イーサリアムEIP-1559の分析：DeribitのHasu氏
暗号資産（仮想通貨）イーサリアム（ETH）に新たな手数料モデルなどを導入するイーサリアムの改善案（Ethereum Improvement Proposals）のEIP-1559。21年7月頃の実装予定となるロンドンハードフォークに含まれる。
本記事では、大手仮想通貨デリバティブ取引所DeribitのリサーチャーHasu氏（＠hasufl）の寄稿した内容を翻訳し、投資家の関心を集める「EIP-1559」の解説とその影響を考察する。
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EIP-1559とは？
EIP-1559は、ユーザーがイーサリアム上で取引する方法を大きく改善する提案だ。ただし、仕組み自体はファイルコイン（FIL）やセロ（CELO）、ニアプロトコル（NEAR）など他のブロックチェーンですでに採用されている。
イーサリアム保有者は、取引でトランザクションを通す際、「gwei/gas」建てで入札額をネットワークへ提出する必要がある。ブロックが見つかると、ETHマイナーは「上位N件」の取引でブロックを埋め、各取引で自分が入札した額のETH（gwei/gas）を支払う仕組みだ。
この方式は第一価格オークションと呼ばれるが、参加者が得をするための正しい戦略は複雑で、エラーが起こりやすい側面もある。そのため、取引手数料の過少支払いや過剰支払いが頻発し、いわゆる精神的取引コストも増大するというデメリットがある。
DeFi（分散型金融）市場の台頭により、その仕組み上ガス代（手数料）も高騰しやすく、dApps（分散型アプリケーション）などの一般ユーザーが割を食う形で、イノベーション発展のボトルネックとなっていた。
そこでEIP-1559では第一価格オークション方式を廃止、固定価格販売と呼ばれる別のメカニズムに移行する。固定価格販売ではプロトコルが価格を提示し、ユーザーはAmazonで商品を購入するように、その価格を支払うかどうかを選択することが可能となる。
2つ目の大きなメリットは、提示された価格（ベースフィーと呼ばれる）がマイナーに支払われるのではなく、代わりに焼却（バーン）される点だ。すべてのパブリックブロックチェーンは、その安全性のために（PoWの場合）マイナーや（PoSの場合）ステーカーを集める必要がある。現在、イーサリアムがセキュリティにどれだけコストをかけているかは、ネットワークの混雑度と密接に関わっている。
混雑度が高いときは手数料が高く、そのためマイナーのインセンティブも大きくなる。しかし混雑度が上がっても、セキュリティに対する需要がそれほど上がるわけではなく、そうなるとイーサリアムは必要以上にセキュリティに費用をかけることになる。この仕組みはETHホルダーの犠牲の上に成り立っており、ETHホルダーは新しく生成されたブロック補助金である1ブロックあたり2ETH＋アンクルリワードからの希釈化によってセキュリティを補助している状況だ。
EIP-1559以降は、混雑度が低いときにはホルダーはブロック補助金を支払い続ける。しかし、混雑度が高いときには、トランザクション支払い主体（送金主）の需要によりセキュリティ維持費は賄われているため、ホルダーはセキュリティ維持費を支払う必要はなくなる。つまりバーニング・メカニズムによって暗黙のうちに返金される。
また、この他にもいくつかの利点がある。より詳しく知りたければ、EIP-1559の分析から始めるとよいかもしれない。Tim Roughgarden教授の分析もお勧めだ。
EIP-1559の重要性
では、なぜEIP-1559が重要なのか？
私は、ビットコイン（BTC）やイーサリアムを中心としたパブリック・ブロックチェーンの経済学（エコノミクス）やセキュリティに焦点を当てている研究者だ。EIP-1559はその両方に影響を与えるもので、私の専門分野の中で最大かつ最もエキサイティングなアップグレードのひとつと言える。
EIP-1559のメカニズムとその可能な代替案を調べれば調べるほど（通常はParadigmの研究パートナーであるGeorgios Konstantopoulos氏と一緒に）、そのアイデアに納得がいった。EIP-1559がそれを採用するすべてのブロックチェーンにとって素晴らしいものであると確信しており、最近ではそれを見届けるためにイーサリアムのガバナンスにより深く関わっている。
EIP-1559はETHにとって良い提案なのか？
EIP-1559がETHの価格に適していると考えられる理由はいくつかある。
