想了解gas fee，看这篇文章就够了

问：什么是气体？

Gas 是指在以太坊上执行操作所需的“燃料”。

以太坊提供了一个虚拟机（EVM，Ethereum Virtual Machine），开发者可以在上面开发各种应用。 EVM相对于BTC的优势在于“图灵完备”，但这带来了一个潜在的风险，即一个程序可能会无休止地运行，这是EVM所不能容忍的。

因此，运行程序会消耗 gas。 这就像开一辆需要油费或电费的汽车。 当汽油或电力用完时，汽车会自然停下来。

Q：gas、gas price 和 gas fee 是一回事吗？

太好了，你注意到了。 汽油和汽油的成本显然不一样，对吧。

你使用 EVM 执行一笔交易，这需要一定数量的 gas，称为 gas 数。 类似于升油和度电。

而每一种gas都要花钱，gas有一个价格，叫做gasprice。 这类似于一升汽油的价格和一度电的价格。

Gas 费用是 Gas 数量乘以 Gas 价格。

比如你要部署一个合约，需要3,000,000 gas，gasprice为200gwei。 所以你要花的是：

3* 10^6 * 200 gwei = 3* 10^6 * 200 * 10^(-9) = 0.6 ETH

gasprice的计量单位是：gwei，一个gwei就是1g wei，也就是10^9 wei。

因为 1 wei = 10^(-18) ETH，所以：1 gwei = 10^9 wei = 10^(-9) ETH。

Wei 是 ETH 的最小单位，以 b-money 的创造者 Wei Dai 的名字命名。

Gwei读作ge wei（读音：大家快读：贵）。

问：谁来决定 gas 价格？

煤气价不是我们想象的那样，是政府统一定的，No！

它也不是由矿工定价的。

天然气的价格由交易的发送方指定。 伦敦升级前，发送方必须在交易中指定两个值，一个是gaslimit，一个是gasprice。

问：为什么以太坊的 gasprice 这么贵？

由于以太坊的流行，很多人都想在上面进行交易。 谁出价高，谁就更有可能被矿工执行，并被纳入区块。 矿工显然喜欢更高的汽油费。

因此，这更像是一场拍卖。 想要交易的人给出各种 gas 价格，矿工优先考虑出价高的人。

问：那么，gas limit 是多少？

操作越复杂，需要消耗的gas就越多。 有时交易的发送者无法计算出他需要花费多少gas费来执行该操作，因此他需要添加一个gas消耗上限以防止他的钱被意外花掉。 （如果没有这个机制，这可能会发生）

发件人设置气体限制。 如果 gas limit 没有用完，剩余的值将被发回。

如果 gas limit 耗尽，交易还没有执行，EVM 会抛出异常，结束代码执行，回滚发生的变化。 但是，由于矿工已经完成了他们的工作并花费了成本，所以已经花费的gas是不退还的。

所以gas limit应该高一点，太低一点，因为高了也无所谓，没花完的会退的。 如果低了，一旦没了gas，不仅你想要的操作完成不了，消耗的gas也不会retire你可以说是一场空局。

一个例子：

张三向李四转移1 ETH（也即ether的transfer操作）。
张三将gaslimit设为3万，gasprice设为200 gwei。
以太坊规定，transfer操作花费21000个gas，所以实际发生总费用是：
21,000 * 200 = 4,200,000 gwei，即0.0042 ETH。
这样，张三发送1.006 ETH，李四获得1 ETH，矿工获得0.0042 ETH，然后退还张三0.0018 ETH。
张三虽然将gaslimit设为3万，但实际只花了2.1万个gas，实际支出1.0042 ETH。
但如果张三将gaslimit设置为1万，这个操作就无法完成，而且10000个gas也没了，白白损失10000*200=200万gwei=0.002 ETH。

