Ethereum Learning Bootcamp

Day2：トランザクションとGas、EIP‑1559

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学習目的

  • トランザクション構造、署名、Gas、EIP‑1559料金モデルを理解し、簡単に説明できるようになる。
  • コントラクトを用いてGas使用量を比較し、Etherscanで手数料を確認・解析できるようになる。

まず docs/curriculum/index.md の「共通の前提」を確認してから進める。

0. 前提

  • Day1 で RPC を設定済み（2.5 の CLI パートで使う）
  • Remix IDE を使う場合はブラウザで操作する（ウォレット連携は環境により異なる）
  • 先に読む付録：docs/appendix/glossary.md（用語に迷ったとき）
  • 触るファイル（主なもの）：（任意）REPORT.md
  • 今回触らないこと：ガス最適化の細部（Day13）／ガス計測の実装（Day6）
  • 最短手順（迷ったらここ）：2.2 でコントラクト作成 → 2.3 で store/add の違い確認 → 2.4 でEtherscan解析（2.5は任意）

1. 理論解説（教科書）

1.1 トランザクションの構造

Ethereumのトランザクション（Tx）は以下のフィールドを持つ： | フィールド | 意味 | |————-|——| | nonce | 送信者のTx順序番号（再送防止） | | to | 宛先アドレス（EOAまたはコントラクト） | | value | 送金額（Wei単位） | | data | コントラクト呼び出し情報（関数 + 引数） | | gasLimit | 実行可能な最大Gas量 | | maxFeePerGas | 1単位Gasに支払う最大額（EIP‑1559） | | maxPriorityFeePerGas | バリデータ（ブロック提案者）へのチップ | | v, r, s | 署名情報 |

1.2 ガスと料金計算

  • 各EVM命令にはGasコストが割り当てられている。
    • 例：ADD=3Gas, SSTORE=最大20,000Gas。
  • トランザクション料金： 
    手数料 = gasUsed × effectiveGasPrice
effectiveGasPrice = baseFeePerGas + priorityFee（ただし上限はmaxFee）

1.3 EIP‑1559の仕組み

  • baseFeePerGas はネットワーク混雑に応じて自動調整。
  • priorityFee（チップ）は送信者が自由に設定。
  • 結果として手数料は安定し、予測可能性が向上。

1.4 トランザクション失敗時の注意

  • revert（失敗）しても消費したGasは戻らない（返金は未使用分のみ）。

2. ハンズオン演習

2.1 準備

Remix IDE を利用するか、Hardhat プロジェクト内で実施する。

2.2 コントラクト作成

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.24;

contract GasTest {
    uint256 public count;

    function store(uint256 x) external {
        count = x; // ストレージ書込み（高Gas）
    }

    function add(uint256 x, uint256 y) external pure returns (uint256) {
        return x + y; // 計算のみ（低Gas）
    }
}

保存後に「Compile」→「Deploy」ボタンを押す。

2.3 Gas消費量を比較

  1. Remix の Deployed Contracts パネルで：
    • store(123) を呼び出し。
    • add(10,20) を呼び出し。
  2. store(123) の Tx で Gas Used を確認する。

補足：

  • add() は pure のため、Remix では Txを送らずに call（読み取り） として実行されることがある。
  • 「Txとして呼んだときのガス差」を見たい場合は、Day6 のようにベンチ用関数（Tx化）を用意して測定する。

SSTORE は永続ストレージ書込みでコストが高いことを確認する（Tx の最低コスト 21,000 Gas に加算される）。

2.4 Etherscanでトランザクションを解析

  1. RemixコンソールまたはMetaMaskでTxハッシュを取得。
  2. https://sepolia.etherscan.io/ にアクセスし、Txハッシュを検索。
  3. 下部「Transaction Details」で以下を確認：
    • Gas Limit / Gas Used
    • Base Fee Per Gas
    • Max Priority Fee Per Gas
    • Effective Gas Price

