作者：Giulio Rebuffo 來源：Erigon 翻譯：善歐巴，金色財經
關於提高以太坊的 Gas 吞吐量的討論越來越多，主要通過提高 Gas 上限或縮短區塊生成時間來實現。支持這一主張的主要論點是，在過去四年中，運行驗證節點的硬件需求穩步下降。
此外，出現了兩種增加 Gas 上限的方案：
EIP-7782：通過減少以太坊協議的區塊時間
EIP-7783：通過“漸進增加”的機制逐步提高 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。
回顧以太坊 Gas 上限的歷史
以太坊於 2015 年推出時，Gas 上限最初設置為每區塊 5,000 Gas。隨後這一限制經歷了重大變化：
2016 年：Gas 上限首次提高至約 300 萬，隨後又提升至約 470 萬。
在 Tangerine Whistle 硬分叉之後，特別是 EIP-150 的實施，Gas 上限增加到 550 萬。這一調整是為應對拒絕服務（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，並繼續上升：
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 EIP-1559 的規定，還有一個最大（或“硬上限”）Gas 限制，設為目標的兩倍。這意味著一個區塊最多可以包含 3000 萬 Gas 的交易。
在過去的近四年裡，Gas 上限一直沒有進一步提高。
是否是時候重新審視 Gas 上限了？
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。
存儲
在考慮提高 Gas 上限時，存儲是以太坊網絡面臨的最大瓶頸和擔憂。原因在於以太坊狀態規模的歷史增長，以及這種增長對驗證者帶來的持續壓力。
以太坊有兩種類型的增長：
狀態增長
歷史增長
狀態增長
以太坊的狀態，即所有賬戶餘額、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展。自以太坊成立以來，狀態規模大幅增長，特別是在網絡擁堵、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，狀態增長約為每月 2.5 GB，或每年 30 GB。
這種狀態增長可能導致以下問題：
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。存儲系統之間相差幾十 GB 的訪問時間差異非常微小，因為查詢的算法複雜度通常是對數級的。此外，存儲需求也不大，因為新硬件的成本下降速度遠遠超過每年 30 GB 的狀態增長。即使增長到每年 60 GB，這一差異也不會特別顯著，硬件的技術進步依然會超前。
歷史增長
雖然狀態規模增長是一個問題，但技術進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，單獨的質押者很快將需要超過 2 TB 的存儲空間來運行以太坊驗證節點。這意味著他們實際上需要 4 TB 的存儲空間，因為大多數硬件都是以 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，因為無論 Gas 上限是否提高，驗證者都需要購買更大容量的硬件。
存儲成本變化
為了證明存儲成本在以指數速率下降，我們可以查看過去四年 1 GB SSD 的美元價格波動情況。數據顯示，每兩年 1 GB SSD 的成本大約減半。
將這一趨勢與存儲和狀態增長進行比較，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級的。這一趨勢進一步證明，提高 Gas 上限對硬件需求的影響相對較小。
帶寬
以太坊的平均帶寬需求大約為 2MB/s；不過，這個數字主要來自信標鏈（CL）的數據傳播和聚合。當討論提高 Gas 上限時，唯一需要關注的就是區塊大小。
目前，記錄的最大區塊大小為 270 KB，Deneb 升級後的當前區塊大小為 75 KB。如果將其翻倍，這一變化相當於增加 0.5-2 個數據塊（blob），與歷史最大值和當前平均值相比，相當於節點帶寬（輸入和輸出）增加了約 2-5%。因此，在平均情況下，這並不是顯著的變化。事實上，增加 3 個 blob 的影響會更大。
最壞情況：Gas 上限翻倍
最壞情況下，區塊大小被計算為 1.7MB，翻倍後為 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。我認為這個增幅並不算多的原因在於，這樣的拒絕服務（DoS）攻擊成本相當高，而帶寬的增加相當於當前平均需求的 50%，這是已在考慮範圍內的。此外，連續多個區塊都填滿 1500 萬 Gas 是非常昂貴的。因此，即使攻擊者有可能在幾個區塊內發起 DoS 攻擊，他們也需要花費大量資金。此外，他們還必須與其他交易競爭區塊空間，這進一步增加了攻擊成本。
無論如何，不管對這些數字的看法如何，提高 calldata 成本可以完全解決這個問題，所以我對此並不擔心。此外，如果通過 EIP-7783 增加 Gas 上限，這些風險是可忽略且可控的。
計算
計算和區塊時間從來不是問題所在，但讓我們來看一下。
平均情況
區塊計算的平均時間通常小於 1 秒，即使對於配置較差的機器也是如此。總的來說，這從未是瓶頸。
最壞情況
最壞情況目前尚不清楚，且取決於客戶端。與一些客戶端團隊溝通後，大家的共識是，唯一的問題是某些操作碼（如 MODEXP）擴展性不好。
然而，這裡的任何 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，那麼這些風險是可以忽略的。
結論
總體而言，存儲增長並不是提高 Gas 上限的瓶頸，因為存儲硬件容易升級。然而，帶寬問題是一個更大的威脅，因為帶寬擴展難度更大。幸運的是，通過 EIP-7783，可以有效緩解與帶寬和潛在計算增加相關的風險。儘管如此，重新定價 calldata 成本以確保額外的安全性可能是明智的選擇（儘管我個人認為這並不是必要的）。
就我個人而言，我認為目前可以在 EIP-7783 的漸進增加機制下，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，因為這對分佈式驗證（DVT）和 SSF 會帶來不利影響。然而，一旦這些問題得到解決，縮短區塊生成時間無疑是未來的趨勢。
