这篇文章会介绍近期以太坊社群对「交易费模型」的讨论，主要参照自Vitalik 的一场演讲影片，和论坛上的文章”First and second-price auctions and improved transaction-fee markets”，探讨区块链交易的外部性，以及目前的手续费竞标模式存在的问题，和可能的改善方案。
背景知识
以太坊使用“gas” 做为计算手续费的单位，使用者在送出交易时，除了从帐户中扣除转帐金额（msg.value），还要支付gasUsed * gasPrice 的使用费。
根据每笔交易内容不同，手续费也会不同，计算主要有两个考量：计算量、存储量。因为区块链上的交易需要由每个节点重新执行过作为验证，并占用每个节点的硬碟空间，所以越复杂，使用越多容量的交易需要付越多钱。
详细的价格可以参考这份表格。
区块链的交易成本和利益
利益：
对于每一笔区块链上被打包（确认）的交易，它提供了发送者私人利益（private benefit），也就是发送者「希望」交易被确认的理由，因为他想转钱给别人、因为他想买东西、因为他要玩区块链养猫⋯ 等等理由。总之，交易被确认对发送者是有好处的。
成本：
交易的成本分成两部分，一个是内部成本（private cost），一个是外部成本（social cost）。内部成本比较直观，就是发送者付出的手续费，目前手续费是由打包交易的矿工赚走，但也有其他模型正在被考虑，下面会提。至于外部成本的部分，是本文主要想探讨的重点：什么是一笔区块链的外部成本？由谁承担？首先想到的是挖矿消耗的电费，但其实那和交易的关系并不大，而是与挖矿收益和矿工间的零和竞争有关。
实际上，一笔交易的外部成本承受者非常多元。对于每个运行全节点的电脑，这笔交易如果需要纪录状态，比方说产生一只新的猫，就会占用一些硬碟空间；对于区块链网路本身，越多的交易代表节点需要更多时间验证，网路广播效率越慢；甚至连区块链服务提供者，比方说区块链浏览器Etherscan，也承受了交易的外部成本。
收税：
基于区块链交易存在外部成本，且我们无法准确的把钱分配给承担者，收税是很顺理成章的作法。庇古税（Pigouvian Tax）就是藉由对污染（外部成本制造）者课税，以改变市场均衡的方法。在区块链的领域，我们没有政府做为收税的执行者，所以藉由限制区块大小以及手续费竞标的方法，达到类似收污染税的效果。
区块大小的意义
除了有形的计算资源，打包交易的另一个成本即是增大的区块。而更大的区块通常代表着更高的频宽需求、单位时间内需要验证更多笔交易，门槛增高，有能力运行节点的设备数量变少，去中心化程度和安全性相对减少。也就是说，允许更多交易的成本会使整个区块链系统更脆弱。然而，我们也不会为了提高安全性而把区块限制在非常小，因为那会使得手续费竞标变得太过激烈，让整个系统的实用性降低。
为了决定区块大小，我们考虑每增加一单位（比方说一笔交易）的边际成本，如图。当区块非常小的时候，大部分的设备，包括智慧型手机，都有能力运行一个全节点。此时，增加区块大小所牺牲的边际安全性（或边际去中心化性）很高，但同时提升的边际系统可用性也高。
当区块大小膨涨到一个程度，已经没有手机跑得动节点之后，边际成本变低，因为大部分的个人电脑都可以承担比手机大很多的计算量要求，而边际可用性以中等速度提升。
当区块大小增加到普通电脑（笔电&桌机）无法负荷的时候，边际成本再度变高，因为整个网路的节点数会快速下降，只剩下专业设备能运行节点，中心化程度大增，系统付出的安全成本将大于增加的可用性。
考虑实际的案例，如果比特币的区块大小变成50KB，或以太坊gas limit 变成100000，几乎所有的手机，甚至IoT 设备都能运行全节点，但是手续费会高到吓人，只有巨额交易愿意承受。一般人根本不愿意付钱使用，即使手机能跑节点也没什么意义。
