作者：Giulio Rebuffo 來源：Erigon 翻譯：善歐巴，喜來順財經(jīng)
關(guān)于提高以太坊的 Gas 吞吐量的討論越來越多，主要通過提高 Gas 上限或縮短區(qū)塊生成時間來實(shí)現(xiàn)。支持這一主張的主要論點(diǎn)是，在過去四年中，運(yùn)行驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)的硬件需求穩(wěn)步下降。
此外，出現(xiàn)了兩種增加 Gas 上限的方案：
EIP-7782：通過減少以太坊協(xié)議的區(qū)塊時間
EIP-7783：通過“漸進(jìn)增加”的機(jī)制逐步提高 Gas 上限
本文將分析在 Gas 上限翻倍的情況下，帶寬、計算和存儲需求在最壞情況下和平均情況下可能的表現(xiàn)。
以太坊于 2015 年推出時，Gas 上限最初設(shè)置為每區(qū)塊 5,000 Gas。隨后這一限制經(jīng)歷了重大變化：
2016 年：Gas 上限首次提高至約 300 萬，隨后又提升至約 470 萬。
在 Tangerine Whistle 硬分叉之后，特別是 EIP-150 的實(shí)施，Gas 上限增加到 550 萬。這一調(diào)整是為應(yīng)對拒絕服務(wù)（DoS）攻擊，對某些 I/O 密集型操作碼重新定價的一部分。
2017 年 7 月：Gas 上限提高至 670 萬，并繼續(xù)上升：
2017 年 12 月：~800 萬
2019 年 9 月：~1000 萬
2020 年 8 月：1250 萬
2021 年 4 月：1500 萬
根據(jù) EIP-1559 的規(guī)定，還有一個最大（或“硬上限”）Gas 限制，設(shè)為目標(biāo)的兩倍。這意味著一個區(qū)塊最多可以包含 3000 萬 Gas 的交易。
在過去的近四年里，Gas 上限一直沒有進(jìn)一步提高。
為了回答這個問題，我們需要分析如果將 Gas 上限提高到 6000 萬，硬件需求在帶寬、計算和存儲方面的表現(xiàn)。
在考慮提高 Gas 上限時，存儲是以太坊網(wǎng)絡(luò)面臨的最大瓶頸和擔(dān)憂。原因在于以太坊狀態(tài)規(guī)模的歷史增長，以及這種增長對驗(yàn)證者帶來的持續(xù)壓力。
以太坊有兩種類型的增長：
狀態(tài)增長
歷史增長
以太坊的狀態(tài)，即所有賬戶余額、智能合約代碼和存儲的集合，隨著交易的增加和智能合約的部署不斷擴(kuò)展。自以太坊成立以來，狀態(tài)規(guī)模大幅增長，特別是在網(wǎng)絡(luò)擁堵、交易活動增加以及去中心化金融（DeFi）和NFT興起的推動下。目前，狀態(tài)增長約為每月 2.5 GB，或每年 30 GB。
這種狀態(tài)增長可能導(dǎo)致以下問題：
磁盤訪問時間變慢
硬件要求增加
然而，截至本文撰寫時，這些問題都不是特別顯著。存儲系統(tǒng)之間相差幾十 GB 的訪問時間差異非常微小，因?yàn)椴樵兊乃惴◤?fù)雜度通常是對數(shù)級的。此外，存儲需求也不大，因?yàn)樾掠布某杀鞠陆邓俣冗h(yuǎn)遠(yuǎn)超過每年 30 GB 的狀態(tài)增長。即使增長到每年 60 GB，這一差異也不會特別顯著，硬件的技術(shù)進(jìn)步依然會超前。
雖然狀態(tài)規(guī)模增長是一個問題，但技術(shù)進(jìn)步使得硬件成本大幅下降，減輕了壓力。即使 Gas 上限翻倍，硬件成本依然在持續(xù)快速下降，使得所需的硬件變得越來越便宜。
