简介：我的交易为什么没被处理？

在Solana上，一笔交易从用户发起到最终被区块链确认的过程可能相当复杂。即便交易已经成功送达当前的区块生产者，它还是需要在有限的区块空间中与其他交易竞争位置。简单地按照先来后到的原则处理交易，会激励无意义的垃圾交易，同时可能会挡住普通用户的重要交易。因此，我们需要引入一种新的费用机制。

优先费用能解固难题吗？

许多人可能认为，通过优先费用就能解决上述问题。但实际上，对于大多数用户而言，这并非解决之道。

设想这样一个情境：你想去你所在城镇的一家只有100个座位的电影院，但这家电影院采取了一种非传统的售票方式：他们不会公开票价。相反，你需要告知他们你愿意支付的金额（比如说50美元）。如果需求高，至少有100人出价高于你，那么你就买不到票了。如果需求低，你就能买到票——但即便电影院几乎空无一人，你也要支付你所报的50美元。更复杂的是，你必须在离家出发前就告知电影院你愿意支付的金额。很明显，在这样的系统下买票，对于大多数人来说是一种极其糟糕的体验。对于那些有钱有闲能够准确预测票价的人来说，尽管可以通过安装监控设备、收集数据等方式来提高买票的成功率，但对于普通想要观影的观众而言，这种体验极其糟糕。当电影院一票难求时，许多人可能干脆放弃尝试。

同样的，对于Solana交易所需的实际优先费用的预测同样充满挑战，它会随着网络拥堵情况大幅波动。在网络高度拥堵时，基于最近平均值来估计所需费用的钱包，很可能会过高估计，使用户支付了不必要的高额费用。而且，即便支付了高额的优先费用，由于多线程持续区块生产的特性，交易仍有可能未被即时处理。虽然理论上优先费用能够实现区块空间的最优分配，但在实践中却往往不尽人意。幸运的是，我们有办法可以解决这些问题，最终能为大多数用户带来更低成本、更高成功率的交易体验。在我们深入探索解决方案之前，让我们先来了解一下我们试图优化分配的资源——区块空间——的一些特性。

区块空间：供给固定，需求剧烈波动

olana的交易由一个去中心化的验证者网络来独立验证和执行。鉴于这些验证者所拥有的计算资源是有限的，Solana对每个区块可用的计算资源（以计算单元（CU）衡量）设定了上限。当对区块空间的需求激增，超出有限的供给时，必须在众多竞争交易中合理分配这一稀缺资源。

从某种角度来看，通过定价机制可以实现区块空间的市场化分配；提交者如果认为某笔交易对他们来说价值更高，就会愿意为此支付更高的价格。然而，当用户无法知晓区块空间的具体价格时，这种机制就失效了！正如前文讨论，仅依赖优先费用会使大多数用户难以预估交易成本，同时也无法确保交易顺利进行。其他区块链网络通过引入交易费机制来解决此问题（例如，以太坊的EIP-1559，以及雪崩和Penumbra的多维费用机制）。这些费用机制提供了一种易于预测的基础费用，作为进入网络的“门槛费”，大致反映了交易被接纳的真实成本。

回顾：Solana目前的费用结构

Solana目前采用两种费用机制：基础费和优先费。基础费可以被看作是进入网络的“门槛费”，而优先费则像是给验证者的额外小费，以促使其优先处理某一笔交易。Solana对每个签名（通常每笔交易一个）收取固定的5000 lamports作为基础费。这意味着，无论是进行简单转账的用户、玩耍计算密集型链上游戏的用户，还是试图抓住复杂MEV机遇的搜索者，都需要支付同样的基础费。因此，当前的基础费用并没有准确反映一笔交易的资源消耗（或经济学中所说的“外部性”），可能导致区块空间的使用效率不高。

举个影院的例子，如此一来，不论是购买1个座位的观众还是购买全部100个座位的观众，所需支付的基础费用均相同。

为什么引入基础费用制度？

基础费用的设计原则是根据消耗的资源量来确定，目前主要以计算单位（CUs）为衡量标准，同时也可能涉及账户访问等其他资源类型。我们旨在为用户提供一个更可预测的参与成本，这需要通过动态调整基础费用来实现。虽然设定合适的费用标准充满挑战（众多学术研究，包括我们自己的，都在努力寻找解决方案），但每个经历过网络拥堵导致交易失败的用户都会明白，确保费用设定的合理性对于网络的健康成长至关重要。

