Der aktuelle Gebührenmechanismus von Ethereum, definiert durch EIP-1559, behandelt jede Transaktion gleich, sobald sie die festgelegte Basisgebühr (Base Fee) erfüllt. Zeitkritische Akteure können jedoch nicht signalisieren, dass ihr Auftrag bereits nach wenigen Sekunden an Wert verliert. Gleichzeitig lässt das Protokoll bei einer angestrebten Blockauslastung von 50 % des Gaslimits regelmäßig ungenutzte Kapazität („Idle Capacity“) offen. Die vorgestellte temporale Liquiditätsautorisierung (Temporal Liquidity Authorization, TLA) soll genau diese intra-Block-Preisdifferenzierung ermöglichen, indem sie zeitliche Präferenzen in das bestehende System integriert, ohne die Kernregeln von EIP-1559 zu verändern.

Grundlagen des EIP-1559 Gebührenmechanismus

• Base Fee als Preisuntergrenze: Transaktionen, deren Gebühr unterhalb der Base Fee liegt, werden strikt als ungültig verworfen.
• Zielauslastung: Das Protokoll steuert die mittlere Blockauslastung auf 50 % des Gaslimits (Jahr 2021, Quelle S3).
• Maximaler Anpassungssprung: Pro Block darf die Base Fee um höchstens 12,5 % steigen oder fallen (Jahr 2021, Quelle S1).
• Kein Einfluss auf Gaslimit: Der Mechanismus ändert weder das Gaslimit noch die Definition einer Gaseinheit.

Probleme ohne zeitliche Präferenz

Da die Base Fee ausschließlich die Zahlungsbereitschaft abbildet, ignoriert EIP-1559 sämtliche zeitlichen Präferenzen. Das führt zu zwei wesentlichen Problemen:

• Transaktionen, die innerhalb von Sekunden an Wert verlieren (z. B. Liquidationen), erhalten dieselbe Priorität wie langfristige Transfers.
• Ungeklärte, ungenutzte Blockkapazität bleibt bestehen, weil das System nur die Gesamtnachfrage, nicht jedoch deren zeitliche Dringlichkeit, berücksichtigt.

Spieltheoretische Analyse nach Roughgarden

Tim Roughgarden hat in seiner Arbeit gezeigt, dass EIP-1559 außerhalb von Überlastungssituationen anreizkompatibel ist, jedoch bei Einbeziehung von Zeitpräferenzen oder gesättigter Blocknachfrage an seine Grenzen stößt. Die wichtigsten Erkenntnisse sind:

• In Überlastungs- und Auktionsdynamiken erster Preisklasse kann EIP-1559 „erste Preisklasse“ zurückfallen.
• Der festgelegte Anpassungssprung von 12,5 % (2021) begrenzt die Volatilität, reicht jedoch nicht aus, um Subventionen für zeitkritische Transaktionen zu ermöglichen.
• Die Analyse erklärt, warum reine Tip-Modifikationen das Zeitpräferenzproblem nicht lösen können.

Quelle: „Transaction Fee Mechanism Design for the Ethereum Blockchain“ (Roughgarden, arXiv, 2020-12-01, S1).

MEV-Boost-Dominanz und Konflikt mit privaten Bündeln

Seit dem Merge produzieren externe Builder über das MEV-Boost-Framework den überwiegenden Teil der Blöcke:

• Im Jahr 2022 wurden 88 % der Ethereum-Hauptnetz-Blöcke von externen Buildern erstellt (Flashbots Transparency Report, Quelle S2).
• Builder priorisieren derzeit Arbitrage- und Liquidations-Bundles nach dem erwarteten MEV-Ertrag.
• Die geplante Sortierung nach TLA-Bändern würde in Konkurrenz zu diesen privaten Positionen stehen und könnte deren Durchsetzung erschweren.

Der Vorschlag der temporalen Liquiditätsautorisierung (TLA)

Die TLA führt ein einziges signiertes Feld ein, das den Transaktionsabschnitt in einen von drei „Beinen“ einordnet:

• Funding Leg (TLA > 0): Der Absender autorisiert einen maximalen Geldbetrag (Lump-Sum in Wei) für einen gemeinsamen Block-lokalen Pool. Dieser Beitrag wird nicht nach dem eigenen Gasverbrauch berechnet, sondern bleibt konstant, sodass Unsicherheit über den eigenen Gasverbrauch keine Rolle spielt.
• Zero-Leg (TLA = 0): Standard-EIP-1559-Behandlung ohne zeitliche Autorisierung.
• Supply Leg (TLA < 0): Der Absender erklärt die Bereitschaft, später behandelt zu werden. Ein negativer Wert bindet die Transaktion an ein späteres intra-Block-Band, ohne dass ein Subventionsbetrag festgelegt wird.

