2024年5月13日，以太坊联合创始人维塔利克·布特林(Vitalik Buterin)在GitHub上发表了EIP的提案(以太坊改进提案)-7706。本提案旨在优化和补充现有的Gas模型，为Calldata引入独立的Gas计算逻辑，并借鉴Blob数据的设计理念，采用指数函数模型动态调整基费。这一提议预示着以太坊的气体机制正在向更细致、更高效的方向发展。
为了全面理解EIP-7706的内容和意义，我们有必要对以太坊的气体机制进行系统的梳理。本文从以太坊早期的气体拍卖模式出发，重点分析了EIP-1559和EIP-4844两个具有里程碑意义的方案，并在此基础上深入剖析了EIP-7706的设计细节。通过这种梳理，读者不仅可以了解以太坊气体机制的发展，还可以领略其背后的设计思路和技术考量。
从拍卖到双轨:EIP的诞生——1559年
以太坊早期设计时，气体定价采用了简单的拍卖机制。具体来说，交易发起者需要为自己的交易设定一个气价，表明他愿意为每单位气支付的价格。矿商在打包交易时，会根据气价的高低来决定交易的优先级。这种“价高者得”的拍卖模式虽然简单直观，但存在以下问题:
交易成本波动性大:由于区块间交易需求与供给之间的动态变化空，气价往往呈现大幅波动的特征。这不仅增加了用户的交易成本，也影响了网络的稳定性。
用户体验差:拍卖机制要求用户主动定价交易，但普通用户很难准确评估合理的气价。这就导致了“多付”和“慢确认”的困境。
矿商的“敲诈”行为:在拍卖模式下，矿商可能会故意延迟包装低价交易，以诱导用户提高出价。这种“勒索”行为不利于以太坊的健康发展。
区块链安全问题:当区块奖励降低甚至取消时，单纯依靠交易成本维持PoW共识会导致51%攻击等一系列安全风险。
为了解决上述问题，Vitalik等人在2019年4月提出了EIP-1559。该提案引入了基础费和优先费双轨制，利用虚拟机自动调整基础费的创新设计。
在EIP-1559模型中，基本费用由以下公式确定:
【/h/]其核心思想是:当前一区块用气量高于目标值时，上调基费；否则会降低。该目标值由块气的上限决定，通常设置为其一半。通过这种负反馈机制，EIP-1559动态平衡了网络需求和block 空，同时大大提高了代价的可预测性。
值得一提的是，EIP-1559将基地费的去向从矿工奖励改为直接毁灭。这不仅切断了矿工操纵费的可能，也给以太坊带来了通缩效应。
与基础费平行的是优先费，也就是用户加的小费。交易发起者可以自由决定小费的多少，以争取更快的打包速度。这部分成本会直接奖励给打包交易的矿商。
EIP-1559于2021年8月伦敦升级期间正式下水。它的顺利实施标志着以太坊的气体模型迈出了关键的一步。然而，随着二层扩建计划的大力开展，新的问题也随之而来。
roll up带来的新挑战:EIP-4844的设计思路
Rollup是以太坊拓展的一个重要方向。无论是OP Rollup还是ZK Rollup，都需要定期将2层的状态数据上传到以太坊的主链上，以保证安全性和终结性。这些数据往往很大，如果和普通的块间事务空竞争，会带来两个问题:。
Rollup数据成本高:由于需要经常上传状态证书，roll up方案的燃气支出负担较重。这反过来又限制了其扩容降费的空空间。
主链块拥塞加剧:Rollup数据占用大量块空，挤压普通事务空的生存。这进一步加剧了“气体竞争”的激烈程度。
为了缓解这个矛盾，以太坊社区在2022年提出了EIP-4844。该提案的核心是为汇总数据引入独立的交易类型和定价逻辑。
在EIP-4844的设计中，Rollup数据称为Blob数据。与普通的Calldata不同，Blob数据具有以下特征:
1。Blob数据只在块头留下加密承诺，不直接写块内容。这大大节省了存储开销。
