支持採用仿射計量與統一 Calldata 價格的可變 PTC 截止日期方案

感謝 Toni 提供的反饋。

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本文旨在闡述結合變動 PTC（Payload Timeliness Committee）截止時間與單一統一 calldata 價格的理由。建議的方法是將變動 PTC 截止時間與一個上限掛鉤，該上限確保在最晚可能的 PTC 截止時間後，始終留有執行空間——這段時間視窗橫豎無法用於傳播。我們將這種通用方法稱為「仿射計量」（affine metering），因為 calldata 的使用量會線性地推移 PTC 截止時間，從而在 calldata 與執行（execution）之間定義了一種仿射資源限制。

確定的優點如下：

• 允許以太坊將吞吐量和 Gas 上限大約翻倍，因為 Slot 的更大比例可用於執行。這一點將是本文的重點，並輔以方程式和圖表來支持論點。

• 簡化 Gas 計費，對所有 calldata 字節採用單一價格。

• 避免可博弈性。在 EIP-7976 下，由於巨大的價差，具有大量執行需求的交易可能會開始拍賣其廉價的 calldata 配額。

• 與多維費用市場（multidimensional fee market）相容。其意圖是在 EIP-7999 中採用相同的方法，直到潛在的 Block-in-Blobs (EIP-8142) 實施最終需要對 calldata 定價進行進一步調整。這在本文最後一部分有進一步探討。

缺點是該提案需要更改所有交易的 calldata 價格，而 EIP-7976 僅更改底價。但如果 calldata 重定價本就勢在必行，現在可能是合適的時機。其他幾種資源已經在重新定價，因此更改額外資源的相對影響可以說較小。如果 EIP-7976 仍是 Glamsterdam 升級的首選方案，那麼仿射計量可以作為 Hegota 及其後續階段 calldata 定價的下一步，特別是考慮到它的相容性，且在多維費用市場下也能提供擴容收益。

簡介

在 ePBS 下，PTC 負載觀測截止時間（payload-observation deadline）同時承擔兩項工作。它是負載傳播的及時性閾值，同時也決定了在 Slot 結束前剩餘多少執行時間。EIP-7732 將共識驗證與執行驗證進行了明確分離。目前已有人提出 變動 PTC 截止時間，隨負載大小而移動。變動截止時間將採用 雙截止時間 設計，具有變動的負載觀測時間。據觀察，在 EIP-7976 風格的定價下，變動 PTC 截止時間對擴容的貢獻並不大（1, 2），僅能實現 1/16 的 Gas 上限提升。

在全零 calldata 的最壞情況下，交易中每 15 單位執行 Gas 就能讓用戶以僅 1 單位 Gas 購買價值 16 Gas 的底價 calldata。更高的全局 Gas 上限將允許包含大量 calldata 的負載，而這些 calldata 相對於其真實網絡佔用（由全額 calldata 價格暗示）僅消耗極少的 Gas。變動截止時間僅能支持與「廉價 calldata 相對於底價 calldata 比例」相對應的額外空間，即 4/64 = 1/16。儘管某些單獨的區塊會有更多的餘裕，但如果不允許那些無法及時傳播和執行的區塊，這種餘裕就無法轉化為更高的 Gas 上限。

如果改為對每一單位 calldata 全面應用統一的 calldata 價格（例如 32 gas/byte），情況就會改善。變動 PTC 截止時間隨後可以在其整個運行範圍內提供擴容收益——從可能交付小型負載的最早點，到 PTC 投票同時留出投票傳播時間的最晚點。本文回顧了變動 PTC 截止時間下的仿射計量，建立了通用方程式，並說明了擴容收益。

