解讀以太坊黃皮書（三）：Gas與交易手續費背后的經濟機制_GAS:PRI

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又是激動人心的一刻，我們再次推出關于以太坊黃皮書的博文了！在這篇文章中，我們會學到更多關于Gas和支付的以太坊相關知識，了解以太坊背后的經濟學理論，以及解釋為什么手續費在以太坊生態系中如此重要。

讀完這篇博文，你就會知道為什么交易成本被稱為Gas，明白gasPrice與gasLimit之間的區別，也能了解礦工節點選擇待打包交易的策略。

本文是以太坊解析系列的第三篇文章。

介紹

我剛開始學習以太坊時，最先碰到的困惑就和交易手續費有關。我的疑惑是，“如果我可以免費獲得與Dapp相同的服務，為什么還要花錢用Dapp？”——很快地，我就意識到自己很傻很天真。

計算是有成本的——我不是指花在購買筆記本和平板電腦上的開銷，而是指運行虛擬機、數據存儲、信息處理等等服務的成本。今時今日，我們都非常習慣免費的服務，卻常常忘了一個關鍵點：有人在為這些服務買單！你正在免費使用的Gmail或Yahoo郵箱，如果要使整個服務保持正常運行，郵件提供商就要為服務器、數據存儲，及基礎設施買單。如果你有Facebook或Instagram賬號，那你肯定知道，在云端處理、安全存儲你所上傳的照片都需要成本。所以現在的免費服務和Dapp的付費服務，唯一的區別只是買單的人的不同。

數據/機器智能美學先驅Refik Anadol推出解讀量子物理的藝術NFT:金色財經報道，根據德國知名畫廊“國王畫廊”（K?NIG GALERIE）披露，媒體藝術家、導演和數據/機器智能美學先驅Refik Anadol在misa.art平臺上已售出1000 NFT，這些NFT是Refik Anadol系列作品《QUANTUM MEMORIES : NOISE》的一部分，Refik Anadol使用 Google Quantum AI量子計算研究數據和算法來探索平行世界的可能性，并開發了一種定制的程序相干噪聲實現，利用超越經典測量的計算surflets（Surflets：包含平滑不連續性的多維函數的稀疏表示）。這件作品的靈感來自于量子物理學中的多世界解釋，并對其進行了推測——該理論認為有許多平行世界與我們自己的空間和時間存在于相同的時空。[2021/9/27 17:08:54]

現在，我們將以太坊網絡試想成一部巨大的計算機，能夠實現運算及讀寫數據。這與放在你自己家里的計算機不同，這部巨型計算機由所有人所共有，只要有以太坊賬戶，任何人都能與整個平臺進行交互，像是轉移以太幣、部署智能合約等等。但囿于分布式系統的原生限制，“誰來為這些服務買單”的問題就比較難回答了。

Velo實驗室副董事Beam：解讀Velo收購Interstellar背后布局:金色財經報道，3月17日下午16:00，金色財經與歐易OKEx聯合舉辦“金色財經對話Beam：解讀Velo收購Interstellar背后布局“,邀請Velo 實驗室副董事長 Tridbodi Arunanondchai（Beam）作為嘉賓講述背后故事。

在直播中，Beam表示，Velo的目標是建立一個賦能傳統銀行商業并將其與最新的中心化和去中心化商業相鏈接的橋梁。

在談及本次收購的原因時，Beam解釋道，Velo與Stellar有著共同的目標和愿景，并且雙方在能力上互相補充互相賦能。Interstellar團隊在提供更快、更低廉以及更穩定的給予Stellar網絡的跨境支付方案中有著極深厚的經驗。因此彼此的融合是一個非常自然的選擇。這次合并將使其成為行業里更強、更有影響力的團隊。[2021/3/18 18:56:33]

Gas

Gas是以太坊中所有計算量的計價單位，以太坊正是使用Gas來解決“誰為服務買單”的問題。你想要轉賬給另一個以太坊賬戶嗎？你想要部署智能合約來存儲手機通訊錄嗎？沒問題，請先支付Gas。

