GAS:以太坊柏林硬分叉完成 Gas费会受到什么影响?

原文标题:《柏林硬分叉对Gas影响几何?》

撰文:FrancoVictorio

翻译:ETH中文站

柏林硬分叉已于4月14日在主网上线,引入了四份EIP。其中的两份(EIP-2929和EIP-2930)对交易的gas成本有影响。本文将解释部分gas成本在柏林前是如何计算的,加入了EIP-2929后会如何变化,以及如何使用EIP-2930引入的访问列表。

要点速览

柏林硬分叉改变一些操作码的gas成本。如果在一个dapp或一个智能合约里gas费的值是硬编码的,它们可能会中止运行。如果这种情况发生了,且智能合约是不可更新的,消费者将需要用EIP-2930的访问列表才能使用那部分的操作码。

访问列表可以用作减少少量的gas成本,但实际上它们在一些情况下是会增加总gas消耗量的。

geth增加了一个叫eth_createAccessList的新RPC方法,用以简化访问列表的创建。

柏林硬分叉前的gas成本

EVM执行的每个操作码都有一笔相关的gas成本。它们大多数的成本是固定的:PUSH1总是消耗3个单位的gas,MUL消耗5个,等等。其他一些是会变化的:比如SHA3的操作码成本依赖于它的输入大小。

我们主要讨论操作码SLOAD和SSTORE,因为它们是最受柏林硬分叉影响的。我们以后会讨论针对地址的操作码,比如所有的EXT*和CALL*,因为它们的gas成本也改变了。

柏林前SLOAD的gas成本

在没有EIP-2929之前,SLOAD的gas消耗很简单:它总是消耗800gas。所以没有什么可说的。

以太坊网络当前已销毁超202万枚ETH:3月28日消息,据Tokenview链上数据显示,当前,自EIP-1559以来,以太坊总产出3,360,537.57枚ETH,总销毁2,020,035.01枚ETH;平均每分钟销毁5.97枚ETH,总销毁率60.11%。[2022/3/28 14:22:08]

柏林前SSTORE的gas成本

在gas消耗方面,SSTORE可能是最复杂的操作码了,因为它的成本取决于像存储slot的当前值、新值、以及它是否之前被修改过。我们仅对一些情况进行分析以获得一个基本理解;如果你想了解更多,请阅读文末的EIP链接。

如果存储slot的值从0变成1(或任何非0的值),gas消耗量是20000。

如果存储slot的值从1变成2(或任何其他非0的值),gas消耗量是5000。

如果存储slot的值从1(或任何非0的值)变成0,gas消耗量也是5000,但在交易的最后你会获得1笔gas费返还。本文不会讨论gas费返还,因为它们在柏林硬分叉中不受影响。

如果存储slot的值在之前相同的交易中被修改了,往后所有SSTORE的gas消耗量都是800。

这部分的细节并不有趣,重要的是SSTORE很贵,而它的消耗取决于几个因素。

EIP-2929后的gas消耗

EIP-2929对上述所有操作码的gas消耗都有影响。但在深入这些变化前,我们需要先谈谈这份EIP引入的一个重要概念:访问过的地址(accessedaddresses)与访问过的存储密钥(accessedstoragekeys)。

数据:以太坊链上NFT销售总额突破70亿美元:金色财经报道,根据Cryptoslam最新数据显示,以太坊链上NFT销售总额突破破70亿美元,创下历史新高,本文撰写时为7,072,050,900美元,链上交易数量为3,207,359笔。[2021/10/8 20:13:25]

如果一个地址或一个存储密钥在之前的交易中被「使用」过,那么它们就会被视为「访问过的」。例如,当你CALL一个其他合约,该合约的地址就会被标为「accessed(访问过的)」。同样地,当你SLOAD或SSTORE一些slot的时候,交易的其他部分也会被视为访问过的。哪个操作码执行它并不重要:如果一个SLOAD读取了一个slot,接下来的SLOAD和SSTORE都会被视为访问过的。

这里值得注意的是,存储密钥是「内置于」一些地址的。就如这份EIP所解释:

