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搞懂 “柏林” 之后的合約 Gas 開銷_TOR

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“柏林”硬分叉將在4月15日激活,該硬分叉所包含EIP中的兩個都會影響事務的Gas開銷。本文會解釋“柏林”激活之前,一些操作碼的Gas消耗量是如何計算的,而EIP-2929對此有何影響,以及,2930引入的訪問清單功能應如何使用。

摘要

這篇文章很長,你要是只想知道結論,看完這部分就可以把網頁關掉了:

柏林硬分叉改變了某些操作碼的Gas開銷。如果你在自己的應用中硬編碼了一些操作可使用的Gas數量,這些操作可能會卡死。如果真的出現了這種情況,而你的智能合約又是沒法升級的,用戶就需要使用“訪問清單”功能來使用你的應用。

訪問清單功能可略微減少Gas開銷,但有些時候也可能會提高總的Gas消耗量。

geth客戶端引入了一種新的RPC方法,叫做?eth_createAccessList?來簡化訪問清單的生成。

“柏林”升級以前的Gas開銷

EVM所執行的每一個操作碼都有一個對應的Gas消耗量。大部分操作碼的消耗量都是固定的:PUSH1?總是消耗3gas,而?MUL?消耗5gas,等等。有一些操作碼的消耗量是可變的:舉個例子,SHA3?操作碼的開銷由輸入值的長度決定。

我們先了解?SLOAD?和?SSTORE?操作碼,因為這兩個操作碼受“柏林”影響最大。后面我們會再談談那些以地址為目標的操作,比如所有的?EXT*?類操作碼和?CALL*?類操作碼,因為它們的Gas開銷也被改變了。

數據:在ETH基金會向Kraken轉入1.5萬枚ETH之后,2只巨鯨拋售19090枚ETH:金色財經報道,據Lookonchain監測顯示,在ETH基金會向Kraken轉入15000枚ETH(價值約2970萬美元)之后,2只巨鯨驚慌失措地在Uniswap上拋出19090枚ETH(價值約3570萬美元)。其中,0x6071開頭地址以1873美元的價格用9,950枚ETH兌換了1863萬美元DAI。0x7641頭地址以1867美元的價格用9140枚ETH兌換了1707萬美元DAI。

金色財經此前報道,以太坊基金會錢包將1.5萬枚ETH轉入“Kraken5”地址。[2023/5/8 14:49:08]

“柏林”以前的?SLOAD

在EIP-2929實施前,SLOAD?開銷的計算方式很簡單:總是消耗800gas。所以,也沒啥可展開的。

“柏林”以前的?SSTORE

要講到Gas消耗量的計算,SSTORE?操作碼可能是最復雜的了。因為消耗多少取決于該存儲項槽當前的值、要寫入的新值、該存儲項是否已經修改過。我們只會分析少數幾種場景,了解個大概。如果你想了解更多,請閱讀本文末尾所附的EIP鏈接。

如果存儲項的值從0改為1,Gas消耗量是20000

如果存儲項的值從1改為2,Gas消耗量是5000

如果存儲項的值從1改為0,消耗量也是5000,但你會在事務執行結束后獲得gas補貼。我們這里也不討論gas返還機制,因為它不會受到柏林的影響

安全公司:Harvest_Keeper項目存在惡意轉移用戶資金,涉及金額約93.3萬美元:金色財經報道,據區塊鏈安全審計公司Beosin監測顯示,2023年3月19日,發現Harvest_Keeper項目存在惡意轉移用戶資金,涉及金額約93.3萬美元。Beosin安全團隊通過鏈上數據發現攻擊者利用owner權限通過調用getAmount函數轉移了用戶抵押在HarvestKeeper合約中的USDT,隨后攻擊者利用用戶對EOA(0x250...c14)賬戶的代幣授權,從而多次通過該EOA轉移用戶資金,建議用戶取消對該EOA的授權。目前被盜資金存放分散在多個地址上,其中大部分存放在0x92288f964ae8fce23e8d337422ad66eefc333670中。[2023/3/20 13:13:48]

