以太坊柏林硬分叉完成 Gas费会受到什么影响?_GAS:TUTOR

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。

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。

以太坊研究Grant第一轮PLONK-MACI投票环节结束:1月20日消息,以太坊长期研究资助(ETH Research Grant)已于1月20日北京时间20:00在开发者激励平台DoraHacks.io完成零知识投票。投票最终结果和对投票结果的零知识证明将于21日公布。首期5000美金Grant奖金将会根据投票结果按比例进行分配。本次投票将首次使用基于PLONK系统的零知识投票(DoraHacks MACI-PLONK)。

ETH Research Grant旨在长期资助以太坊社区的开发者和研究者,资助课题覆盖账户抽/ERC4337, 零知识证明, DeGov, Data Availability, Rollups, zkEVM/zkVM, ERC/EIP,以及以太坊应用采用等。[2023/1/20 11:23:55]

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)。

V神提议支持以太坊网络支付功能:据ethereumworldnews消息,V神认为人们应该支持以太坊网络的支付功能,支持了ETH,也能为支持其他ERC20代币打开一扇大门,比如MKR、UNI、WBTC和稳定币。至于转账费用与速度,他表示已经在主网layer-2部署了一些扩展性解决方案。[2020/10/3]

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:

以太坊用户遭Gas Price攻击,损失近40万人民币:加密社区用户反映以太坊账户疑遭遇Gas Price攻击,损失115个ETH。该用户从交易所提现115.299个ETH到以太坊账户:0x94E03C64B11e318ecAbDd823289940E54dBCaA2C,到账后被莫名其妙迅速转出到另一个账号:0xCE4f148D7812EFdC9dd2d54167eD4859C79a825f。蹊跷的是对方实际只收到6.46个以太坊,而转账的Gas费用却高达108.83个以太坊,约36万人民币。故怀疑可能遭到Gas Price攻击,查了以太坊浏览器,信息如下:

1- 转出的交易Hash:0x7cf321f641606f960a12136eb6fc0508511a0d8b8508d439045fc5a9b11df678

2- 转出交易的区块高度:10778143

3- 打包矿池:0x84a0d77c693adabe0ebc48f88b3ffff010577051(该矿池排名12位,但无矿池名字)。[2020/9/2]

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。

V神:以太坊不是局 是很好的区块链和生态系统:8月12日消息,推特网友Paul R提问称,对ETH(或它的创始人)可以接受的指责是什么?说“我们一直都知道它无法扩展”怎么样?对此以太坊创始人V神表示,这显然是对ethereum 1.0的评价,这也是为什么以太坊2.0的工作几乎从一开始就计划好的原因。对于这个项目没有有效的指控,或者至少在“这完全是一个局”的层面上没有,因为以太坊不是一个局。这是一个很好的区块链和生态系统,人们知道这一点。[2020/8/12]

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。

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。

分析 | 以太坊基本面有一定改观 对BTC汇率下滑:据TokenGazer数据分析显示,截止至7月9日11时,以太坊价格为$316.29,总市值为$33,761.04M,主流交易所交易量约为$346.03M,较昨日上升24.32%;以太坊对比特币汇率有一些下滑;基本面方面,以太坊链上交易量和活跃地址数有一定回升,算力有一定下降;ETH 链上DApp交易量有一定反弹;以太坊30天开发者指数约为2.37;大概率与BTC高度联动,以太坊在BTC价格上涨时,也有相应涨幅;目前ERC20代币总市值约为以太坊总市值的54.71%;ERC20活跃地址数方面,排名前五的代币为USDC、LINK、MANA、DAI、TUSD。[2019/7/9]

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:?[{

??address:?"<address?of?A>",

??storageKeys:?[

????"0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000"

??]

}]

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。)

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:"<addressofA>",storageKeys:},

?{address:"<addressofB>",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:"<addressofA>",

?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。

原文标题:《柏林硬分叉对Gas影响几何?》

撰文:FrancoVictorio

翻译:ETH中文站

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