实际上，许多用户在提交交易时，对于应支付的优先费用感到不确定。支付过多，意味着不必要的额外开销；支付不足，则交易可能无法被执行。相对于优先费用，基础费用让用户仅需支付当前的标准费用。我们期望基础费用能够真实反映执行交易的实际成本。在此，我们假设所有交易都能进入调度队列，但最终是否能被包含在有限的区块空间中，还需取决于包括计算力和账户访问在内的资源竞争。在需求高涨的时期，不可能所有交易都被执行。本文旨在探讨如何通过动态基础费用制度来解决网络拥堵问题，以实现更稳定、可预测的交易执行。

关于优先费用和MEV的补充讨论

优先费用在某种程度上可以被理解为为抢占有限机会而支付的费用，这类机会的限制并非来自资源消耗。例如，当两个操作者同时提交一笔清算特定债务的交易时，只有首个被区块确认的交易能成功执行清算操作。因此，优先费用往往是为了交易的先后顺序而支付，而不单单是为了交易能够被执行。尽管本文主要讨论基础费用和交易执行，但通过优先费用抢占最大可提取价值（MEV）的策略也是值得关注的议题，更多相关讨论可参见Solana上的MEV研究。

最优块

在我们探讨如何设定基础费率之前，先来想象一个理想中的区块选择机制：设想有一个全能的网络设计师，能够挑选出能最大化用户福利的交易进行区块打包，这里的用户福利指的是交易被包括进区块所带来的总效益或满意度，同时还要扣除网络资源消耗的成本，这一切都在遵守交易约束（如智能合约约束、计算上限等）的前提下进行。实际上，用户的福利是网络设计者无法知晓和衡量的，而且网络设计者也不会真的去构建区块。尽管如此，我们可以把这个设想作为构建理想区块的思维基准，即从达到调度器的交易中构建出最理想的区块。我们的目标是设计一个接近这一基准的费用机制。

尽管这种理想的区块构建机制在实际中是不可能实现的，我们却可以设计一个可行的等效机制。这个机制的目标是找到一种资源定价方式，能够最小化网络效益和用户效益之间的差距。通过正确设置资源价格，使得网络的资源成本与用户及验证者获得的效益实现精确平衡，即使网络并不了解这种效益是什么，用户也不会明确表达它。因此，这些价格最终将引导产生平均而言“理想”的区块。因此，我们的关注点仅在于如何设定这些价格。（更多技术细节，欢迎查阅相关论文。）

走向机制

那么，我们应该如何设定价格，以激励生成理想的区块呢？最初的方法可能是对每个计算单元的使用收取固定费用。不幸的是，这个方法是行不通的。如果需求低，那么每计算单元的固定价格会导致用户不愿意提交交易，从而使区块几乎为空。如果需求高，那么这个固定价格可能过低，不足以缓解网络拥堵或者反映交易包含的真实成本（我们的初衷）。因此，我们需要某种根据网络需求动态调整基础费用的方法，同时也需要一种估计这种需求的方式。

动态基本费用​

接下来，我们需要引入一个调节器，根据历史使用数据来调整每个计算单位所需的费用。比如说，如果我们设定了每个区块的理想使用量作为目标（即链上的“稳态”使用量），那么我们可以根据实际使用量或其与目标的偏离情况来调整基础费用的高低。许多实现方案，如EIP-1559，都采用了这样的思路。我们可能会考虑按照实时需求在单个区块内动态调整基础费，或者允许每个区块的负责人制定自己的费用调整规则。然而，这样做会使基础费用的可预测性降低，违背了设置此机制的初衷。最终，我们选择的方案将直接影响用户体验。

幸运的是，Solana快速的区块生成时间使得我们能够采用较为激进的算法来设定基础费。例如，在需求高峰期，我们可以迅速提升费用（如每个满载区块费用加倍），随后随着需求减少而逐渐降低费用。得益于Solana短暂的区块时间，费用下降也将相对迅速。直观上看，当某一资源被完全占用时，网络的收费明显过低，这使我们难以准确判断最优价格应该是多少。在TCP拥塞控制、无线通信数据链路层以及市场优化等领域，类似的算法已被实际应用。

