THE:解读以太坊黄皮书（三）：Gas与交易手续费背后的经济机制_Casper

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解读以太坊黄皮书解读以太坊黄皮书

又是激动人心的一刻，我们再次推出关于以太坊黄皮书的博文了！在这篇文章中，我们会学到更多关于Gas和支付的以太坊相关知识，了解以太坊背后的经济学理论，以及解释为什么手续费在以太坊生态系中如此重要。

读完这篇博文，你就会知道为什么交易成本被称为Gas，明白gasPrice与gasLimit之间的区别，也能了解矿工节点选择待打包交易的策略。

本文是以太坊解析系列的第三篇文章。

介绍

我刚开始学习以太坊时，最先碰到的困惑就和交易手续费有关。我的疑惑是，“如果我可以免费获得与Dapp相同的服务，为什么还要花钱用Dapp？”——很快地，我就意识到自己很傻很天真。

计算是有成本的——我不是指花在购买笔记本和平板电脑上的开销，而是指运行虚拟机、数据存储、信息处理等等服务的成本。今时今日，我们都非常习惯免费的服务，却常常忘了一个关键点：有人在为这些服务买单！你正在免费使用的Gmail或Yahoo邮箱，如果要使整个服务保持正常运行，邮件提供商就要为服务器、数据存储，及基础设施买单。如果你有Facebook或Instagram账号，那你肯定知道，在云端处理、安全存储你所上传的照片都需要成本。所以现在的免费服务和Dapp的付费服务，唯一的区别只是买单的人的不同。

声音 | 摩根溪创始人称Visa和万事达退出Libra是压力过大:摩根溪创始人Anthony Pompliano刚刚发推，针对Visa和万事达退出Libra项目一事称，Visa和万事达刚刚退出Libra协会。压力太大，企业难以应对。比特币的去中心化、无领导模式是一种非主权的全球数字货币取得成功的唯一途径。[2019/10/12]

现在，我们将以太坊网络试想成一部巨大的计算机，能够实现运算及读写数据。这与放在你自己家里的计算机不同，这部巨型计算机由所有人所共有，只要有以太坊账户，任何人都能与整个平台进行交互，像是转移以太币、部署智能合约等等。但囿于分布式系统的原生限制，“谁来为这些服务买单”的问题就比较难回答了。

Gas

Gas是以太坊中所有计算量的计价单位，以太坊正是使用Gas来解决“谁为服务买单”的问题。你想要转账给另一个以太坊账户吗？你想要部署智能合约来存储手机通讯录吗？没问题，请先支付Gas。

这很容易让人联想到，汽车和燃油的关系：如果你想从A地开车到B地，一定要耗费部分燃油；同理，如果你想要在以太坊EVM上执行某些运算，也要支付Gas。车想要开得越远，则需要越多燃油；想要在以太坊上进行越多计算，则要支付越多Gas。

声音 | Libra协会COO：我们向央行保证不打算创造货币，不是在做银行的工作:Libra协会常务董事兼首席运营官Bertrand Perez在接受Les Echos采访时表示，Libra协会目前共有28个成员，明年的目标是100个成员。目前我们正在完成章程的发展，可能会在未来几周内完成，具体的选择标准将根据公司活动领域（非政府组织、商业公司、区块链组织）来选择，一旦章程得到确认，我们将要求协会成员必须为我们的开发提供资金 ，每个成员必须提供至少1000万美元。在回答关于如何投资储备以及储备量的问题时，其表示该储备将投资于这些国家的一篮子货币和短期的政府债务（不到一年），还将与十几家银行合作，以保护储备金融资产。此外，其还表示，我们向央行保证我们不打算创造货币，不是在做银行的工作。[2019/9/13]

