GAS:以太坊今日將完成柏林硬分叉升級 這些知識點你需要了解

在北京時間4月15日下午18:00左右，以太坊的柏林硬分叉升級將會發生，這次升級將納入4個新的EIP改進提案，而其中兩個將會影響交易的gas成本計算。

本文解釋了在這次硬分叉升級前后的gas成本計算，這將如何隨EIP-2929而發生改變，以及如何使用EIP-2930引入的訪問列表功能，原文作者是NomicLabs軟件開發者FrancoVictorio。

注：文章篇幅較長，以下是其中的一些要點：

柏林硬分叉改變了一些opcode操作碼的gas成本。如果你在dapp或智能合約中有一個硬編碼的gas值，它們可能會停止工作。如果發生這種情況，并且智能合約是不可升級的，則用戶將需要使用訪問列表來啟用它。

訪問列表可用于稍稍降低gas成本，但在某些情況下，它們實際上會增加gas消耗總量。

geth包含了一個新的RPC方法來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opcode操作碼都有一個相關的gas成本。對于大多數操作碼而言，這個成本是固定的：PUSH1總是消耗3個單位的gas，MUL則消耗5個單位的gas，等等。而對于其他操作碼來說，它是可變的：例如，SHA3操作碼的成本取決于其輸入的大小。

以太坊基金會團隊EF Next Billion將于6月份啟動一項獎金計劃:金色財經報道，以太坊基金會團隊EF Next Billion宣布將于6月份開始啟動Next Billion Fellowship cohort 3獎金計劃，該獎金計劃面向以太坊上的項目變革者、遠見者、實用主義者和創意者，旨在幫助改善數十億人的生活。符合條件的申請人將獲得相關專家的指導、以太坊基金會和以太坊社區的資源、資金支持等。用戶目前可在4月28日之前提交申請。[2023/3/17 13:10:16]

我們將重點討論SLOAD和SSTORE操作碼，因為它們是受柏林硬分叉影響最大的操作碼。我們稍后將討論那些以地址為目標的操作碼，就像所有的EXT*和CALL*操作碼，因為它們的gas成本也會發生變化。

柏林硬分叉之前的SLOAD

如果沒有EIP-2929，SLOAD的成本很簡單：它總是會消耗800gas。

柏林硬分叉之前的SSTORE

就gas而言，SSTORE可能是最復雜的操作碼，因為它的成本取決于存儲slot的當前值、新值以及它是否以前被修改過。我們將只分析一些場景以獲得基本的理解。如果你想了解更多，請閱讀本文末尾鏈接的eip。

如果slot的的值從0更改為1，則成本為20000；

如果slot的的值從1更改為2，則成本為5000；

DIGIPHARM宣布DPH測試網從以太坊遷移至Terra:5月20日消息，基于區塊鏈的醫療保健合約平臺DIGIPHARM宣布，DPH測試網從以太坊遷移到Terra。最后階段將需要進行安全審計，并隨后宣布兌換（swap）日期。[2021/5/20 22:26:01]

如果slot的的值從1更改為0，則成本也為5000，但在交易結束時你將獲得gas退款。這篇文章中，我們不會詳細討論退款，因為它們不受柏林硬分叉的影響；

如果以前在同一事務中修改了該值，則所有后續sstore的成本為800；

這里的細節有些枯燥，重要的一點是，SSTORE是非常昂貴的，其成本取決于幾個因素。

實施EIP-2929之后的gas成本

EIP-2929改變了所有這些值，但在此之前，我們需要先談談這個EIP引入的一個重要概念：已訪問地址和已訪問存儲密鑰。

如果地址或存儲密鑰以前在交易期間被“使用”，則該地址或存儲密鑰就被視為已訪問。例如，當你調用另一個合約時，該合約的地址會被標記為已訪問。類似地，當你SLOAD或SSTORE某些slot時，它將被視為在交易的其余部分已被訪問。不管是哪個操作碼做的：如果一個SLOAD讀取了一個slot，那么它將被認為對接下來的SLOAD以及SSTORE都是已訪問的。

