科普:为什么以太坊Gas费突然大幅下降?

前言:4月25日,数据显示以太坊Gas费降50gwei左右,为2021年以来新低。此前由于gas费不断增高,导致链上手续费一度逼近1500gwei。而最近以太坊的gas费骤降,原因或与以太坊提升区块
Gas Limit 有关。4 月 22 日,以太坊将区块 Gas Limit 从约 1250 万 Gwei 提升至 1500 万
Gwei,提升幅度约为 20%。那么到底哪些因素会影响到以太坊的Gas费用呢?本文或将给你解答。

注:本文首次发表于2020年9月23日,其中部分数据均为当时数据, 阅读时请注意截止今日发表时数据或有较大变动。

撰文:0x88,律动BlockBeats

在 Uniswap 给 20 多万个用户地址撒钱的时候,也许不少人在开心之余心里想的都是,「这 gas 费也太高了。」

当天是以太坊历史上值得纪念的一天,gas 建议最高达到了 1000 GWEI,这是当时历史最高点。

在见证历史、全民领空投的当天上午,不少人都遇到了关于 gas 费的问题,gas 费贵已经不是问题了,问题是 gas 费交到钱包建议的最大值也不能在计划时间内成交。大家 Metamask 上显示都是 pending,一圈一圈转得让人心烦。

为什么你使用了默认的 gas 费金额,却依然不能即时交易?此文将详细讲解以太坊交易费率机制以及在以太坊上发起交易会遇到的问题。

Gas 的逻辑

这个事要先从以太坊账户讲起。

以太坊网络中有两类账户,外部账户(Externally Owned Account)以及合约账户 (Contract Account)。

外部账户是指用户们所使用的账户,由私钥持有者所控制。合约账户是指带有应用逻辑的智能合约,由合约代码所控制(往往是项目方所有)。用户们在使用 DeFi 应用时,就是在用自己的账户与 DeFi 项目的智能合约进行交互。

各类账户之间可以随意进行交互,钱包间可以进行转账,合约间也可以相互调用。每一次链上交互都需要消耗一定的计算量,计算量消耗的大小由计算难度所决定,而
Gas 就是计算量的计量单位。例如加法运算较简单,需要消耗 3 个 Gas,除法运算相对复杂,需要 5 个 Gas。

每一单位的
Gas 都有其对应的价格,也就是 Gas 价格 (Gas Price),而 Gas 价格以 Wei 为单位。用户需要购买 ETH 来支付 Gas
费用。1 ETH=1e18 Wei,而我们通常看到的单位 GWei 为 1e9Wei。通常,钱包软件会通过历史 Gas Price
对用户将要发起的这笔交易的费用进行预估。

为了避免全节点趋于集中,追求架构去中心化的区块链会严格限制每单个区块的容量。例如比特币的
Block Size Limit 以及以太坊的 Block Gas Limit。在律动 BlockBeats 撰文时,以太坊每单个区块的
Block Gas Limit 约为 12,000,000 个 Gas,这也就是每一区块总计算量的上限。平均每 15
秒出一区块。当交易需求超过区块容量时,用户为了将自己的交易尽快被上链确认,就需要竞争每一区块内的资源。此时用户会对 Gas
进行竞价,矿工会优先将 Gas Price 高的交易纳入区块。

4月25日,数据显示以太坊Gas费降50gwei左右,为2021年以来新低。此前由于gas费不断增高,导致链上手续费一度逼近1500gwei。

通常用户在进行转账时还会看到钱包会提高可以调节
Gas Limit 的选项。与 Block Gas Limit 不同,Gas Limit 是指对于一笔交易,用户所能接受的 Gas
使用量上限。由于有时合约内可能存在漏洞,一笔交易会不停死循环地进行计算。如果没有 Gas Limit,这笔交易会消耗尽用户钱包内所有的
ETH。而矿工通常所收取的费用是按实际执行该交易时消耗的计算量 (Gas Used by Transaction) 进行结算的,而 Gas
Limit 内剩余的 ETH 就会回到用户账户中。

所以我们可以得出,所消耗的 ETH 数量 (Ether Cost)= 交易费用
(Gas Fee/Transaction Fee) = 每笔交易所消耗的 Gas 数量 (Gas Used By Transaction) *
Gas 价格 (Gas Price)。

了解了以太坊的手续费机制以及账户类型,我们来看看用户在交易时时常会碰到的问题。

待确认交易 (Pending)/加速交易?

