一文读懂以太坊的Gas费用和EIP-1559提案

近几个月来，以太坊的采用率以前所未有的速度增长。去中心化金融（DeFi）继续快速增长，稳定币在全球范围内被采用，NFT也成为热点话题。

以太坊的广泛使用对其长期前景而言是一个很好的信号。但从短期来看，以太坊正在经历成长的阵痛，其交易费在2021年初飙升至新高。

CoinMetrics的最新报告分析了以太坊的费用机制，导致高手续费的因素，以及EIP-1559提案将带来的变化，重点内容整理如下：

数据对比

2017-2018年牛市期间，以太坊平均交易费用最高触及5.7美元。而在本轮牛市中，该数据发生了翻天覆地的变化：自2021年1月18日以来，以太坊的平均交易费持续保持在5.7美元上方，最高值甚至在35美元以上。

交易费增长的部分原因是以太坊价格的急剧上涨，随着ETH变得越来越昂贵，以美元计价的交易费也水涨船高。但更多还是因为以太坊网络拥堵导致gas费用大幅上涨。

gas费用飙升

当前机制下的gas费用是浮动的，主要取决于用户对区块空间的需求。2020年夏季，由于DeFi崛起，gas费用飙升。去中心化交易、链上套利、流动性挖矿和新代币发行的增长，都导致对交易优先权的竞争急剧增加，从而造成gas价格上涨。

2020年9月17日，在UNIswap进行UNI空投后，gas平均费用高达500 GWEI。2021年，随着DeFi继续升温，gas平均费用再次飙升，而ETH价格急剧上涨也吸引了新一批的交易者和投机者入场。

区块满负荷

在PoW机制下，以太坊gas费最终是支付给以太坊矿工的，矿工通过交易费和区块奖励（即新发行的ETH）的组合来赚取收入。随着以太坊费用的飙升，交易费收入现在占到矿工收入的50％。

开采新区块时，需要矿工确定要打包的交易。由于区块容量限制，每个区块只能包含一定数量的转账。因此，矿工自然会优先考虑gas价格最高的交易请求，以便赚取更多的利润。

尽管设置较高gas费用的交易更容易被矿工优先打包，但仍不能保证迅速完成交易。如果有一定数量的用户愿意支付更高的gas费用，则该交易需要排队等待确认。

当区块持续满负荷时，这种机制会带来更多问题。由于交易发送方争夺稀缺的空间，gas费用将被持续抬高。自2020年夏季以来，以太坊区块负载一直保持95％以上。在2021年3月份，区块负载已经高达97％-98％。

UNI空投造成gas费用飙升

Uniswap等DEX（去中心化交易平台）的链上交易机制有很多好处，但是也有一个缺点——拉高gas费用。在DEX上，更快执行交易通常会立即带来经济利益，因此许多DEX用户愿意支付高昂的gas费用。

上图显示了UNI空投前后的区块gas费用。每个点代表单个区块的平均gas费（GWEI）。圆点颜色表示每个区块的平均交易费用，以美元为单位。随着gas费的飙升，交易费短暂达到了12美元以上。用户获得UNI空投之后争相在Uniswap上开始交易，对以太坊区块空间资源的争夺导致gas费用大幅上涨。

如果在2020年9月16日以200 GWEI的gas费用发送一笔交易，需要等待一天一夜，直至转账需求减弱，gas最终回落才能被矿工打包。

EIP-1559提案

在经历了诸多争论之后，以太坊改进提案EIP-1559已获批准于今年夏天发布的伦敦硬分叉中执行。EIP-1559将从根本上改变以太坊的gas机制。Gas费用将从用户设定转为具有算法计算的基本费用。此外，EIP-1559还将引入新的区块目标容量机制，以防止区块持续逼近最大容量。

目标区块容量

与目前的固定最大区块容量不同的是，EIP-1559将引入目标区块容量机制，该机制旨在将区块保持在50％的容量。在EIP-1559中，最大区块容量将从12.5M gas增加到25M gas。但是目标区块容量仍将保持在12.5M gas。区块容量机制旨在通过调整基础费用，将区块保持在50％的容量。

