区块链是一个经济系统，计算与存储资源都是稀缺的，区块链上的工作需要消耗资源。ETH链layer1网络，ETH代币是这个经济生态系统的通行代币。

共识，trustless(信任)需要矿工工作，而矿工需要奖励。Transaction的执行是有成本（Gas）的，Gas费成为矿工的激励。

• ETH Gas

1.什么是Gas

Gas表示一次基本操作的成本单位，Gas是指在以太坊网络上执行特定操作所需的计算工作量。由于每笔以太坊交易都需要计算资源才能执行，每笔交易都需要付费。 燃料是指在以太坊上执行交易所需的费用，不论交易成功与否。

Gas 费用是以太坊的货币以太 (ETH) 支付的

2.Gas单位

3.gas与gas fee和gas price关系

• EVM Gas 消耗计算

Gas limit 与 Gasleft()

Gas limit 有三种消耗：

• EOA账户发起者设定最多消耗多少gas limit
• 合约之间的调用，调用者可以设定gas limit
• 区块本身也会有一个gas limit

注意：虽然函数调用 gas是固定的(代码是固定的)，但是在函数解偶中调用时，又很难估算出gas。原因是因为 A合约 -> B合约 -> C合约 …

Gasleft()是以上因素作为限定，与当前Gas消耗一起计算的结果。

pragma solidity ^0.8.0;
contract GasExample {
    function performOperation() public returns (uint) {
        uint startGas = gasleft();
        
        // 执行一些操作...
        
        uint endGas = gasleft();
        uint gasUsed = startGas - endGas;
        
        return gasUsed;
    }
}

gas 退还规则：

• 剩下没有用完的gas会退款
• 如果可用的gas耗尽时，交易会终止
• 交易失败时，已经消耗的gas不会退还

4.Gas计算

伦敦升级之前

假设 Alice 需要支付 1 ETH 给 Bob。 在交易中，燃料限额为 21,000 单位，燃料的价格是 200 gwei。

总费用为:燃料单位（限额） * 燃料单价 例如 21,000 * 200 = 4,200,000 gwei 或者 0.0042 ETH

伦敦升级之后

假设 Jordan 需要向 Taylor 支付 1 个以太币。 在交易中，燃料限额为 21,000 单位，基础费是 10 gwei。 Jordan 支付了 2 gwei 作为小费。

现在，总费用为：units of gas used * (base fee + priority fee)，其中 base fee 是协议设置的值，priority fee 是用户设置的值，即给验证者的小费。

即，21,000 * (10 + 2) = 252,000 gwei 或 0.000252 个以太币。

当 Jordan 转账时，将从 Jordan 帐户中扣除 1.000252 个以太币。 Taylor 的帐户增加 1.0000 个以太币。 验证者收到 0.000042 个以太币的小费。 0.00021 个以太币的基础费被销毁。

此外，Jordan 还可以为交易设定最高费用 (maxFeePerGas)。 最高费用与实际费用之间的差额将退还 Jordan。即 refund = max fee - (base fee + priority fee)。 Jordan 可以为要执行的交易设置一个最高支付金额，而不用担心在执行交易时“超额”支付基础费。

5.区块大小

在伦敦升级之前，以太坊具有固定大小的区块。 在网络需求高峰期，这些区块满负荷运行。 因此，用户常常不得不等到需求量降低后才能将交易添加到区块中，这导致用户体验很糟糕。

伦敦升级为以太坊引入了大小可变的区块。 每个区块的目标大小为 1500 万单位燃料，但区块的大小将根据网络需求增减，但不得超过 3000 万单位燃料的区块大小限制（目标区块大小的 2 倍）。 协议通过 tâtonnement 过程使均衡区块大小平均达到 1,500 万单位燃料。 这意味着如果区块大小超出目标区块大小，协议将增加下一个区块的基础费。 同样，如果区块大小小于目标区块大小，协议将减少基础费。 基础费的调整金额与当前区块大小和目标区块大小的差距成比例

6.基础费

每个区块都有一个基础费作为底价。 要想有资格添加到区块中，燃料费用报价必须至少等于基础费。 基础费独立于当前区块计算，是由当前区块之前的区块决定的，这使得用户更容易预测交易费。 当区块被开采时，其基础费将被“销毁”并退出流通。

基础费是用一个公式计算的，该公式将前一个区块的大小（所有交易中使用的燃料数量）与目标大小进行比较。 如果超过目标区块大小，每个区块的基础费将最多增加 12.5%。 这种指数级增长使得区块大小无限期保持高位在经济上不可行。