通用模型

應如何處理 calldata，以在 ePBS 強加的約束下實現最大程度的擴容？令 T_1 為證明（attestation）截止時間，T_2 為最晚可能的 PTC 截止時間，T_3 為 Slot 結束時間，c 為固定的傳播開銷。雖然已經開發了更複雜的計時模型來測量傳播時間，但這裡使用簡單模型即可。令 g_c 表示負載使用的 calldata gas，G_c 表示對應於最大數據負載的 calldata-gas 預算，即剛好被允許在 T_2 抵達的負載。總 Gas 上限記為 G；雖然可以保持 G_c = G，但最好對 calldata 實施更嚴格的限制 G_c < G，如下所示。令 t_b 為每字節 calldata 的傳播時間，B 為最大 calldata 字節預算。同樣的方法可以擴展到其他字節，例如 BAL 字節或任何受區塊大小限制涵蓋的字節（如 EIP-7934）。整合此類考量很重要，但並非本文重點，本文重點在於基準建模。

為確保負載能在 T_2 前完全傳播，最大字節預算必須滿足：

T_1 + c + t_b B = T_2。

因此，calldata 字節大小的約束為：

B = \frac{T_2 - T_1 - c}{t_b}。

如果 calldata 具有單一價格，且按每字節 g_b gas 線性定價，則 calldata gas 預算為：

G_c = g_b B，

因此所需的 calldata gas 價格為：

g_b = \frac{G_c}{B} = \frac{t_b G_c}{T_2 - T_1 - c}。

等價地，對於使用 g_c calldata gas 的負載，變動 PTC 截止時間可以直接寫為：

T_{\mathrm{PTC}}(g_c) = T_1 + c + \frac{g_c}{G_c}(T_2 - T_1 - c)。

定義 calldata 比例 p = \frac{g_c}{G_c} 會很方便。由於在此模型中 calldata 是線性定價的，p 也是所使用的最大字節預算的比例。之前的表達式變為：

T_{\mathrm{PTC}}(p) = T_1 + c + p(T_2 - T_1 - c)。

這使得依賴關係變得清晰：隨著 calldata 使用量從 0 移向 G_c，截止時間從 T_1+c 線性移動到 T_2。PTC 截止時間後留下的執行視窗為：

W_e(p) = T_3 - T_{\mathrm{PTC}}(p)。

代入後得出：

W_e(p) = (T_3-T_2) + (1-p)(T_2-T_1-c)。

因此，隨著 calldata 使用量減少，未使用的傳播時間變成了額外的執行視窗。圖 1 顯示了在以下說明性條件下，定價和計量如何影響擴容：

T_1 = 3\mathrm{s}, \qquad T_2 = 9\mathrm{s}, \qquad T_3 = 12\mathrm{s}, \qquad c = 2\mathrm{s}。

為了讓擴容效果更容易觀察，兩個軸都進行了歸一化。縱軸是字節份額 b，即 calldata 字節除以字節上限 B，因此在線性定價下 b=p=g_c/G_c。橫軸是相對於原始全執行區塊的執行量：

e = \frac{W_e(p)}{T_3-T_2}。

在這些歸一化示例中，1 單位 e 是填滿原始 T_3-T_2 執行視窗的執行工作量。

圖 1. 說明在簡化定價和仿射計量的變動 PTC 截止時間下的擴容收益。在藍色提案下，相對於固定 PTC 截止時間，Gas 上限可以提高 s = 7/3 倍。在紅色的 EIP-7976 下，餘裕僅為 1/16，即 17/16 的倍數。在橘色的當前 EIP-7623 下，變動 PTC 截止時間帶來的收益可能比 EIP-7976 更大，但該 EIP 隨著 Gas 上限增加允許了過大的負載。對於細虛線所示的典型區塊組成，提案設計實現的吞吐量約為 EIP-7976 的兩倍（比較藍色和紅色圓圈）。

