EIP-3529:减少gas返还_GAS:STOR

简单总结

移除 SELFDESTRUCT 的 gas 返还,减少 SSTORE 的 gas 返还到一个较低水平,使得返还的量仍然相当大,但不会像现在高到可以被利用的地步。

原因

最初引入 SSTORE 和 SELFDESTRUCT 的 gas 返还是为了鼓励应用开发者写应用时能践行“良好的状态卫生”,清理不再需要的存储槽与合约。但是,结果证明这项技术带来的效率远低于预期,gas 返还还带来多项未预料到的有害后果:

gas 返还导致 GASToken 的出现。GasToken 有益于把 gas 空间从低费用阶段转移到高费用阶段,但它也对网络有坏处,尤其是加剧状态大小膨胀 (由于状态槽被有效用作“电池”来积攒 gas) 和低效地堵塞区块链 gas 使用。

gas 返还加剧区块大小变化。一个区块实际消耗的 gas 量的理论最大值是接近名义上的 gas limit (因为返还会增加同一区块里后面交易的 gas 空间,尽管返还的 gas 最多是该笔交易消耗 gas 的50%)。这一点不是致命的,但影响还是相当不好,特别是返还可以被用来维持比 EIP-1559 使用两倍 gas limit 更长的峰期。

第160次以太坊ACDE会议:确定纳入EIP-4844、6780、6475、1153:4月29日消息,根据Christine Kim对第160次以太坊执行层核心开发者会议(ACDE)进行的总结,本次会议主要讨论在下次坎昆(Cancun)升级中,需要纳入哪些代码修改。

除了此次升级的主角EIP-4844(降低L2手续费) 外,开发者还同意将以下EIPs纳入升级:

·EIP-6780(修改SELFDESTRUCT操作码的功能,主要是为未来应用Verkle树做准备);

·EIP-6475(为可选值引入新的简单序列化类型,以提供更佳的可读性和紧凑的序列化);

·EIP-1153(引入瞬态存储操作码)。

另外,还有部分EIPs提案尚未被正式接受纳入升级(EIP-6913、6493、4788、2537、5656)以及部分被确定不考虑纳入本次升级(Big EOF和EVMMAX)。

在对围绕坎昆EIPs进行讨论后,下一次会议议程将是关于EIP-4844的进展。

此前消息,以太坊核心开发人员会议中表示,计划对区块链的共识层进行代码修改,为下一次坎昆升级(Cancun-Deneb)做准备,预计将于今年晚些时候进行。

以太坊的Cancun-Deneb升级中预期的最重大变化将是EIP-4844,也称为“ proto-danksharding ”。 EIP-4844旨在通过以太坊节点实现链下数据的临时存储和检索,以满足区块链应用程序的数据和存储需求。如果成功激活,EIP-4844有望降低第2层rollup解决方案(包括Optimism和Arbitrum)的交易成本。[2023/4/30 14:35:10]

规范

星火矿池市场负责人邱晓栋:我们还是反对EIP 1559,但无法阻挡实施:7月25日,“2021世界区块链大会·杭州”在杭州未来科技城学术交流中心进行。在 “伦敦升级在即,EIP-1559开启以太坊新时代?”圆桌论坛上,星火矿池市场负责人邱晓栋表示:目前EIP 1559对交易的性能以及参与DeFi的手续费并没有节省什么成本。我们还是坚持反对立场,但本质上结果已经不可阻挡。预计8月4日、5日会进行部署,最近还有很多言论说到2022年,这也是谣言。我们自己的程序员也在测试过程中发现EIP 1559的测试网的确有BUG,有BUG还要在8月4日这么短的时间内部署,看来决心很强,因为这是集体开发者通过的,所以反对的声音还在。我们的立场不变,但结果肯定不会改变,我们只是说期待它的上线能让DeFi的使用者清楚地知道什么是BaseFee,什么是矿工的小费。(巴比特)[2021/7/25 1:14:19]

参数

对于存在 block.number >= FORK_BLOCK 的区块,需要作下列变更。

1. 移除 SELFDESTRUCT 的返还

以太坊社区成员发布改善EIP-1559拥堵收费不合理的解决方案:金色财经报道,以太坊社区成员Face-Shaver在太坊技术论坛ethresear.ch发布改善EIP-1559拥堵收费不合理的解决方案,社区成员表示,EIP-1559将在以太坊交易中引入协议费,并允许根据拥堵情况动态地调整区块大小。在链上拥堵时收取协议费是将MEV从矿工转移到ETH持有者而不伤害用户的有效方法。同时,灵活的区块大小使区块空间的分配更加有效。然而,在目前的收费结构下,错误的人可能最终为拥堵付费。一般来说,当用户拥堵一个区块时,是下一个区块的用户为拥堵付费。这是不可取的,有几个原因。1.这是不公平的; 2.它增加了拥堵;3.它加剧了Gas费的拍卖。

