鏈上手續費高漲，EIP-1559、Layer2、Gas代幣何以破局

本文系鏈捕手原創文章，作者為Loners Liu。

以太坊價格突破歷史新高後，短暫的興奮並未能持續多久，更多人開始意識到以太坊的使用成本越來越高。而在 ETH 2.0 分片實施之前，許多人開始尋求能改善當前網絡擁堵和高昂手續費的解決方案。

本文從每一筆交易成本是如何計算開始入手，分析了 Gas 代幣、EIP-1559 提案和 Layer 2 擴容等主流解決方案是如何給以太坊生態創造更好的交易體驗。

一、Gas 費的計算

在以太坊網絡中，無論是轉帳交易還是執行智能合約都需要消耗整個網絡的計算或者儲存資源，這些資源的消耗數量稱為 Gas （燃料）。對於每一次鏈上的交易手續費取決於 Gas Used 和 Gas Price 的乘積，並最終以 ETH 結算支付給以太坊礦工。

其中，Gas Used 是指執行操作實際消耗的 Gas 總量，取決於本次交易的複雜程度，如果涉及到調用智能合約或者聚合器這種包含更複雜交易邏輯的交易則所需要的 Gas 總量會更多，例如 ETH 轉帳交易的 Gas Used 固定值為 21000，Uniswap 等 DeFi 應用的值大多在 100000 以上。

Gas Price 是指用戶願意為消耗每個 Gas 支付的價格，單位為 Gwei （1 ETH = 10\^9 Gwei），還取決於網絡擁堵情況，在網絡擁堵的情況下可高達 1000Gwei，而在交易比較少的時間，最低可低至 1Gwei。

以太坊目前每秒可以處理的交易數可以按以下公式計算：每秒可處理交易 = Gas Used* 平均區塊間隔時間

以平均區塊間隔 13.2 秒、ETH 價格 1200 美元、Gas Price 100Gwei 為例，可以估算出多種以太坊交易類型在快速成交情況下所需的交易成本：

隨著 ETH 連續上漲，用戶支付實際手續費也在持續上漲

一般情況下，礦工會優先打包 Gas 價格高的交易，因為這會讓他們的收益最大化，最終引發針對 Gas 的最高價格拍賣。從用戶體驗來看，這樣的拍賣機制會出現短時間內為了爭奪資源，而大幅提升拍賣價格出現超額支付的現象。這背後其實反映了這套拍賣機制效率低下的問題，同時也會造成一些不必要的延遲。

因此，Layer2、Gas 代幣、EIP-1559 等方案成為目前解決以太坊交易手續費過高問題的三個主要選擇。

二、Gas 代幣的方案

在以太坊智能合約中，Gas 費用的消耗是根據該合約在鏈上存儲數據的情況決定。Gas 代幣的做法是，將 Gas 費通證化為一個 ERC20 Token，允許用戶直接買賣，或者作為將來使用 gas 的預付費。用戶在 Gas 價格便宜時可適當購買、儲存，然後在 gas 價格高漲時可以使用。

具體而言，在 Gas 價格較低時，Gas 代幣鼓勵用戶到合約中創建或鑄造代幣 GST1/GST2，此時 Gas 代幣將用用戶提供的資金以較低的費用存儲數據 / 創建合約。待 Gas 價格暴漲時，用戶可以使用或消耗 GST1/GST2，Gas 代幣便通過刪除數據或合約的方式，獲得網絡獎勵，或者稱 gas 退款，由此實現以較低的價格消耗 Gas。

2020 年 6 月，聚合交易平台 1inch 就發布了進一步優化的以太坊 Gas 費代幣 Chi，該平台用戶可以在交易中使用其支付，「在同一筆交易中，燒掉 Chi 代幣將使手續費成本降低近一半。」1inch 官方表示。

1inch 官方博客的說明

另外，uLABS 的合成型 gas 期貨代幣（uGAS）採取的方案是允許 gas 的 「用戶」和「提供者」鎖定其成本或收益。uGAS 代幣既能讓用戶對沖風險，又能充當 gas 價格的投機工具。不過對此，Grouk 的聯合創始人王淵命表示 u gas 純粹是預測市場，賭 gas price。

「我們預計 DeFi 團隊將開始積累 gas 代幣，並在市場劇烈波動期間需要使用內置的清算自動程序時，在其協議中使用它們。」Multicoin Capital 則在一份研究中指出。

三、Layer2 方案

從前面的表格中可以看出，複雜的合約交互的不僅要支付數十美金的交易，還需要消耗大量的 Gas used，當以太坊收到越來越多來自 DeFi 等應用的複雜交易時，每秒可處理的交易數將快速下降，因此對於鏈上擴容方案的需求隨著 DeFi 生態的繁榮開始與日俱增。在以太坊 2.0 到來之前，用戶急需一個能夠解決高額交易成本以及體驗成本的產品。

正因如此，以太坊 Layer 2 賽道變得引人注目，在傳統 Layer1 上在跟以太坊主鏈進行交互的時候，這個過程需要消耗 gas 費，而在二層網絡進行交易或轉帳，實際上是沒有跟以太坊主網交互的動作，也就沒有 gas 費等等一系列的交易成本，進而解決了高額交易成本的痛點。

這種操作最終是由一個驗證者將用戶數據操作統一拿到以太坊主鏈進行驗證，驗證者可以不用管用戶在二層網絡的所有操作，只需要把用戶最終的結果取跟以太坊主鏈進行驗證，其優勢在於可以大幅提升用戶交易體驗，同時節省很多費用。