「在执行交易时,维持一组accessed_addresses:Set和accessed_storage_keys:Set]」

也就是说,当我们说一个存储slot被访问了,我们实际上说的一对(address,storageKey)被访问了。

接下来谈谈新的gas消耗。

柏林后的SLOAD

在柏林硬分叉之前,SLOAD固定消耗800gas。现在,它取决于该存储slot是否被访问过。如果它没有被访问过,gas消耗是2100;如果被访问过了,则是100。因此,如果该slot是在访问过的存储密钥列表里的,SLOAD的gas消耗会少于2000。

柏林后的SSTORE

让我们在EIP-2929语境下重温前面的SSTORE例子:

以太坊未确认交易为98,385笔:金色财经消息,据OKLink数据显示,以太坊未确认交易98,385笔,当前全网算力为264.46TH/s,全网难度为3.51P,当前持币地址为50,782,268个,同比增加299,500个,24h链上交易量为1,956,818.75ETH,当前平均出块时间为13s。[2020/11/28 22:27:25]

如果存储slot的值从0变成1(或任何非0的值),gas消耗量是:

如果存储密钥没有被访问过,22100

如果被访问过了,20000

如果存储slot的值从1变成2(或任何其他非0的值),gas消耗量是:

如果存储密钥没有被访问过,5000

如果被访问过了,2900

如果存储slot的值从1(或任何非0的值)变成0,gas消耗与上一种情况一样,再加上返还。

如果存储slot的值在之前相同的交易中被修改了,往后所有SSTORE的gas消耗量都是100。

如你所见,如果SSTORE正在修改的slot是之前被访问过的,第一个SSTORE消耗少于2100gas。

总结

下表对上述的值进行了比较:

请注意,在最后一行没有必要谈论slot是否已经被访问过,因为如果它之前就被写入,那它就被访问过了。

动态 | Tether在以太坊网络新增发1亿枚USDT:据PeckShield态势感知平台数据显示:今天晚间21时21分,Tether向以太坊网络新增发1笔价值1亿美元的USDT,块高度为7969780,交易哈希值为:0xe76236cd813724997e6ddcdf9ddeb4d9c1b8bb54eaa36b8672729d5fa54ccc8e。截至目前,Tether在以太坊网络上的ERC20 USDT总发行量已达900,010,000枚,仅6月份以来,就已新增发了2.5亿枚USDT。[2019/6/17]

EIP-2930:可选访问列表交易

我们一开始提及的其他EIP就是EIP-2930。这份EIP增加了一种新的交易类型,它可以在交易里加入一个访问列表。这意味着你可以在交易执行开始前,事先声明哪些地址和slot应被视为访问过的。例如,一个未被访问过的slot的一个SLOAD需要消耗2100gas,但如果该slot被加入到交易访问列表里,同一个操作码只需消耗100gas。

但如果已经被访问过的地址或存储密钥会消耗更少gas,这是否意味着我们可以把所有东西都添加到交易访问列表来降低gas消耗了?棒!不用给gas费了!然而,不尽然是这样,因为你每次添加地址和存储密钥的时候还是需要支付gas费的。

我们来看一个例子。假如我们正在向合约A发送一笔交易,访问列表可能如下:

accessList:?}]

如果我们发送一笔附有这个访问列表的交易,使用slot0x0的第一个操作码是SLOAD,它消耗的是100而不是2100gas。这减少了2000gas。但每次把存储密钥添加到交易的访问列表中都需要消耗1900gas。因此我们只省了100gas。(如果访问该slot的第一个操作码是SSTORE而不是SLOAD,我们可以省2100gas,也就是说如果我们考虑的是存储密钥的消耗的话,我们总共节省200gas。)

动态 | Kik宣布永久退出以太坊:据Coindesk报道,网络简讯平台Kik宣布永久退出以太坊,仍将在Stellar网络上继续开发其加密货币Kin。Kin生态系统基金会表示,将很快发布一款用于取消在以太坊持有Kin的工具,但并未透露具体日期。[2018/11/15]