社区成员提出解决方案,建议当一个区块出现拥堵时,同一区块的用户要为拥堵付费,可以通过根据矿工在他的区块中使用的大小来收取费用来实现这一点。[2021/7/24 1:13:36]

2. 用 SSTORE_RESET_GAS + ACCESS_LIST_STORAGE_KEY_COST (EIP-2929 + EIP-2930 合力下的 4,800 gas) 取代 SSTORE_CLEARS_SCHEDULE ( EIP-2200 定义的)

以太坊开发者Tim Beiko:以太坊网络实施EIP-1559后baes费用达到150 Gwei:推特网友询问,以太坊在实施EIP-1559后,为了让ETH的供应开始减少,网络交易量需要持续到什么程度(销毁率超过区块奖励)?以太坊开发者Tim Beiko表示,在当前的gas限制下,baes费用达到150 gwei(区块奖励为133,一些用于区块奖励),PoW链将通货紧缩。在链PoS上,按照目前的每日发行量(约1100 ETH),在11 gwei情况下,将通货紧缩。但是在合并后,鉴于验证节点收入(来自交易费用/MEV)的增加,PoS发行量可能会增加,因此“通货紧缩数字”也会更高(将大于11 gwei)。

据悉,EIP-1559试图通过引入固定费用和销毁机制来降低交易费,预计使以太坊区块链的收费市场更加可预测并缓解拥堵。[2021/7/16 0:56:51]

3. 把交易后的最大返还 gas 量减少到 gas_used // NEW_MAX_REFUND_QUOTIENT

原理阐释

EIP-2200 引入了返还的三种情况:

1. 如果原始值是非零,新值是零,添加 SSTORE_CLEARS_SCHEDULE (当前是15,000)的 gas 量到返还计算器

分析:以太坊竞价升级算法EIP-2593提案是以用户为主导的策略:加密货币研究员hasufl和gakonst联合发布了对EIP-2593 区块空间市场提案的分析,分析称,EIP-2593 更广为人知名字是竞价升级算法或者简称为自动扶梯,被称为改进以太坊交易费机制的 EIP-1559 提案的替代品,因为在设计目标上有很大的重叠。在自动扶梯方案中,用户继续参与区块空间的第一价格拍卖。不过每一笔交易都可以选择为逐步提高的出价提供参数,从而为区块生产者创建一个基于时间的拍卖,以便纳入这笔交易。EIP-2593 引入了用户必须指定的参数,包括用户愿意为交易支付的最低价格、交易有效的第一个区块、发送方为处理此交易愿意支付的最大价格、用户愿意等待处理交易的最后一个区块。EIP-2593 机制向交易中附加一个不断升级的出价,以缓慢地测试最佳出价。从较低的费用开始,有助于避免支付过高的价格,因为矿工应以他们愿意接受的最低价格进行交易。不断升级的价格确保了一笔交易最终被包括在内,前提是交易价格高于网络 gas 费,有助于防止支付不足。不过自动扶梯算法比 EIP-1559 小得多,并且设计范围不同。EIP-1559 拍卖范围也相对较小,即使在目标重叠的地方,结果也很难比较。这两个提案是相辅相成的,尽管不一定是在基础层,但都应该赞同。现在自动扶梯算法已经被使用了,无论是用户手动操作,还是在以太坊进行大量交易的专业服务公司的内部使用。这证明了自动扶梯是用户的主导策略。因此,应该关注的不是自动扶梯算法是否有用,而是它们是否应该在协议内部或外部实现。[2020/6/25]

2. 如果原始值是零,当前值是非零,新值为零,添加 SSTORE_SET_GAS - SLOAD_GAS (当前是 19,900) 的 gas 量到返还计算器

3. 如果原始值是非零,当前值是一个不一样的非零值,新值等于原始值,添加 SSTORE_RESET_GAS - SLOAD_GAS (当前是 4,900)的 gas 到返还计算器

在这三种情况里,只有 (1) 会启动 gastoken 且允许区块在执行上消耗超过区块 gas limit 的 gas。(2) 不具有这个特点,因为要获得 19,900 的 gas 返还,同一个存储槽必须在之前从零改为非零,这需要消耗 20,000 gas。无法从一个存储槽获得 gas 并用它来编辑另一个存储槽,意味着它不能被用作 gas token。另外,获得返还需要恢复存储的写入和扩展,使得返还的 gas 不会增加客户端处理区块的工作量。(3) 是相似的:只有当同一个存储槽在之前已经消耗了 5,000 gas 的时候才能获得 4,900 gas 返还。

此 EIP 处理第一种情况。我们可以通过使用一个相似的“配对” 变元来确定在何种条件下 gastoken 是不可用的 (例如,你不可以在一个存储槽里获得比你的输入更多的 gas) ,将每一笔返还映射到同一笔交易的同一个存储槽的前一笔支出。当一个存储槽的原始值是非零值,如果它被改为 0 时,有两个可能性:

1. 这可能是存储槽第一次被设置为零。在这种情况下,我们可以把这个时间与 SSTORE_RESET_GAS + ACCESS_LIST_STORAGE_KEY_COST 第一次读取和编辑存储槽的最小开销进行配对。