在提案下，歸一化執行邊界變為：

e = 1 + \frac{T_2-T_1-c}{T_3-T_2}(1-b)。

對於建議的條件，我們有 T_2-T_1-c = 4\mathrm{s}，且 T_3-T_2 = 3\mathrm{s}。因此提案邊界變為：

e = 1 + \frac{4}{3}(1-b)。

這是圖 1 中的藍色實線。分數 4/7 來自計時分配：變動傳播間隔為 4\mathrm{s}，而從 T_1+c 到 T_3 的完整後開銷間隔為 7\mathrm{s}。它對應於 calldata 上限 G_c=\frac{4}{7}G，使得最大數據負載區塊（b=1）仍留有一個完整執行區塊（e=1）的空間。在另一個極端，當 b=0 時，從 T_1+c 到 T_3 的整個間隔都可用於執行，得出 e=\frac{7}{3}。具體而言，若 G=300\mathrm{M} 且 G_c=4G/7，統一 calldata 價格為 32 gas/byte 時最大可容納 5.36 MB calldata，而 48 gas/byte 時為 3.57 MB。

藍色虛線則顯示了 G_c=G 的情況。在這種情況下，字節和執行在相同的 Gas 預算下完全權衡，因此最大數據負載區塊可以消耗整個 Gas 上限，在 Gas 核算中不留執行空間。圖 1 還包括一條灰色基準線 e+b=1，其中執行和字節簡單地一對一替代，就像 EIP-7623 之前的情況一樣。

橘色和紅色線假設字節端被單獨限制在原始最大 calldata 區塊。如果沒有這樣的上限，在 EIP-7976 下將 Gas 上限從 G 提高到 G' 只會讓全底價最大字節區塊從 G/64 增長到 G'/64，從而導致區塊超出傳播預算。有了字節上限，額外的 Gas 只能表現為執行，而每單位字節份額僅按「零字節/底價」比例置換執行：EIP-7976 為 4/64=1/16，EIP-7623 為 4/10=0.4。因此，隨著字節份額從 0 移向 1，紅線僅下降 1/16，使其幾乎垂直。下一節將提供更全面的分析。較淡的紅色和橘色線段顯示了原始 Gas 上限 s=1 時對應的固定截止時間邊界。變動 PTC 截止時間將這些邊界向右移動。

圓圈標記了與說明性組合 b=e/9 的交點，對應於歸一化的 9:1 執行與字節組合，或 9/10 執行和 1/10 字節。對於 EIP-7623 和 EIP-7976，該點根據假設的交易組合進行了偏移，其中 5/6 的字節是以廉價購買的，1/6 是按底價購買的。

變動 PTC 截止時間下 EIP-7623 和 EIP-7976 定價的局限性

此處提供重點略有不同的單獨解釋（1, 2）。

圖 1 中的提案直接根據 calldata 造成的傳播負擔進行定價。在這種情況下，減少 calldata 總能釋放傳播時間，進而可用作額外的執行時間。在 EIP-7976 和 EIP-7623 下，calldata 有兩個有效價格。部分 calldata 可以隨執行一起廉價攜帶，而剩餘的 calldata 則以較高的底價購買。

假設固定截止時間的 Gas 上限已經提高到純計算區塊剛好填滿執行視窗，且最大字節區塊剛好填滿傳播視窗。在 EIP-7976 下，全底價最大字節區塊的大小為 B = G/64。如果我們現在將 Gas 上限提高到 G' > G，那個最壞情況的全底價區塊將增長到 B' = G'/64。由於舊的最大字節區塊已經剛好在 T_2 前擬合，新的區塊則不然。在這種框架下，變動 PTC 截止時間本身根本無法證明任何 Gas 上限的提升。

然而，如果字節大小也被固定在 B（例如通過單獨的字節大小上限），那麼將 Gas 上限提高到 G' 就變得可能。包含幾乎全是執行的區塊隨後可以被分配一個較早的截止時間。一旦區塊開始隨執行攜帶一些廉價字節，截止時間就必須推後，直到最終回到其在 T_2 的原始起點。

這發生在區塊花費 G gas 用於執行，並花費 G'-G gas 用於廉價字節時。既定的最大字節量為 B = G/64。由於廉價字節的成本可以為 4 gas/byte，以該價格購買相同的字節量僅需 4B = 4(G/64) = G/16。因此，G'-G = G/16，得出 G' = (17/16)G。因此，在所尋求的區塊組成中，用於廉價 calldata gas 的比例為 (G/16)/(17G/16) = 1/17，而剩餘的 16/17 用於執行 gas。