在一筆事務中,如果存儲項已不是第一次修改,則后續每一次?SSTORE?都消耗800gas

細節在這里并不重要,重要的是,SSTORE?是昂貴的,具體消耗多少gas則依賴于多個因素。

EIP-2929之后的Gas消耗量

EIP-2929改變了所有這些數值。但在展開之前,我們要先談談該EIP引入的一個重要概念:被訪問過的地址和被訪問過的存儲項的鍵。

當一個地址或者一個存儲項的鍵,在一筆事務中被“使用過”之后,在該筆交易余下的執行過程中,這個地址都會被當成“已被訪問過的”。舉個例子,如果你在一筆事務中?CALL?另一個合約,那么該合約的地址就會被標記為“訪問過的”。類似地,如果你?SLOAD?或者?SSTORE?過一些存儲項槽,在該筆事務余下的執行過程里,這些槽也會被當成已經訪問過的。到底用的哪個操作碼是沒有關系的,即使你只?SLOAD?過某個槽,接下來使用?SSTORE?時該槽也會被當成已訪問過的。

Robinhood當前代表投資者持有超335億枚DOGE,已接近總供應量的四分之一:金色財經報道,據@DogeWhaleAlert 提供的數據顯示,加密交易應用Robinhood當前代表投資者持有的狗狗幣DOGE數量已達到33,562,118,379枚,這一數字占到狗狗幣總供應量的24.23%,約合2,206,373,662美元。與此同時,狗狗幣隨著加密市場反彈也顯示出價格復蘇的跡象,本文撰寫時升至0.07美元區間,過去24小時漲幅超過10%。(u.today)[2023/3/14 13:02:16]

注意:存儲項的鍵是“內在于”某些地址中的,一如該EIP所解釋的:

執行事務時,保持一個集合:accessed_addresses:Set?以及?accessed_storage_keys:Set]

也就是說,當我們說某個存儲槽已被訪問過了,我們的實際意思是:(address,storageKey)?已被訪問過了。

搞清楚了這個概念,我們來談談新的Gas消耗量計算模式。

“柏林”以后的?SLOAD

升級前,SLOAD?的Gas消耗量是固定的800。但升級后,Gas消耗量要看這個存儲槽是否已經被訪問過。還沒訪問過的,消耗量就是2100gas;訪問過的,就是100gas。所以,如果某個存儲項槽已經在“已訪問過的存儲項鍵`的集合里了,就可以省掉2000gas。

美股三大指數高開低走集體收漲:金色財經報道,美股三大指數高開低走集體收漲,道指漲0.31%,納指漲1.01%,標普500指數漲0.74%,大型科技股多數上漲。[2022/12/14 21:43:26]

“柏林”以后的?SSTORE

我們逐個逐個對比下,在EIP-2929實施后,上面的幾個例子會發生什么樣的變化:

如果存儲項的值從0改為1,Gas消耗量是20000

如果該存儲項鍵還未訪問過,消耗22100gas

若已訪問過,消耗20000gas

如果存儲項的值從1改為2,Gas消耗量是5000

如果該存儲項鍵還未訪問過,消耗5000gas

若已訪問過,消耗2900gas

如果存儲項的值從1改為0,消耗量保持不變,gas返還機制也不變

在一筆事務中,如果存儲項已不是第一次修改,則后續每一次?SSTORE?都消耗100gas

由此可見,如果某個槽此前已訪問過,則對它的第一次?SSTORE?操作會節約2100gas。

匯總一下

上面的文字實在啰嗦,我們就直接做一張表,把上面提到的值都匯總一下:

今日恐慌與貪婪指數為10,等級仍為極度恐慌:5月15日消息,今日恐慌與貪婪指數為9(昨日為10),恐慌程度較昨日上升,等級仍為極度恐慌。

注:恐慌指數閾值為0-100,包含指標:波動性(25%)+市場交易量(25%)+社交媒體熱度(15%)+市場調查(15%)+比特幣在整個市場中的比例(10%)+谷歌熱詞分析(10%)[2022/5/15 3:17:22]

注意看最后一行:此時已不再需要區分它到底有沒有被訪問過,因為,如果此前已寫入,則必定已被訪問過。

EIP-2930:可選“訪問清單”的事務類型

另一個“柏林”升級包含的EIP是2930。該EIP加入了一種新的類型的事務,可以在事務的負載中包含一個“訪問清單”,意思是,你可以在事務執行前就聲明哪些地址和存儲槽應被認為是“訪問過的”。舉個例子,對一個未訪問過的槽執行?SLOAD?需要耗費2100gas,但如果該存儲槽被包含在了事務的“訪問清單”中,則操作的消耗量機會降為100gas。

但如果只要地址和槽被當成“已訪問過的”就可以降低操作的Gas消耗量;而訪問清單可以把地址和槽標記為“已訪問過的”;那豈不是說我們可以把這些東西都放在訪問清單中,來獲得Gas消耗量的減免?真棒,天賜Gas!