まず、取引手数料の仕組みが改善されることで、イーサリアムを使用する際の体験が全体的に向上し、マージンでの採用率が高まる可能性がある。
次に、ベースフィー（ガス）を燃やすことで、マイナーが現在稼いでいる収益（ETH）の一部を内面化できるという指摘もみられる。これにより、ETHは非生産的な資産から生産的な資産に変化する。例えるならば、企業が新しい事業を始めて多くの収益を上げるようなものだ。
そして3点目として、インフレ率を下げる（場合によってはETHをデフレにする）ことで、富を蓄える資産としての魅力が増し、ターゲット層を大幅に拡大することができる。このような理論は、すでに主流の金融メディアで取り上げられている。
しかし、上述の論点は、特にマイニング業界では一般的にあまり認識されていない。我々コミュニティ側では、採掘者とETH保有者の間で手数料の分配をめぐるゼロサムゲームをしているだけではなく、イーサリアム自体が、巨大なターゲット市場と思われるものをめぐって、何十もの他のプロトコルと競争しているわけだ。パイを大きくすることは、すべての人に利益をもたらすメリットがある。
EIP-1559はガス代を下げるのか？
ガス代は主に需要と供給の結果であって、市場原理ではない。市場の構造は、例えば、過大入札を減らすなど、多少の効果があるかもしれない。しかし、反対の効果も考えられる。UXの向上により、ユーザーが現在よりも高い金額を支払って取引を行う可能性もある。
最終的には、ブロック内の総容量は変わらず、取引の供給量も変わらない。スケーラビリティを高めることだけが、長期的にガス代の低下につながるのだ。つまり、EIP-1559自体は手数料を下げるための提案ではなく、あくまでスケーラビリティの向上のための土台である。
EIP-1559がマイナーの収益に与える影響
EIP-1559では、現在ガス代として知られているトランザクションフィーが2つに分割される。ベースフィー（プロトコルによって設定される）とチップ（市場によって設定される）の2つだ。各取引のベースフィーは焼却され、チップは引き続きマイナーに支払われる。
下記はEIP-1559実装前後のマイナー収益を比較した図だ。
出典：Uncommon Core
EIP-1559の実装以降、現在のマイナーの収入源はどうなるのか。マイナーの収益に与える影響は、以下の2つの理由から、当初考えられていたほど簡単には予測できない。
まず、ベースフィーとチップの割合がどうなるかが明確ではない。最近まで、ほとんどの人が、すべての手数料が焼却されると考えていた（今でもそう思っている）が、実際はそうはならない。
それは、ガスは『ガス』ではないからだ。イーサリアムの上に市場（取引所、貸し出しプロトコルなど）が存在することで、金融アービトラージの機会が絶え間なく生まれる。これらの機会、例えば、2つのDeFi取引所間、または1つのDeFi取引所と1つのCeFi取引所間の価格を裁定すること、借り手や証拠金取引者を清算することなどは、非常に大きな金融価値を持っている。しかし、それらを実行できるのは、ブロックチェーン上でそれらを採掘するように仕向けた最初のトレーダーだけに限られる。
そのため、各ブロックの最初の10～20件の取引は、ブロックに含まれるために必要な額をはるかに超える不釣り合いな取引手数料を支払う傾向がある。これは、取引を完了させるためには、ブロックの早い段階でなければならないからだ。マイナーは現在、これらの取引から多大な利益を得ており、その多くはこの事実を知らずに取引を行っている。
この部分の収益はEIP-1559では影響を受けない。なぜなら、ベースフィーではなくチップで支払われるため、バーンされることがないからだ。Georgios氏と私は最近、この「優先取引」の重要性を通常の取引と比較して定量化し、驚くべき発見をした。
私たちのデータソース（Flashbotsを利用したMEV-Explore v0）でどれだけのMEVが正しく分類されているかによるが、マイナーは今日、通常のガスを売るよりも優先順位の高いガスを売る送金でより多くの利益を得ている可能性が高いことが判明。その結果、今の手数料の半分以下がEIP-1559で燃やされる可能性がある。
（図はブロック報酬と手数料、そしてMEVの割合をチャート化したもの。）
次に、マイナーの収益はETHの価格にも大きく依存する。例えば、EIP-1559がマイナーの収益（ETH）を30％下げ、米ドル建のイーサリアム価格が43％上昇した場合、マイナーの収益はドル建てでは全く同じになる。EIP-1559がETHの価格と採用に対して実際に非常にポジティブであるべきだという良い議論もある。
MEVからマイナーが得られるメリット
