Ethereum è un network in continua evoluzione. A Settembre 2022, col Merge, il meccanismo di consenso è passato da Proof of Work a Proof of Stake, riducendo l’impatto energetico del 99,5% ma non le Gas Fees, come in molti erroneamente si aspettavano.
Mentre la fusione con la Beacon Chain avvenuta con la transizione a Proof of Stake non ha modificato il meccanismo di funzionamento delle Fees, questo ha attraversato un importante upgrade nel 2021, con l’aggiornamento EIP-1559, che è da allora lo standard.
In questo articolo scopriamo i parametri e le distinzioni che è necessario conoscere per gestire efficacemente le transazioni.
Punti Chiave:
Solo la completa implementazione delle Shard Chains, che richiederà ancora diversi anni, porterà all’abbattimento delle Gas Fees.
Cos’è il Gas in Ethereum:In Ethereum il gas è un modo di misurare la potenza di calcolo necessaria per eseguire istruzioni sul suo computer distribuito (Ethereum Virtual Machine) e registrare operazioni sulla blockchain del network.
Il protocollo di Ethereum permette a chiunque di eseguire dei programmi nel suo ecosistema trustless, ma richiede il pagamento di una tariffa per compensare le risorse impiegate in ogni processo.
Queste commissioni sono pagate nella criptovaluta nativa di Ethereum, Ether, mediante il meccanismo delle Gas Fees.
Semplici operazioni come inviare ETH richiedono una piccola quantità di gas, mentre operazioni più complesse che includono smart contract richiedono più potenza di calcolo e quindi più gas.
Il gas è quindi sia un mezzo per misurare quanto lavoro viene eseguito, che un metodo di calcolo del ‘carburante’ che rende possibile processare transazioni e far girare applicazioni o qualsiasi programma sulla Ethereum Virtual Machine (EVM d’ora in avanti).
Così come per far camminare un’automobile ci vuole benzina, per far funzionare Ethereum ci serve del gas.
Cosa sono le Gas Fees:Le Gas Fees, letteralmente ‘commissioni in carburante’, sono il sistema tramite il quale gli utenti interessati a usare il network di Ethereum effettuano il pagamento della potenza di calcolo richiesta.
Queste commissioni andavano ai miners quando il meccanismo di consenso era Proof of Work, e ora nel sistema Proof of Stake vanno ai validators, che assolvono alla stessa funzione di aggiungere nuovi blocchi e registrare transazioni e sono quindi il nuovo elemento cruciale dell’infrastruttura di Ethereum.
Mentre i miner, che da dopo il Merge non esistono più, mettevano in campo la potenza di calcolo dei loro processori, i validators ottengono lo stesso risultato bloccando in staking la quantità minima di 32 Ether richiesta dal protocollo.
Per mantenere decentralizzato e allo stesso tempo sicuro il network di Ethereum è necessario attrarre il maggior numero possibile di partecipanti (nodi) alla rete, e per riuscirci ci vuole un sistema in grado di incentivare questa collaborazione rendendola redditizia.
Il meccanismo delle Gas Fees permette di ottenere efficacemente questo risultato ed è fondamentale per il funzionamento e la salvaguardia del network, in quanto da una parte incoraggia più miners/validators a prenderne parte e dall’altra dissuade potenziali sabotatori dal sovraccaricare o attaccare la rete.
Come vedremo sono tanti i motivi per cui le Gas Fees sono una soluzione ingegnosa che consente alle risorse limitate del network di essere distribuite in maniera ottimale.
Il concetto di Gas Fees è stato anche introdotto per avere un riferimento che indicasse separatamente le spese relative alla potenza di calcolo usata, anche se queste alla fine si pagano sempre in Ether, la criptovaluta nativa di Ethereum.
In questo modo si può mantenere una pratica distinzione tra il prezzo della criptovaluta ETH e il costo dei processi computazionali correlati all’utilizzo della EVM.