我们可以在以太坊黄皮书的附录G，找到每一种EVM运算对应所需要消耗的Gas数量；这些数值看起来很随意，但其实背后是有道理的。一般来讲，这些数值反映了执行运算的成本，和占用的永久存储器资源。如果想要了解更详细的Gas成本计算公式，可以查阅“以太坊1.0Gas成本表”。我不太确定它与最新采用的Gas消耗量是否一致，但至少能让你对操作码的Gas耗用量制定原则更有概念。

分析 | 主动应对Libra挑战，捍卫数字主权:通证通研究院发布点评报告《决战数字边疆：权威解读即将发行的央行数字货币——区块链事件点评0811》。报告认为，CBDC筹划已久，央行在当前时点宣布CBDC“呼之欲出”正是主动应对Libra挑战的表现。中国CBDC的推出至少在以下三个方面具有重要意义：捍卫数字主权；提供新的货币政策工具，提升货币政策有效性；促进人民币国际化。2019年尤其是Libra白皮书发布后各国CBDC研发有加速趋势，作为世界上主要的经济体之一，中国推出CBDC意义非凡，围绕数字货币的数字大战已然是一触即发，中国CBDC的加速推出或打响各国捍卫数字主权的第一，并且在这场没有硝烟的战争中抢占一定先机。[2019/8/12]

从另一个角度来说，以太坊采取使用者付费的模式，能够避免资源的滥用。一旦你必须为每种运算支付费用，你就会尽可能的将代码写得简洁高效；Gas的存在还能阻止攻击者通过无效运算，对以太坊网路进行泛洪攻击。

gasPrice和gasLimit

现在我们明白了Gas，是时候谈谈Gas究竟要如何定价；先让我们回到汽车和燃油的例子。

声音 | 彭博社：Facebook仍未确认谁能使用Libra:Theblock援引彭博社报道称，目前仍不确定谁能够使用Libra，Facebook Calibra负责人马库斯表示现在Facebook还没有制定相关细节和政策。而美国众议员Sean Duffy表示，美元不歧视任何人，每个人都可以使用，这说明Facebook的社会标准态度有问题，而且禁止人们违反政策。事实上，由于违反相关政策，Facebook已经禁止一些人使用其平台了。[2019/7/19]

如果你的车子油箱容量为50升，装满这个油箱你要支付多少钱？这取决于加油站每升的油价对吧？以太坊中Gas的定价也是一样的！如果你要执行的交易需要耗费10Gas，则你要支付的费用取决于每单位Gas的价格。

那我们怎么知道每单位Gas的价格是多少呢？有种误导性的说法是：自己爱定多少就定多少。虽然从技术角度来讲没有错，但要具体知道Gas的定价，我们需要更多知识作为铺垫。

如果你读过以太坊解析系列的上一篇文章，应该记得以太坊交易结构中，除了其他部分，还包含了?gasPrice?和?gasLimit。

分析 | Libra难过信任和监管两重关:关于Facebook的加密货币Libra，分析人士认为，由于全球对加密货币的监管路径尚不清晰，加之Facebook自身存在信任漏洞，令Libra面临考验和监管障碍。Libra让全球政策制定者和市场人士重新开始聚焦加密货币监管问题。随着人们对加密货币的认知和接受度日益加深，全球监管者尽快出台清晰的加密货币监管规则已迫在眉睫。（新华网）[2019/7/17]

gasPrice?表示交易发送方对每单位?Gas?愿意支付的价格，这意味着交易发送方可以自定义愿意支付的每单位Gas价格。假设一笔交易需要耗费10Gas，而我们愿意支付3Wei/Gas，则发送这笔交易的成本总价就是30Wei。

gasLimit表示交易发送方最多能接受多少Gas被用于执行此交易。因为有时候，你无法确切知道执行一笔交易要耗费多少Gas；又或是你的智能合约中，有永远跳不出的死循环bug，假如没有gasLimit，这会导致发送方的账户余额被误消耗殆尽。gasLimit就是一种安全机制，防止有人因为错误估算或bug而把账户中所有以太币消耗掉。