特に小規模なマイナーからよく聞かれるのは、Georgiosと私が示したマイナーが今日稼いでいる『MEV』から個別に利益を得られるのか、あるいはそれを得るためにさらに行動を起こす必要があるのか、という質問だ。
MEV（Miner Extractable Value）という名前は、マイナーが積極的に何かをしなければならないという意味で、その意味では誤解を招く恐れがある。しかし、答えは「何もする必要はない」だ。イーサリアムの上にDeFiやトークンを乗せることで得られる金融アービトラージの機会は、パブリックなメモリープールでの優先的なガスオークションにつながり、このガスオークションからの手数料はすべてのマイナーに平等に発生する。
具体的な例として、112ETHの報酬が支払われた最近のブロックを紹介しよう。補助金（チップ）が2ETH、残りは手数料に該当。さらに詳しく調べてみると、そのうち70ETH以上が実際にはインデックス1、2、5、6、7、10、12の7つの取引だけで得られていることがわかる。これらの取引は主にCompoundの清算によるもの。
EIP-1559がイーサリアムのセキュリティに与える影響
少なくともETH建て（必ずしも米ドル建てではないが）では、イーサリアムは以前よりもマイナーに支払う金額が少なくなる。これにより、ハッシュパワーが低下すると一部に予想される。しかし、これはそのセキュリティを意味なく低下させるものではない。
理由は、ある閾値（しきいち）を超えると、セキュリティの各単位の限界効用が減少するからだ。最初のうちは、ネットワークとそのユーザーは、すべてのマイナーから多大な利益を得ている。しかし、すでに多くのマイナーが存在すればするほど、追加のマイナーがもたらす利益は少なくなる。
下図のように、マイナーへの収益には限界効用逓減の法則が作用して減少していく傾向がある。
イーサリアムには、1ブロックあたり2ETH＋アンクルブロックの報酬という永続的なブロック補助金がある。この補助金は、それだけでネットワークの安全性を確保できるように設定されている。
下記のイメージ図では、ブロック補助金がイーサリアムの安全を保つのに十分なマイナー収益のベースラインを作っていることが伺える。
イーサリアムには「Minimum Viable Issuance」という社会契約がある。これは、イーサリアム・ネットワークのセキュリティ需要に応じてスケールするセキュリティ予算が必要だというロジックに基づいており、例えばETHの価格が2倍になれば、採掘者に支払う金額も2倍になる仕組み。つまり、マイナーにとって1つの動機はイーサリアムのセキュリティを維持することだが、2つ目の（相反する）動機は、セキュリティに必要なだけ支払うが、それ以上は支払わないという点である。
このモチベーションが存在しなければならないことは、簡単な思考実験を使って示すことができる。ネイティブトークンが年々100％インフレしているネットワークは、非常に大きなセキュリティ予算を持つ。しかし、インフレ率の高さは保有者にとっては一種の税金であり、その資産を保有する魅力がなくなる。ブロックチェーンのネイティブアセットが魅力的でない場合、そのブロックチェーンが市場で自立するのは非常に困難となるのだ。
つまりセキュリティへの過少支払いと過大支払い、どちらも良くないということとなる。
アクセスの混雑が増加し多額の手数料も発生するため、イーサリアムは現在上記グラフの「セキュリティへの過払い」の部分に入っているのだ。多くの人（特にマイナー）が、この変化によってイーサリアムがハッシュパワーを失うことを指摘している。彼らはその点について正しいかもしれませんが（実際のところは「場合による」）、これが望ましくない副作用であることを見誤っている。誰かがそれ支払わなければならないことを考えると、ハッシュパワーが大きすぎるということがある。つまり、ハッシュパワーを失うことは確かに目的なのだ。
この議論は、イーサリアム自体に限ったことではなく、他のネットワークが適切なレベルのセキュリティを維持し、オーバーレイを燃やすようになれば、ETHの魅力はそれに比べて低下します。 結論として、マイナーの収益を下げるとセキュリティもギリギリまで下がる反面、有用性の最適化が見込まれる。セキュリティにお金をかけすぎたシステムは、保有者にとって利便性が低くなるため、すべてのネットワークがセキュリティに必要のない手数料を燃やすことで均衡が保てる。
なぜベースフィーを焼却（バーン）しなければならないのか？
この仕組みを機能させるためには手数料を燃やさなければならない理由と、他の理由で手数料を燃やしたい理由があるが、まずは、手数料を燃やしたい理由から説明する。
