Towards Overcoming the Undercutting Problem
比特币和类似加密货币的挖掘过程目前通过自愿交易费和固定区块奖励来激励，这些奖励将逐渐减半至零。在可选的和任意的交易费用成为剩余激励的情况下，Carlsten等人[CCS~2016]发现挖底攻击可以成为矿工的均衡策略。在削弱中，攻击者故意分叉现有的链，让富有的交易无人认领，以吸引小的抱怨矿工到它的分叉。我们观察到[CCS~2016]中的两个简化假设，即费用达到固定费率，矿工收集{ \em all}累积费用，而不管区块大小限制，在实践中通常是不可行的，并且发现它们不准确地夸大了削弱的盈利能力。通过研究比特币和门罗币的区块链数据，我们发现，被暗挖者故意遗漏的费用可能对其他矿工没有吸引力（因此对攻击者本身也没有吸引力）：故意遗漏的交易可能不适合新的区块，而不会“挤出”其他一些潜在的交易，因此下一轮的可索赔费用不能任意提高。本文将链间的挖底和转移视为理性矿工的挖掘策略。我们模型的盈利能力与块大小限制存在，这限制了索赔费用在一轮，并产生了一个悬而未决的（缓冲）交易集的削价策略。在所提出的模型中，我们首先确定必要的条件，使削价有利可图。然后，我们提出了一个易于部署的防御，通过选择性地将交易组装到新块中以使所识别的条件无效来防止削弱。在一个典型的设置与下切割器存在，应用这种避免技术是一个纳什均衡。最后，我们用实验对上述分析结果进行了补充。
2022-07-13 cs.CR cs.GT
How to Charge Lightning: The Economics of Bitcoin Transaction Channels
链下交易渠道代表了扩大加密货币交易吞吐量的领先技术之一。然而，交易渠道对制度的经济影响至今尚未得到充分的研究。我们研究了比特币交易渠道的经济学，并提出了一个闪电网络及其对区块链交易费用影响的经济分析框架。我们的框架允许我们推理不同的交易需求模式和闪电网络的不同拓扑结构，并推导出在区块链上和区块链外进行交易的费用。我们的初步结果表明，虽然闪电网络确实允许大量交易通过系统，但它并不一定会向矿工提供更高的费用，因此实际上可能会导致系统内参与挖矿的人数减少。
2022-07-13 cs.CR cs.DC cs.GT
Transaction Fee Mining and Mechanism Design
交易费是许多区块链系统中的主要激励措施，作为激励处理交易的一种方式。不幸的是，与固定块奖励等替代方案相比，它们也引入了大量的激励不对称。我们分析了交易费用引起的一些激励兼容性问题，这些问题与用户提交的出价、矿工用来选择包括哪些交易的分配规则以及他们在最长链共识的背景下选择在哪里挖矿有关。我们首先调查了各种挖矿攻击，包括挖底、费用狙击和费用优化的自私挖矿。然后，我们开始分析用户激励兼容性、短视矿工激励兼容性和链外协议证明性的机械概念，以及为什么它们在完整形式下可证明不兼容。然后，我们讨论了较弱的近似和$γ$ -弱激励相容性的概念，以及所有这些形式的激励相容性如何在区块链的无信任拍卖者设置中保持或失败，检查经典机制以及最近的机制，如以太坊的EIP-1559机制和\cite{chung}的燃烧第二价格拍卖。在整个过程中，我们概括和相互关联现有的概念，提供新的统一的观点和分析的直觉，并讨论未来工作的具体和总体开放的问题。
2023-02-14 cs.GT
Flash Boys 2.0: Frontrunning, Transaction Reordering, and Consensus Instability in Decentralized Exchanges
区块链，特别是智能合约，承诺创造公平透明的交易生态系统。不幸的是，我们表明这一承诺尚未实现。我们记录并量化了区块链系统中套利机器人的广泛和不断增长的部署，特别是在去中心化交易所（或“DEX”）中。就像华尔街的高频交易员一样，这些机器人利用了DEX的低效率，支付高额交易费用，并优化了网络延迟，以实现前端，即，预测并利用普通用户的DEX交易。我们研究了DEX套利机器人在一系列交易中的广度，这些交易为这些机器人带来了可量化的收入。我们还研究了机器人的盈利策略，重点关注区块链特定的元素。我们观察到机器人参与我们称之为优先天然气拍卖（PGA）的活动，竞争性地抬高交易费用以获得优先顺序，即，早期的区块位置和执行，为他们的交易。PGA提出了一个有趣的和复杂的新的连续时间，部分信息，博弈论模型，我们正式和研究。我们发布了一个交互式门户网站http：//frontrun.me/，为社区提供PGA的实时数据。我们还表明，支付的高费用优先级交易排序的共识层安全构成了系统性风险。我们解释说，这种费用只是DEX及其他行业普遍现象的一种形式-我们称之为矿工可提取价值（MEV）-这会带来具体的，可衡量的，共识层的安全风险。我们的经验表明，MEV对今天的以太坊构成了现实的威胁。我们的工作突出了智能合约中交易排序依赖性所带来的巨大而复杂的风险，以及传统形式的金融市场剥削如何适应和渗透区块链经济。
2019-04-10 cs.CR cs.GT
