柏林硬分叉已于4月14日在主網上線,引入了四份EIP。其中的兩份(EIP-2929和EIP-2930)對交易的gas成本有影響。本文將解釋部分gas成本在柏林前是如何計算的,加入了EIP-2929后會如何變化,以及如何使用EIP-2930引入的訪問列表。
要點速覽
柏林硬分叉改變一些操作碼的gas成本。如果在一個dapp或一個智能合約里gas費的值是硬編碼的,它們可能會中止運行。如果這種情況發生了,且智能合約是不可更新的,消費者將需要用EIP-2930的訪問列表才能使用那部分的操作碼。
訪問列表可以用作減少少量的gas成本,但實際上它們在一些情況下是會增加總gas消耗量的。
geth增加了一個叫eth_createAccessList的新RPC方法,用以簡化訪問列表的創建。
柏林硬分叉前的gas成本
EVM執行的每個操作碼都有一筆相關的gas成本。它們大多數的成本是固定的:PUSH1總是消耗3個單位的gas,MUL消耗5個,等等。其他一些是會變化的:比如SHA3的操作碼成本依賴于它的輸入大小。
我們主要討論操作碼SLOAD和SSTORE,因為它們是最受柏林硬分叉影響的。我們以后會討論針對地址的操作碼,比如所有的EXT*和CALL*,因為它們的gas成本也改變了。
柏林前SLOAD的gas成本
在沒有EIP-2929之前,SLOAD的gas消耗很簡單:它總是消耗800gas。所以沒有什么可說的。
柏林前SSTORE的gas成本
在gas消耗方面,SSTORE可能是最復雜的操作碼了,因為它的成本取決于像存儲slot的當前值、新值、以及它是否之前被修改過。我們僅對一些情況進行分析以獲得一個基本理解;如果你想了解更多,請閱讀文末的EIP鏈接。
觀點:以太坊合并升級不會降低以太坊的Gas費:金色財經消息,加密貨幣領域的獨立研究員Andrey Sergeenkov在文章中表示,與大多數人的想法相反,TheMerge不會改變以太坊的 Gas費。它沒有擴展網絡容量,也沒有提供更高效的交易結構。這是共識機制的改變,將為未來的交易費用改進鋪平道路,但降低Gas費用不會來自合并。此外,投資司Sky Bridge Capital的創始人Anthony Scaramucci也表示,以太坊合并升級將降低該網絡的Gas費用是謠言。(Cryptoglobe)[2022/8/16 12:27:59]
如果存儲slot的值從0變成1(或任何非0的值),gas消耗量是20000。
如果存儲slot的值從1變成2(或任何其他非0的值),gas消耗量是5000。
如果存儲slot的值從1(或任何非0的值)變成0,gas消耗量也是5000,但在交易的最后你會獲得1筆gas費返還。本文不會討論gas費返還,因為它們在柏林硬分叉中不受影響。
如果存儲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。
這部分的細節并不有趣,重要的是SSTORE很貴,而它的消耗取決于幾個因素。
EIP-2929后的gas消耗
EIP-2929對上述所有操作碼的gas消耗都有影響。但在深入這些變化前,我們需要先談談這份EIP引入的一個重要概念:訪問過的地址(accessedaddresses)與訪問過的存儲密鑰(accessedstoragekeys)。
如果一個地址或一個存儲密鑰在之前的交易中被「使用」過,那么它們就會被視為「訪問過的」。例如,當你CALL一個其他合約,該合約的地址就會被標為「accessed(訪問過的)」。同樣地,當你SLOAD或SSTORE一些slot的時候,交易的其他部分也會被視為訪問過的。哪個操作碼執行它并不重要:如果一個SLOAD讀取了一個slot,接下來的SLOAD和SSTORE都會被視為訪問過的。
