以太坊的交易

以太坊的交易最直觀解釋：從外部賬戶發送到區塊鏈上的另一個賬戶的消息和簽名的數據包。

包含如下內容：

  • 發送者的簽名

  • 接收的地址

  • 轉移的數字貨幣數量等內容

以太坊上的交易都是需要支付費用，和比特幣以比特幣來支付一定的交易費用不同，以太坊上固定了這個環節，那麼這個間接理解是以太坊的一種安全防範錯誤，防止了大量的無意義的交易，保證一定的安全性，特別是智能合約的創建、執行、調用都需要消耗費用，那麼也保證了整個系統的穩定性，防止了一些鏈上無意義的惡意行爲。

交易手續費

以太坊的核心是EVM，以太坊虛擬機，那麼在EVM中執行的字節碼都是要支付費用。也就是經常看到的Gas、Gas limit、Gas Price這幾個概念。

  • Gas：字面理解就是汽油，以太坊和日常的汽車一樣需要Gas才能運行。Gas是一筆交易過程中計算消耗的基本單位。有一個列表可以直觀看到在以太坊中操作的Gas消耗量：

操作 Gas消耗 具體內容
step 1 執行週期的默認費用。
stop 0 終止操作是免費的。
suicide 0 智能合約賬戶的內部數據存儲空間，當合約賬戶調用suicide()方法時，該值將被置爲null。
sha3 20 加解密
sload 20 在固定的存儲器中去獲取
sstore 100 輸入到固定的存儲器中
balance 20 賬戶餘額
create 100 創建合約
call 20 初始化一個只讀調用
memory 1 擴充內存額外支付的費用
txdata 5 交易過程中數據或者編碼的每一個字節的消耗
transaction 500 交易費用
contract creation 53000 homestead中目前從21000調整到53000

所以有些公司或者個人覺得區塊鏈技術去中介化，不需要中心服務器，這種開發模式是比較便宜的，但是事實上區塊鏈的開發不比之前的那些傳統軟件開發來的便宜。

  • Gas Price：字面理解汽油價格，這個就像你去加油站，95#汽油今天是什麼價格。一個Gas Price就是單價，那麼你的交易費用=Gas*Gas Price，然後以以太幣來ether來支出。當然你覺得我不想支付費用，你可以設置Gas Price爲0，但是選擇權在礦工手中，礦工有權選擇收納交易和收取費用，那麼最簡單的想想很難讓一個礦工去接收一個價格很低的交易吧。另外提一句，以太坊默認的Gas Price是1wei。

  • Gas Limit：字面理解就是Gas的限制，限制是必要的，沒有限制就沒有約束。這個Gas Limit是有兩個意思的。首先針對單個交易，那麼這個表示交易的發起者他願意支付最多是多少Gas，這個交易發起者在發起交易的時候需要設置好。還有一個是針對區塊的Gas Limit，一個單獨的區塊也有Gas的限制。

假設幾個場景來說明Gas的使用：

  • 用戶設置Gas Limit，那麼在交易過程中，如果你的實際消耗的Gas used < Gas Limit，那麼礦工只會收取你實際消耗的Gas used。在交易結束後返回 Gas Limit-Gas Used。

  • 用戶設置Gas Limit，那麼交易過程中，如果你的實際消耗的Gas used > Gas Limit，那麼礦工肯定發現你的Gas不足，這個交易就無法執行完成，這個之後會回滾到執行之前的狀態，這個時候礦工會收取Gas Price*Gas Limit。

  • 區塊的Gas Limit，區塊中有一個Gas上限，收納的交易會出現不同的用戶指定的Gas Limit。那麼礦工就會根據區塊限制的Gas Limit來選擇，“合理”選擇打包交易。

具體交易

以太坊上交易可以是簡單的以太幣的轉移，同時也可以是智能合約的代碼消息。列個表格看下交易的具體內容：

代碼 內容
from 交易發起者的地址、不能爲空，源頭都沒有不合理。
to 交易接收者的地址（這個可以爲空，空的時候就表示是一個合約的創建）
value 轉移的以太幣數量
data 數據字段。這個字段存在的時候表示的是，交易是一個創建或者是一個調用智能合約的交易
Gas Limit 字面理解就是Gas的限制，限制是必要的，沒有限制就沒有約束。這個Gas Limit是有兩個意思的。首先針對單個交易，那麼這個表示交易的發起者他願意支付最多是多少Gas，這個交易發起者在發起交易的時候需要設置好。還有一個是針對區塊的Gas Limit，一個單獨的區塊也有Gas的限制。
Gas Price 一個Gas Price就是單價，那麼你的交易費用=Gas*Gas Price，然後以以太幣來ether來支出。以太坊默認的Gas Price是1wei。
nonce 用於區別用戶發出交易的標識。
hash 交易ID，是由上述的信息生成的一個hash值
r、s、v 交易簽名的三部分，交易發起者的私鑰對hash簽名生成。