Come Funzionano:Le Gas Fees sono al centro del funzionamento di Ethereum. Si misurano in Gwei e si calcolano combinando due elementi: il prezzo corrente del gas e il numero di unità di gas necessarie a completare un’operazione.
L’equazione fondamentale è: Gas Fees = Prezzo del Gas x Unità di Gas consumate.
Siccome le unità necessarie a completare ciascun processo sono determinate a livello di protocollo, le oscillazioni di costo delle Gas Fees dipendono principalmente dal prezzo del gas. E il prezzo del gas è correlato alla richiesta che c’è al momento sul network.
L’utente ha la facoltà di stabilire sia il prezzo del gas che il numero di unità che è disposto a pagare, inserendoli nell’interfaccia che sta usando. Tuttavia gli strumenti con cui interagiamo forniscono automaticamente delle stime per facilitare questo compito ed evitare il rischio di veder fallire una transazione o di pagare più del dovuto.
Il procedimento usato per calcolare le fees ha subito una variazione a partire da Agosto 2021 con l’aggiornamento EIP-1559 (Ethereum Improvement Proposal numero 1559), parte del London Upgrade di Ethereum.
Per questo motivo a questo punto bisogna fare una distinzione e capire entrambi i metodi di calcolo, sia perché molte piattaforme, DApp e wallet usano ancora il vecchio sistema, sia perché questo rimane supportato dal protocollo di Ethereum e quindi sarà utile conoscerlo anche in futuro.
Innanzitutto questo aggiornamento ha interessato solo il calcolo del prezzo per unità di gas. Il sistema per valutare le unità di gas consumate è identico in entrambi i metodi e viene definito Gas Limit.
Per quanto riguarda invece il prezzo per unità, prima del London Upgrade EIP-1559 questo era definito Gas Price, ed era costituito da un singolo valore. Al suo posto ora troviamo tre componenti, come stiamo per scoprire.
Approfondiamo uno per uno gli elementi che entrano in gioco:
- Gwei: Gwei è la denominazione usata per definire il costo del gas nelle transazioni che avvengono su Ethereum. Si tratta di piccole frazioni di Ether. 1 Gwei è 1 miliardesimo di ETH (0.000000001 ETH), 1 ETH equivale a 1 miliardo di Gwei e 1 Gwei è 1 miliardo di wei, la più piccola parte di ETH. Possiamo usare questo convertitore per fare pratica con i diversi valori. Siccome Ether è una criptovaluta con 18 decimali, la sua più piccola frazione è 1 miliardesimo di miliardesimo di Ether (18 zeri dopo la virgola), equivalente come detto a 1 wei.
- Il Gas Limit (Unità di Gas): Le unità di gas si usano per misurare l’entità del lavoro da eseguire sul network. Come spiegato prima, la quantità di gas dipende dal numero di istruzioni che si vogliono processare. Come emerge nel tabulato delle tariffe incluso nell’Ethereum Yellow Paper, ogni operazione sottoposta al network ha un suo costo, misurato appunto in unità di gas. Dal semplice invio di Ether o di un ERC20 token, al far girare uno smart contract, comprare un NFT o concludere un prestito da un milione di euro nella DeFi, il totale che dovremo pagare deriverà dalla somma delle varie prestazioni richieste sulla EVM ed aumenterà in base al tipo e alla complessità dell’operazione.
Una semplice transazione, ad esempio, ha un costo di 21000 unità di gas.