動態 | 以太坊鏈上超155萬枚PAX被銷毀:據Whale Alert監測,北京時間09:46,以太坊鏈上1556241枚PAX(價值約155.6萬美元)被銷毀。[2020/1/9]
這里值得注意的是,存儲密鑰是「內置于」一些地址的。就如這份EIP所解釋:
「在執行交易時,維持一組accessed_addresses:Set和accessed_storage_keys:Set]」
也就是說,當我們說一個存儲slot被訪問了,我們實際上說的一對(address,storageKey)被訪問了。
接下來談談新的gas消耗。
柏林后的SLOAD
在柏林硬分叉之前,SLOAD固定消耗800gas。現在,它取決于該存儲slot是否被訪問過。如果它沒有被訪問過,gas消耗是2100;如果被訪問過了,則是100。因此,如果該slot是在訪問過的存儲密鑰列表里的,SLOAD的gas消耗會少于2000。
柏林后的SSTORE
讓我們在EIP-2929語境下重溫前面的SSTORE例子:
如果存儲slot的值從0變成1(或任何非0的值),gas消耗量是:
如果存儲密鑰沒有被訪問過,22100
如果被訪問過了,20000
如果存儲slot的值從1變成2(或任何其他非0的值),gas消耗量是:
如果存儲密鑰沒有被訪問過,5000
如果被訪問過了,2900
如果存儲slot的值從1(或任何非0的值)變成0,gas消耗與上一種情況一樣,再加上返還。
行情 | 以太坊未確認交易49873筆:根據etherscan.io數據顯示,目前以太坊的網絡未確認交易筆數為49873筆,網絡較為擁堵。[2018/11/11]
如果存儲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。
如你所見,如果SSTORE正在修改的slot是之前被訪問過的,第一個SSTORE消耗少于2100gas。
總結
下表對上述的值進行了比較:
請注意,在最后一行沒有必要談論slot是否已經被訪問過,因為如果它之前就被寫入,那它就被訪問過了。
EIP-2930:可選訪問列表交易
我們一開始提及的其他EIP就是EIP-2930。這份EIP增加了一種新的交易類型,它可以在交易里加入一個訪問列表。這意味著你可以在交易執行開始前,事先聲明哪些地址和slot應被視為訪問過的。例如,一個未被訪問過的slot的一個SLOAD需要消耗2100gas,但如果該slot被加入到交易訪問列表里,同一個操作碼只需消耗100gas。
但如果已經被訪問過的地址或存儲密鑰會消耗更少gas,這是否意味著我們可以把所有東西都添加到交易訪問列表來降低gas消耗了?棒!不用給gas費了!然而,不盡然是這樣,因為你每次添加地址和存儲密鑰的時候還是需要支付gas費的。
我們來看一個例子。假如我們正在向合約A發送一筆交易,訪問列表可能如下:
accessList:?[{
動態 | Prysmatic Labs發布以太坊2.0 Casper更新 涉及解決跨分片通信低效問題:據Ambcrypto消息,一個致力于擴展以太坊的區塊鏈工程師團隊Prysmatic Labs最近發布了針對以太坊2.0 Casper的開發更新,此次更新涉及到解決跨分片通信的低效問題。該團隊稱已經解決了在跨分片通信中出現的“酒店和火車問題”。此前Prysmatic Labs的開發人員Raul Jordan在最近的一次采訪中解釋道:“酒店和火車問題就是如果你同時訂了酒店和火車票,就會期望要不兩者都能完成要不就都沒訂上。你不想只是訂了酒店但是沒訂上火車票,也不想只是訂了火車票但又沒訂上酒店。”[2018/9/6]
??address:?"<address?of?A>",
??storageKeys:?[
????"0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000"
??]