每当用户发起一笔交易时,交易会被放入一个交易池
(Mempool) 中。如上文提到,矿工会优先打包池子中 Gas Price 最高的交易(矿工的趋利性)。所以用户设定的 Gas Price
决定了交易被打包执行的速度。在网络拥挤的时候,由于 Gas Price
飙升,用户的交易可能长时间处于待确认状态。为了尽快将待定交易发出,用户可以选择支付更多的 Gas Price
来加速交易(律动注:理解为给矿工更多的酬劳以达到一个插队的目的)。

加速交易又是怎么操作的呢?为了更加详细地理解加速交易的逻辑,我们需要明白另一个参数:Nonce。每一个账户发出的交易都会有一个按顺序排列的交易编号–Nonce,从 0 开始,每次发起一笔转账,该账户的 Nonce 值会增加 1。

4月25日,数据显示以太坊Gas费降50gwei左右,为2021年以来新低。此前由于gas费不断增高,导致链上手续费一度逼近1500gwei。

当用户想要加速交易时,在以太坊钱包中,用户可以选择加速交易选项,这时会被要求支付更高的 Gas 费用,用户同意之后相当于发起了一笔新的交易,而新的交易与待确认交易的 Nonce 值相同。

由于以太坊网络规定,Nonce 值是连续不可跳跃的,且同一个地址每笔交易的 Nonce 值不可重复,所以矿工会打包新生成的交易,在新交易被打包确认之后,之前较低 Gas Price 的交易会废弃掉。

若用户不想加速交易,只要此交易还在交易池中未被打包,用户可以随时选择取消交易。取消交易的逻辑与加速交易相同,用户发起一笔
Gas Price 更高,但与待确认交易 Nonce 相同的交易,但交易金额变为 0,所以本质上,取消交易的成本与加速交易的成本一样需要成本。

需要注意的是,在待定交易确认完成之前,后面的交易都需要排队等候,所以用户不要由于等候时间过长重复发起多笔交易。

交易失败 (Fail)

律动
BlockBeats 发现,目前最常见的交易失败原因是交易 Gas 已用尽 (Out of
Gas)。也就是说,这笔交易的计算量超过了用户所设定的 Gas Limit。一般在这种情况下,交易状态将会显示为失败,并提示 Gas
已用尽,并且所支付的 Gas 不会被退还。

有些用户可能会认为这并不公平,但本质上矿工已经在做功计算,只是算到一半 Gas
不够了,所以矿工只能放弃继续作业,但之前的工作需要被支付「工资」,因此之前交的 Gas
费不退大概也可以理解了。遇到这种情况,用户只能重新再发起一次交易,并将此交易的 Gas Limit 上调。

另一种交易失败的情况是,当用户向智能合约发起交易转账,但某些错误导致无法执行合约时,交易会返回 Bad Instruction。

比如,当用户参与类似于众筹活动时,可能会发生下面这些情况:

额度已满;

或用户未被列入白名单;

或用户超额认购代币等情况。

此时,用户所设置的 Gas Limit 将会被全部用尽,最终导致交易失败。

不过以太坊拜占庭硬分叉后,增添了新的操作符 Reverted (EIP-140)。当合约中出现错误导致交易失败时,交易将不会耗尽 Gas Limit 所设定的所有 Gas,合约将停止执行并退回剩余 Gas 费用,同时告知用户错误原因。

当然,如果用户钱包中 ETH 的数量不足以支付 Gas 费用时,交易也会被判定为失败。

在没有热点的时候,以太坊网络一片祥和,所有的转账成本,包括时间和金额都还可控,但当风口到来,大家在网络中就会遇到各种问题,gas 费的逻辑是新人使用钱包时最大障碍。

基本上,在 gas 费会遇到的所有问题,这篇文章都覆盖到了,链上交易并不复杂,说简单点,一切操作有问题,加钱就可以搞定。

这场运动目前看来,以太坊上流动性挖矿的热潮暂时告一段落,这场运动除了创造出一片泡沫之外,也让更多用户开始习惯钱包的使用,钱包终于成了一个高频使用工具。

而链上交易发生的问题其实也在为钱包的优化提供空间,为新人提供「一键加速」、「一键取消」这样的服务或许将可以在越来越多的钱包中看到。(区块律动)

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