2。Blob数据具有独立的燃气定价机制，遵循EIP-1559风格的动态调整，但采用指数函数而不是线性函数，以更好地应对流量的波动。
3。Blob数据生命周期短，一般只需要保存30分钟到1小时。这进一步减少了整个节点的存储负担。
blob data的成本计算公式如下:
上面公式的关键点是，当Blob数据的使用量超过目标值时，代价曲线是指数增长而不是线性增长。这大大提高了网络对Blob数据的“敏感度”，有利于及时遏制Rollup数据的无序膨胀。
使用Blob数据的新数据类型，Rollup可以将状态数据打包到独占事务通道中，而不必面对普通事务。这样既降低了上卷本身的成本，又缓解了主链的拥堵压力。可以说，EIP-4844为以太坊的二层拓展开辟了一条更高效、更可持续的道路。
精炼探索:EIP-7706对Calldata的优化
在EIP-4844引入Rollup数据独立定价机制的同时，以太坊社区也在思考:普通交易的Gas模型是否可以进一步细化优化？EIP-7706就是这种想法的产物。
EIP-7706的提出源于对Calldata Gas成本的重新审视。我们知道，在以太坊黄皮书中，每字节Calldata设置为16 Gas。这个定价沿用了很多年，但在Vitalik看来，已经不再合理。
具体来说，Calldata的Gas开销主要由存储开销和计算开销两部分组成。前者与呼叫数据量线性相关，后者取决于EVM的处理效率。Vitalik认为，随着EVM性能的提升，计算开销大大降低，因此有必要调整Calldata的定价。
EIP-7706的核心思想是参考EIP-4844中对Blob数据的处理，为Calldata引入独立的Gas计算逻辑。这个逻辑也是基于EIP-1559的框架，但是在一些细节上进行了优化。
首先，EIP-7706引入了单独的Calldata基础费，其调整公式类似于Blob数据，同样采用指数函数:。
其次，EIP-7706将Calldata的气体目标从区块气体上限的1/2调整为1/4。这意味着即使Calldata的使用量达到目标，也不会触及块的上限，从而为其他类型的事务保留更多的空槽。
最后，EIP-7706还优化了Calldata的编码方式。在新的设计中，呼叫数据将被分成多个块，每个块将分别进行RLP编码。该方法不仅提高了编码效率，而且有利于EVM的并行处理。
以下是Vitalik给出的Calldata编码的示意图代码:
通过以上一系列的优化，EIP-7706既保证了Calldata定价的合理性，也为以太坊的长远发展提供了更多的想象空间空。一方面，它与EIP-4844一起构成了以太坊气体模型细化的里程碑；另一方面也为今后进一步优化气体机理开辟了新的方向和可能性。
总结和展望
【/h/]从最初的单纯气拍卖到EIP-1559的双轨制；从EIP-4844对Rollup数据的特殊处理，到EIP-7706对Calldata的进一步细化，以太坊的气体机制在不断的进化中日趋成熟和完善。这背后是以太坊社区对扩张、安全、公平等多重目标的不懈追求。
展望未来，随着以太坊生态的不断发展，Gas model将面临哪些新的挑战和变化？如何在效率与公平、创新与稳定之间找到最佳平衡点？这些都是值得我们持续关注和思考的问题。
维塔利克在EIP-7706的结尾写道:“气体机制空的设计仍有很大的探索空间空，社区应该持开放态度，积极尝试不同的想法和可能性。”这可能是以太坊气体机制发展的最好前景。在这个瞬息万变的世界里，只有保持开放和创新的勇气，以太坊才能拥抱更加光明的未来。
让我们共同期待，在以太坊社区的集体智慧下，燃气机制能够继续朝着更高效、更公平、更可持续的方向发展，为整个区块链行业树立一座不朽的丰碑。