以太坊，即将迎来其发展史上极具里程碑意义的一次重要升级-轻识

文 | 梁雨山

7月14日（官方暂定），以太坊将启动包含5项提案的「伦敦」硬分叉升级，其中EIP-1559备受瞩目。该提案曾引起以太坊社区激烈讨论，支持者称它为「ETH的稀缺性引擎」，认为其将为ETH价格上涨提供动力；反对者则宣称这是从矿工到持有人的财富再分配，是对矿工的「抢劫」。

EIP-1559：ETH 1.0的手续费用市场改革

EIP-3198：BASEFEE操作码

EIP-3529：降低gas退款

EIP-3541：拒绝以0xEF字节(byte)开头的新合约

EIP-3554：难度炸弹推迟至2021年12月1日

一、Gas

1. Gas是什么？

根据官方定义，Gas是衡量在以太坊网络上执行特定操作所需的计算工作量的单位。

（图片来自ethereum.org）

简单理解，在以太坊网络进行任何操作（如计算、存储或代币传输等）都需要支付Gas。Gas对以太坊的作用，就像汽油之于汽车一样，没有燃料供应，系统无法运行。

理论上，Gas高低由操作所需的计算资源决定。执行的操作越复杂，Gas费用越高。通常，调用智能合约所需的费用高于转账（无论数额大小，转账消耗的Gas是固定的，均为21000）。

2.如何计算Gas费用？

Gas费用以ETH支付，其价格单位用gwei 表示，1gwei = 0.000000001 ETH。

Gas费用=Gas price * Gas units (limit)。

Gas price 是指用户愿意为每个 Gas 支付的价格。

Gas Limit 是用户愿意为执行某个操作或确认交易支付的最大Gas量。

这相当于，以太坊网络使用成本=汽油（Gas）价格 * 使用多少汽油。

举例来说，如果Alice 想要给 Bob 转1枚ETH，Gas limit为 21000 ，Gas价格为 200 gwei，那么转账费用为21,000 * 200 = 4,200,000 gwei （ 0.0042 ETH）。

另一种情况下，如果Alice 设置Gas limit为50000，而以太坊虚拟机只会消耗21000，那么系统会将剩余部分返回。但如果Alice 设置的Gas limit过低，交易将因Gas不足而取消，且Gas会因使用计算资源而被消耗。

3.为什么需要设置Gas？

为每个操作引入Gas费，可以保持以太坊网络的安全。通过收费，可以在一定程度上防止参与者向网络发送垃圾邮件。同时，这可防止代码出现意外，以及网络陷入无限循环状态。

4.Gas费发生过哪些变化？

在2017至2018年牛市高峰期，以太坊平均交易费在5.7美元左右，但随后因市场转熊，该费用在2019年一直处于1美元下方。

（数据来自bitinfocharts）

至2020年6月，受流动性挖矿热潮影响，以太坊链上活动激增，平均交易费于8月涨破1美元，并在9月初涨至10美元上方，创年内最高水平。

进入2021年，NFT接棒DeFi，以太坊使用率继续升高，网络拥堵加剧，平均交易费曾一度于5月12日达到近70美元高价，创历史最高水平。

不过，随着加密货币市场于5月下旬开始遇冷，以太坊平均交易费也一同下降，目前基本保持在6美元下方。

5.哪些因素在影响Gas费？

以太坊网络拥堵以及ETH价格上涨都会促使Gas费升高。

一方面，随着dapp 功能变得越来越复杂，智能合约执行的操作数量不断增加，每笔交易在有限大小的区块中占用更多空间。因为需求过多，网络变得拥挤，用户必须支付更高的交易手续费才能激励矿工优先打包交易至区块（这类似于去往相同的地点，打车比坐公交更快，但费用更高）。

另一方面，ETH价格上涨也会推高交易手续费，但这也是因为以太坊网络使用率增多（Gas上涨），市场对ETH未来预期增高所致。

Gas费上涨会带来哪些影响？从以太坊矿工角度看则是收益增加，收入结构发生改变。根据机制设置，以太坊矿工收入来自区块奖励（固定为2枚ETH）+手续费，而通常区块奖励所带来的收益是高于手续费的。但从2020年8月开始，受DeFi以及NFT热潮影响，以太坊链上活动陡增，Gas费大涨，手续费在矿工总收入中的占比也逐步增高。

数据显示，今年1月，以太坊矿工收入达8亿美元，其中近40%为交易费用。而至5月，以太坊矿工收入创历史新高，达19.4亿美元，其中近50%为交易费。

（数据来自The Block）

二、EIP-1559

1. EIP-1559是什么？

EIP-1559最初由以太坊创始人Vitalik Buterin 于 2018 年提出，是关于以太坊网络交易定价机制的解决方案。

有观点认为，EIP-1559将解决以太坊高手续费问题，但事实并非如此。

本质上，EIP-1559只是改变原有的拍卖机制（出价高者，优先获得区块打包权），使交易费可预测、更加透明，但这不会改变Gas费高企的情况。毕竟网络拥堵是由缺乏可扩展性造成，而EIP-1559并不会改变以太坊区块链的结构。