Siccome la maggior parte dei processi include complesse serie di istruzioni, ed è quindi difficile valutare manualmente il Gas Limit, le applicazioni e i wallet offrono sistemi integrati per calcolare il totale del gas necessario e suggeriscono automaticamente questo valore. L’utente ha lo stesso il potere di modificarlo a piacimento. Difatti questo parametro viene spesso definito come ‘la massima quantità di gas che l’utente è disposto a pagare’, anche se in realtà il margine di manovra è meno ampio di quanto questa definizione lasci intendere. Inserire un Gas Limit più basso causerà il fallimento della transazione, in quanto il procedimento sarà comunque avviato, ma una volta consumato il gas a disposizione rimarrà, per così dire, ‘senza benzina’. Inserire un Gas Limit superiore a quello richiesto può invece essere un metodo per assicurarsi di vedere portare a termine l’operazione. Difatti il gas in eccesso e inutilizzato viene rimborsato all’utente, a livello di protocollo. Il Gas Limit serve anche a fare in modo che i miners/validators non possano spendere più di quella quantità di ETH per completare un’operazione. E questo è utile soprattutto come tutela contro programmi malevoli che potrebbero rimanere bloccati in loop e consumare indefinitamente le risorse della EVM. Se il nostro intento è rendere più appetibile ai miners/validators la nostra transazione al fine di velocizzarla, allora dobbiamo agire sul Gas Price.
- Il Gas Price (prima di EIP-1559): E’ il prezzo per ogni unità di gas in un dato momento, e il suo valore viene stabilito secondo un semplice meccanismo di asta e migliore offerente. Ogni utente inserisce il suo prezzo e i miners/validators selezionano le transazioni con le offerte migliori. In teoria in questo modo il prezzo del gas ha un valore di mercato determinato dalla richiesta di risorse della EVM esistente in ogni istante, la quale ha a disposizione una potenza di calcolo e uno spazio per blocco limitati.
Un utente che ha urgenza di far processare una transazione può offrire di più, mentre uno che può aspettare è in grado di offrire di meno e risparmiare. Se però offre troppo poco finisce in fondo alla fila delle transazioni in attesa di essere processate e addirittura in caso di Gas Price troppo basso i miners/validators possono decidere di ignorare una transazione indefinitamente.
Siccome all’aumentare del numero di richieste gli utenti iniziano a competere per assicurarsi un posto, mentre allo stesso tempo i miners/validators danno la precedenza alle transazioni che garantiscono un guadagno superiore, il costo del gas aumenta proporzionalmente all’aumentare del traffico.
Quando c’è meno domanda ai miners/validators conviene portare avanti anche le transazioni meno remunerative, e quindi il costo del gas in quel momento diminuisce.
Come visto nei picchi di Febbraio e Maggio 2021, durante momenti di grande traffico sul network si può arrivare a un Gas Price anche di 350 Gwei, in quanto ci sono più transazioni che competono per essere incluse nel blocco successivo. Nei momenti di calma, come ai minimi di Luglio, si scende fino a 15-20 Gwei.
Il prezzo del carburante è quindi determinato dal mercato della domanda e offerta tra potenza di calcolo a disposizione e utenti interessati a pagare per usufruirne.
Con questo meccanismo del miglior offerente in pratica il blocco che sta per venire scritto sarà riempito dando la priorità a chi paga di più. Non sempre però chi paga di più lo fa in maniera allineata alla richiesta corrente, perché in alcuni frangenti, come ad esempio nel caso di grossi investitori o del lancio di un nuovo token sul network, conta di più avere la certezza di completare il più in fretta possibile le proprie operazioni. Questo è un grosso limite perché tende a causare una eccessiva pressione al rialzo e incertezza riguardo al prezzo del gas e alle tempistiche delle transazioni. Difatti in momenti di mercato turbolento non è raro avviare una transazione con un Gas Price ragionevole ma vedersela ritardare a causa di improvvisi picchi e variazioni di prezzo.
Inoltre, un altro problema di questo meccanismo è che siccome un utente non ha modo di sapere con precisione quanto stanno offrendo gli altri, si finisce facilmente per raggiungere cifre molto superiori a quelle necessarie a far passare la transazione.
Anche questo parametro è stimato automaticamente dalla maggior parte delle interfacce, e l’utente può poi modificarlo in base alle proprie esigenze.
