在北京时间4月15日下午18:00左右，以太坊的柏林硬分叉升级将会发生，这次升级将纳入4个新的EIP改进提案，而其中两个将会影响交易的gas成本计算。
本文解释了在这次硬分叉升级前后的gas成本计算，这将如何随EIP-2929而发生改变，以及如何使用EIP-2930引入的访问列表功能，原文作者是NomicLabs软件开发者FrancoVictorio。
注：文章篇幅较长，以下是其中的一些要点：
柏林硬分叉改变了一些opcode操作码的gas成本。如果你在dapp或智能合约中有一个硬编码的gas值，它们可能会停止工作。如果发生这种情况，并且智能合约是不可升级的，则用户将需要使用访问列表来启用它。访问列表可用于稍稍降低gas成本，但在某些情况下，它们实际上会增加gas消耗总量。geth包含了一个新的RPC方法来简化访问列表的创建。
柏林硬分叉前的gas成本
EVM执行的每个opcode操作码都有一个相关的gas成本。对于大多数操作码而言，这个成本是固定的：PUSH1总是消耗3个单位的gas，MUL则消耗5个单位的gas，等等。而对于其他操作码来说，它是可变的：例如，SHA3操作码的成本取决于其输入的大小。
比特币、以太坊季度交易量或创下2019年以来最低:金色财经报道，根据CoinGecko的数据，本季度截至目前比特币现货交易量总计7211亿美元。如果9月的交易量与7月和8月的交易量相同，这将标志着2019年第一季度以来季度交易量的最低水平。2019年至2023年的大部分时间里，季度交易量徘徊在2万亿美元以上。
过去两个月，比特币交易量分别为3458.9亿美元和3548.4亿美元。如果条件保持不变且9月份的交易量徘徊在3500亿美元左右，则季度交易量将接近1.05万亿美元。
7月和8月，ETH交易量分别为2320.6亿美元和2129.2亿美元。如果以太坊9月份的交易量达到约2200亿美元，那么其累计季度交易量将略高于6500亿美元，这是自2019年以来的最低水平。2019年第四季度，ETH现货交易总额达7406.4亿美元。[2023/9/2 13:13:12]
我们将重点讨论SLOAD和SSTORE操作码，因为它们是受柏林硬分叉影响最大的操作码。我们稍后将讨论那些以地址为目标的操作码，就像所有的EXT*和CALL*操作码，因为它们的gas成本也会发生变化。
柏林硬分叉之前的SLOAD
如果没有EIP-2929，SLOAD的成本很简单：它总是会消耗800gas。
柏林硬分叉之前的SSTORE
就gas而言，SSTORE可能是最复杂的操作码，因为它的成本取决于存储slot的当前值、新值以及它是否以前被修改过。我们将只分析一些场景以获得基本的理解。如果你想了解更多，请阅读本文末尾链接的eip。
数据：以太坊网络当前已销毁230.5万枚ETH:金色财经报道，据Ultrasound数据显示，截止目前，以太坊网络总共销毁2,305,105.12枚ETH。其中，OpenSea销毁230047.52枚ETH，ETHtransfers销毁212872.10枚ETH，UniswapV2销毁131131.75枚。注：自以太坊伦敦升级引入EIP-1559后，以太坊网络会根据交易需求和区块大小动态调整每笔交易的BaseFee，而这部分的费用将直接燃烧销毁。[2022/5/12 3:08:34]
如果slot的的值从0更改为1，则成本为20000；如果slot的的值从1更改为2，则成本为5000；如果slot的的值从1更改为0，则成本也为5000，但在交易结束时你将获得gas退款。这篇文章中，我们不会详细讨论退款，因为它们不受柏林硬分叉的影响；如果以前在同一事务中修改了该值，则所有后续sstore的成本为800；这里的细节有些枯燥，重要的一点是，SSTORE是非常昂贵的，其成本取决于几个因素。
实施EIP-2929之后的gas成本
EIP-2929改变了所有这些值，但在此之前，我们需要先谈谈这个EIP引入的一个重要概念：已访问地址和已访问存储密钥。
如果地址或存储密钥以前在交易期间被“使用”，则该地址或存储密钥就被视为已访问。例如，当你调用另一个合约时，该合约的地址会被标记为已访问。类似地，当你SLOAD或SSTORE某些slot时，它将被视为在交易的其余部分已被访问。不管是哪个操作码做的：如果一个SLOAD读取了一个slot，那么它将被认为对接下来的SLOAD以及SSTORE都是已访问的。
以太坊L2网络总锁仓量为55.7亿美元:金色财经报道，L2BEAT数据显示，截至3月1日，以太坊Layer2上总锁仓量为55.7亿美元。其中锁仓量最高的为扩容方案Arbitrum，约30.5亿美元，占比54.87%。其次是dYdX，锁仓量9.8亿美元，占比17.59%。[2022/3/1 13:28:45]
这里需要注意的一点是，存储密钥位于某个地址的“内部”。正如EIP所解释的：
“执行事务时，维护一组accessed_addresses:Set和accessed_storage_keys:Set]”也就是说，当我们说一个存储slot被访问时，我们实际上是说一对(address,storageKey)被访问了。
话虽如此，我们还是来谈谈新的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，现在，这取决于是否已访问了存储slot。如果未访问，则成本为2100gas，如果已访问，则成本为100gas。因此，如果slot在已访问的存储密钥列表中，则一次SLOAD的成本会降低2000gas。
柏林硬分叉之后的SSTORE
让我们在部署EIP-2929的环境下回顾一下之前的SSTORE示例：