目前，Layer2 解決方案主要包含狀態通道、側鏈、Roullp。以太坊也已經確認了以 Rollup 為中心的 2.0 路線圖，可以說 Rollup 已經成為了 layer2 擴容的主流技術。

與此同時，Uniswap、Aave、Synthetix 等 DeFi 頭部玩家們不約而同開始探索 Layer 2 + DeFi 的可行性。在最近 Sushiswap 發布 2021 年路線圖上，官方表示 ZK rollups 為 Layer2 的優先選項。Synthetic 則使用了 Optimistic 方案，開啟 SNX 在 Layer2 上的質押，目前質押量達到了 275 萬枚 SNX 折合 3500 萬美元。

不過由於 DeFi 項目可組合性的原因，項目方在選擇擴容方案時，正確的設計方案和權衡取舍還不是唯一的考量，還必須考慮到其他項目的可能選擇，並對此進行優化。

對於 DeFi 項目應該如何考慮時候適合自己的 Layer2 解決方案，Nervos 聯合創始人呂國寧向鏈捕手表示，不同特性和業務的項目對於 Layer2 也會有不同的需求，目前 DeFi 項目選擇原則上來說大致會有幾個考量，包括對於安全性的考量、對於性能提升的迫切程度、對於遷移成本的考量、以及需不需要重新編寫業務代碼。

是否遷移至 Layer2 時，另一個重點考量必定是用戶不能流失。「這也是為什麼目前可能已經有許多的公鏈性能優於以太坊，但是以太坊仍然擁有巨大的生態優勢的原因，因此，如果遷移到 Layer2 之後，用戶的使用習慣必須改變，那麼勢必是 Dapp 營運商不願意看見的。」呂國寧說。

綜合來看，在 Oprimistic Rollup 思路下項目方可以直接遷移，因為可以兼容以太坊 EVM；在 ZK rollups 思路下，項目方需要重新開發，遷移難度大，支持操作有限，但是性能足夠好，可以構建真正的壁壘。

四、EIP-1559 提案

如果說 Layer2 可以看成是在以太坊外的一層協議，用戶所有的操作實際是在二層裡面進行存儲或者打包，那麼以太坊的 EIP-1559 提案是通過調節 Layer1 區塊的使用率來給用戶更加確定的 gas price 和更有彈性的 gas limit。

自去年 12 月 21 號，以太坊基金會開發人員 Eric 宣布 EIP-1559 提案即將實施以來，關於該提案的討論迅速引爆熱點。它有兩個主要目標，第一個是使以太坊費用市場更有效率，第二個是改善發送交易時的用戶體驗。

這個提案有三個特點，第一是 Gas Price 的設置放到協議內，避免大幅波動：第二是對於整個區塊的 Gas Limit 會比之前容納更多的交易：第三是整個交易費用中大部分 base fee 會被銷毀，只留給礦工一部分小費。

原來的 gas price 是錢包根據過去區塊的使用量作為估算的（當然用戶也可以手動調節），而在 EIP-1559 這個提案內，它的組成會有兩部分，即 base fee 和 gas premium，其中 gas premium 可以看作給礦工或者驗證者的小費 tip。

根據加密視界對 EIP-1559 提案的解讀，在這個新的提案中，一個區塊發生的所有交易會包含兩個變量，一個是 gas target （目標 gas 用量）和 base fee，原來的 gas limit （原來固定 12500000）變為 gas target 的兩倍。

假設某個區塊內所有的 gas used 小於 gas target，即目前的 gas 使用量沒有達到 gas target。那麼協議就會認為目前 base fee 太高了，導致大家不願意交易，會在下一個區塊中減少 base fee，鼓勵更多人進行交易，抬高區塊中的 gas 使用量，使整個區塊的 gas used 接近目標用量。

那麼反之如果某個區塊的所有 gas used 之和超過 gas target，也滿足小於兩倍 gas target 即小於 gas limit，即在當前的 base fee 情況下，超過了目標 gas 用量，這樣就會使協議調整增加 base fee，提高交易成本。

可以發現，該方案通過引入了 gas target 提高了原始的區塊上限，在原來 1250000 gas limit 的基礎上提升了可以打包交易的數量。同時，該方案還規定了間隔兩個區塊的 base fee 變動不能超過 1/8，所以，即使網絡突然交易量上升，也不會突然導致 base fee 飆升。

當然，這個方案如果實施，礦工的交易獎勵將只有 gas premium，因為所有的 base fee 會在支付後銷毀，作為礦工或者驗證者的利益其實是大大受損。

這也直接導致近期 Flexpool 礦池發布公告，正式宣布反對 EIP-1559 的升級，並組織以太坊礦工對 EIP-1559 升級進行意見投票。該公告聲稱，EIP-1559 的升級並不能給礦工帶來什麼好處，而是變相對以太坊礦工的一種剝削，一旦 EIP-1559 升級，以太坊礦工將成為奴隸，而最終獲利者是以太坊開發者。

而支持者的角度在於，一個生態的優化升級最終要看是不是對用戶有利，EIP-1559 有利於降低手續費，提供更好的用戶體驗，從而吸引更多人群進入以太坊生態，同時手續費銷毀有助於以太坊進入通縮時代。

參考資料：

《_全方位了解以太坊 Gas 六大神器》

《_D1 Ventures：簡析以太坊 Layer 2 方案與 DeFi 擴容選擇》

《_Layer2：二層協議和零知識證明-拿什麼拯救你我的 gas 費？》