圖 2 說明了在先前使用的計時條件下的計算結果。x 軸是最佳 PTC 截止時間，y 軸是相對於原始固定截止時間 Gas 上限的 Gas 上限倍數 s=G'/G。每個標記固定了一種區塊組成：標籤給出了用於廉價字節的提高後 Gas 上限比例，其餘為執行。

圖 2. 隨著用於廉價 calldata 的 Gas 份額增加，EIP-7976 下的安全 Gas 上限倍數（假設字節上限保持固定在原始最大 calldata 區塊）。每個標記標註了廉價字節 Gas 份額；其餘為執行。曲線從 T_1+c=5\mathrm{s} 時的純執行極限 7/3 下降到 T_2=9\mathrm{s} 時的關鍵 1/17 點，此時倍數為 17/16。到 1/16 的虛線延續顯示了舊的最大字節廉價組合，它在原始 Gas 上限時就已填滿字節上限，因此沒有擴容收益。

在純執行 (0) 下，PTC 截止時間可以一直移動到 T_1+c，產生最大的執行視窗。隨著廉價字節份額增加，更多字節必須傳播，因此最佳截止時間向後移動，安全 Gas 上限倍數下降。關鍵點是 1/17 標記。在這種組成下，區塊包含原始最大字節量 B 和原始完整執行 gas G。兩個約束都在舊的固定截止時間綁定，因此最佳截止時間再次為 T_2 = 9\mathrm{s}，Gas 上限倍數為 17/16。到 1/16 的虛線延續僅作為視覺輔助：該組成在原始 Gas 上限時就已填滿字節上限，因此不提供擴容收益。

要在 EIP-7976 下恢復更大的變動 PTC 擴容收益，需要截止時間隨原始 calldata 字節而非 EIP-7976 calldata gas 變動。然而，如果原始字節是稀缺的計時資源，那麼兩種價格水平消耗相同的傳播預算，但支付的 Gas 卻不同。廉價 calldata 隨後可能需要通過優先費用（priority fees）來競爭原始字節容量，這將是一個嚴重的 UX 問題。

多維費用市場下的仿射計量

本提案的仿射計量方法也可以應用於多維費用市場，如 EIP-7999。有兩種自然的方法可以做到這一點：

應用本文概述的基準提案，只要仍有單一的 EVM-gas 資源，就不需要任何根本性更改。如果執行被拆分為多種資源，則必須考慮它們對處理時間的共同影響。

將 calldata 拆分為單獨的資源，但使用其原始字節消耗（或作為原始字節恆定倍數的 calldata-gas 單位）來定義變動 PTC 截止時間，與之前完全相同。

我們這裡將重點放在 (2)。這種方法唯一根本性的區別是 calldata 有其自己的資源基礎費用（base fee）。仍會有一個限制 G_c，決定區塊最多可以消耗多少 calldata，且與之前一樣，可以設置此限制使典型區塊遠未達到該限制。在區塊層級，calldata 字節仍會通過施加條件 e+r b\le 1+r 來約束可用於執行的 Gas 和 PTC 截止時間，其中 r=(T_2-T_1-c)/(T_3-T_2) 是傳播與執行的計時比率。由於 calldata 大小可以預先靜態確定，這在實施上非常直接。它不會產生那種當資源消耗必須在 EVM 運行時確定時會出現的複雜情況。

為了連續性，calldata 字節消耗仍可以以 Gas 計價，前提是該 Gas 是原始字節消耗的固定倍數。然而，這不是必需的，calldata 資源也可以直接以字節計價。每字節的價格仍會調整，使得平均每個區塊消耗目標數量的字節。

總之，通過對 EIP-7999 進行適度修改，本文概述的擴容收益也可以在多維費用市場下實現，從而進一步提升此類費用市場已經實現的擴容收益。

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        [閱讀完整主題](https://ethresear.ch/t/the-case-for-a-variable-ptc-deadline-with-affine-metering-and-a-unified-calldata-price/24708)