基础费用

EIP-1559将引入一种以算法计算的价格，称为基础费用。交易发送者需要支付基础费用，才能够使其交易被打包进入区块。

基础费用根据前一个区块情况进行计算，并且会根据区块的负载情况而增加或减少。如果前一个区块大于目标区块容量（即50％以上），则基础费用增加。若基础费用不断上涨，某些对费用较敏感的用户将会减少或暂停交易，从而减少拥塞并导致区块负载回落到50％。相反，如果区块负载低于50％，则基础费用会减少，从而使交易费更便宜。

基本费用将有效地使gas费用设定系统转为自动化。基本费用将由协议本身来计算，而不是依赖基于当前gas费用估算的建议价格。

此外，基础费用并非支付给矿工，而是永久销毁（从供应中移除），从而有效地减少了ETH的整体供应。这将对以太坊的供应经济模型有利，因为它将有效地减少ETH的供应通胀。如果费用总量足够高，甚至有可能使ETH进入通缩。

上图显示了ETH当前的供应量（红线）与交易费销毁时的供应量（绿线）对比。这是对EIP-1559执行后的简化模型预测（实际情况会更复杂）。总体来看，在EIP-1559推出之后，供应通胀将放缓。

但是，该提案也受到了一些矿工的反对，因为短期内将会减少矿工整体收入。经过一番激烈争论，大多数主要矿池都（勉强）接受了向EIP-1559的过渡的事实。

这种基础费用和目标区块容量机制有望在较长时期内将区块负载保持在最大容量以下，并缓解以太坊区块链拥堵。但是，如果需求大幅增加，仍有可能出现大多数区块最终接近满负荷的情况。

小费

除了基础费用以外，交易发送者还可以选择提供额外小费。小费直接支付给矿工，类似于当前的交易费用。如果区块接近满负荷，支付高额小费将激励矿工优先处理交易。

当发送交易时，用户可设置费用上限。费用上限是发送人愿意支付的最高费用，包括基本费用和小费。如果费用上限低于基本费用，则该交易将不会被打包入区块中。如果费用上限高于基本费用，则差额将作为小费发送给矿工。

如果区块保持满负荷，则可能类似于当前的gas机制，矿工得到高昂的gas激励。但是，EIP-1559的目标块大小机制将有望使区块在更长的时间内无法达到最大容量。

|   EIP-1559能否减少gas费用？

EIP-1559是否可以有效解决目前的gas费用高昂的问题，使以太坊交易费变得很便宜？答案是否定的。 

从根本上讲，高额的交易费用是可扩展性的问题。如果以太坊每个区块平均只能处理几百笔交易，那么只要dapp的使用量不断增加，就将继续推高交易费用。只要对区块空间的竞争激烈，gas费用就将继续保持高位。

尽管EIP-1559可能无法解决高额费用问题，但它可以使费用更具可预测性，从而有助于改善以太坊的用户体验。EIP-1559有助于减少gas费的差异，并使用户更清楚地了解他们需要支付的实际费用。

想要真正地减少交易费用需要layer2解决方案的支持以及ETH2.0的最终实现。通过各种手段，可扩展性解决方案将增加每个区块可处理的交易量，这将有助于缓解拥挤状况造成的高额费用。

目前，Optimism、Loopring、Immutable X等layer2解决方案已取得了诸多进展。而且，由于EIP-1559引起热议，以太坊2.0的实施甚至可能比计划的要早。

总结

以太坊交易费已经达到有史以来的最高水平。DeFi的兴起和对以太坊区块空间的激烈竞争导致区块满负荷和拥堵，从而推高了gas价格。EIP-1559将有助于改善以太坊的交易费用用户体验，但最终可能无法解决gas费用高昂的问题。但是，以太坊可扩展性解决方案正在赶来的路上，这将是降低交易费用的真正长期解决方案。