详述 EIP-7706 并梳理最新的 Ethereum 的 Gas 机制

作者：@Web3Mario

引言：Vitalik在2024年5月13日发布了EIP-7706提案，提出了对现有Gas模型的补充方案，将calldata的gas计算单独剥离出来，并定制了类似Blob gas的base fee定价机制，进一步降低L2的运行成本。与之相关的提案还需要追溯到2022年2月提出的EIP-4844，相隔时间甚久，因此查阅相关资料，希望对最新的Ethereum Gas机制做一个综述，方便大家快速了解。

当前已支持的Ethereum Gas模型——EIP-1559和EIP-4844

在最初的设计中，Ethereum采用了一个简单的拍卖机制对交易费用进行定价，这需要用户主动为自己的交易出价，也就是设置gas price，通常情况下，由于用户付出的交易费将归属于矿工，所以矿工将根据经济最优的原则，按照出价高低来决定交易打包顺序，注意这是在忽略MEV的情况下。在当时核心开发者看来这个机制面临着以下四个方面的问题： 交易费用水平的波动性与交易的共识成本之间的不匹配：对于处在活跃状态的区块链中，交易的打包需求充足，这意味着区块可以被轻易填满，但这往往也意味着整体费用的波动性极大。例如当平均Gas Price为10 Gwei时，网络因在一个区块中再接受一笔交易而产生的边际成本是平均Gas Price为1 Gwei时的 10 倍，这是不可接受的。 对用户来说不必要的延迟：由于每个区块有gaslimit的硬性限制，加上历史交易量的自然波动，交易通常会等待几个区块才能被打包，但这对整体网络来说是低效的；即不存在允许一个区块更大而下一个区块更小的“松弛”机制来满足逐个区块的需求差异。 定价效率低下：由于采用简单的拍卖机制导致了公允价格发现的效率较低，这意味着对于用户来说，给出一个合理的定价将是困难的，这也就意味着有非常多情况下，用户付高了手续费。 无区块奖励的区块链将不稳定：当取消挖矿带来的区块奖励并采取单纯的手续费模型时，可能会导致很多不稳定，例如激励挖掘窃取交易费用的“姐妹块”，开启更强大的自私挖掘攻击向量等。

直到EIP-1559的提出与执行，Gas模型有个第一次迭代，EIP-1559时Vitalik等核心开发者在2019年4月13日提出的，并在2021年8月5日的London升级中被采用，该机制摒弃了拍卖机制，转而采用了一种Base fee和Priority fee的双定价模型，其中Base fee将根据父区块中已产生的gas消耗情况与一个浮动且递归的gas target之间的关系通过一个既定的数学模型定量计算，直观的效果为若上一个区块中gas使用情况超过了预定的gas target时，则上调base fee，若不及gas target，则下调base fee，这样做既可以比较好的反应供需关系，又可以使得对于合理gas的预测变得更加精准，不至于出现由于误操作导致的天价Gas Price，因为base fee的计算是直接由系统决定的而非用户自由指定。具体的代码如下：

其中可知当parent_gas_used 大于parent_gas_target时，那么当前区块的base fee将相比于上一个区块的base fee加上一个偏移值，至于偏移值则是取parent_base_fee乘以上一个区块gas总用度相对gas target的偏移量并对gas target与一个常量取余与1的最大值。反之逻辑类似。

另外Base fee将不再作为奖励分配给矿工，而是直接销毁，从而时ETH的经济模型处于通缩的状态，有利于价值的稳定。而另一方面Priority fee则相当于用户给矿工的打赏，可以自由定价，这一定程度上可以让矿工的排序算法得到一定程度的复用。

随着时间推进到2021年，那时Rollup的发展逐渐进入佳境，我们知道无论OP Rollup还是ZK Rollup都意味着需要将L2的数据做压缩处理后的某些证明数据通过calldata上传至链上实现数据可用性（Data Available）或者直接交由链上做验证。这就让这些Rollup解决方案在维护L2的最终性时面临着很大的Gas成本，而这些成本最终都将转嫁到用户的身上，因此那时大部分的L2协议使用成本并没有想象那么低。

与此同时Ethereum也面临着区块空间竞争的窘境，我们知道每个区块存在一个Gas Limit，这意味着当前区块中的所有交易的Gas消耗加总不可以超过该值，按当前的Gas Limit为30000000来计算，理论上存在30,000,000 / 16 = 1,875,000字节的限制，其中16指的是EVM处理每个 calldata 字节需要消耗16单位的Gas，也就意味着单个区块最多可以承载的数据规模约为1.79 MB。而L2排序器所产生的Rollup相关数据通常数据规模较大，这就使其与其他主链用户的交易确认产生竞争，导致单个区块可以打包的交易量变小，进而影响主链的TPS。