解讀以太坊黃皮書（三）：Gas與交易手續費背后的經濟機制_以太坊

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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。

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]

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。

動態 | BafeEx解讀：歐洲央行對歐元穩定幣態度較為樂觀:1月3日，歐洲央行市場基礎設施和支付總監Ulrich Bindseil發布了央行歐元穩定幣CBDC工作總結。BafeEx交易所分析師Zoy表示，從文章來看，歐洲央行對歐元穩定幣CBDC持較為樂觀的態度，注意不是極度樂觀。歐洲央行主要擔心：1.金融脫媒（Disintermediation），儲戶和機構通過這種方式藏匿和轉移歐元資產，規避歐洲央行監管；2.無法應對危機時期的銀行的系統性建導（Facilitation）問題，即CBDC相對來說更難被央行調控。BafeEx分析師Zoy強調，CBDC的雙層利率系統也許可以應對上述兩個問題，CBDC得以順利發行的可能性在逐漸提高。[2020/1/4]

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。

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。

楊東教授解讀：央行開展對虛擬貨幣的清理整頓，切實保護金融消費者始終是基礎:楊東教授發文稱，當前虛擬貨幣交易存在一定風險與亂象，而投資者是風險的主要承擔者，因為區塊鏈技術應用于金融業態在包裝和銷售小額化金融資產的同時，也將金融風險擴散到了廣大小微投融資者之間。但值得注意的是，投資者是區塊鏈應用于金融業態的重要基礎，金融科技必然回歸到投資者保護。[2018/3/31]

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。

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

尹振濤解讀數字貨幣政策：對數字貨幣的監管還可以更嚴厲:中國社會科學院金融研究所法與金融研究室副主任尹振濤認為：對數字貨幣的定位不明確，各國對數字貨幣的監管都在同一起跑線上；各國的監管差異體現了背后的經濟博弈；從效果上看，當前國內監管做的還不夠，在某些領域，我們還可以更嚴一點；禁止ICO不應是阻礙區塊鏈發展的借口；數字貨幣交易被禁止，風險仍留在國內；未來各國的監管會漸趨一致。[2018/3/22]

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。

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。

趙長鵬解讀釣魚網站運作方式:幣安創始人趙長鵬再發推文，剖析了釣魚網站運作方式，他首先配圖指出釣魚網站的域名中兩個字母下方比正確地址多了兩個點。他還表示，用戶在釣魚網站登錄后跳轉到真的幣安。此外一旦登錄后，用戶就不能再進入釣魚網站，而是自動跳轉到幣安（即使登出賬號后）。[2018/3/8]

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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