An Efficient Dynamic Transaction Storage Mechanism for Sustainable High Throughput Bitcoin
本文提出高效动态交易存储机制 EDTS，结合布谷鸟过滤器与动态交易存储策略，并利用 U-NSGA-III 优化，在交易手续费制度下实现 325.3 TPS 的可持续高吞吐量，性能优于比特币 NG。
2023-12-25 cs.GT cs.NI
A Framework for Combined Transaction Posting and Pricing for Layer 2 Blockchains
本文提出一个统一框架，联合优化L2交易发布与定价，通过阈值策略和动态费用机制应对L1 Gas波动与拥堵，并经模拟验证。
2025-05-26 cs.GT
Discrete & Bayesian Transaction Fee Mechanisms
针对标准性质下加密货币交易费机制收益低的问题，本研究通过离散费用设计满足扩展性质且渐近收益最优的机制，还证明放宽性质后比特币TFM经显示原理可实现近似收益最优，并刻画了多物品防链下协议机制类别。
2024-05-22 cs.GT econ.TH
Towards a Functional Fee Market for Cryptocurrencies
基于区块链的加密货币根据其费用对交易进行优先级排序，创造了一种独特的费用市场。从经验上看，这一市场未能产生稳定的均衡，无法为期望的服务水平提供可预测的价格。我们认为，这是由于在目前的收费机制中缺乏一个主导战略均衡。我们提出了一种受广义第二价格拍卖启发的替代费用设定机制。这种机制的设计具有挑战性，因为矿工可以使用任何标准来纳入交易，并可以在看到拟议费用后操纵拍卖结果。尽管如此，我们表明，我们提出的协议是免费的操纵的用户数量的增加。我们进一步表明，对于大量的用户和矿工来说，操纵的收益对各方来说都很小。这导致用户提出代表其真实效用的费用，并降低矿工收入的差异。历史分析表明，比特币用户可以节省272，528，000美元的交易费用，而矿工可以将费用收入的差异平均降低7.4倍。
2019-01-21 cs.CR cs.GT
Empirical Analysis of EIP-1559: Transaction Fees, Waiting Time, and Consensus Security
本研究利用以太坊链上、内存池及交易所数据，实证分析EIP-1559对交易费用、等待时间及共识安全的影响，发现其改善用户体验但影响有限，并揭示价格波动与区块大小的影响，为TFM改进提供方向。
2023-04-25 cs.CR cs.DC cs.GT
Transaction Fees on a Honeymoon: Ethereum's EIP-1559 One Month Later
以太坊改进提案（EIP）1559最近实施，以改变以太坊的交易费用市场。EIP-1559利用具有恒定学习率的算法更新规则来估计基本费用。基本费用反映了当前的网络状况，因此为当前天然气价格提供了更可靠的预测。使用其推出后的链上数据，我们评估了EIP-1559对用户体验和市场表现的影响。我们的实证研究结果表明，虽然EIP-1559平均达到了目标，但短期行为的特点是块大小的剧烈混沌振荡（正如我们最近的理论动力系统分析[1]所预测的那样）和需求爆发期间的缓慢调整（例如，NFT滴）。这两种现象都会导致挖矿奖励中不必要的区块间差异。为了解决这个问题，我们提出了一种替代的基本费用调整规则，其中学习率根据加法增加，乘法减少（AIMD）更新计划而变化。我们的模拟表明，后者鲁棒性优于EIP-1559协议在各种需求的情况下。这些结果提供的证据表明，可变学习率机制可能构成一个有前途的替代默认EIP-1559为基础的格式，并有助于正在进行的讨论更有效的交易费市场的设计。
2022-04-18 cs.GT cs.MA cs.SI
Determining Blockchain Transaction Timing and Fee with Observable Mempools
Artificial Intelligence Innovation and Incubation Institute, Fudan University（复旦大学人工智能创新与孵化器）
本文研究了区块链中战略用户如何通过观察内存池确定交易时间和费用，分析了不同区块间隔分布下的最优策略。
2025-12-26 cs.GT
The Merchant: Avoiding Payment Channel Depletion through Incentives
支付渠道网络通过执行交易\emph{off-chain}大大提高了区块链的吞吐量和可扩展性。在链下支付中，各方将硬币存入通道，然后在不调用区块链的全局共识机制的情况下执行交易。然而，交易价值受到信道容量的限制，即，渠道上可用的资金量。这些资金在发送交易时减少，在通道上接收交易时增加。最近的研究表明，发送和接收交易之间存在不平衡，这导致通道耗尽，因为随着时间的推移，由于缺乏可用资金，这些操作之一变得不可能。我们通过收费激励支付渠道的均衡使用。虽然目前的收费模式仅取决于交易价值，但我们的收费政策鼓励对渠道平衡有积极影响的交易，并阻止那些有负面影响的交易。本文首先定义了费用策略的必要性质。然后，它介绍了两个新的费用策略，证明满足所有必要的属性。我们广泛的模拟研究表明，这些激励措施提高了$8\%$向$19\%$支付的有效性。
