如何设计以太坊GAS衍生品？

文章作者：Drew Van der Werff、Alex Matthews

文章编译：Block unicorn

简述：

• 历史已经证明，衍生品可以强化现货市场，并为供应链中的利益相关者提供额外的工具来管理他们的业务。同样地，以太坊的现货gas市场也可能从衍生品市场中获益。
• 随着以太坊gas衍生品的发展，我们有机会开发出一整套产品以提供更好的用户和开发者体验（例如，用户和开发者可以预期或者依赖于一个固定的gas价格，而不必担心价格的波动），并提高以太坊区块空间价格发现的效率。此外，在大多数市场中，衍生品的交易量大大超过现货，这在广阔的设计空间中提供了重要的机会。
• 在设计这些产品时，需要考虑法规/法律、市场和协议特定的问题。此外，市场参与者的精细化程度必须提高，以支持这些产品的活跃交易。
• 虽然我们很难知道这个市场何时会发展，但是一些有利条件正在形成，如gas买家的集中（即，由于L2/帐户抽象的发展）、用于对冲的产品增加（例如，质押产品）以及交易供应链中各种利益相关者的精细化程度的提高（例如，通过基础设施的改进）。

纵观历史，商品市场由于外部事件的影响而波动加剧的例子比比皆是。虽然市场以外的因素有助于降低商品生产和消费企业的风险（例如，全球化带来了更高效的航运/运输和网络化），但衍生品可以作为更广泛的价格发现工具。此外，衍生品可以用来更好地管理依赖于商品的企业（例如，原油公司、贵金属、农产品）。以太坊区块空间也存在类似的机会，随着区块空间衍生品的开发，利益相关者可以提供更好的用户体验，有更多的工具来管理他们的企业，并增加区块空间价格发现的效率。下面我们提供了以太坊区块空间当前状况的概述，传统市场的历史类比，并试图基于其他人的研究，展示开发区块空间衍生品市场的关键考虑因素。

以太坊区块空间简介

以太坊的商业模式围绕着售卖区块空间（blockspace）。区块空间被各种参与者利用，用以与驱动应用程序的智能合约进行交互，支持额外的基础设施层，或直接完成交易。然而，像大多数资源一样，区块空间的供应有限。为了确定谁或什么能消费这些供应，以太坊引入了Gas（在区块链网络交易支付的手续费，称之为Gas）。Gas被各方利用，以指定他们愿意为包含其交易付出多少。

以太坊中的Gas及其使用已经发生了演变，最近的关键变化发生在2021年8月。随着伦敦硬分叉（London hard fork）和EIP-1559的实施，以太坊的费用市场转变为由一个被销毁的基础费用和一个给予验证者的小费组成。这次改变之后，现在的市场有了一个由协议驱动的基础费用作为参考利率，并确保对于实物交割，包含交易在一个区块中的最低成本。

在2022年9月，"合并"（The Merge）发生了！尽管微妙，但这也改变了与任何潜在衍生市场相关的一些动态。在合并之后，负责提出最终确定的新区块的验证者在两个时代（epochs）之前就已知，给市场大约12分钟的时间知道谁将堆叠下一个区块（这可能对潜在的实物交割市场产生有趣的影响）。

最后，在短期内，社区可能会引入一个新的，与数据存储相关的费用市场。被称为EIP-4844，这个市场将是以太坊的第一个多维度费用市场，将数据存储和执行分开。关于这个以及其他路线图项目的影响，将在下文中进行讨论。

从其他商品市场中我们可以学到什么

为了开始理解块空间衍生品市场的潜在设计和市场结构，以及其对现货市场的可能影响，我们调查了传统市场，并观察了各种属性，以下是我们在最具可比性的市场中确定的几个关键特性：

• 不可交易的基础物：以目前的形式，以太坊的Gas并不是直接可交易的；我们寻找基于不可交易的基础指数的市场。
• 现金与现货：鉴于实际交付区块空间与到期时交换现金之间的不同动态，我们寻找的是衍生品市场在到期时结算现金，而现货市场是实际交付的。
• 利益相关者：大量的活动和投机需要由实际使用商品/商品驱动。
• 市场微观结构：一个交易在区块中的位置可能会有重大影响/极大地改变买家愿意支付的价格。因此，我们寻找的市场是那些由质量/地理位置/其他指标驱动的类似微观结构动态的市场。