額,并不完全如此,因為你每添加一個地址或存儲項鍵,都要支付額外的Gas。

舉個例子。假如我們要向合約?A?發送了一條事務。我們編寫了一條這樣的訪問清單:

這是不是說,每次使用訪問清單我們都能節省gas呢?很遺憾,也不是,因為在訪問清單中填入地址也需要支付gas。

訪問過的地址

迄今為止,我們只討論了?SLOAD?和?SSTORE?操作碼,但“柏林”升級還改變了別的操作碼。舉個例子,CALL?操作碼原來的Gas消耗量為固定的700,但2929實施后,如果所調用的地址不在訪問清單中,消耗量將提高到2600;如果在,則降低為100。而且,就像訪問過的存儲鍵一樣,到底哪個操作碼訪問過那個地址并不重要(比如,如果用戶最先調用的是?EXTCODESIZE,這一個操作的消耗量是2600,但后續的調用,只要是對同一個地址的,無論是?EXTCODESIZE、CALL?還是?STATICCALL?,都只消耗100gas。

那個這個設計對帶有訪問清單的事務有何影響?假設我們向合約A發送一條交易,而合約A調用了合約B,而我們在訪問清單中寫入這樣的內容:

我們首先需要為在這條事務的訪問清單中加入這個地址支付2400gas,但對B使用的第一個操作碼就只需要消耗100gas而不是2600gas,這就剩下了100gas。如果B也需要使用其存儲項,我們又知道它將使用哪個鍵,我們也可以把這些鍵包含在訪問列表中,然后為每個鍵的操作省下100或200gas。

但為啥我們要加多一個合約來舉例子?我們不是可以這樣寫嗎?

你當然可以這樣做,但不值得,因為EIP-2929指明了你一開始調用的合約必定會被包含在?accessed_addresses?列表中,所以你就是額外花了2400gas,什么好處都沒得到。

所以,回頭看我們上面舉的例子:

這樣做其實是浪費,除非你在里面加多幾個存儲項鍵。如果我們假設所有的存儲項鍵的第一個操作都是?SLOAD,那你要至少24個鍵,才能賺回來。

而且,如你所見,自己一五一十地分析這些因素、手動生成訪問清單,顯然是極其繁瑣而令人崩潰的事。好在,還有更好的辦法。

eth_createAccessList?RPC方法

Geth客戶端開始將包含一個新的?eth_createAccessList?RPC方法,你可以用它來生成訪問清單,就像使用?eth_estimateGas?一樣,只不過返回的不是Gas消耗量估計,而是形如這樣的數據:

我估計隨著時間推移,我們會越來越知道怎么利用這個功能,但我個人估計,方法的偽代碼形式會像這樣:

防止合約變磚

值得提醒,訪問清單功能的主要目的不是節省Gas。如該EIP自身所述:

緩解由EIP-2929帶來的合約變磚風險,因為事務可以預先指定、預先支付自身嘗試范文的賬戶和存儲槽,因此,在實際的執行中,SLOAD和EXT*操作碼都只會消耗100gas:這個值低到既足以防止2929打破某些合約,也可以“解封”被EIP-1884封印的合約。

原本,只要一個合約預設了執行的Gas開銷,操作碼的Gas消耗量變動就有可能導致它變磚。比如,如果一個合約預設另一個合約的?someFunction?只會用到34500gas,因此總是用?someOtherContract.someFunction{gas:34500}()?調用那個合約,這個合約就有可能變磚。但只要你在事務中添加合適的訪問清單,這個合約就還能工作。

自己驗證

如果你想自己測試一下,克隆這個倉庫,這里面有很多例子,可以使用Hardhat和Geth客戶端來運行。請仔細閱讀README。

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