另一个有趣的点是，gasLimit可以被视为预付的Gas。当节点在验证交易时，先将gasPrice乘gasLimit算出交易的固定成本。如果交易发送方的账户余额小于交易固定成本，则该交易视为无效。交易执行完之后，剩余的Gas会退回至发送方账户；当然，如果交易执行中Gas耗尽，则不会退回任何东西。这也能解释为什么交易发送方总是将gasLimit设得高于预估的Gas量。

搞清楚这两个参数的意思之后，你可能会想问：“为什么是交易发送方自行决定每单位Gas的价格”。如果你跑去最近的加油站告诉收银员，“每升油我就愿意支付5分钱”；好一点的收银员可能就一笑而过，而理智的收银员可能会报警。所以想要了解设计机制，你需要知道矿工节点的工作以及手续费是什么。

矿工

区块是包含一组交易集合的数据结构，而以太坊中的矿工节点负责创建链上的区块。创建区块的时候，矿工会从交易缓存池中选择交易并开始出块。

我现在不展开以太坊挖矿算法的细节，大家只需要记住挖矿是个昂贵的过程，所以如果挖矿没有回报，那肯定没有矿工愿意干！

在以太坊中，每当矿工成功创建一个区块，就能获得定额的出块奖励及引用叔块的奖励，同时还能获得包含在这个区块中的所有交易的手续费；所以交易中的gasPrice设置得越高，矿工就能得到越多交易手续费。如果你想要知道关于矿工奖励的更多信息，请参考此处。

我们假设一个简单的场景。Bob的账户里有200wei，John的账户里有100wei，他俩都想要发送一笔需要耗用90Gas的交易。

Bob设置gasLimit=100，gasPrice=2；John想将gasLimit设为200，但不幸的是他只有100wei，这样设置会使得交易固定成本高于账户余额；所以John最终设gasLimit=100，gasPrice=1。

当进入选择交易打包进块的环节时，矿工倾向选择手续费更高的交易。在我们的例子中，Bob的gasPrice比John的高两倍；因为两笔交易都需要90Gas，所以矿工选择Bob的交易能获得两倍的手续费奖励。

-矿工会选择gasPrice最高的交易-

由交易发送方付费来奖励矿工的机制，在以太坊中形成一种能自我调节的经济体系。交易发送方千方百计想要降低交易成本，而矿工总是希望收益最大化，两者形成一种平衡。作为交易发送方，如果你把gasPrice设得越高，意味着矿工越有动力打包你的交易，则你的交易能越早被装进区块。

有的矿工甚至会设置自己的gasPrice下限，直接忽略那些gasPrice小于下限的交易。

当发送交易时，我们很难知道当前有效的最小gasPrice是多少。这些工具能够扫描整个以太坊网络，算出当前其他交易的gasPrice均值，帮助发送方选择能被矿工接受的合理gasPrice。

结论

从本文中，我们学到了就像汽车消耗燃油一样，执行以太坊交易需要消耗Gas。希望本文能让大家了解计算需要成本，以及为什么我们需要付费才能获得以太坊的服务。

我们还探讨了gasPrice和gasLimit的重要性；如果智能合约出现bug或估算错误，gasPrice能保护使用者避免平白损失以太币。

再者，我们还研究了交易手续费背后的经济机制，以及矿工如何选择交易以达到收益最大化。现在我们知道如何调整gasPrice，让自己发出的交易更吸引矿工，从而使得交易被更早打包。

下一篇博文我们会讨论交易执行模型，这也是以太坊黄皮书中最复杂的部分所以我可能会将这部分内容拆分成数篇文章。请持续关注！

目前的系列文章大家还喜欢吗？我很期待听到你们的想法。如果你发现文中任何错误或是值得改进的地方，请如往常在评论中告诉我，我总是喜欢收到反馈:)

下期见！

原文链接:?https://www.lucassaldanha.com/ethereum-yellow-paper-walkthrough-3-7-gas-and-payment/作者:?LucasSaldanha翻译&校对:?IANLIU&阿剑

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