相对于伦敦升级之前的燃料拍卖市场，这种交易费机制的变化使费用更容易预测。 根据以上表格，要在 9 号区块创建交易，钱包会让用户明确知晓，要将交易添加到下一个区块的最大基础费等于 current base fee * 12.5% 或 202.7 gwei * 12.5% = 228.1 gwei。

还请注意，由于在处理完整区块时基础费增加的速度，我们不太可能看到长时间出现完整区块高峰。 区块编号| 已包含燃料| 费用增加| 当前基本费用

• 30	30M	12.5%	2705.6 gwei
  …	…	12.5%	…
  50	30M	12.5%	28531.3 gwei
  …	…	12.5%	…
  100	30M	12.5%	10302608.6	gwei

7.优先费(小费)

在伦敦升级之前，矿工获得区块中所含全部交易的总燃料费。

由于新的基础费被销毁，伦敦升级引入了优先费（小费），激励矿工将交易添加到区块中。 如果没有小费，矿工会发现开采空区块在经济上可行，因为他们会获得相同的区块奖励。 在正常情况下，一笔金额不大的小费为矿工添加交易提供了极小的激励。 对于需要在同一区块中优先执行的交易，需要提供更高的小费，力争使出价高于竞争交易。

8.最高费用

要在网络上执行交易，用户可以为他们愿意支付的交易执行费用指定最高限额。 此可选参数称为 maxFeePerGas。 为了执行交易，最高费用必须超过基础费和小费的总和。 交易完成后，会退还给交易发送人最高费用与基础费和小费总和之间的差额。

9.计算费用

伦敦升级带来的主要好处之一是提升了用户在设定交易费时的体验。 对于支持该升级的钱包，用户无需明确说明愿意支付多少费用来完成交易，钱包提供商将自动设置推荐的交易费（基础费 + 建议优先费），以便降低用户面临的复杂程度。

10.EIP-1559

在伦敦升级中实现的 EIP-1559(opens in a new tab)↗ 使得交易费机制比以前的燃料价格竞拍更加复杂，但优点是提高了燃料费的可预测性，使交易费市场更加高效。 用户可以在提交交易时设定 maxFeePerGas（对应于他们愿意为执行交易支付多少费用），他们清楚支付金额将不会超过燃料的市场价格 (baseFeePerGas)，并且多支付的金额将在减去小费后退还。

11.为什么存在燃料费用

简而言之，燃料费用有助于确保以太坊网络的安全。 在网络上执行的每次计算都需要收费，这样可以防止不良行为者给网络带来垃圾信息。 为了防止代码中出现无意或恶意的无限循环或其他计算浪费，要求每个交易对可以采用的代码执行计算步骤设置一个限制。 基本计算单位是“燃料”。

尽管交易中包含费用限制，但交易中未使用的所有燃料将退还给用户（即退还 max fee - (base fee + tip)）。

12.什么是燃料限额

燃料限额是指你愿意在交易中消耗的最大燃料数量。 涉及智能合约的更复杂交易需要进行更多的计算工作，因此相比简单的支付，它们需要更高的燃料限额。 标准以太币转账要求燃料限额为 21,000 单位燃料。

例如，如果你对简单的以太币转账设置 50,000 单位燃料限额，以太坊虚拟机将消耗 21,000 单位，你将收到剩余的 29,000 单位。 然而，如果你设置的燃料太少，比如说，对于简单的以太币转账，设置燃料限额为 20,000 单位，以太坊虚拟机将消耗 20,000 单位燃料并尝试完成交易，但不会完成。 然后，以太坊虚拟机回滚所有变化，但由于矿工已经完成了价值 20k 单位燃料的工作，这些燃料就被消耗了。

13.为什么燃料费会变得如此高

燃料费高是由于以太坊广受欢迎。 在以太坊进行任何操作都需要消耗燃料，并且每个区块的燃料空间有限。 费用用来支付计算、储存或操作数据，或转移代币，每种操作消耗不同数量的“燃料”单位。 随着去中心化应用程序的功能变得更加复杂，智能合约执行的操作数量也会增加，即每笔交易在有限大小的区块内占用更多空间。 如果需求量太大，用户必须提供更高的小费，力争使出价高于其他用户的交易。 小费越高，交易进入下一个区块的可能性就越大。

光靠燃料价格并不能实际决定我们必须为特定交易支付的金额。 为了计算交易费，我们必须将使用的燃料乘以基础燃料费，后者以 Gwei 为单位。