Q：气数是怎么计算的？

具体计算有点复杂，但有标准可查。 您可以在 GitHub 上查看 evm-opcodes1 和 DynamicgasCosts2。

在 EVM 中，每一次计算、操作和存储都需要 gas，例如：

Q：有什么方便的方法可以计算gas limit吗？

1、你的钱包帮你算，你的开发工具帮你算。

2、Web3内置了两个函数可以使用。 web3.eth.getgasprice 可以提供 gasprice 设置建议，estimategas 可以估算一个函数需要的 gas（带参数）。

3.如果你想看一个合约的函数调用消耗了多少gas，你可以去etherscan.io这样的网站看看这些交易实际消耗了多少gas（gas Used by Transaction）已经发生。

Q：在具体交易中应该如何指定这两个值？

一般来说，钱包或者开发工具会帮你做这两件事。 （你不需要人工来设置它）

例如，在小狐狸中以太坊gas费，有高、中、低三个选项供用户选择。

你不需要自己指定gaslimit和gasprice，最多只需要选择high、medium、low。

高、中、低的含义如下：

如何选择交易手续费水平

粗略地说，如果你想让你的交易快速执行，就选择高费用，如果你不着急，就选择低费用。

现在大致展示一下不同的选择会带来哪些变化。

这是一笔转账交易，在中等费用的情况下，它看起来像这样：

如果您选择高额手续费，小狐狸会自动计算并提供如下：

如果选择低费用，则如下：

这里的“fuel limit”就是刚才说的gas limit，只是没有出现刚才说的gasprice，而是出现了最高优先费（max priority fee）和最高费（max fee）。 这是因为在伦敦升级之后，对gas费有了新的规定，下面会介绍。

Q：听说不仅交易有gas limit，区块也有gas limit？

是的，每个区块都有gas上限（即区块内所有交易的gas总量）。 当达到这个上限时，必须产生一个区块，并且新的交易不能被包含在区块中。

而这个上限是由矿工投票决定的。

现在（伦敦升级后）上限是 30M（3000 万 gas）。 注意不是30M的存储空间，而是30M的gas。

一个区块中包含的气体总量可以称为区块大小。

注：本文首发于2022年2月7日

Q：伦敦升级带来了哪些变化？

伦敦升级后（以太坊于2021年8月5日完成伦敦升级），区块大小灵活，目标大小为15M，上限为30M。

London升级后，总gas费的计算方式依然是：gaslimit * gasprice。

但是gasprice分为两部分：

gasprice=基本费用+小费

其中basefee（基本费用）是协议根据区块大小自动计算的，但这部分会被销毁，矿工无法获取。

矿工只能得到Tips。 小费就是小费，或者写成书面形式，就叫Priority Fee。

当区块大于15M时，gas价格会上涨（通过自动调整basefee），目的是阻止更多的交易，从而使区块大小减小到15M； 反之，当区块小于 15M 时，Gasprice 会更便宜，交易量会增加，从而使区块大小始终在目标大小附近浮动。

伦敦升级（尤其是烧掉basefee）带来的好处很多，这里就不一一列举了。 有兴趣的可以看这两篇文章：EIP-15593解析，EIP-15594你需要知道的一切。

以下是伦敦升级后的 gas 费用计算示例：

张三给李四转1个ETH。
gaslimit为21,000，basefee为100 gwei，Tip为10 gwei，可以计算得出gas费为21,000 * (100 + 10) = 2,310,000 gwei，即0.00231 ETH。
当张三汇款时，1.00231 ETH将从张三的账户中扣除。李四将得到1个ETH。基本费用为0.0021 ETH会被烧掉，矿工获得0.00021 ETH的Tip。

问：如何设置这些值？

当然，这些也是钱包或开发工具为用户设置的。

basefee不需要设置（钱包无所谓），是根据上一个区块的大小和上一个basefee通过以太坊的算法自动计算出来的。

为了让用户更好地控制自己的钱，在实际交易中，设置了maxfee（他们愿意给出的最大gasprice）和maxpriorityfee（他们愿意给出的最大小费）。

maxfee 必须大于 basefee，然后，矿工将根据以下算法计算 Tip：

Tip = min(maxpriorityfee, maxfee - basefee)