我们发现，基于这些因素，最相关的市场是石油和VIX（波动性指数，指数越高以为波动性越高，恐慌性越强）。更多的细节在下面讨论，但重要的是要注意，这两个市场都已经被各种利益相关者广泛使用，以实现一系列的目标（即，更好地管理他们的业务，对冲，观察等等）。

石油

直到20世纪80年代，石油市场基本上是由一小部分市场参与者主导，主要是石油出口大国。到了80年代末，一个健康的现货市场已经发展起来，逐渐取代了固定期限的定价合同。然而，即使有了这个发展，仍然存在一个问题——这个市场需要实物交割。鉴于交付石油的复杂性，这些市场继续由少数长期合作伙伴主导，而不是对更广泛的参与者开放。

随着这些市场的持续成熟，像美国西德克萨斯中质原油(WTI)这样的基准开始开发，以追踪来自某些地区的现货价格的总体情况。这使得市场和其他利益相关者能够以标准化的方式支持和交换石油（例如，你不需要了解地区或市场的细微差别就可以交易石油）。通过这种发展，不仅更多的行动者能够对价格有所了解，增加了市场的流动性深度，而且现在可以在这个指数上开发衍生品（基于指数的产品大多是现金结算）。这样的结果是更多的利益相关者能够参与到价格发现中来，可以说提高了效率，为生产者和消费者提供了更强大的工具来管理他们的业务。目前，ICE和NYMEX交易所上的WTI和Brent期货合同的交易量可以达到每天几十亿桶，而全球石油需求约在每天1亿桶；期货交易量超过日常石油消费量的25倍以上。

波动率指数 / VIX

VIX市场起源于80年代末至90年代初的金融经济学研究，提出了一套可以作为期货和期权交易基础资产的波动率指数。波动率指数与市场指数的作用类似，交易者可以对一组股票进行投机，或者在VIX的情况下，对更广泛市场内的基础波动率进行投机。这使得参与者既可以对未来的市场不确定性进行投机，也可以在市场下跌时对抗波动性提高，而投资者的股权组合可能会受到损失。然而，与股权指数不同，VIX本身不能被交易。因此，只有基于VIX的现金结算的衍生品可以交易。尽管如此，自2004年推出以来，VIX期货市场的平均日交易量已经从约460份合约增长到2022年的约210k份合约。这个市场结构与当前的Gas市场类似。基础Gas不能被交易，但是它是以太坊区块空间市场的可观察和可量化属性。因此，创建一个标准化的Gas参考价格对于期货/期权/互换/ETPs的现金结算是必要的。幸运的是，自EIP-1559以来，这个任务已经变得更加容易，因为它可以作为一个可靠的关于区块空间拥堵的预言机。

在设计产品时需考虑的因素

尽管我们可以从历史类比中提取信息，来展示衍生品市场可能对以太坊区块空间市场的稳定性产生的影响，但以太坊区块空间具有独特的特性，这些特性也将决定参考基准和衍生产品的设计方式。我们认为以下应该是任何致力于开发市场/产品的人首要考虑的事情。下面分段考虑了：

• 市场结构：本节涵盖了关于区块空间/Gas市场参与者，价格制定者是否可以有效地对冲，潜在买家的整合，参考利率设计，法规以及一些各种其他事项的考虑。
• 协议/路线图：本节涵盖了关于复杂的现货Gas市场，区块空间的差异性，其他事项，以及未来项目潜在的路线图考虑因素。
• 现金与实物结算：定义了现金与实物结算，并讨论了一些关于实物结算区块空间的设计潜力。

1.市场结构

区块空间/Gas市场参与者：在这样的市场中，有价格接受者和价格制定者：

价格接受者需要与市场进行交互，以管理他们业务中的风险。回到石油市场，这些既包括石油生产者，也包括涉及提炼或商业使用石油的后续供应链参与者。同样，在Gas衍生品市场，有提供区块空间的验证者，但随后是需要区块空间的应用程序/用户。这些参与者可能希望提前为区块空间确保固定收入，而应用程序/钱包可能希望为他们未来的区块空间需求确保可预测的固定成本。