まず、ベースフィーを燃やすことで、イーサリアムネットワーク上の混雑とセキュリティバジェットの関連性を低減する機会が生まれる。ETH保有者（そして市場全体）は、トランザクション需要が高い場合、補助金の一部または全部がバーニングによって払い戻されることを知っていれば、より大きな永久ブロック補助金を許容することができる。
また複数の研究によると、マイナーの収益が予測可能なブロック補助金ではなく、変動する取引手数料に支配されている場合、ブロックチェーン自体の不安定性を引き起こす可能性がある。
とはいえ、そもそもEIP-1559の仕組みが機能するためには、この焼き増しも必要だ。この点を証明するために、EIP-1559がベースフィーを焼却せず、単にマイナーに支払うと想像して欲しい。プロトコルが提示した価格は、もはやマイナーや取引するユーザーを拘束するものではなくなる。
もしプロトコルが100Gweiの価格を提示していて、ユーザーが80Gweiを支払いたい場合、ブロックにまだ余裕があれば（EIP-1559ではほとんどの場合余裕がある）、ユーザーは100Gweiを支払い、マイナーはサイドチャネルで20Gweiを返金することが可能になる。
この問題は、ベースフィーを取引を行ったマイナーに支払うのではなく、ファンドに集めて他のマイナーに報酬を支払うことで解決できるという意見もある（セカンダリーブロックの報酬のような仕組み）。
一見すると、協調性のないマイナーを想定した返金の問題を解決しているように見えるが、マイナーが単一の事業体や複数の大規模な組織を形成して、この返金戦略の恩恵を悪用するインセンティブを生み出しかねない。また、最初の2つの問題は解決されていない。
マイナーはEIP-1559の展開を阻止できるのか？
昨年、マイナーの収益が10倍以上になったにもかかわらず、ハッシュレートとそれに続く難易度も上がっているため、個々のマイナーは必ずしも利益を上げていない。これは、個々のマイナーにはお金を払いすぎることはないが、マイナー全体にはお金を払いすぎることがあるということを示している。
他のパブリックブロックチェーンと同様に、イーサリアムはネットワークを確保するために十分な量のハッシュパワー（PoSの場合はステーク）を集めるインセンティブをマイナーに支払っている。しかし、上述した通り、イーサリアムは実際にブロック補助金を通じてセキュリティを補助するETH保有者を犠牲にして、セキュリティを過剰に支払っているのも事実だ。そのため、これを変更することは完全に合理的で、イーサリアム全体にとってもプラスだと言える。
このような議論にもかかわらず、一部のマイナーはETH建ての収入が減る可能性があるという理由で、EIP-1559に反対すると脅している。彼らの意見は、実際にはどれくらい重要なのだろうか。
この疑問を解決するために、Georgiosと私はシナリオ分析を実施。その結果、合理的な採掘者にとっての最良の結果は、EIP-1559を単純に受け入れる、という結論に達した。PoWマイニングはまだ少なくとも1年半は残っているため、ETHの需要やイーサリアムでの取引を損なうような攻撃でそれを危うくするには、マイナーは将来の収益をあまりにも多く抱えている。
最後に、EIP-1559が導入された後、マイナーの収益が減るかどうかも不明だ。MEVを考慮すると、現在のマイナーの収益の20%程度が焼け落ちる可能性があることがわかっている。しかしこの数値は、EIP-1559によってETHの価格が上昇する可能性を考慮していないため未知数な部分も多い。
結論としては、パブリック・ブロックチェーンにおけるすべてのマイニング関連の問題と同じだと言えるだろう。理論的には、マイナーは二重支出や検閲攻撃によってプロトコルを傷つける可能性がある。またマイナーは二重支払いや検閲攻撃によってプロトコルに損害を与えることもできる。EIP-1559に関しても、同じような協力のインセンティブが働いていることは間違いないだろう。
ユーザーにとってのUX上のメリットはどの程度なのか？
EIP-1559がトランザクタにもたらす主な違いは、迅速な取り込みのために十分な高さで、かつ過払いにならないように十分な低さの取引手数料を推測する必要がなくなる点だ。代わりに、プロトコルが価格を提示し、ユーザーはAmazonで商品を購入するように、その価格を支払うかどうかを選択できる。また、より低い料金を提示して、将来的に価格が下がるのを待つことも可能だ。