2.EIP-1559包含哪些内容？

EIP-1559涉及三部分内容：

1）调整区块Gas上限；

2）增设基本费用（BASEFEE），在同一区块中打包的交易都以 BASEFEE 作为 Gas Price，且这部分费用会被协议销毁，矿工无法获得；

3）增设小费（Tip），矿工可以获得这部分费用，但费用的多寡由用户决定。

•基本费用 & 调整Gas上限

在EIP-1559设计中，基本费用是用户在以太坊上发送交易或完成操作所需的最低Gas价格。根据该提案，基本费用的最低值或为7 wei，相当于0.000000007 gwei。

不过，当以太坊网络拥堵时，用户需要支付的基本费用会根据每个区块使用的空间变化而上下浮动。

EIP-1559提出，算法会根据上一个区块的填充度来调整基本费用。如果上一个区块大于目标区块大小（即网络使用率>50%），基本费用增加。反之，亦然。即，网络使用率大于50％时，基本费用会增加；网络使用率小于50％时，基本费用会减少。

理想情况下，以太坊上的每个区块最大Gas上限为1500万Gas。然而，在网络拥塞时，EIP-1559将允许区块大小增加一倍。

在EIP-1559设计下，一旦区块大小超过1500万Gas，用户执行交易所需的基本费用将增加1.125倍(12.5%)。相应地，如果低于该阈值，基本费用降低12.5%。

Coindesk Research指出，鉴于每个新区块的开采时间为13秒，如果网络中持续出现大区块（高于1500万Gas），那么基本费用可能会在大约5分钟或20个区块的时间内提高10倍。

（图片来自consensys）

值得注意的是，在EIP-1559设计中，基本费用是不会分发给矿工的，而是直接销毁。这一点，正是引起以太坊矿工热议的关键所在。

• 增设小费

实施EIP-1559之前，矿工收入来自区块奖励和手续费。其中，区块奖励固定为2枚ETH，手续费则是动态动态变化的，且全部归矿工所有。

实施EIP-1559之后，矿工无法获得手续费（被销毁），收入仅来自区块奖励和小费（Tip），而小费完全由用户自定义支付。也就是说，理论上用户可以不支付小费。不过，如果用户希望矿工优先打包其交易数据，同样会像之前支付更高的手续费一样支付「小费」。

3.为什么需要EIP-1559？

目前以太坊采用简单的拍卖机制对交易费用进行定价。即，用户出价，矿工优先选择出价最高的交易数据进行打包。对此，EIP-1559提出者认为，该方法会导致以下问题：

• 交易费用水平波动性和交易的社会成本不匹配：在成熟公链上，区块使用率较高，因此区块较满，交易费波动性较大。举例来说，当手续费为1gwei时，网络多接受一笔交易进区块产生的成本是1gwei的10倍以上。无论1gwei，还是10gwei，这显然是荒谬的，二者只是800万Gas和802万Gas的差别。

• 不必要的延迟：由于每个区块受Gas Limit限制以及交易量的自然波动，交易通常需要等待几个区块才能被打包，这是十分低效的。没有人会从这样一个事实中获得显著收益。在EIP-1559机制下，区块大小可以动态变化，各个区块可以存在大小差异。

• 拍卖效率低下：目前用户根据自己的猜测以高价发布交易，随后矿工选择支付费用最高的交易数据进行打包。众所周知，这是非常低效的。因此我们需要复杂的费用估算算法。但即使是这些算法也往往最终效果不佳，导致频繁出现费用超额支付的情况发生。

4.EIP-1559将产生哪些影响？

• 用户

与目前的拍卖机制不同，实施EIP-1559之后，用户可以更好地了解网络的拥堵程度，以及基本费用有多高。当网络太过拥挤时，用户可以自主决定是否选择支付小费来获得优先打包权。如果选择不支付，其可以等待基本费用下跌再完成交易。一言以蔽之，EIP-1559可以帮助用户预测交易市场，并提高交易费的透明度和可见度，防止用户支付过高的费用。

另外，用户千万不要认为EIP-1559可以实现低手续费，因为以太坊网络的拥堵问题是需要依靠分片技术来解决的。

• 矿工

在EIP-1559设定下，矿工收入来源发生改变，获利减少。除固定的区块奖励外，矿工收入还来自用户支付的小费，而这部分费用用户完全有可能选择不支付。根据Coindesk研究报告，实施EIP-1559后，在小费收入为零的情况下，粗略估计矿工收入将下降20%～35%。