这是否代表只要我们使用交易访问列表就能节省gas?不是的,因为我们还需要支付添加地址到访问列表(即我们的例子中的"")的gas。

访问过的地址

到目前为止,我们只讨论了操作码SLOAD和SSTORE,但柏林升级后不是只有这些操作码有变化。例如,操作码CALL之前的固定消耗量是700。但EIP-2929后,如果地址不在访问列表里,它的消耗量变成了2600,如果在,则是100。还有,像访问过的存储密钥,无论之前访问的是什么操作码(例如,如果EXTCODESIZE是第一次被调用,那么该操作码将消耗2600gas,而往后任何使用同一个地址的EXTCODESIZE、CALL还是STATICCALL都只消耗100gas)。

这是如何影响有访问列表的交易的呢?例如,假如我们给合约A发送一笔交易,而该合约调用另一个合约B,那么我们可以加入这样一个列表:

accessList:}]

我们将需要支付2400gas以把这个访问列表加入到交易里,但之后使用B地址的第一个操作码只消耗100gas,而不是2600。因此,我们通过这样做节省了100gas。如果B以某种方式使用它的存储,且我们知道使用的是哪个密钥,那么我们也可以把它们加入到访问列表里,这样可以为每个密钥节省100~200gas(取决于你的第一个操作码是SLOAD还是SSTORE)。

但是为什么我们要谈论另一个合约?我们正在调用的合约呢?为什么不对这个合约进行这些操作?

accessList:[

?{address:"

",storageKeys:},

?{address:"

",storageKeys:},

]

我们可以这样做,但这样不划算,因为EIP-2929明确规定正在被调用的合约(即tx.to)地址会默认加入到accessed_addresses列表里。因此我们无须支付多余的2400gas。

让我们再对之前的例子进行分析:

accessList:[{

?address:"

",

?storageKeys:[

??"0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000"

?]

}]

除非我们要加入多几个存储密钥,否则这其实很浪费。如果我们预设SLOAD总是首先使用存储密钥,那么我们起码需要24个存储密钥能保本。

你可以想象一下,做分析与手动创建一个访问列表并不那么有趣。幸运的是,其实有更好的方法。

eth_createAccessListRPC方法

Geth(从1.10.2版本开始)加入了一个新的eth_createAccessListRPC方法,你可以用它来生成访问列表。它的使用与eth_estimateGas相似,但它返回的不是gas估值,而是像下面这样的结果:

{

?"accessList":[

??{

???"address":"0xb0ee076d7779a6ce152283f009f4c32b5f88756c",

???"storageKeys":[

????"0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",

????"0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000001"

???]

??}

?],

?"gasUsed":"0x8496"

}

也就是它给你该交易会用到的地址与存储密钥的列表,加上访问列表被加入情况下所消耗的gas。但,这并不代表gas消耗量会低于在没有访问列表情况下发送同一笔交易所消耗的!

我想我们会随着时间推移发现使用它的正确方法,但我猜的伪代码如下:

letgasEstimation=estimateGas(tx)

let{accessList,gasUsed}=createAccessList(tx)

if(gasUsed>gasEstimation){

?deleteaccessList

}

tx.accessList=accessList;

ransaction(tx)

给合约松绑

值得一提的是,访问列表的主要目的不在于使用gas。如EIP所解释:

「减轻由EIP-2929引入的合约断裂风险,因为交易可以提前指定交易计划访问的账户和存储slot并提前支付;最终在实际执行中,操作码SLOAD和EXT*只消耗100gas:这个低gas消耗不仅可以防止由该EIP引起的断裂,还可以「松开」任何因EIP-1884而受限的合约。」

这意味着如果一个合约对执行某事务的成本做了假设,gas成本的增加就可能使它停止运作。例如,一个合约调用另一个合约,像这样someOtherContract.someFunction{gas:34500}(),因为它假设someFunction会准确消耗34500gas,这样它会出问题。但如果你添加了一个合理的访问列表,那么合约会再次运作。

自己做检验

如果你像自己去测试,复制这个代码库,里面由多个可以用Hardhat和geth执行的实例。在README查看说明。

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