如果slot的值从0更改为1，则成本为：22100，20000；如果slot的值从1更改为2，则成本为：5000，2900；如果slot的值从1更改为0，则成本与上一项相同，然后加上退款；如果以前在同一交易中修改了该值，则所有后续SSTORE的成本为100；如你所见，如果要修改的slot以前被访问过，那么第一次SSTORE的成本将降低2100gas。
以太坊2.0存款合约已上线3天，完成度约8%:据以太坊基金会数据显示，以太坊2.0存款合约在启用的3天内已积累4.25万ETH，相比需要52.4万ETH才能启动以太坊2.0网络，目前的完成度约8%。根据之前公开的上线规则，如果在12月1日的7天之前可以满足启动的最低ETH存款量，ETH2.0网络将在该日启动，否则将在满足最低质押量的7天后启动。[2020/11/7 11:57:51]
下面的表总结了目前为止所有改变的值：
请注意，在最后一行中，谈论是否访问了slot是没有意义的，因为如果它以前被写入过，则表明其也被访问过。
EIP-2930
我们在文章开头提到的另一个EIP就是EIP-2930，这个改进提案添加了一种新类型的事务，该事务可以在事务负载中包括访问列表。这意味着你可以在事务开始执行之前预先声明哪些地址和slot应被视为是已访问的。例如，一个未访问slot的SLOAD成本为2100，但是如果该slot包含在事务的访问列表中，则相同的操作码成本就为100。
但是，如果当地址或存储密钥已被访问时，gas成本变更低了，这是否意味着我们可以将所有内容添加到事务的访问列表中并降低gas成本呢？不完全是这样，因为你还需要为添加的每个地址和每个存储密钥支付gas。
声音 | 澳本聪：以太坊已经到了极限无法再继续扩展:据Financemagnates报道，nChain的首席科学家Craig Wright（澳本聪）近日表示，由于区块链系统中存在一些系统缺陷，因此以太坊区块链将不能够再继续扩展了。他还在推特上指出，以太坊网络已经达到了极限，实际上只被用于非法筹集资金，只能用来不懂技术的人。实际上，它发布的关于ICO和计算机的各项技术，没有一项是其首创的。[2019/2/18]
让我们看一个例子，假设我们正在向合约A发送一笔交易，访问列表可能如下所示：
如果我们用这个访问列表发送了一笔交易，并且第一个使用0x0slot的操作码是SLOAD，则它将花费100gas，这就降低了2000gas的消耗量。但事务访问列表中包含的每个存储密钥的成本为1900gas，所以我们只省了100gas。
这是否意味着我们在使用带有访问列表的交易时总是能节省gas消耗？并非如此，因为我们还要为访问列表中的地址支付gas成本
已访问地址
以上，我们只讨论了SLOAD和SSTORE操作码，但这些并不是柏林硬分叉之后唯一改变的操作码。例如，原先调用操作码的固定成本为700gas。但是在实施EIP-2929之后，如果地址不在访问列表中，则开销就是2600gas，但如果是在已访问列表中，则开销就是100gas。而且，与已访问存储密钥一样，之前访问该地址的操作码并不重要。
这是如何受到访问列表交易的影响的？例如，如果我们将一笔交易发送至合约A，而该合约调用另一个合约B，那么我们可以包含如下访问列表：
我们必须支付2400gas的费用才能将这个访问列表包含在交易中，但是第一个使用B地址的操作码将花费100gas。所以我们这样做就节省了100gas，如果B以某种方式使用它的存储，并且我们知道它将使用哪些密钥，那么我们还可以将它们包括在访问列表中，并为每个密钥节省100/200的gas。
但我们为什么要谈另一个合约呢？我们调用的合约怎么了？我们为什么不这样做？
我们可以这样做，但这是不值得的，因为EIP-2929指定了被调用的合约地址总是包含在accessed_addresses列表中，因此这只会白白浪费2400gas。
让我们再次分析上一节的示例：
这实际上是浪费，除非我们包含多个存储密钥。如果我们假设一个SLOAD总是首先使用一个存储密钥，那么我们至少需要24个存储密钥才能实现收支平衡。
显然，分析并创建这样的一个访问列表是没有意义的。幸运的是，我们有更好的方法。
eth_createAccessListRPC方法
Geth包含了一个新的eth\ucreateAccessListRPC方法，其可以用来生成访问列表。它的用法类似于eth_estimateGas，但它不是用于估算gas，而是返回如下内容：
也就是说，它为你提供了该交易将使用的地址和存储密钥的列表，以及如果包含访问列表，则会消耗的gas。
我想，随着时间的推移，我们会发现执行此操作的正确方法是什么，而我的伪代码猜测是：
激活合约
必须要指出的是，访问列表的主要目的不是使用gas，正如EIP所解释的：
“EIP-2929所引入的是减轻合约破坏风险，因为交易可预先指定和支付交易计划访问的帐户和存储slot。因此，在实际执行中，SLOAD和EXT*操作码只需要100gas，这已经足够低了，它不仅可防止因该EIP而导致的破坏，还可以“激活”由于EIP1884而卡住的任何合约。”这意味着，如果一个合约对执行某些操作的成本做出假设，那么gas成本的增加可能会导致它无法工作。例如，一个合约调用另一个合约因为它假设某个函数正好使用34500gas，那么它就会中断，但如果在事务中包含适当的访问列表，那么合约将再次工作。
如果你想自己测试这些EIP，你可以复制这个repo，它有几个可使用Hardhat和geth执行的示例。有关说明，请查看README文件。
相关资料：
1、EIP-2929?和EIP-2930?
2、EIP-2930依赖于柏林硬分叉的另一组成部分：EIP-2718?；
3、EIP-2929引用了大量EIP-2200?的内容，所以如果你想更深入地了解gas成本，你应该从EIP-2200开始；
4、有关比较gas使用量变化的更复杂示例?；
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