Der Mechanismus funktioniert in einem Block ohne zusätzlichen Protokoll-Zustand:

1. Verbraucher (Funding-Leg) zahlen in den Pool ein und erhalten frühere Bänder.
2. Provider (Supply-Leg) erhalten, wenn der Pool ihre Shortfall-Bedürfnisse deckt, eine Gültigkeit unterhalb der Base Fee.
3. Die Reihenfolge innerhalb eines Bandes bleibt dem Builder überlassen, sodass bestehende Bundle-Strategien erhalten bleiben.

Wesentliche Eigenschaften:

• Keine Änderung am Gaslimit oder am Gas-Schedule.
• Nur Transaktionen, die bereits im selben Block sowohl Funding- als auch Supply-Leg präsentieren, können kombiniert werden.
• Unbenutzte Reservierungen werden dem Verbraucher zurückerstattet; es gibt keinen Carry-Over in den nächsten Slot.

Mögliche Risiken und Gegenmaßnahmen

• Umgehung durch Builder-Searcher-Konsortien: Wenn private Auktionen außerhalb der Band-Definitionen bevorzugt werden, könnte der Pool leer laufen. Eine mögliche Gegenmaßnahme ist die Durchsetzung der Band-Regeln auf Proposer-Ebene.
• Verzerrung des Base-Fee-Feedbacks: Subventioniertes Provider-Gas, das vollständig als Nachfrage gezählt wird, könnte die Base Fee künstlich anheben und reguläre Nutzer verdrängen. Hier könnte ein separates Signalisierungs-Signal für provider-seitige Gasverwendung eingeführt werden.

FAQ – häufige Fragen zum TLA-Mechanismus

Warum kann nicht einfach die Priority Fee genutzt werden, um zeitkritische Transaktionen an die Spitze zu setzen?Die Priority Fee bestimmt nur die relative Positionierung unterhalb der Base Fee. Transaktionen, die unterhalb der Base Fee liegen, bleiben strikt ausgeschlossen, selbst wenn im Block noch Kapazität vorhanden ist.Wie garantieren die TLA-Rules, dass Provider-Gas nicht die reservierten Grenzen überschreitet?Der Mechanismus reserviert auf Grundlage des vom Benutzer deklarierten Gaslimits (gi ≤ Li) und verrechnet nur den tatsächlich genutzten Teil. Durch die Protokollprüfung kann es keine Überschreitung geben.

Fazit

Die Erweiterung des Ethereum-Gebührenmechanismus um die temporale Liquiditätsautorisierung adressiert ein zentrales Defizit von EIP-1559: die fehlende Berücksichtigung zeitlicher Präferenzen und die damit verbundene ungenutzte Blockkapazität. Spieltheoretische Analysen (Roughgarden) zeigen, dass das aktuelle System bei gesättigter Nachfrage und Zeitpräferenzen instabil werden kann. Gleichzeitig demonstrieren empirische Daten (MEV-Boost-Marktanteil von 88 % im Jahr 2022) die starke Verknüpfung des bestehenden Builder-Ökosystems mit privaten Transaktionsbündeln, was potenzielle Konflikte mit den geplanten TLA-Bändern aufwirft. Der TLA-Ansatz bleibt dabei bewusst minimal: ein einziges signiertes Feld, keine neuen Zustände über Block-Grenzen hinweg und keine Änderungen am Gas-Schedule. Durch die Trennung von Funding- und Supply-Leg ermöglicht er sowohl die Subventionierung von zeitkritischen Transaktionen als auch die Wahrung der bestehenden Block-Produktions-Logik. Die identifizierten Risiken – insbesondere mögliche Umgehungen durch Builder-Searcher-Konsortien und die Gefahr einer Verzerrung des Base-Fee-Signals – erfordern jedoch klare Protokoll- und Governance-Regeln, um die langfristige Stabilität und Wohlfahrt zu sichern. Insgesamt bietet die temporale Liquiditätsautorisierung einen vielversprechenden Weg, die intra-Block-Preisdifferenzierung zu realisieren, die Allokations-Wohlfahrt zu steigern und gleichzeitig die Spieltheorie-Grenzen von EIP-1559 zu respektieren.