由于EIP-1559将导致以太坊矿工收入降低，因此包括星火矿池在内的市场参与方曾表示反对该提案，并称这是从矿工到持有人的财富再分配，是对矿工的「抢劫」。

而另有传言称，因不满EIP-1559，以太坊矿工可能选择转移算力，加入到以太经典等替代区块链，或选择分叉以太坊。

不过，鉴于历史情况（ETC、BCH等分叉链后来的发展都不及源链）以及矿工已为挖矿付出大量成本等因素，最有可能出现的情况是大多数以太坊矿工「投降」，转而支持EIP-1559。以太坊核心开发人员 Tim Beiko表示，“如果矿工在 EIP-1559 部署到以太坊前离开网络，那么全网算力将会降低，其他矿工将因此获得更多利润。换句话说，挖矿的人越少，留下来的人就越容易获得 ETH。”

Tim Beiko同时说道，“在EIP-1559 部署到以太坊区块链之前，我们其实是需要一些矿工的，但如果他们在网络升级之前逐渐离开网络，可能会给当前网络带来安全风险。但实际上，大多数矿工已经在矿机等基础设施上投入了大量成本，考虑到矿工已经花费了不少固定成本，因此他们应该有动力开采到最后一个区块。”

• 投资者

众所周知，与BTC不同，ETH没有供应上限。每当矿工开采一个区块，就会有两枚ETH进入流通市场。这意味着，随着时间的推移，市场中将有更多资产可供用户持有和交易，而投资者手中原有的代币则被一点点稀释。对此，有观点认为，EIP-1559有望解决这一问题，其为以太坊的价值提供新的叙事，被称为「以太坊货币政策中的最后一块拼图」。

（数据来自Coindesk研究报告）

如前所述，在EIP-1559设计中，用户支付的基本费用将被销毁，因而该提案被视为可以带领ETH走向通缩。但事实上，这种说法并不完全准确。

（截至7月3日，模拟数据显示，在过去365天内，EIP-1559的激活导致系统销毁2,937,407枚ETH）

首先，对EIP-1559可能带来的通缩程度进行准确建模是很困难的。因为这需要预测诸如预期交易之类的变量，甚至还要预测更难以衡量的网络拥堵情况。

其次，从理论上讲，只有交易规模足够大，销毁的基本费用超过挖矿奖励，ETH的货币政策才是通缩的。否则，当挖矿奖励超越销毁的ETH数量时，ETH将走向通胀。

以太坊开发者曾指出，由于无法控制用户对区块空间的需求，因此无法断言 ETH 是通缩还是通胀，因此这一情况会导致核心开发者对以太坊的长期货币政策失去一些控制权。

虽然目前无法准确量化EIP-1559可能会对ETH带来多大影响，但可以确定的是，销毁机制能够适度平衡ETH不断增长的供应量。

5.EIP-1559会带来哪些风险？

EIP-1559会为那些对时间敏感的网络参与者（例如预言机）带来潜在风险。

网络拥堵期间（实施EIP-1559后），区块在不断被填满或接近填满时，基本费用会呈指数级增长，直至区块不再被填满才会停止。这一涨势是基于预先确定的算法，而非基于拍卖。因此，如果需求不减少，基本费用可以相当快地达到过高的水平。在此情况下，像预言机这类几乎需要为所有DeFi dapp提供报价的网络参与者，为确保价格信息及时传至DeFi dapp，其最终可能不得不支付高额费用。由此，许多预言机网络可能不得不改变他们提供报价的频率，而这将改变与预言机交互的DeFi dapp的数量。

三、结语

从表面上看，EIP-1559是一项关于Gas费用的提案，直接涉及对象是用户、矿工，但实际上，该提案对ETH本身的影响最大。

就用户角度而言，虽然EIP-1559会提高Gas费用透明度，但对多数散户来说，其更关心、更希望得到解决的问题或在于如何降低高企的交易费；从矿工立场来说，EIP-1559的确会使其收益降低，但当网络拥堵时，部分迫切希望快速完成交易的用户还是会支付费用，这部分「小费」相当于现在的「手续费」，而更为关键的是，即使不实施该提案，随着以太坊即将进入PoS阶段，小型矿工收入也会收到影响。

在ETH层面，虽然EIP-1559对ETH带来的影响难以在短期内显现，但由于ETH可能时而走向通胀，时而转向通缩，因此ETH经济市场将变得不再稳定。另外，在网络活跃度较高时，销毁的ETH数量可能超过新发行的代币量。随着时间的推移，ETH的年发行率将从4%降至零或负数。届时，无论是用户，还是矿工，均将因此受益。

参考资料：

1.《EIP-1559: Fee market change for ETH 1.0 chain》

2.《The Investment Implications of Ethereum Improvement Proposal 1559》

3.《What is EIP-1559? How Will It Change Ethereum?》