動態 | 比特幣COT持倉周報解讀：Asset Manager賬戶空頭持倉為0 短期維持看多判斷:美國商品期貨委員（CFTC）今日發布了截止5月7日的交易員持倉報告(COT)，報告顯示，芝加哥期貨交易所（Cboe）比特幣期貨持倉量共2607手，環比減少103手。杠桿基金多單226手，空單887手，凈空頭數量為661手。芝加哥商品交易所（CME）比特幣期貨持倉量為4388手，環比增加75手，杠桿基金多頭合約為1941手，空頭合約為2692手，凈空頭合約為751手。上周Ass..[2019/5/11]

這很容易讓人聯想到，汽車和燃油的關系：如果你想從A地開車到B地，一定要耗費部分燃油；同理，如果你想要在以太坊EVM上執行某些運算，也要支付Gas。車想要開得越遠，則需要越多燃油；想要在以太坊上進行越多計算，則要支付越多Gas。

我們可以在以太坊黃皮書的附錄G，找到每一種EVM運算對應所需要消耗的Gas數量；這些數值看起來很隨意，但其實背后是有道理的。一般來講，這些數值反映了執行運算的成本，和占用的永久存儲器資源。如果想要了解更詳細的Gas成本計算公式，可以查閱“以太坊1.0Gas成本表”。我不太確定它與最新采用的Gas消耗量是否一致，但至少能讓你對操作碼的Gas耗用量制定原則更有概念。

聲音 | 證券日報：應正視區塊鏈信息服務備案編號的作用 不可過度解讀:據證券日報4月2日報道，日前，國家互聯網信息辦公室官網發布公告，披露第一批共197個境內區塊鏈信息服務名稱及備案編號。值得注意的是，“備案編號”并不能看做是給區塊鏈披上合法的“黃馬甲”，應正確認識“備案編號”的作用。網信辦表示，備案僅是對主體區塊鏈信息服務相關情況的登記，不代表對其機構、產品和服務的認可，并強調，任何機構和個人不得用于任何商業目的。[2019/4/2]

從另一個角度來說，以太坊采取使用者付費的模式，能夠避免資源的濫用。一旦你必須為每種運算支付費用，你就會盡可能的將代碼寫得簡潔高效；Gas的存在還能阻止攻擊者通過無效運算，對以太坊網路進行泛洪攻擊。

gasPrice和gasLimit

現在我們明白了Gas，是時候談談Gas究竟要如何定價；先讓我們回到汽車和燃油的例子。

如果你的車子油箱容量為50升，裝滿這個油箱你要支付多少錢？這取決于加油站每升的油價對吧？以太坊中Gas的定價也是一樣的！如果你要執行的交易需要耗費10Gas，則你要支付的費用取決于每單位Gas的價格。

聲音 | 李少平解讀最高法“五五改革綱要”： 要推動區塊鏈存證等科技創新手段深度運用:據中國之聲《央廣新聞》消息，《最高人民法院關于深化人民法院司法體制綜合配套改革的意見》，即《人民法院第五個五年改革綱要（2019—2023）》今日發布。最高人民法院副院長李少平在對該文件進行解讀時表示，“五五改革綱要”在前期工作基礎上，提出要構建中國特色社會主義現代化智慧法院應用體系，不斷破解改革難題、提升司法效能。其中，要推動語音識別、圖文識別、語義識別、智能輔助辦案、區塊鏈存證、常見糾紛網上數據一體化處理等科技創新手段深度運用。[2019/2/27]

那我們怎么知道每單位Gas的價格是多少呢？有種誤導性的說法是：自己愛定多少就定多少。雖然從技術角度來講沒有錯，但要具體知道Gas的定價，我們需要更多知識作為鋪墊。

如果你讀過以太坊解析系列的上一篇文章，應該記得以太坊交易結構中，除了其他部分，還包含了?gasPrice?和?gasLimit。

gasPrice?表示交易發送方對每單位?Gas?愿意支付的價格，這意味著交易發送方可以自定義愿意支付的每單位Gas價格。假設一筆交易需要耗費10Gas，而我們愿意支付3Wei/Gas，則發送這筆交易的成本總價就是30Wei。

gasLimit表示交易發送方最多能接受多少Gas被用于執行此交易。因為有時候，你無法確切知道執行一筆交易要耗費多少Gas；又或是你的智能合約中，有永遠跳不出的死循環bug，假如沒有gasLimit，這會導致發送方的賬戶余額被誤消耗殆盡。gasLimit就是一種安全機制，防止有人因為錯誤估算或bug而把賬戶中所有以太幣消耗掉。

