GAS:以太坊柏林硬分叉完成 Gas费会受到什么影响？

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。

数据：以太坊网络当前已销毁200万枚ETH:金色财经报道，据Ultrasound数据显示，截止目前，以太坊网络总共销毁2,000,066.21枚ETH。其中，OpenSea销毁230044.52枚ETH，ETHtransfers销毁190107.01枚ETH，UniswapV2销毁127010.57枚。

注：自以太坊伦敦升级引入EIP-1559后，以太坊网络会根据交易需求和区块大小动态调整每笔交易的BaseFee，而这部分的费用将直接燃烧销毁。[2022/3/21 14:08:25]

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)。

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。

以太坊未确认交易为165,504笔:金色财经消息，据OKLink数据显示，以太坊未确认交易165,504笔，当前全网算力为519.63TH/s，全网难度为7.07P，当前持币地址为61,634,223个，同比增加57,726个，24h链上交易量为1,889,316.89ETH，当前平均出块时间为14s。[2021/7/29 1:23:20]

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：

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

近40%的以太坊矿工收入来自于交易手续费:据欧科云链OKLink数据显示，近一周以太坊矿工收入达到15.12万ETH，约合2.02亿美元。其中交易手续费达到6.01万ETH，占到矿工收益的39.78%。[2021/2/1 18:37:10]

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。

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。

OpenEthereum 2.7.2版本漏洞导致12%的以太坊节点基本不可用:OpenEthereum中的一个更新使运行在新版本上的节点基本上无用，这个bug似乎是在OpenEthereum的2.7.2版本中引入的。OpenEthereum决定简单地废弃2.7版本，因为此版本及其bug非常难修复。最新的2.5.13稳定版迭代定于9月中旬在Berlin硬分叉之前发布。

但是，在此之前，下载新版本的运营商将面临极具破坏性的降级任务。基础架构开发商BlockNative的开发商Liam Aharon在Twitter上强调，降级需要完全重新同步区块链，“对于某些节点配置，这将需要数月的时间。”该漏洞影响了当前Parity大约50％的节点，根据Ethernodes的数据，该节点总计占整个网络的12％。OpenEthereum团队正在研究一种转换过程，该过程将帮助节点避免昂贵的重新同步。（Cointelegraph）[2020/8/25]

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。)

Mainframe确定收购以太坊实时金融协议Sablier:7月28日消息，区块链公司Mainframe宣布完成对以太坊实时金融协议Sablier的收购工作。Mainframe计划将Sablier资金流技术集成到固定贷款协议中，并创建数字债券通证化的债务市场。Mainframe官方表示，收购Sablier协议主要目的是防止发生类似MakerDAO“黑色星期四”的事件。（Cointelegraph）[2020/7/28]

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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