反过来说，区块大小10GB 的比特币，或gas limit 10T 的以太坊，若要维持本来的区块时间，势必会导致严重的中心化，变成类似POA 那种称不上区块链的伪物，或EOS 那种由超级节点构成的容易被垄断操纵的系统。
手续费模型
第一价格拍卖
目前的比特币和以太坊采用第一价格拍卖（first price auction），发送者可以自行决定愿意付的手续费，如果交易成功被打包，手续费将从发送者帐户扣除。由于协议限制矿工只能打包固定量的交易，因此矿工会优先处理手续费高的交易。然而，这样的模型对使用者并不直觉，他们心里或许有一个价格，但是为了降低成本，他们会想要出一个刚好能被打包，但不要太高的手续费，也就造成一种不必要的烦恼：猜测最低手续费。
第二价格拍卖
一种改善的方法是采取第二价格拍卖（second price auction），对于所有被打包的交易，不收取他们最开始出的手续费，而是以被打包的交易中手续费最低者的出价为准，对所有人收一样的钱。这样的好处是使用者可以尽情出价，他只要出一个「手续费比这个价格高我就宁愿不要交易」的价格就好。然而，这样的模型却存在明显的漏洞。如图左所示，矿工的手续费是底下那个灰色长方形的面积，也就是交易笔数×最低成交价的金额。矿工可以透过假造一些高价交易的方式，来提高长方形的面积，使得图右中的面积扣掉深色长方形（手续费会回到矿工身上）之后还比图左的大。矿工可以操纵价格，还会让系统效率降低。
手续费价格自动化
为了解决第二价格拍卖中矿工过大的权利，一个由协议自动决定价格的方式被提出。协议决定价格的概念类似于挖矿难度，是根据先前的状态（previous state）自动决定下一个状态的机制，因为它是写死在系统协议里的，任何人都能检验数值是否合法，矿工不容易操纵，或者应该说，矿工比较没有经济上的理由操纵，因为不合法的高收益会被其他节点否认，刻意制造低收益则对自己不利。
目前提出的公式是，将一个区块的gas 使用量锚定在gas limit 的50%，当前一区块打包的交易高于50% 就涨价，低于50% 就降价。透过以价制量，而不是硬上限的方式，让区块的长期趋势维持在半满的状态。
区块链的储存空间定价
目前，以太坊的储存空间也是透过支付gas 购买的，由于这些购买的空间，在使用者不主动释放的情况下，会永久性地占用节点电脑的硬碟，甚至珍贵的记忆体空间，需要用超级高的价格来避免系统被垃圾资料压垮。现在，做一次加法需要支付2 gas，宣告一个变数却要支付20000 gas，价差高达一万倍！不过，即使已经用超高价避免垃圾攻击，如果考虑到系统的长远发展，似乎再高的收费也无法缓解空间无限膨胀的恐惧。
一个潜在的替代方案是：不再提供永久性的储存空间，改以「租赁」的方式让使用者存放资料，这样，收费想必可以便宜很多。这乍看是个很合理的做法，就像使用任何的云端主机一样，你如果要一直用就要持续付钱，使用者便会自觉清掉用不掉的垃圾档案。但是在以太坊智慧合约的情境，非永久的储存空间会为DApp 开发者带来沉重的负担。
当合约签订后，合作关系进展到一半时，当初记载款项的变数居然被释放了，这么可怕的事情是绝对不允许的，但为了避免这个情况，又需要多更多的工程和条件控制来确保储存空间活到它不再被需要。而如果，你的系统是供不特定人使用，比方说ERC20 Token，还要担心涌入的人潮会自动占用更多空间，加速租金被耗尽。开发DApp 已经不容易，还要规划能一边运作一边维持租金的收费模式，简直是工程师的噩梦。
一个稍微减轻工程师恐惧的方法是：不要在租金耗尽的时候彻底删除资料，而是让它「睡着」。把数值从state trie 中暂时移除，让合约不能直接存取数值，但如果任何使用者想要/愿意，他可以提供钱和该数值过去存在的证明，重新「唤醒」这个变数，让合约继续被使用。
不过，这样的模式仍然比过去买断制的空间使用权来得麻烦不少，在实装前可能还需要很大幅度的调整，或者永远不会有上线的一天。