這里需要注意的一點是，存儲密鑰位于某個地址的“內部”。正如EIP所解釋的：

數據：以太坊排名前10000的地址擁有9170萬枚ETH:Metacartel Ventures合伙人Adam Cochran最近在推特發布其研究結果，涉及對以太坊排名前10000位的地址進行人工審計。前10000個地址擁有9170萬枚ETH，前1000個地址擁有約7070萬枚ETH，前100個地址擁有3780萬枚ETH。前10個地址擁有1660萬ETH（約占總供應量的17%）。如果將智能合約持有的代幣數量去掉，前10000個地址擁有5720萬ETH（約占總供應量的56.7%），前1000個地址擁有4250萬ETH，前100個地址擁有2640萬ETH。

結果顯示，比特幣和以太坊分布廣泛，真正實現了去中心化，這在某種程度上是其他加密資產無法企及的。例如，比特幣前10000名持有者控制57.44%的供應量；以太坊前10000名持有者控制56.7%的供應。相比之下，XRP前16名持有者控制55.2%的供應量，BCH前1100名持有者控制56.8%的供應量，LTC前300名持有者控制54.3%的供應量，TRX前1031名持有者控制51.1%的供應量。（Cryptoticker）[2020/5/31]

“執行事務時，維護一組accessed_addresses:Set和accessed_storage_keys:Set]”

也就是說，當我們說一個存儲slot被訪問時，我們實際上是說一對(address,storageKey)被訪問了。

本周四以太坊每日交易費用達到56.4萬美元:金色財經報道，本周四（3月12日）以太坊網絡擁擠導致24小時內交易費總額大幅增加，交易者共支付了大約56.4萬美元的ETH。[2020/3/14]

話雖如此，我們還是來談談新的gas成本吧。

柏林硬分叉之后的SLOAD

在柏林硬分叉之前，SLOAD的固定成本是800gas，現在，這取決于是否已訪問了存儲slot。如果未訪問，則成本為2100gas，如果已訪問，則成本為100gas。因此，如果slot在已訪問的存儲密鑰列表中，則一次SLOAD的成本會降低2000gas。

柏林硬分叉之后的SSTORE

讓我們在部署EIP-2929的環境下回顧一下之前的SSTORE示例：

如果slot的值從0更改為1，則成本為：22100，20000；

如果slot的值從1更改為2，則成本為：5000，2900；

如果slot的值從1更改為0，則成本與上一項相同，然后加上退款；

如果以前在同一交易中修改了該值，則所有后續SSTORE的成本為100；

如你所見，如果要修改的slot以前被訪問過，那么第一次SSTORE的成本將降低2100gas。

下面的表總結了目前為止所有改變的值：

行情 | 以太坊新增和活躍地址數下降:據Tokenview數據顯示，以太坊近24小時內鏈上交易額為3388526.74 ETH，同比24小時前上升8.4%，近24小時內鏈上交易數為788180筆，同比24小時前下降10.75%。近24小時以太坊活躍地址數為484787個，較前日下降12.28%，較近七日日均下降14.03%；新增地址數為87120個，較前日下降3.54%，較近七日日均新增地址數下降21.66%。以太坊新增和活躍地址數均有下降，但仍處于正常區間，后市若能企穩，仍有上升空間。[2019/6/6]

請注意，在最后一行中，談論是否訪問了slot是沒有意義的，因為如果它以前被寫入過，則表明其也被訪問過。

EIP-2930

我們在文章開頭提到的另一個EIP就是EIP-2930，這個改進提案添加了一種新類型的事務，該事務可以在事務負載中包括訪問列表。這意味著你可以在事務開始執行之前預先聲明哪些地址和slot應被視為是已訪問的。例如，一個未訪問slot的SLOAD成本為2100，但是如果該slot包含在事務的訪問列表中，則相同的操作碼成本就為100。