这些参与者最终希望避免暴露在现货市场的动态价格变动中，但形成了两个对立的方面：

• 空头：一方承诺以现在协定的价格在未来出售区块空间，这方面面临着以过低的价格预售未来区块空间的风险。
• 多头：一方承诺以当前协定的固定价格在未来购买区块空间，这一方面面临着为未来区块空间支付过高价格的风险。

价格制定者是进行投机并承担定价风险的市场参与者。在传统市场中，这些角色由银行的市场做市商，资产管理公司，高频交易实体等扮演。这些参与者对于创建更加流动和有效的市场至关重要。在Gas市场，我们看到这个角色由数字资产市场做市商，投资公司，以及从长远来看，验证者自身扮演。然而，目前市场中的价格制定者还不足，主要是因为没有流动性充足的现货市场，无法对区块空间风险进行对冲。

价格制定者无法有效对冲：驱动区块空间基础费用的拍卖机制可能会被操纵（尤其是在短期内），而小费可以是无上限的。如下图所示，平均Gas价格波动性大，如果按区块对区块进行观察，波动性会更大。

这些因素为价格制定者带来了显著的风险，因为他们使自己暴露在对区块空间的无上限的可变成本中。一些问题可以通过使用基于时间的指标（降低单次成本上升对参考利率的影响）或使用限制损失/收益的其他投资产品来进行平滑处理。然而，这些方法有权衡，他们可能无法满足卖方/买方的需求，并且通常会降低衍生品对多头/空头的对冲效果。鉴于此，我们期望验证者、区块构建者和搜索者在刚开始时扮演启动市场空头的角色，因为他们具备自然供应或获得物理区块空间的能力，现有的优化和利用区块空间供应的能力，以及管理区块空间风险的经验。

买方的集中：随着L2的发展和大多数用户通过rollup /而不是L1访问区块空间的可能性转变，我们期望L1区块空间的买方通过L2运营者/在L1上完成L2交易的人来集中化。在L2之外，我们预计区块空间购买者的进一步集中将转向那些使用户不直接购买区块空间的基础设施和行为者，如区块构建者/AA（账户抽象） / MPC（分散私钥保存的技术） +中间件。为这些利益相关者设计产品，而不是具有广泛目标和需求的个人消费者，应该有助于缩小产品设计。

参考利率设计： 如果产品是现金结算的，参考利率是市场繁荣的重要设计特征，这方面的设计需要平衡多头

2. 协议/路线图

复杂的现货Gas市场：作为EIP-4844的一部分，以太坊历史上首次出现了多纬度的费用市场，该市场为以太坊区块空间创造了两个价格-一个用于数据，一个用于执行。这两个现货市场将使用独立但相似的定价/拍卖机制。然而，由于数据区块空间消费者和执行区块空间的使用有别，这两个市场之间可能会有价格差异。因此，任何设计区块空间衍生品的人可能需要考虑这一点，并可能根据EIP-4844后现货市场的发展情况，为买家/投机者和风险管理者提供在这两个市场之间的有趣的对冲/交易机会。此外，虽然还很早，但社区的研究人员已经提到过会有进一步的费用市场分裂，这将创建出额外的微观结构。

区块空间的差异性：并非所有区块空间都是同质的。例如，有区块拥堵，涵盖了用户只需支付费用即可包含的区块空间。然后是竞争，用户支付费用以表示希望按照某种顺序被包含在区块中。考虑到消费者在每一个微观结构中的行为，衍生品可能需要考虑这些动态，或者为这些特定参与者设计。虽然这很难估计，但我们查看了数量和质量的资源，以了解历史用户偏好在哪里，帮助了解近期和长期的机会可能在哪里。