2. 这可能是存储槽第二次被设置为零或被设置为零后的情况。在这种情况下,我们可以把这个事件与最近一次数值从零改为其他值,且 SSTORE_CLEARS_SCHEDULE 的 gas 从返还中被移除的变元进行配对。

对于第二次或之后的情况,SSTORE_CLEARS_SCHEDULE ?的值是什么并不重要,因为那个 gas 大小的返还是与相同大小的清除返还相匹配的。这就只剩下第一种情况了。为了确保存储槽上消耗的 gas 总量为正,我们需要 SSTORE_CLEARS_SCHEDULE <= SSTORE_RESET_GAS + ACCESS_LIST_STORAGE_KEY_COST。因此,此 EIP 只把 SSTORE_CLEARS_SCHEDULE 减少到那两项开销的总和。

此 EIP 的另一个原因是,清除还未被读取的数据 (通常是“无用”数据) 是不会有净返还的,但清除被读取过的数据 (通常是“有用”数据) 还继续会有净返还。

向后兼容性

返还当前仅在交易执行后应用,因此无法对执行中任何特定可用的调用框架造成影响。因此,清除它们将不会破坏任何代码的执行,尽管它将使得一些应用变得经济上不可行。

Gas token 会变得没有价值。DeFi 套利机器人今天经常不是使用已有的 gas token 方案就是一个定制的,以减少链上的开销,这得益于重写它们的代码以清除对那些不再有用的 gas 存储机制的调用。

然而,完全保留在 new = original = 0 != current ?里的返还,以及保留在其他 nonzero -> zero 情况里的一些返还能确保一些接收 (和值得) 更好的 gas 开销待遇的关键用例能持续获益。例如,zero -> nonzero -> zero 的存储设置模式保持只需消耗大约 100 gas。这些模式包括两个重要实例:

? 反重入锁 (通常在一个子调用开始前从 0 变为 1,当子调用结束时再变回 0)

? ERC20 授权与发送 (当代币转移得到授权,"授权值"会从零变成非零,然后在代币转移过程中恢复到零)

对清除存储激励的影响

对之前关于移除返还的 EIP (EIP-3298 和 EIP-3403) 的批评是这些 EIP 完全消除了把一个值设为零的激励,相当于鼓励用户不要完全清除一个存储槽 (即使他们想这么做),哪怕他们想再次使用该存储槽的几率是最小的。

举一个例子,如果你有一个单位的 ERC20 代币,且你要送出或卖出你的所有余额,你可以只给出 0.999999 个单位,把剩余的留下。如果你想在未来重新放入更多该种代币到同一个账户,你仅需要为 SSTORE 支付 5,000 gas (2,100用于读取 + 2,900用于非零变为非零的设置) 而不是22,100 (20,000 用于零到非零值的设置)。今天,这部分的 gas 会被清除存储获得的 15,000 gas 返还所抵消,因此,如果你有超过 15000 / 17100 = 87.7% 的把握会再使用这个存储槽,你才会有动力这样做;按照 EIP 3298 或 EIP 3403 的设定,抵消激励这部分是不存在的,因此,如果你再次使用该存储槽的可能性是大于 0 的,设为非零值会更好。

对于剩下的 4,800 gas 返还,如果你觉得再次使用某个存储槽的几率大于 4800 / 17100 = 28.1% ,你才有保持该存储槽为非零的动力。这并不是完美的,但它可能高于一般人在清除了他们的全部余额后在同一个地址重新获得同一代币的几率。

gas 返还的上限是所消耗 gas 量的1/5,这意味着这种返还仅够用于增加处理一个区块所需的存储写入操作量最多为25%,限制了利用这个机制进行以存储写入为重点的拒绝服务攻击。

测试用例

EIP-2929 的 gas 开销

注意,“热”和“冷”存储槽之间是有区别的。这个表展示了 EIP-2929 下的值,假定所有变动过的存储槽都已经是“热”状态 (区别是一次性消耗 2,100 gas)。

减少了的返还后

如果通过把 SSTORE_CLEARS_SCHEDULE 从 15,000 变为 4,800 (以及去除 selfdestruct 的返还) ,减少了部分的返还,下面是是一个对比表。

安全考虑

返还对于事务执行时不可见的,因此这不会对事务执行逻辑产生任何影响。

如果我们不计算后来重置回零的零到非零的 SSTORE,在一个区块里执行的最大 gas 消耗量受到 gas limit 的限制。不计算这些事可以的,因为如果这样的 SSTORE 被重置了,存储不会被扩展,客户端实际上不需要调整默克尔树;gas 消耗是可以返还的,但客户端对这些操作码的处理通常也会被取消。如果 new_value = original_value,客户端应该保证不会进行存储写入;这是自以太坊创世以来的一次谨慎优化,但它现在变得更重要了。

来源 |?eips.ethereum.org

作者 | Vitalik Buterin & Martin Swende

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