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SLOT: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_LOT

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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2.0客戶端Prysm發布v3.1.1版本:金色財經消息,Prysmatic Labs團隊開發的以太坊2.0客戶端Prysm發布v3.1.1版本,包含對硬分叉選擇錯誤的修復,強烈建議在合并之前升級。(github.com)[2022/9/10 13:21:41]

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;

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;

以太坊哈希率達到歷史新高,新投資者涌入網絡:金色財經報道,Glassnode 分析報告稱,以太坊哈希率再次上升,達到 1,255,783,319,785,900 H/s 的歷史新高。與此同時,Glassnode 報告稱,小型投資者(持有超過 1 個 ETH 的錢包)的數量已增加至 1,484,710 的歷史新高。[2022/6/5 4:03:40]

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。

數據:最近30天以太坊網絡新增419.6萬枚NFT資產:3月2日消息,根據NFTScan瀏覽器的數據顯示,最近30天,以太坊網絡新增419.6萬枚NFT資產,平均每天新增12萬枚NFT。[2022/3/2 13:32:00]

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:

“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。

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:

專注1.0和2.0合并的以太坊開發者測試網已啟動:10月9日消息,ConsenSys 研究員、以太坊 2.0 開發者 Ben Edgington 在 HackMD 上What’s New in Eth2資料庫中,更新了關于合并(The Merge)的最新進展,稱在希臘的研討會(Workshop)期間,Eth1 和 Eth2 團隊、以太坊基金會研究團隊、ConsenSys Quilt R&D 和 ConsenSys TX/RX 團隊致力于實現長期存在的、多客戶端合并的 DevNet (開發網),目前包含 3 個 Eth 1 客戶端(執行客戶端)和 4 個 Eth 2 客戶端(共識客戶端)的 Eth1-Eth2 合并開發者測試網,已經通過了從工作量證明機制(PoW)到權益證明機制(PoS)的轉換,并且正在運行和處理事務。[2021/10/9 20:16:03]

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;

金色相對論丨CyberMiles首席科學家:以太坊2.0是一個PoS的跨鏈生態:在今日舉行的金色相對論中,針對“以太坊目前采用的無狀態以太坊、多客戶端、信標鏈staking、rollup等技術,給各位印象最深刻、認為最有應用價值的是哪一個?”的提問,CyberMiles首席科學家MichaelYuan發言指出:以太坊2.0是一個PoS的跨鏈生態。與其它PoS系統相比,它的重大創新在于它的信標鏈至少要支持上萬個驗證人節點。系統會隨機選擇組合驗證人形成應用子鏈。

以太坊2.0一定要有足夠的人去stake才能成功(標準是32個ETH,現在是早期參與的好機會)。因為驗證人數量一定要很多,才能安全地隨機選擇驗證人驗證子鏈的數據。

盡管都是跨鏈的思路,但是采用大量節點與大量驗證人的,目前只有以太坊一家,Polkadot與Cosmos都不是這種方法。所以以太坊用來管理驗證人的技術是創新的,也應該不會用在其他鏈上。其他的鏈遠遠沒有這個規模。但是隨著開發進度的推進,比如EWASM虛擬機與Solidity智能合約這些技術能夠被其他加密網絡廣泛應用。畢竟縱觀整個區塊鏈世界,應用開發的模式都是按照以太坊思路來的。[2020/6/18]

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:

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(在我們的示例中是"

")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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