如果 maxfee > basefee + Tip，超出的费用将由矿工退还给交易发送方。

例如：

张三给李四转1个ETH。
gaslimit为21,000，maxfee为150 gwei，maxpriorityfee设为10 gwei。

basefee为100 gwei，所以，Tip= min（ 10，150-100） = 10 gwei，可以计算得出gas费为21,000 * (100 + 10) = 2,310,000 gwei，即0.00231 ETH。
当张三汇款时，21000 * 150 = 1.00315 ETH将从张三的账户中扣除。李四将得到1个ETH。基本费用为0.0021 ETH会被烧掉，矿工获得0.00021 ETH的Tip，矿工退回张三0.00084 ETH（即21000 * 40 gwei）。

注：上面提到的maxfe、basefee、tip都是per gas的。 计算实际成本时，需要乘以gas量。

您在不同场合看到的这些符号中，有些带有 pergas，有些则没有。 注意区分，一般都是指pergas。

还有一点，如果maxfee和maxpriorityfee设置为相同的值，maxfee就相当于之前的gasprice。

问：那么，基本费用是如何自动计算的？

basefee 由以太坊协议自动计算，它将前一个块的大小与目标大小 (15M) 进行比较。 如果超过目标块大小，下一个块的基础费用将根据目标块大小按比例增加，最高可达 12.5%。

例如，如果一个区块是 30M，达到上限，它的大小是目标大小的两倍，它的 basefee 是之前 basefee 的 112.5%。

如果区块大小保持在 30M，每个 basefee 将比前一个高 12.5%，导致指数增长。 当基础费用高到人们不愿意交易时，区块大小自然会回落。

在EIP-15595中，描述了这个算法的具体细节（看复杂度，不难理解）：

Note: // is integer division, round down.
BASE_FEE_MAX_CHANGE_DENOMINATOR = 8
if parent_gas_used == parent_gas_target:
            expected_base_fee_per_gas = parent_base_fee_per_gas
elif parent_gas_used > parent_gas_target:
            gas_used_delta = parent_gas_used - parent_gas_target
            base_fee_per_gas_delta = max(parent_base_fee_per_gas * gas_used_delta // parent_gas_target // BASE_FEE_MAX_CHANGE_DENOMINATOR, 1)
            expected_base_fee_per_gas = parent_base_fee_per_gas + base_fee_per_gas_delta
else:
            gas_used_delta = parent_gas_target - parent_gas_used
            base_fee_per_gas_delta = parent_base_fee_per_gas * gas_used_delta // parent_gas_target // BASE_FEE_MAX_CHANGE_DENOMINATOR
            expected_base_fee_per_gas = parent_base_fee_per_gas - base_fee_per_gas_delta

Q：这些价值会体现在交易消息中吗？

是的，这是交易的示例 6：

{
  from: "0xEA674fdDe714fd979de3EdF0F56AA9716B898ec8",
  to: "0xac03bb73b6a9e108530aff4df5077c2b3d481e5a",
  gaslimit: "21000",
  maxFeePergas: "300",
  maxPriorityFeePergas: "10",
  nonce: "0",
  value: "10000000000"
}

看到一些与里面的气体有关的东西。

传统交易消息中以太坊gas费，用户直接指定gasprice； 而在上述 EIP-1559 交易消息中，用户指定了 MaxFeePerGas 和 MaxPriorityFeePerGas。

您实际为每 gas 支付的单价为：

min( MaxPriorityFeePerGas + basefee, MaxFeePerGas )

值得注意的是，在可预见的未来，用户仍然可以使用传统的交易格式发送交易，但这种格式最终可能会在协议层被淘汰。

Q：最后，能再给我一些学习资料吗？

想看原汁原味的科普，可以看看这个7。

如果你喜欢看视频，你可以看看这个8，做得很好。

如果你想跟踪 gas 价格，你可以在 Etherscan 的 gastracker9 上查看。

如果您对细节感兴趣，可以阅读 EIP-1559。

文｜魏建凡

EIP-1559分析()

关于 EIP-1559() 你需要知道的一切

eip-1559.md()

气体和费用（）