これはイーサリアムのブロックは、ブロックごとにガスの量を固定するのではなく、多くの余剰スペース（正確には100％の余剰スペース）を持つようになるため、現在の価格で取引したい人は誰でも普通に取引できるようになるからである。余分なスペースの一部または全部は、人々が支払う意思があれば使用することができるが、取引がブロックの半分以上を占めなくなるほど手数料が再び高くなるまで、ベースフィーが急速に上昇することになる。
EIP-1559はMEVの抽出を加速するのか？
EIP-1559がMEV抽出を加速させる可能性があると指摘する人がいるが、それは以下のような仕組みによるものだ。
優先的なガスオークションの手数料からほとんど同じ利益を得ているにもかかわらず、ほとんどのマイナーは現在積極的にMEVを抽出していない。EIP-1559 の議論で初めて MEV が注目されるようになった。
マイナーの中には、ユーザーがセキュリティのために過剰に支払った結果があるにもかかわらず、現在の収益に権利を感じている人もいる。そのためEIP-1559の展開によっては、これまではタブーとされていたユーザーを傷つけるような行動をとる可能性もある。
まず最初に、MEVには良性のものと悪意のあるものの2つの形態があることを区別しなければならない。
悪意のあるMEVとしてはチェーンを不安定にしたり、ユーザや鍵インフラを検閲（例：オラクルの 更新を阻止する）、さらにはユーザの資産を直接盗む（例：ロールアップの不正防止を検閲する）などが挙げられる。
良好なMEVとは、取引所間の金融アービトラージ、リクイデーション、フロントランニングなど、その他のほとんどのことを指す。
重要な点は、良性のMEVはマイニングを行っていない当事者から抽出することができ、これは現在大規模に行われているということだ。悪意のある形のMEVを抽出できるのは採掘者のみであり、これは一般的に現在は起こっておらず、今後も起こるべきではないと考えられる。
しかし、現在マイナー以外が抽出している良性のMEVをマイナーが抽出するようになれば、それはイーサリアムにとって大きくプラスになり、それには3つの論拠がある。
第一に、非採掘者の裁定者は一般的にシステムの税金であり、何も還元せずにお金を引き出している。もし採掘者が同じ裁定利益を受け取る立場にあれば、採掘者はより高いハッシュパワーで裁定利益を奪い合い、それによってイーサリアムをより安全にするだろう。
つまり、MEVはセキュリティのために直接お金を払うことになるが、それは現在、優先的なガスオークションを通じてわずかに行われているにすぎない。
しかしどうせ誰かが良性のMEVを抜き取るため、ユーザーにとっては、違いはない。いずれにせよ誰かが良性のMEVを抜き取るのだから、システムの安全性を確保できる採掘者にお金が回る方がいいと考えるのは当然だ。
これに対して、非マイナーではなくマイナーによるMEV抽出を正常化すると、マイナーが良性のMEVを抽出するだけでなく、最終的には悪意のあるMEVも抽出してしまうような、危ない状況を作ってしまうと主張することができる。これはイーサリアムにとって大きな痛手となり、コミュニティーとしてそれに対抗する強い社会的規範が引き続き必要となるだろう。
マイナーが良性のMEVを抽出することでイーサリアムが恩恵を受ける2つ目の論拠は、マイナー以外の人がMEVを抽出することで、イーサリアムのブロックチェーン上に不必要な廃棄物が発生し、MEV以外のユースケースに利用できる可能性がある点だ。
Flashbotsの調査によると、現在、イーサリアムの全ブロックスペースの少なくとも4～5％がMEV取引に使用されており、その中には失敗した取引も多く含まれる。Flashbotsは下限を示しているため、実際の数字はもう少し高いだろう。
3つ目の議論は、最も洗練されたマイナーは、独自のアービトラージ取引を含めるか、プライベートなオーダーフローと引き換えにブロックスペースを（公開ではなく）プライベートに販売することで、すでにMEVを直接抽出しているという点である。
これはイーサリアムをProof-of-workをProof-of-MEVextractionに変えてしまうため、好ましくないことだ。そうなった場合、一部のマイナーが他のマイナーよりも大きな利益を得ることができる、より複雑なゲームとなる。
MEVを抽出するのが得意なマイナーは、それが苦手なマイナーを犠牲にして成長することになり、マイニングにおける深刻な中央集権化のベクトルを提示することになる（PoSに移行してもこの問題は解消されない）。
この問題を解決するためには、MEVに関する教育と透明性を高め、マイナーによる良性のMEVの抽出を正常化して競争を公平にすることが必要だ。EIP-1559はそれを加速させるものだが、いずれにしてもそうなる必要があったと言える。