- Gas Price (dopo EIP-1559): Per superare queste limitazioni, EIP-1559 ha introdotto un nuovo sistema basato su tre elementi: una tariffa di base, una mancia e un tetto massimo:
1- Base Fee: La tariffa di base è stabilita automaticamente dal protocollo, in linea con la richiesta presente al momento, e non può essere inserita dall’utente. In questo modo quando avviamo una transazione abbiamo non solo maggior certezza che questa andrà a buon fine ma anche di stare pagando una cifra adeguata. La Base Fee rimuove il meccanismo d’asta e aumenta e diminuisce automaticamente in incrementi determinati esclusivamente da quanto il network è occupato. In pratica il processo è stato reso più affidabile e prevedibile, facilitando la vita all’utente medio. Questa componente delle Gas Fees viene bruciata, ossia distrutta nel momento in cui viene pagata, e quindi non va ai miners/validators.
2- Priority Fee (Tip): Alla Base Fee va sommata una ‘mancia’, che è opzionale, determinata dall’utente e pagata direttamente ai miners/validators. Questa è la parte che rimane loro come incentivo per processare la nostra transazione prima di altre. Al momento comunque questo valore è molto basso, nell’ordine dei 2 o 3 Gwei.
La maggior parte dei wallet calcola automaticamente una cifra ottimale, che noi dobbiamo solo eventualmente ritoccare se ci interessa velocizzare la transazione.
La Tip viene anche definita Priority Fee perché di fatto permette di fare in modo che la nostra transazione venga selezionata dai miners/validators tra le prime da aggiungere al blocco successivo, per via del loro maggiore ritorno.
3- Max Fee (Fee Cap): Infine questo nuovo sistema include un tetto massimo, chiamato Fee Cap o Max Fee, ovvero la massima cifra che l’utente è disposto a pagare per unità di gas (assomiglia quindi al vecchio Gas Price). Questo tetto include la Base Fee e la Tip. E’ un parametro utile ad assicurarci due cose: che la transazione vada in porto anche se mentre è in sospeso ci dovessero essere oscillazioni della Base Fee, e di evitare di spendere più di quanto desideriamo.
L’ideale è aumentare la Max Fee in modo da anticipare possibili aumenti della Base Fee.
Consultando diversi siti che stimano la Max Fee in tempo reale, tra cui l’affidabilissimo Blocknative Gas Estimator, emerge che un valore doppio rispetto alla Base Fee è più che sufficiente a scongiurare la possibilità che una transazione rimanga in sospeso per più di qualche blocco (ovvero qualche minuto).
In ogni caso, grazie a un meccanismo incluso nell’upgrade, quando la transazione viene conclusa il protocollo rimborsa l’utente della quantità di gas in eccesso, secondo la formula Rimborso = Max Fee – (Base Fee + Tip).
Per noi rispetto a prima dell’upgrade non cambia quasi niente, poiché, anche se non tutti i wallet o DApp supportano ancora EIP-1559, quelli che lo fanno forniscono dei valori ottimali in automatico, tip inclusa, per ridurre il livello di complessità con cui gli utenti devono avere a che fare.
Nelle nuove versioni di MetaMask addirittura non compaiono neanche i parametri di Gas Limit, Max Fee e Tip, ma solo un’interfaccia super semplificata per stabilire la velocità desiderata tra low, medium e high.
Viene sempre lasciata ai più esperti la possibilità di inserire i propri valori.
Nei casi in cui si interagisca con DApp che non supportano ancora EIP-1559, MetaMask lo rileva automaticamente e mostra il sistema tradizionale di pagamento delle fees con Gas Price e Gas Limit, che come abbiamo detto rimane totalmente supportato a livello di protocollo.
Esempio – Pre EIP-1559:
- Gas Limit: 40000 unità
- Gas Price: 100 Gwei
Total Gas Fee = Gas Price x Gas Limit –> 100 Gwei x 40000 = 4000000 Gwei = 0.004 ETH
4 milioni di Gwei, ovvero 0.004 ETH. Se Ethereum quel giorno costa 2500 euro, la transazione costerà 10 euro (0.004 x 2500 = 10).