交易分三種類型

  • 轉賬：簡單明瞭的以太坊上的以太幣的轉移，就和比特幣類似，A向B轉移一定數量的以太幣。這種交易包含：交易發起者、接收者、value的數量，其餘類似Gas Limit、hash、nonce都會默認生成。所以你會看到一段代碼：

web3.eth.sendTransaction({ from: "交易發起者地址", to：“交易接收者地址”, value: 數量});

  • 智能合約創建：創建智能合約就是把智能合約部署到區塊鏈上，那麼這個時候to是一個空的字段。data字段則是初始化合約的代碼。所以看到代碼：

web3.eth.sendTransaction({ from: "交易發起者地址", data: "contract binary code"});

  • 智能合約執行：合約創建部署在區塊鏈上，那麼執行就是會加上to字段到要智能合約執行的地址，然後data字段來指定調用的方法和參數的傳遞，所以看到代碼：

web3.eth.sendTransaction({ from: "交易發起者地址", to：“合約執行者地址”, data：“調用的方法和參數的傳遞”});

以上大致就是交易的類型。

交易的確認

和比特幣一樣，以太坊的交易需要後續區塊確認後，節點同步後、才能確認。簡單理解就是多挖出一些區塊來，通過驗證後這一筆交易纔算確認，以太坊時常會出現擁堵的情況，所以有時候需要等待確認。

轉賬、合約交易流轉

首先交易發起者A發起一筆轉賬交易，那麼發送的格式如下：

代碼 具體內容
from 交易發起者的地址
to 交易接收者的地址
value 轉移的以太幣數量
Gas Gas的量
Gas Price Gas的單價
data 發送給接收者的消息
nonce 交易編號

節點驗證：

以太坊網絡中會有節點收到A發送出來的消息，那麼會去檢查這個消息格式時候有效，然後計算Gas Limit。這個時候回去驗證A的以太坊餘額，如果餘額不足，那麼就返回錯誤，不予處理。一旦A發送的消息通過了節點的驗證，那麼節點就會把這個交易放到交易存儲池中。並廣播到區塊鏈網絡。

礦工驗證：

那麼寫入區塊鏈必須要礦工打包，礦工在接收到A發出的交易，會和其他交易一塊打包，普通轉賬交易打包即可，那麼合約調用的交易則需要在礦工本地的EVM上去執行調用的合約代碼，代碼執行過程中檢查Gas的消耗。一旦Gas消耗完了，那麼就回滾，如果Gas足夠那麼返回多餘的Gas。並廣播到區塊鏈網絡。

其餘節點：

重複節點驗證步驟，然後合約也會在本地EVM上執行驗證。通過驗證後同步區塊鏈。

創建智能合約交易

首先還是發起者A發起一個創建智能合約的交易請求。格式如下：

代碼 具體內容
from 交易發起者的地址
to 0
value 轉移的以太幣數量
Gas Gas的量
Gas Price Gas的單價
data 合約代碼
nonce 交易編號

節點驗證：

以太坊網絡中會有節點收到A發送出來的消息，檢查交易是否有效，格式是否正確，驗證交易簽名。計算Gas，確定下發起者的地址，然後查詢A賬戶以太幣的餘額。如果餘額不足，那麼就返回錯誤，不予處理。一旦A發送的消息通過了節點的驗證，那麼節點就會把這個交易放到交易存儲池中。並廣播到區塊鏈網絡。

礦工驗證：

礦工將交易打包，那麼會根據交易費用和合約代碼，來創建合約賬戶，在賬戶的空間中部署合約。這裏說下合約地址（智能合約賬戶的地址是有發起者的地址和交易的隨機數作爲輸入，然後通過加密算法生成）。交易確認後會把智能合約的地址返回給A。且廣播到區塊鏈網絡。

其餘節點：

重複節點驗證步驟，驗證區塊，在節點的內存池中更新A的智能合約交易，同步區塊鏈，且智能合約部署在自己本地的區塊鏈中。

以太坊交易及流轉

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