值得注意的是，單獨(dú)的質(zhì)押者很快將需要超過 2 TB 的存儲空間來運(yùn)行以太坊驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)。這意味著他們實(shí)際上需要 4 TB 的存儲空間，因?yàn)榇蠖鄶?shù)硬件都是以 2 的冪出售的。因此，以太坊完全可以利用這些額外的存儲空間，因?yàn)闊o論 Gas 上限是否提高，驗(yàn)證者都需要購買更大容量的硬件。
為了證明存儲成本在以指數(shù)速率下降，我們可以查看過去四年 1 GB SSD 的美元價格波動情況。數(shù)據(jù)顯示，每兩年 1 GB SSD 的成本大約減半。
將這一趨勢與存儲和狀態(tài)增長進(jìn)行比較，差異非常小。目前以太坊的增長是線性的，而硬件成本的下降則是指數(shù)級的。這一趨勢進(jìn)一步證明，提高 Gas 上限對硬件需求的影響相對較小。
以太坊的平均帶寬需求大約為 2MB/s；不過，這個數(shù)字主要來自信標(biāo)鏈（CL）的數(shù)據(jù)傳播和聚合。當(dāng)討論提高 Gas 上限時，唯一需要關(guān)注的就是區(qū)塊大小。
目前，記錄的最大區(qū)塊大小為 270 KB，Deneb 升級后的當(dāng)前區(qū)塊大小為 75 KB。如果將其翻倍，這一變化相當(dāng)于增加 0.5-2 個數(shù)據(jù)塊（blob），與歷史最大值和當(dāng)前平均值相比，相當(dāng)于節(jié)點(diǎn)帶寬（輸入和輸出）增加了約 2-5%。因此，在平均情況下，這并不是顯著的變化。事實(shí)上，增加 3 個 blob 的影響會更大。
最壞情況下，區(qū)塊大小被計算為 1.7MB，翻倍后為 3.4MB（帶寬需求增加 50%）。這雖然不算多，但仍然是個值得注意的增幅。我認(rèn)為這個增幅并不算多的原因在于，這樣的拒絕服務(wù)（DoS）攻擊成本相當(dāng)高，而帶寬的增加相當(dāng)于當(dāng)前平均需求的 50%，這是已在考慮范圍內(nèi)的。此外，連續(xù)多個區(qū)塊都填滿 1500 萬 Gas 是非常昂貴的。因此，即使攻擊者有可能在幾個區(qū)塊內(nèi)發(fā)起 DoS 攻擊，他們也需要花費(fèi)大量資金。此外，他們還必須與其他交易競爭區(qū)塊空間，這進(jìn)一步增加了攻擊成本。
無論如何，不管對這些數(shù)字的看法如何，提高 calldata 成本可以完全解決這個問題，所以我對此并不擔(dān)心。此外，如果通過 EIP-7783 增加 Gas 上限，這些風(fēng)險是可忽略且可控的。
計算和區(qū)塊時間從來不是問題所在，但讓我們來看一下。
區(qū)塊計算的平均時間通常小于 1 秒，即使對于配置較差的機(jī)器也是如此?？偟膩碚f，這從未是瓶頸。
最壞情況目前尚不清楚，且取決于客戶端。與一些客戶端團(tuán)隊(duì)溝通后，大家的共識是，唯一的問題是某些操作碼（如 MODEXP）擴(kuò)展性不好。
然而，這里的任何 DoS 攻擊向量都可以通過重新定價來解決，而且如果通過 EIP-7783 提高 Gas 上限，那么這些風(fēng)險是可以忽略的。
總體而言，存儲增長并不是提高 Gas 上限的瓶頸，因?yàn)榇鎯τ布菀咨墶Ｈ欢?，帶寬問題是一個更大的威脅，因?yàn)閹挃U(kuò)展難度更大。幸運(yùn)的是，通過 EIP-7783，可以有效緩解與帶寬和潛在計算增加相關(guān)的風(fēng)險。盡管如此，重新定價 calldata 成本以確保額外的安全性可能是明智的選擇（盡管我個人認(rèn)為這并不是必要的）。
就我個人而言，我認(rèn)為目前可以在 EIP-7783 的漸進(jìn)增加機(jī)制下，將 Gas 上限提高 33%，甚至翻倍。
通過 EIP-7782 提升上限可能為時尚早，因?yàn)檫@對分布式驗(yàn)證（DVT）和 SSF 會帶來不利影響。然而，一旦這些問題得到解決，縮短區(qū)塊生成時間無疑是未來的趨勢。
喜來順財經(jīng)