多维费用：地方性费市场

先前的讨论集中在所有交易共享的一个资源上：计算单位。但在Solana上，状态访问对交易资源的使用也有重大影响。若多笔交易访问相同的状态，它们就无法并行执行，从而降低了网络吞吐量。自然而然，我们希望这些交易能够支付更高的基础费用，以激励建立以账户为基础的地方性费市场。至于这些费用的去向，这个问题将在未来进一步探讨。

以一个热门NFT发行为例，如果没有地方性费市场，这样的事件会显著提升所有其他交易的基础费用。通过设立以账户为基础的费用制度，认领NFT的交易（即访问某状态部分）的成本可以单独上调，而对于其他交易（如补充贷款抵押物）的费用影响则相对较小。这种以账户为中心，地方性费市场的设计正在Solana改进提案草案中被考量。

这些多维费用还可以考虑合约之间的相关性。例如，如果两个cNFT交易所交易许多相同的藏品系列，它们的合约需要访问许多相同的账户。如果对于这些交易所之一的某个特定藏品系列的交易量急剧增加，那么该藏品系列在另一个交易所的基础费用也会增加，因为两者的底层账户费用都已增加。通过这种方式，“本地”按账户计费在“全球”层面上正确地相关联，而多维费用可以防止通过为同一应用程序发布多个合约来操纵系统。

另一方面，如果应用程序本身的状态是并行的，费用将会更低。这一属性是受欢迎的；并行化通过允许访问同一应用程序的不同交易被放置在不同的线程上（当底层账户不重叠时）来增加吞吐量（见Solana交易的生命周期）。

对于这些本地、按账户计费市场的价格控制器，可能与用于计算单位的那个不同。也许对于我们收费的账户，在状态显著争议之前根本不收费，此时费用会迅速增加。分析过去拥堵期的情况可以帮助指导这些设计决策。

替代机制

上面讨论的选项并不是设定费用的唯一方法。大多数基础费用机制大致遵循相同的迭代程序：在每个区块…

1. 查看最近区块的资源消耗情况（由包含的交易产生）；
2. 计算这种消耗的函数（例如，与目标的偏差）；
3. 然后使用第2步的输出和一个简单规则更新资源价格。

在上面讨论的例子中，我们对第1步中的资源和第2、3步中的更新机制做了不同的选择。本文讨论了将资源利用偏好转化为具体费用更新规则的方法。

这种多维费用机制真的有效吗？

尽管我们的学术研究大多停留在理论阶段，但通过简单的实验示例，我们发现通过分别对如账户这样的资源进行定价，可以提升网络效率，让网络更加抵抗DoS攻击或应对交易类型的变化。在本节中，我们将展示单维费用机制与多维费用机制之间的区别（详情请参见我们的论文第4节）。

【稳态行为分析】

首先，我们模拟了一个需要大致相同数量的资源1和资源2的多维度费用机制的稳态行为。在稳定状态下，我们发现统一定价会导致与资源使用目标的较大偏差（见左图），这种不够高效的资源使用还会降低网络吞吐量（见右图）。

分布变化​

我们进一步测试了在分布发生变化时机制的表现：例如，在第10个区块中增加150笔大量使用资源2的交易，这类情况可能在NFT铸造时出现。我们发现，多维度定价能够通过适时调整资源价格，显著提高在分布变化时的网络吞吐量（见左图）。

从各个资源的使用情况来看，与统一定价机制（见右图）相比，多维度定价更能有效支持短时间内的高强度使用需求（见左图）。

结论

区块链的计算资源是有限的。面对高涨的用户需求，如何以可预见的方式在竞争中公平分配这些有限资源，成了一个挑战。我们提出的这一动态交易基础费用机制，不仅能在高需求期间提升网络吞吐量，还能通过分离不相关交易，为用户提供一个可预测的交易成本，从而优化用户体验。想了解更多关于这个机制的细节，请关注Tarun在Breakpoint的讲话和我们的研究论文。

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