Vitalik: 存儲的定價應該獨立於執行嗎？

來源 | ethresear.ch

作者 | Vitalik Buterin

特別感謝 @barnabe 在早些時候提出了類似的想法。

正如我關於資源定價的舊文章里詳細討論的那樣，以太坊的 gas 實際上是為三種不同的資源付費。

• 帶寬 (事務中必須被下載的數據)
• 計算 (驗證和執行事務所需時間)
• 存儲 (歷史記錄，但更重要的是狀態，例如賬戶餘額、nonces、合約代碼和合約存儲)

存儲不同於其他兩項開銷。帶寬和計算消耗的都是短暫開銷，它觸碰到短暫存儲界限是這樣的情況：一個節點在一個區塊內能做多少計算或數據下載是有限度的，一旦該區塊被打包了，下載和驗證該區塊的開銷基本上都會消失 (未來只有少數同步節點需要處理它)。另一方面，存儲則是一項永久的開銷。如果一個區塊的狀態大小增加 100 MB，這個區塊在當下被處理沒有問題，但當一系列這樣的區塊持續生成一個月後，整個以太坊會變得不可用。一時嚴重的狀態增長帶來的突發影響是可以忽略不計的，但長期的影響則是最嚴重的，因為每生成一個狀態都永久地增加網絡的負荷。

採用了 state expiry 和弱無狀態方案后，長期來說狀態的影響肯定會大大減少：狀態不再永久成為網絡的負擔，一個狀態將只會在一年內增加網絡負荷，而且即使在那一年裡，也只有少數節點需要實際存儲該狀態。但即使如此，這個長期開銷還是會存在的，且仍然需要被定價。

存儲大小的一般情況 vs 最壞情況

無論是在當前的協議 (普遍認為是不可持續的)，還是有 state expiry 的改良方案，對狀態建模的一個弱點是狀態膨脹的一般與最壞情況間有巨大差異。想想當前的協議。當前狀態的總容量是大約 5.5 億個對象，或約 32 GB (不包括 trie 的開銷)。如果我們把在前一年沒有被觸及的狀態都拿走，狀態總容量很容易下降一半。

那最壞的情況是什麼？創建合約代碼按每字節 200 gas 來收費，如果我們把一個區塊分為三個事務，每個事務創建一個合約，我們可以用 "12334800 gas + 3 * 55000 gas" 作為合約創建開銷來創建三個 20558 字節的合約。假設平均出塊時間是 13.1 秒，那麼每年會出31556925 / 13.1 = 2408925 個區塊，因此，一年的狀態大小增長是~61800 * 2408925 = 148871600381.67938字節，或大約 138 GB。

這接近 10 倍的差異是非常顯著的！而且 16 GB 特別符合現實消費者的硬件 RAM (如果不行，我們可以修改 gas 價格或狀態失活期使其可行)，但 138 GB 是辦不到的。如果我們可以使最壞的情況更接近於一般情況，那就更好了。

基於 EIP 1559 的兩個方案

解決這個問題的一個自然方法是，用 EIP-1559 對短暫和永久開銷定價，但使調整期 (adjustment period) 不一樣。對於短暫的開銷，在單個區塊里會有 10% 的變化幅度。但是對於永久的開銷，我們會讓價格調整得更慢。如果我們以 AMM 開銷曲線機製作為基礎，對於存儲，我們可以考慮有一個條曲線代表每個月的目標比率是 1 GB，開銷增長取決於我們比目標高出多少。例如，每超出目標 1 GB，存儲開銷可能翻倍。在這個參數里，最壞情況區塊的存儲價格可能需要大約 3 天時間才會翻倍。如果存儲增長超過目標 10 GB，存儲開銷會比正常情況下高出 1000 倍，使得進一步填充存儲在經濟上變得不可行。

實現這點有兩個方法：

• 用 gas 購買存儲。也就是說，用 SSTORE 創建一個新的存儲槽，這會像今天一樣消耗 gas，但消耗 gas 的數量是會變的。這有一個缺點，即保留了時間點的錯誤激勵 (用戶會選擇在周末 gas 價格低的時候增加存儲，儘管這樣對網絡並沒有好處)。
• 用 ETH 購買存儲。事務 (和調用) 會需要提供 gas 以外的另一種資源 (我們會稱之為 mana 😄)，這種資源除了用不同的參數，會以與 gas 相似的機制進行收費。這個方法的缺點是它使調用規則變得複雜，且要求新增一個操作碼 CALL。

還有兩個混合選項：

• 我們可以用 ETH 來定價存儲，但以 gas 來收費。(因此，如果基本費用上漲 2 倍，然後填充一個存儲槽所需的 gas 會自動減半)。我們可以把用來擴大存儲的 ETH 從 EIP-1559 的 gas 價格更新規則、甚至區塊 gas limit 里排除出去。
• 對 gas 進行更全面的改革，把它拆分為三個概念：gas、執行點、和存儲點。1 gas = 1 wei；一個分配 gas 的事務只意味着它把一些 wei 轉化為一種特殊形式，可用於支付各種資源。在它如何在調用和子調用間的傳遞方式上，這種形式的運作形式與 gas 一樣。但是，現在有兩種開銷是由 AMM 來管理的：執行點的開銷和存儲點的開銷。不同於執行處理一個操作碼現在消耗的是 N gas，它消耗的是 N 執行點，意味着對N * execution_point_costgas 收費。填充一個存儲槽消耗 1 個存儲點，因此storage_point_costgas 會被收費。

還需注意的是，state expiry 的路線圖是包括移除 gas 返還的。這是由於技術原因，存儲槽不能“變空”然後可用於返還；它們只能被設為 0，而 0 的記錄必須保留在狀態里，直到該 epoch 結束且該狀態失活。這大大減少了以前存儲租金方案嘗試的困擾。