另一個有趣的點是，gasLimit可以被視為預付的Gas。當節點在驗證交易時，先將gasPrice乘gasLimit算出交易的固定成本。如果交易發送方的賬戶余額小于交易固定成本，則該交易視為無效。交易執行完之后，剩余的Gas會退回至發送方賬戶；當然，如果交易執行中Gas耗盡，則不會退回任何東西。這也能解釋為什么交易發送方總是將gasLimit設得高于預估的Gas量。

搞清楚這兩個參數的意思之后，你可能會想問：“為什么是交易發送方自行決定每單位Gas的價格”。如果你跑去最近的加油站告訴收銀員，“每升油我就愿意支付5分錢”；好一點的收銀員可能就一笑而過，而理智的收銀員可能會報警。所以想要了解設計機制，你需要知道礦工節點的工作以及手續費是什么。

礦工

區塊是包含一組交易集合的數據結構，而以太坊中的礦工節點負責創建鏈上的區塊。創建區塊的時候，礦工會從交易緩存池中選擇交易并開始出塊。

我現在不展開以太坊挖礦算法的細節，大家只需要記住挖礦是個昂貴的過程，所以如果挖礦沒有回報，那肯定沒有礦工愿意干！

在以太坊中，每當礦工成功創建一個區塊，就能獲得定額的出塊獎勵及引用叔塊的獎勵，同時還能獲得包含在這個區塊中的所有交易的手續費；所以交易中的gasPrice設置得越高，礦工就能得到越多交易手續費。如果你想要知道關于礦工獎勵的更多信息，請參考此處。

我們假設一個簡單的場景。Bob的賬戶里有200wei，John的賬戶里有100wei，他倆都想要發送一筆需要耗用90Gas的交易。

Bob設置gasLimit=100，gasPrice=2；John想將gasLimit設為200，但不幸的是他只有100wei，這樣設置會使得交易固定成本高于賬戶余額；所以John最終設gasLimit=100，gasPrice=1。

當進入選擇交易打包進塊的環節時，礦工傾向選擇手續費更高的交易。在我們的例子中，Bob的gasPrice比John的高兩倍；因為兩筆交易都需要90Gas，所以礦工選擇Bob的交易能獲得兩倍的手續費獎勵。

-礦工會選擇gasPrice最高的交易-

由交易發送方付費來獎勵礦工的機制，在以太坊中形成一種能自我調節的經濟體系。交易發送方千方百計想要降低交易成本，而礦工總是希望收益最大化，兩者形成一種平衡。作為交易發送方，如果你把gasPrice設得越高，意味著礦工越有動力打包你的交易，則你的交易能越早被裝進區塊。

有的礦工甚至會設置自己的gasPrice下限，直接忽略那些gasPrice小于下限的交易。

當發送交易時，我們很難知道當前有效的最小gasPrice是多少。這些工具能夠掃描整個以太坊網絡，算出當前其他交易的gasPrice均值，幫助發送方選擇能被礦工接受的合理gasPrice。

結論

從本文中，我們學到了就像汽車消耗燃油一樣，執行以太坊交易需要消耗Gas。希望本文能讓大家了解計算需要成本，以及為什么我們需要付費才能獲得以太坊的服務。

我們還探討了gasPrice和gasLimit的重要性；如果智能合約出現bug或估算錯誤，gasPrice能保護使用者避免平白損失以太幣。

再者，我們還研究了交易手續費背后的經濟機制，以及礦工如何選擇交易以達到收益最大化。現在我們知道如何調整gasPrice，讓自己發出的交易更吸引礦工，從而使得交易被更早打包。

下一篇博文我們會討論交易執行模型，這也是以太坊黃皮書中最復雜的部分所以我可能會將這部分內容拆分成數篇文章。請持續關注！

目前的系列文章大家還喜歡嗎？我很期待聽到你們的想法。如果你發現文中任何錯誤或是值得改進的地方，請如往常在評論中告訴我，我總是喜歡收到反饋:)

下期見！

原文鏈接:?https://www.lucassaldanha.com/ethereum-yellow-paper-walkthrough-3-7-gas-and-payment/作者:?LucasSaldanha翻譯&校對:?IANLIU&阿劍

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