}]
如果我們發送一筆附有這個訪問列表的交易,使用slot0x0的第一個操作碼是SLOAD,它消耗的是100而不是2100gas。這減少了2000gas。但每次把存儲密鑰添加到交易的訪問列表中都需要消耗1900gas。因此我們只省了100gas。(如果訪問該slot的第一個操作碼是SSTORE而不是SLOAD,我們可以省2100gas,也就是說如果我們考慮的是存儲密鑰的消耗的話,我們總共節省200gas。)
這是否代表只要我們使用交易訪問列表就能節省gas?不是的,因為我們還需要支付添加地址到訪問列表(即我們的例子中的"")的gas。
聲音 | 以太坊聯合創始人:數字貨幣價格暴跌不會抑制市場增長:據CCN報道,以太坊聯合創始人Joseph Lubin表示,他認為近期數字貨幣價格的暴跌不會抑制市場的增長。在最近接受彭博社(Bloomberg)采訪時,他表示,比特幣價格暴跌并不是一個新的現象,自2009年比特幣問世以來,比特幣一直是區塊鏈生態系統中的一部分。
他認為,泡沫也是生態系統的一部分,它既有積極的一面,也有消極的一面。市場經歷的每一次泡沫,都讓生態系統受到更多的關注。泡沫為區塊鏈行業吸引了更多的企業家、開發商和投資者。[2018/8/20]
訪問過的地址
到目前為止,我們只討論了操作碼SLOAD和SSTORE,但柏林升級后不是只有這些操作碼有變化。例如,操作碼CALL之前的固定消耗量是700。但EIP-2929后,如果地址不在訪問列表里,它的消耗量變成了2600,如果在,則是100。還有,像訪問過的存儲密鑰,無論之前訪問的是什么操作碼(例如,如果EXTCODESIZE是第一次被調用,那么該操作碼將消耗2600gas,而往后任何使用同一個地址的EXTCODESIZE、CALL還是STATICCALL都只消耗100gas)。
這是如何影響有訪問列表的交易的呢?例如,假如我們給合約A發送一筆交易,而該合約調用另一個合約B,那么我們可以加入這樣一個列表:
accessList:}]
我們將需要支付2400gas以把這個訪問列表加入到交易里,但之后使用B地址的第一個操作碼只消耗100gas,而不是2600。因此,我們通過這樣做節省了100gas。如果B以某種方式使用它的存儲,且我們知道使用的是哪個密鑰,那么我們也可以把它們加入到訪問列表里,這樣可以為每個密鑰節省100~200gas(取決于你的第一個操作碼是SLOAD還是SSTORE)。
但是為什么我們要談論另一個合約?我們正在調用的合約呢?為什么不對這個合約進行這些操作?
accessList:[
?{address:"<addressofA>",storageKeys:},
?{address:"<addressofB>",storageKeys:},
]
我們可以這樣做,但這樣不劃算,因為EIP-2929明確規定正在被調用的合約(即tx.to)地址會默認加入到accessed_addresses列表里。因此我們無須支付多余的2400gas。
讓我們再對之前的例子進行分析:
accessList:[{
?address:"<addressofA>",
?storageKeys:[
??"0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000"
?]
}]
除非我們要加入多幾個存儲密鑰,否則這其實很浪費。如果我們預設SLOAD總是首先使用存儲密鑰,那么我們起碼需要24個存儲密鑰能保本。
你可以想象一下,做分析與手動創建一個訪問列表并不那么有趣。幸運的是,其實有更好的方法。
eth_createAccessListRPC方法
Geth(從1.10.2版本開始)加入了一個新的eth_createAccessListRPC方法,你可以用它來生成訪問列表。它的使用與eth_estimateGas相似,但它返回的不是gas估值,而是像下面這樣的結果:
{
?"accessList":[
??{
???"address":"0xb0ee076d7779a6ce152283f009f4c32b5f88756c",
???"storageKeys":[
????"0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
????"0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000001"
???]
??}
?],
?"gasUsed":"0x8496"
}
也就是它給你該交易會用到的地址與存儲密鑰的列表,加上訪問列表被加入情況下所消耗的gas。但,這并不代表gas消耗量會低于在沒有訪問列表情況下發送同一筆交易所消耗的!
我想我們會隨著時間推移發現使用它的正確方法,但我猜的偽代碼如下:
letgasEstimation=estimateGas(tx)
let{accessList,gasUsed}=createAccessList(tx)
if(gasUsed>gasEstimation){
?deleteaccessList
}
tx.accessList=accessList;
ransaction(tx)
給合約松綁
值得一提的是,訪問列表的主要目的不在于使用gas。如EIP所解釋:
「減輕由EIP-2929引入的合約斷裂風險,因為交易可以提前指定交易計劃訪問的賬戶和存儲slot并提前支付;最終在實際執行中,操作碼SLOAD和EXT*只消耗100gas:這個低gas消耗不僅可以防止由該EIP引起的斷裂,還可以「松開」任何因EIP-1884而受限的合約。」
這意味著如果一個合約對執行某事務的成本做了假設,gas成本的增加就可能使它停止運作。例如,一個合約調用另一個合約,像這樣someOtherContract.someFunction{gas:34500}(),因為它假設someFunction會準確消耗34500gas,這樣它會出問題。但如果你添加了一個合理的訪問列表,那么合約會再次運作。
自己做檢驗
如果你像自己去測試,復制這個代碼庫,里面由多個可以用Hardhat和geth執行的實例。在README查看說明。
原文標題:《柏林硬分叉對Gas影響幾何?》
撰文:FrancoVictorio
翻譯:ETH中文站
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