以太坊机制详解:Gas与Gas Prices深度解析

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在以太坊London升级后，以太坊启用了EIP1559进行gas计算。由于EIP1559引入的新的gas机制较为复杂，所以我写了此文介绍了以太坊的gas机制。

本文主要涉及以下内容:

另，此文写作日期在以太坊即将进行合并时，所以我们在后文依旧使用了矿工这一称谓。

由于此篇是解析以太坊GAS机制的第一篇，所以我们首先在此处介绍gas与gas price的区别。

前者是以太坊转账或者合约操作的基准价值。你可以在此网站查询到每一个操作码的最小GAS消费。如下图:

理论上，我们可以通过合约字节码判断出合约操作所需要的gas值。当然，如果读者使用了Foundry作为智能合约开发工具链，可以在合约代码根目录运行forge test --gas-report获得gas报告，如下图:

上述表格也显示了合约部署消耗的gas值。当然，以太坊中也有一种不需要与智能合约交互的但非常重要的操作就是ETH转账，此操作被规定为21,000。可以参考此交易，如下图:

如果你自定义交易的gas最大限额，但设置的数量小于合约操作所需要的gas，就会出现错误。比如这个交易，如下图:

上图由红框框出的部分就是此交易的gas限制和gas实际用量。此操作实际的gas用量为160,596，此处的最大限额小于合约操作的用量，所以出现了错误。正常的合约操作可以参考此交易。当然此交易虽然失败了，但仍打包到区块内并收取交易手续费并奖励矿工。因为矿工在接受交易时并不清楚交易的gas用量，矿工会运行交易直至gas耗尽，此部分需要补偿矿工。

当Gas的实际用量小于Gas Limit时，剩余部分会退还给用户。

但gas并不代表着进行这一操作所消耗的ETH数量。以太坊中存在大量的交易，我们需要根据网络情况调整手续费，为了有效调整手续费，以太坊引入了gas price价值作为计算手续费的单位，具体计算公式为 Transaction Fee = Gas * Gas Price，其中Transaction Fee就是交易手续费的意思。在后文中，我们会详细分析gas price的计算方法。

对于Gas Limit的获取，以太坊客户端给出了一个专用的RPC API，被称为eth_estimateGas。

此API调用所需要的参数其实就是交易所需要的参数，我们在此处直接给出两个示例帮助大家使用。

在后文中，我们主要使用Cloudflare提供的公用以太坊网关作为RPC API服务商，其地址为https://cloudflare-eth.com/v1/mainnet。

为了方便读者学习，此处我们使用以太坊官方文档提供的线上测试功能。读者可以通过以下方法打开测试功能:

首先，我们尝试获取转账交易的Gas消耗，在上图给出的测试栏的的左侧输入以下内容:

输入完成后点击运行按钮，我们可以在右侧获得以下返回:

其中，result就是此交易的gas，将其转为十进制，结果恰好为21000，与上文给出的结果相符。

当然，更常见的Gas估计是估计合约操作所消耗的Gas值，我们在此处以WETH合约(0xC02aaA39b223FE8D0A0e5C4F27eAD9083C756Cc2)为例获取存储deposit()操作的Gas消耗。

使用此API的具体参数可以参考以下