Se inviamo 1 ETH, saranno sottratti dal nostro saldo 1.004 ETH. 0.004 ETH vanno ai miners/validators.
Esempio – Post EIP-1559:
- Gas Limit: 40000 unità
- Base Fee: 100 Gwei
- Priority Fee (Tip): 2 Gwei
- Gas Price Effettivo (prezzo pagato effettivamente a transazione avvenuta): Base Fee + Priority Fee: 100 + 2 = 102 Gwei
- Max Fee = Base Fee x 2 + Tip = (100 x 2) + 2 = 202 Gwei
- Rimborso = Max Fee – (Base Fee + Tip) = 202 – 102 = 100 Gwei
Total Gas Fee = (Max Fee – Rimborso) x Gas Limit oppure (Base Fee + Tip) x Gas Limit –> (202 – 100) oppure (100 + 2) Gwei x 40000 = 4080000 Gwei = 0.00408 ETH
4 milioni e 80 mila Gwei, ovvero 0.00408 ETH. Se Ethereum quel giorno costa 2500 euro, la transazione costerà 10,2 euro (0.00408 x 2500 = 10,2)
La differenza non è, come sembrerebbe, che paghiamo un poco di più. Nella pratica quello che succede è che con un Gas Price uguale a 100 prima di EIP-1559 rischiavamo di vedere la transazione arenarsi a causa di improvvise variazioni.
Con il meccanismo della Max Fee, invece, potremmo finire per pagare il gas anche poco più di 102 Gwei, perché non è detto che la Base Fee rimanga esattamente a 100. Ma a fine processo avremo una transazione andata sicuramente in porto e spendendo una cifra ottimale calcolata dal network e non determinata da giochi al rialzo fuori controllo.
Se inviamo 1 ETH, saranno sottratti dal nostro saldo 1.00408 ETH. Quello che viene definito rimborso in effetti non viene restituito, nel senso che quella cifra in realtà non lascia mai il nostro portafoglio.
In questa transazione, col nuovo sistema, 0.004 ETH vengono bruciati. 0.00008 ETH vanno ai miners/validators.
Perché le Gas Fees Sono Così Alte:Riepilogando, i fattori che influenzano le Gas Fees sono:
- La complessità dell’operazione, il tipo e le dimensioni del contratto. Più le DApp diventano complesse più i contratti e le transazioni che vengono eseguiti richiedono un maggior numero di operazioni, più potenza di calcolo e più spazio all’interno del blocco nel quale stanno venendo inclusi. E quindi inevitabilmente il pagamento di una commissione più sostanziosa.
- La richiesta che c’è al momento sul network di Ethereum. Il numero di operazioni che possono essere completate e incluse in ogni blocco è limitato. Questo causa una competizione tra gli utenti per aggiudicarsi l’elaborazione della propria transazione e di conseguenza il prezzo del gas sale.
- La velocità alla quale vogliamo che la transazione/contratto/operazione venga eseguita. Se vogliamo la precedenza paghiamo di più. Se siamo disposti ad aspettare possiamo risparmiare.
- Il prezzo di Ether. Siccome le Gas Fees, sebbene denominate in Gwei, sono di fatto pagate in ETH, all’aumentare della quotazione di Ethereum sale anche proporzionalmente il costo delle fees.
- La popolarità di Ethereum. Le migliaia di applicazioni ospitate sul network sono anche la causa della sua perenne congestione, trattandosi della piattaforma in assoluto più richiesta per i mercati in crescita esponenziale della DeFi e degli NFT.
- Il fatto che Ethereum attualmente ha una scalabilità molto limitata: potendo processare solo una manciata di transazioni al secondo a fronte di una richiesta enorme, nei momenti di picco del traffico le fees schizzano alle stelle.