但是，如果當地址或存儲密鑰已被訪問時，gas成本變更低了，這是否意味著我們可以將所有內容添加到事務的訪問列表中并降低gas成本呢？不完全是這樣，因為你還需要為添加的每個地址和每個存儲密鑰支付gas。

讓我們看一個例子，假設我們正在向合約A發送一筆交易，訪問列表可能如下所示：

如果我們用這個訪問列表發送了一筆交易，并且第一個使用0x0slot的操作碼是SLOAD，則它將花費100gas，這就降低了2000gas的消耗量。但事務訪問列表中包含的每個存儲密鑰的成本為1900gas，所以我們只省了100gas。

這是否意味著我們在使用帶有訪問列表的交易時總是能節省gas消耗？并非如此，因為我們還要為訪問列表中的地址支付gas成本

已訪問地址

以上，我們只討論了SLOAD和SSTORE操作碼，但這些并不是柏林硬分叉之后唯一改變的操作碼。例如，原先調用操作碼的固定成本為700gas。但是在實施EIP-2929之后，如果地址不在訪問列表中，則開銷就是2600gas，但如果是在已訪問列表中，則開銷就是100gas。而且，與已訪問存儲密鑰一樣，之前訪問該地址的操作碼并不重要。

這是如何受到訪問列表交易的影響的？例如，如果我們將一筆交易發送至合約A，而該合約調用另一個合約B，那么我們可以包含如下訪問列表：

我們必須支付2400gas的費用才能將這個訪問列表包含在交易中，但是第一個使用B地址的操作碼將花費100gas。所以我們這樣做就節省了100gas，如果B以某種方式使用它的存儲，并且我們知道它將使用哪些密鑰，那么我們還可以將它們包括在訪問列表中，并為每個密鑰節省100/200的gas。

但我們為什么要談另一個合約呢？我們調用的合約怎么了？我們為什么不這樣做？

我們可以這樣做，但這是不值得的，因為EIP-2929指定了被調用的合約地址總是包含在accessed_addresses列表中，因此這只會白白浪費2400gas。

讓我們再次分析上一節的示例：

這實際上是浪費，除非我們包含多個存儲密鑰。如果我們假設一個SLOAD總是首先使用一個存儲密鑰，那么我們至少需要24個存儲密鑰才能實現收支平衡。

顯然，分析并創建這樣的一個訪問列表是沒有意義的。幸運的是，我們有更好的方法。

eth_createAccessListRPC方法

Geth包含了一個新的eth\ucreateAccessListRPC方法，其可以用來生成訪問列表。它的用法類似于eth_estimateGas，但它不是用于估算gas，而是返回如下內容：

也就是說，它為你提供了該交易將使用的地址和存儲密鑰的列表，以及如果包含訪問列表，則會消耗的gas。

我想，隨著時間的推移，我們會發現執行此操作的正確方法是什么，而我的偽代碼猜測是：

激活合約

必須要指出的是，訪問列表的主要目的不是使用gas，正如EIP所解釋的：

“EIP-2929所引入的是減輕合約破壞風險，因為交易可預先指定和支付交易計劃訪問的帳戶和存儲slot。因此，在實際執行中，SLOAD和EXT*操作碼只需要100gas，這已經足夠低了，它不僅可防止因該EIP而導致的破壞，還可以“激活”由于EIP1884而卡住的任何合約。”

這意味著，如果一個合約對執行某些操作的成本做出假設，那么gas成本的增加可能會導致它無法工作。例如，一個合約調用另一個合約因為它假設某個函數正好使用34500gas，那么它就會中斷，但如果在事務中包含適當的訪問列表，那么合約將再次工作。

如果你想自己測試這些EIP，你可以復制這個repo，它有幾個可使用Hardhat和geth執行的示例。有關說明，請查看README文件。

相關資料：

1、EIP-2929?和EIP-2930?

2、EIP-2930依賴于柏林硬分叉的另一組成部分：EIP-2718?；

3、EIP-2929引用了大量EIP-2200?的內容，所以如果你想更深入地了解gas成本，你應該從EIP-2200開始；

4、有關比較gas使用量變化的更復雜示例?；

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