手数料計算：

Gas Used × Effective Gas Price = 総手数料（Wei）

1 Ether = 10^18 Wei を用いてETH換算。

2.5 CLIでTx情報を取得（RPC直叩き）

TX=<任意のトランザクションハッシュ>

curl -s -X POST "$RPC" -H 'Content-Type: application/json' \
  --data '{"jsonrpc":"2.0","method":"eth_getTransactionReceipt","params":["'"$TX"'"],"id":1}' | jq '{blockNumber, gasUsed, effectiveGasPrice, status}'

出力例：

{
  "blockNumber": "0x158b6f4",
  "gasUsed": "0x5208",
  "effectiveGasPrice": "0x19a3af8b6",
  "status": "0x1"
}

Gas消費量が16進数で表示されるので、次のように変換してETHに換算：

expr $(printf "%d" 0x5208) \* $(printf "%d" 0x19a3af8b6) / 1000000000000000000

メモ：expr は整数演算のため、小額だと 0 になることがある。小数まで見たい場合は node や python で計算する。

2.6 追加実験：再書込みのGas差

SSTORE のガスは「元の値」と「新しい値」の組み合わせで変わる。代表的な3パターン（0→非0 / 非0→別の非0 / 非0→0）を比較する。

function set(uint256 x) external { count = x; }
function setTwice(uint256 a, uint256 b) external { count = a; count = b; }
function clear() external { count = 0; }

実験手順（例）：

  1. set(1)（0→非0）
  2. set(2)（非0→別の非0）
  3. clear()（非0→0）

メモ：Gas Refund は近年のアップデートで縮小され、上限もある。Refund狙いの最適化は推奨しない（まずはストレージ書込み回数そのものを減らす）。

3. つまずきポイント

| 症状 | 原因 | 対処 | |—|—|—| | add() のガスが測れない | pure 関数が call として実行され、Txになっていない | Txとして測りたい場合は 2.3 の補足（Tx化）に従う | | EtherscanでTxが見つからない | チェーンが違う / 反映待ち | Sepoliaなら https://sepolia.etherscan.io/ を使い、少し待って再確認する | | 手数料計算が 0 になる | expr が整数演算で、小額が丸められる | 小数まで見たい場合は node / python で計算する |

4. まとめ

  • SSTORE は最も高コストな命令であり、ストレージ書込みは最小限に抑える設計が重要。
  • add() のような pure 関数は安価。
  • EIP‑1559により手数料が自動調整され、ユーザー体験が改善された。

理解チェック（3問）

  • Q1. gasLimit と gasUsed の違いは何か？
  • Q2. effectiveGasPrice は何を表すか？Tx手数料（ETH）はどう計算するか？
  • Q3. pure/view の関数は「Txとして」実行されないことがある。Txとして測りたいときの方針は何か？

解答例（短く）

  • A1. gasLimit は「ここまでしか使わない」という上限で、gasUsed は実際に消費した量だ。
  • A2. 実際に支払った 1 gas あたりの価格だ。概ね fee = gasUsed * effectiveGasPrice（wei）で計算し、ETHへ換算する。
  • A3. call ではなくTxとして送る必要がある。例：計測用にTxを発生させる関数（状態更新/イベント）を用意し、それをスクリプトやテストから実行して計測する。

確認コマンド（最小）

# Day1 で設定した RPC を使う
echo $RPC

# Etherscan/Remix で控えた Tx hash を入れる
TX=0x...
curl -s -X POST "$RPC" -H 'Content-Type: application/json' \
  --data '{"jsonrpc":"2.0","method":"eth_getTransactionReceipt","params":["'"$TX"'"],"id":1}' \
  | jq '{blockNumber, gasUsed, effectiveGasPrice, status}'

5. 提出物

  • REPORT.md を作成し、次を記載する：
    • store()（Tx）のGas Used と、2.6 の3パターンのGas差（表形式）
    • Etherscanで確認したTx詳細（スクリーンショットまたは値）
    • 2.6の追加実験の結果（3パターンの比較）

6. 実行例

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