在上图中，我们可以看到一些用户愿意为区块头部和尾部的区块空间（即，竞争）支付指数级更高的价格，但大多数用户只支付用于包含（即，拥堵）。以太坊基金会的一位领先研究者最近也推测，大量用户优先考虑拥堵而非竞争。虽然目前可能有一个与竞争相关的市场，但基于上述和其他MEV相关的动态，我们预计长期来看，最大的区块空间衍生品市场将专注于拥堵。

各种其他事项的考虑：除了上述内容外，还有其他可能影响衍生品市场的考虑因素。这些包括分叉和概率性最终性，确认率（确认率低就会造成拥堵，网络处理区块速度慢），以及可能由区块构建者和/或验证者进行的审查。

进一步的发展：虽然可能还有几年的时间，但将会有进一步的动态影响区块空间和任何衍生产品。除了EIP-4844外，我们认为最相关和最被关注的变化是MEV-Burn，任何形式的验证者上限/权益经济改变，单次交易的最终性，以及ePBS（Block unicorn注释：短暂的区块空间时间证明。这是一种新的共识算法，它的设计目标是在考虑到网络延迟和广播成本的情况下，提高区块的传播效率和安全性。在ePBS模式下，验证者不再只根据其持有的权益来产生区块，而需要依据其在网络中的地位和表现来进行。这可以使得区块的产生和传播更加公平，有效防止网络攻击）。

Block unicorn注释：MEV-Burn 只是以太坊路线图中直接解决MEV 问题的一部分。该解决方案通过燃烧当前被MEV 参与者提取的价值，将MEV 返回给ETH 持有人。这相当于将价值间接重新分配给ETH 持有人，使资产更加稀缺，并减少区块验证者的抛售压力。

3. 现金结算与实物交割

Gas衍生品可以选择“现金”结算或通过“实物交割”结算。更多细节在下面，但是通常来说，现金结算产品无法完全复制可交割的现货市场，因为它们提供的是对商品的合成曝光度，通常根据参考率。因此，实物交割结算的衍生品机制的存在至关重要。它能确保更广泛的区块空间衍生品市场准确反映了可交割现货市场的条件。

实物交割：与现金市场相比，以太坊区块空间（实际上是任何商品市场）中的实物交割更为复杂。衍生品到期时，任何此类衍生品的双方必须实际结算货物。对于验证者与应用程序交易的情况，这意味着验证者需要向买方提供区块空间。我们在下面讨论了区块空间实物交割的几种可能方式：

区块建设者提供此服务：正如之前的文章所述，由于规模经济和对完全深度分片的技术要求，区块建设很可能继续由少数参与者主导，这些参与者在这些市场中的地位很好。区块建设者显然是区块空间的自然买方/卖方（毕竟他们在管理/优化区块空间的业务中），也可以为区块空间的应用/消费者提供区块空间实物交割的服务。

验证者协调/中间件：除了区块建设者外，验证者也是区块空间实物交割市场的主要利益相关者。这将由验证者的一种愿望驱动，他们希望帮助管理当前验证业务中的收入波动，并允许新市场的发展，其中验证者可以出售未来的区块空间以获取溢价。

关于区块空间衍生品的问题

我们认识到，围绕比特币网络，已经有过多种哈希率衍生品的尝试。这些市场已有一定的增长，但目前仍然有限。尽管这些市场可能比他们的时代领先，但是围绕哈希率衍生品的市场结构摩擦并不存在于潜在的以太坊区块空间市场——最重要的是一种更广泛范围的自然市场参与者，增加了流动、双边市场增长的可能性。然而，我们同时承认现在还为时过早。毕竟，更成熟的以太坊市场的期货交易量仍然被传统大宗商品市场的衍生品交易量所压倒。另外，要使这个市场蓬勃发展，像区块建设者、验证者和应用程序这样的角色需要变得更加熟练，这些参与者之间的竞争变得如此激烈，以至于团队使用这些产品以获得对彼此的竞争优势，或者可以提供一种重度依赖管理未来区块空间的独特产品。

尽管有这种时机在我们心中，我们认为区块空间期货可能对以太坊产生独特的影响，帮助利益相关者更好地解决Gas和区块空间相关的问题。我们希望这篇帖子能激发一波相关的讨论，开发人员的琢磨，一些黑客马拉松项目，以及在未来十年里涌现的创新。