2020-12-18 cs.DC cs.GT
Dual Auction Mechanism for Transaction Relay and Validation in Complex Wireless Blockchain Network
本文针对无线区块链网络中轻节点缺乏中继激励的问题，提出一种包含中继子拍卖和验证子拍卖的双重拍卖机制，以高效分配交易费并提升社会福利。
2024-01-24 cs.GT cs.NI
Game-Theoretic Analysis of Transaction Selection in DAG-Based Distributed Ledgers
Aix-Marseille Université, CNRS, Centrale Marseille（艾克斯-马赛大学，法国国家科学研究中心，中央马赛）；IOTA Foundation（IOTA基金会）；IMT Atlantique, LabSTICC, UMR CNRS 6285（大西洋高等矿业电信学院，LabSTICC，法国国家科学研究中心联合研究单位6285）
本文分析了DAG分布式账本中交易选择的博弈机制，提出基于优化的方法计算纳什均衡，并通过数值模拟证明协作费用共享机制在吞吐量和奖励方面优于随机费用分配机制。
2026-05-08 cs.CR cs.GT
An Incentive Analysis of some Bitcoin Fee Designs
在比特币系统中，矿工被激励加入系统，并通过用户支付的费用来验证交易。一个简单的“支付你的出价”拍卖已被用来确定交易费。最近，Lavi，Sattath和Zohar [LSZ 17]提出了一种替代性的费用设计，称为垄断价格（MP）机制，旨在提高矿工的收入。虽然MP不是严格的激励相容（IC），但他们研究了该机制在iid分布下与IC的接近程度，并基于大量的模拟和一些分析证明了它几乎是渐进的IC。在本文中，我们证明了MP机制是几乎激励兼容的任何iid分布的用户数量的增长大。这适用于其他攻击，如分裂出价。我们还证明了[LSZ 17]中的一个猜想，即MP在收入方面主导RSOP拍卖（最初在Goldberg等人[GHKSW 06]中定义为数字商品）。这些结果支持MP作为比特币费用设计的候选者。此外，我们还探讨了激励相容性和一般收入之间可能存在的内在相关性。
2018-11-11 cs.GT
Selfish Mining under General Stochastic Rewards
本研究提出一般随机奖励模型，分析组合区块奖励与交易费下的自私挖矿盈利性，发现组合奖励使盈利所需算力降低22%，并给出解析计算方法。
2025-08-08 cs.GT
Perils of Parallelism: Transaction Fee Mechanisms under Execution Uncertainty
Duke University（杜克大学）；Yale University（耶鲁大学）；IC3（计算、通信与信息研究所）；Complexity Science Hub Vienna（维也纳复杂性科学中心）
研究并行执行对区块链交易费用机制的影响，发现并行性和执行偶然性导致用户和调度器之间的风险权衡，并提出一种费用机制实现该权衡的边界。
2026-06-15 cs.CR cs.GT
Evolutionary Equilibrium Analysis for Decision on Block Size in Blockchain Systems
在基于PoW的区块链网络中，矿池（单个矿工可以被视为包含一个矿工的矿池）竞争成功开采区块以获得奖励。通常，奖励包括固定的区块补贴和随时间变化的交易费用。交易费用由区块链提供，其交易被打包成块，并随着块的大小而增加。然而，块的大小越大，延迟越长，导致成功挖掘的概率越小。因此，找到最佳的区块大小来权衡这两个因素对矿池来说是一个复杂而关键的问题。本文将区块链系统中的重复挖矿竞争动态建模为演化博弈，研究矿池之间的相互作用。在这个游戏中，每个池有两个策略：遵循默认大小$\bar{B}$，即，块大小的上限，或者不遵循。由于有限理性的存在，每个矿池在整个挖掘过程中，根据矿池的计算能力等因素，通过不断学习和调整，追求其进化稳定的块大小（ESS）。建立了一般演化博弈的研究框架，并在此基础上对两个矿池情形下的演化博弈系统的存在性和稳定性进行了理论探讨。用真实的比特币数据进行了数值实验，以显示矿池的演化决策，并证明本文的理论研究结果。
2021-10-19 cs.GT
Coordinated Transaction Scheduling in Multi-Area Electricity Markets: Equilibrium and Learning