Il London Upgrade, andato online il 5 Agosto 2021, con l’aggiornamento EIP-1559 ha cercato di snellire il meccanismo di calcolo delle fees e di eliminare i limiti del sistema precedente, noto per la volatilità delle commissioni, i ritardi nelle transazioni e i pagamenti eccessivi.
Il suo intento non era ridurre drasticamente le Gas Fees, ma solo evitare l’instabilità provocata dal sistema di asta al miglior offerente.
Il grosso del costo delle commissioni in realtà è dovuto soprattutto alla bassa scalabilità di Ethereum, e le Gas Fees verranno finalmente abbattute solo quando il suo ecosistema avrà introdotto le Shard Chains e implementato completamente il modello Danksharding.
Difatti, anche se il burning della Base Fee sta creando valore a lungo termine per chi detiene ETH, rendendolo deflazionario, per ora questa componente va lo stesso alle stelle nei momenti di sovraccarico del network.
La transizione verso Ethereum 2.0 ha comportato tra le varie migliorie il passaggio al meccanismo di consenso Proof of Stake, il quale è fino al 99,5% più efficiente dal punto di vista del consumo energetico.
Tuttavia, il vero salto di qualità per quanto riguarda la scalabilità e la velocità della rete sarà raggiunto solo con la piena funzionalità delle Shard Chains, che frammenteranno il network in un totale di 64 chains.
A quel punto Ethereum sarà non solo molto più efficiente ma anche molto più veloce, e potrà raggiungere picchi di 100000 transazioni al secondo (contro le 15 attualmente disponibili). Il passaggio definitivo, inizialmente promesso entro il 2024, richiederà probabilmente ancora diversi anni, ma una volta completato avrà ripercussioni molto positive sul costo delle transazioni.
Al momento quindi queste rimangono il grande tallone di Achille di Ethereum. Una operazione può costare decine di euro, e soprattuto centinaia di volte di più di quelle della concorrenza, come sa bene chi ha provato a usare la Binance Smart Chain.
Allo stesso tempo, Ethereum è ancora sede della stragrande maggioranza delle applicazioni decentralizzate, essendo stata la prima blockchain a ospitare gli smart contract. Basti pensare che (dati di Marzo 2024) i fondi controllati dalle DApp DeFi dislocate su Ethereum superano i 50 miliardi di dollari, 10 volte i 5 miliardi del network rivale Binance, e 5 volte i 10 miliardi bloccati su Tron.
Il punto è che per ora, e non si sa ancora esattamente fino a quando, le Gas Fees sono una questione molto rilevante per chi intende fare uso delle possibilità offerte dalle DApp di Ethereum. Che si tratti di creare o comprare NFT, o di investire nella DeFi, dover pagare decide di euro per ogni movimento è una barriera enorme per l’utente.
Reti come Polygon, Arbitrum e Optimism, che già garantivano transazioni dai costi ridottissimi rispetto al Layer 1 di Ethereum, con l’aggiornamento EIP-4844 del Proto-Danksharding hanno registrato ulteriori importanti cali delle fees.
Se le promesse saranno mantenute, nel corso di questo decennio la questione diventerà irrilevante. Nel frattempo, considerato che per ora si pagano cifre non indifferenti, è importante correre ai ripari per quanto possibile.
Conclusioni:Il successo della piattaforma di Ethereum e le migliaia di DApp di DeFi, NFT e Gaming che ospita l’hanno resa quasi inutilizzabile. In un certo senso Ethereum è vittima del suo stesso successo.
Se però vogliamo che Ethereum sia un computer mondiale decentralizzato, e se vogliamo rendere possibile il suo utilizzo di massa e diffusione, parte della sua utilità deve fondarsi su commissioni minuscole.
E’ quindi essenziale valutare soluzioni che ci permettano di continuare a usare queste incredibili risorse mentre risparmiamo il più possibile sulle fees.
Ne parliamo in un articolo di approfondimento dedicato, che troviamo QUI.
