區塊的思維基準，即從達到調度器的交易中構建出最理想的區塊。我們的目標是設計一個接近這一基準的費用機制。

盡管這種理想的區塊構建機制在實際中是不可能實現的，我們卻可以設計一個可行的等效機制。這個機制的目標是找到一種資源定價方式，能夠最小化網路效益和用戶效益之間的差距。通過正確設置資源價格，使得網路的資源成本與用戶及驗證者獲得的效益實現精確平衡，即使網路並不了解這種效益是什麼，用戶也不會明確表達它。因此，這些價格最終將引導產生平均而言“理想”的區塊。因此，我們的關注點僅在於如何設定這些價格。（更多技術細節，歡迎查閱相關論文。）

走向機制

那麼，我們應該如何設定價格，以激勵生成理想的區塊呢？最初的方法可能是對每個計算單元的使用收取固定費用。不幸的是，這個方法是行不通的。如果需求低，那麼每計算單元的固定價格會導致用戶不願意提交交易，從而使區塊幾乎爲空。如果需求高，那麼這個固定價格可能過低，不足以緩解網路擁堵或者反映交易包含的真實成本（我們的初衷）。因此，我們需要某種根據網路需求動態調整基礎費用的方法，同時也需要一種估計這種需求的方式。

動態基本費用​

接下來，我們需要引入一個調節器，根據歷史使用數據來調整每個計算單位所需的費用。比如說，如果我們設定了每個區塊的理想使用量作爲目標（即鏈上的“穩態”使用量），那麼我們可以根據實際使用量或其與目標的偏離情況來調整基礎費用的高低。許多實現方案，如EIP-1559，都採用了這樣的思路。我們可能會考慮按照實時需求在單個區塊內動態調整基礎費，或者允許每個區塊的負責人制定自己的費用調整規則。然而，這樣做會使基礎費用的可預測性降低，違背了設置此機制的初衷。最終，我們選擇的方案將直接影響用戶體驗。

幸運的是，Solana快速的區塊生成時間使得我們能夠採用較爲激進的算法來設定基礎費。例如，在需求高峯期，我們可以迅速提升費用（如每個滿載區塊費用加倍），隨後隨着需求減少而逐漸降低費用。得益於Solana短暫的區塊時間，費用下降也將相對迅速。直觀上看，當某一資源被完全佔用時，網路的收費明顯過低，這使我們難以準確判斷最優價格應該是多少。在TCP擁塞控制、無線通信數據鏈路層以及市場優化等領域，類似的算法已被實際應用。

多維費用：地方性費市場

先前的討論集中在所有交易共享的一個資源上：計算單位。但在Solana上，狀態訪問對交易資源的使用也有重大影響。若多筆交易訪問相同的狀態，它們就無法並行執行，從而降低了網路吞吐量。自然而然，我們希望這些交易能夠支付更高的基礎費用，以激勵建立以帳戶爲基礎的地方性費市場。至於這些費用的去向，這個問題將在未來進一步探討。

以一個熱門NFT發行爲例，如果沒有地方性費市場，這樣的事件會顯著提升所有其他交易的基礎費用。通過設立以帳戶爲基礎的費用制度，認領NFT的交易（即訪問某狀態部分）的成本可以單獨上調，而對於其他交易（如補充貸款抵押物）的費用影響則相對較小。這種以帳戶爲中心，地方性費市場的設計正在Solana改進提案草案中被考量。

這些多維費用還可以考慮合約之間的相關性。例如，如果兩個cNFT交易所交易許多相同的藏品系列，它們的合約需要訪問許多相同的帳戶。如果對於這些交易所之一的某個特定藏品系列的交易量急劇增加，那麼該藏品系列在另一個交易所的基礎費用也會增加，因爲兩者的底層帳戶費用都已增加。通過這種方式，“本地”按帳戶計費在“全球”層面上正確地相關聯，而多維費用可以防止通過爲同一應用程序發布多個合約來操縱系統。

另一方面，如果應用程序本身的狀態是並行的，費用將會更低。這一屬性是受歡迎的；並行化通過允許訪問同一應用程序的不同交易被放置在不同的線程上（當底層帳戶不重疊時）來增加吞吐量（見Solana交易的生命週期）。

對於這些本地、按帳戶計費市場的價格控制器，可能與用於計算單位的那個不同。也許對於我們收費的帳戶，在狀態顯著爭議之前根本不收費，此時費用會迅速增加。分析過去擁堵期的情況可以幫助指導這些設計決策。

替代機制

上面討論的選項並不是設定費用的唯一方法。大多數基礎費用機制大致遵循相同的迭代程序：在每個區塊…

1. 查看最近區塊的資源消耗情況（由包含的交易產生）；
2. 計算這種消耗的函數（例如，與目標的偏差）；
3. 然後使用第2步的輸出和一個簡單規則更新資源價格。

在上面討論的例子中，我們對第1步中的資源和第2、3步中的更新機制做了不同的選擇。本文討論了將資源利用偏好轉化爲具體費用更新規則的方法。

這種多維費用機制真的有效嗎？

盡管我們的學術研究大多停留在理論階段，但通過簡單的實驗示例，我們發現通過分別對如帳戶這樣的資源進行定價，可以提升網路效率，讓網路更加抵抗DoS攻擊或應對交易類型的變化。在本節中，我們將展示單維費用機制與多維費用機制之間的區別（詳情請參見我們的論文第4節）。

【穩態行爲分析】

首先，我們模擬了一個需要大致相同數量的資源1和資源2的多維度費用機制的穩態行爲。在穩定狀態下，我們發現統一定價會導致與資源使用目標的較大偏差（見左圖），這種不夠高效的資源使用還會降低網路吞吐量（見右圖）。

分布變化​

我們進一步測試了在分布發生變化時機制的表現：例如，在第10個區塊中增加150筆大量使用資源2的交易，這類情況可能在NFT鑄造時出現。我們發現，多維度定價能夠通過適時調整資源價格，顯著提高在分布變化時的網路吞吐量（見左圖）。

從各個資源的使用情況來看，與統一定價機制（見右圖）相比，多維度定價更能有效支持短時間內的高強度使用需求（見左圖）。

結論

區塊鏈的計算資源是有限的。面對高漲的用戶需求，如何以可預見的方式在競爭中公平分配這些有限資源，成了一個挑戰。我們提出的這一動態交易基礎費用機制，不僅能在高需求期間提升網路吞吐量，還能通過分離不相關交易，爲用戶提供一個可預測的交易成本，從而優化用戶體驗。想了解更多關於這個機制的細節，請關注Tarun在Breakpoint的講話和我們的研究論文。

聲明：

1. 本文轉載自[umbraresearch]，轉發原標題‘Toward Multidimensional Solana Fees”，[theo_diamandis、tarunchitra、0xShitTrader]。若對本次轉載有異議，請聯系Gate Learn 團隊，他們會及時處理。

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