在美国，多区域电力系统的联络线调度主要通过一种基于市场的协调交易调度（CTS）机制进行。我们通过博弈论的镜头来分析这种市场机制。我们的分析特征的影响，市场流动性，市场参与者的预测区域间价差，交易费用和耦合的CTS市场与最多拥挤的虚拟交易。使用真实的数据，我们实证验证，CTS投标人可以采用简单的学习算法，发现纳什均衡，支持从均衡分析得出的结论。
2021-01-30 cs.GT cs.SY econ.GN
Dynamic Posted-Price Mechanisms for the Blockchain Transaction Fee Market
本文针对区块链交易费波动问题提出动态标价机制，利用区块利用率和历史出价计算标价，并证明在需求稳定时该机制可近似福利最优且价格稳定。
2021-11-16 cs.CR cs.GT econ.TH
BitcoinF: Achieving Fairness for Bitcoin in Transaction-Fee-Only Model
区块链，如比特币，是一种仅附加的，安全的，透明的分布式账本。一个公平的区块链应该有健康的指标;高诚实的挖掘能力，低处理延迟，即，交易等待时间短，消费价格稳定，即，处理交易所需的最低交易费用。随着比特币的成熟，交易的涌入增加，区块奖励变得微不足道。我们表明，在这些条件下，很难保持区块链的健康。在比特币中，在这些成熟的运营条件（MOC）下，矿工会发现支付他们的采矿成本是一个挑战，因为仅仅开采一个区块就不会有更多的收入。它可能导致矿工无法继续挖矿，威胁区块链的安全。此外，正如我们在本文中使用模拟所展示的那样，在MOC下，有利于区块链健康的行动成本在比特币中非常高，导致所有矿工都在处理交易。它会导致交易搁浅，即，提供低交易费用的交易，经历不合理的高处理延迟。更糟糕的是，这些搁浅交易的复合效应是消费价格的上涨。这种现象不仅会导致矿工和用户所经历的不公平，还会恶化区块链的健康状况。我们提出了BitcoinF事务处理协议，这是对现有比特币协议的一个简单但高效的修改，以解决这些不公平问题。BitcoinF解决了这些不公平的问题，同时保留了用户表达紧急情况的能力，并优先考虑他们的交易。
2020-03-02 cs.CR cs.GT
The Case of FBA as a DEX Processing Model
本文比较DEX中的连续撮合与FBA批量拍卖，证明FBA在多类市场条件下降低福利损失、改善流动性，并在dYdX数据上降低21%-37%交易成本。
2025-02-16 cs.CR cs.GT
Price of Censorship: Censorship Resistance and Throughput under Rational Concurrent Proposers
Cornell University（康奈尔大学）；Yale University（耶鲁大学）；Duke University（杜克大学）
研究经济激励下区块链的抗审查性，创建博弈论模型，提出求解混合均衡算法，通过模拟和实证数据研究多个并发提议者场景下交易费用机制对吞吐量和抗审查性的影响，发现惩罚重复的机制占优。
2026-08-11 cs.GT
Mechanism Design for Blockchain Order Books against Selfish Miners
针对区块链订单簿中矿工自私匹配导致社会福利损失的问题，提出可调整区块大小的机制，实现有界PoA，并在同质交易下达到社会最优，显著提升福利。
2025-01-22 cs.GT cs.HC cs.NI
Evolutionary Game for Consensus Provision in Permissionless Blockchain Networks with Shard
随着去中心化共识协议的发展，无需许可的区块链被认为是通用交易驱动的自治系统的一个有前途的推动者。然而，大多数流行的区块链网络都是建立在被称为工作量证明的密码谜题框架下的共识协议上的。这样的协议面临着交易处理瓶颈的固有问题，因为网络以非常高的延迟为代价实现了交易确认的分散共识。在本文中，我们研究了在具有分片共识的多个吞吐量可扩展区块链系统中的共识形成问题。具体而言，分片共识的协议设计不仅能够并行化处理器子组的事务验证过程，而且还引入了用于加速共识过程的拜占庭共识协议。通过允许不同的区块链征收不同水平的处理费用并具有不同的交易生成率，我们的目标是模拟现实世界中基于区块链的多服务提供生态系统。我们专注于在大量共识处理器的条件下区块链选择的动力学。因此，我们将各个处理器对区块链选择的演变建模为进化博弈。理论和数值分析提供有关的进化平衡和稳定性的处理器的策略在一般情况下。
2018-11-16 cs.CR cs.DC cs.GT
Transaction Fee Mechanism Design
本文通过机制设计研究区块链交易费用机制，提出两种激励相容性条件，证明EIP-1559满足这些条件，并引入“无小费机制”作为替代方案。
2023-12-22 cs.CR cs.DC cs.DS
