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。

彭博社：ChatGPT已可解讀美聯儲聲明，并根據頭條新聞預測股價走勢:4月19日消息，在本月發表的兩篇新論文顯示，ChatGPT 已可解讀美聯儲聲明中的鷹派或鴿派立場，并可根據頭條新聞預測股價走勢。

ChatGPT 甚至能夠以一種類似于央行分析師的方式解釋其對美聯儲政策聲明的分類，后者也將語言解釋為該研究的人類基準。

同時，研究發現，ChatGPT 根據新聞標題預測的股價后續走勢與統計數據有關，表明該技術能夠正確分析消息的含義。

這兩篇新論文表明，ChatGPT 甚至可以在沒有經過專門培訓的情況下完成類似的任務。（彭博社）[2023/4/19 14:12:35]

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。

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。

觀點：柴犬相關Meme幣的上漲不可持續，無需過度解讀:金色財經報道，周一，Twitter將網頁LOGO圖標從藍鳥更改為DOGE狗狗頭像，狗狗幣（DOGE）的價格幾乎立即飆升，其他幾個以柴犬為主題的Meme幣也大幅上漲，整個板塊平均漲幅為14%。SHIB等大市值代幣漲幅達10%，而FLOKI、KISHU和BABYDOGE等小市值代幣漲幅達25%。此外，3月份上線的zkSync區塊鏈上的zkDoge和zkShib，漲幅高達100%。

然而，這種上漲不太可能長期持續，一些交易員警告稱，這種走勢并不預示著更廣泛的趨勢。

加密貨幣交易公司Flowdesk首席執行官Guilhem Chaumont表示：“我們不認為這預示著一場長期牛市。恰恰相反，加密市場的上升趨勢是有規律的，首先是比特幣經歷牛市，然后是主要的山寨幣，最后是市值較小的代幣。[2023/4/6 13:48:07]

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。

動態 | 西秀區干部大講堂專題解讀區塊鏈:12月3日，2019年第六期西秀干部大講堂在西秀文化中心開講，邀請中誠區塊鏈研究院副院長、中國金融培訓中心專家講師、國家信息工程研究院專家講師馬強，為全區廣大干部職工專題解讀了區塊鏈相關內容。

講座上，主講人從什么是區塊鏈、區塊鏈核心技術的突破與發展、區塊鏈在各個行業的典型應用、區塊鏈在政務服務和政務監管中的典型應用、探索使用區塊鏈賦能誠信建設、政府部門如何有效參與和監管企業區塊鏈應用等方面，給大家做了詳細的講解，詳細介紹區塊鏈的發展歷程及所帶來的經濟效益，并就區塊鏈的現狀和未來進行具體的分析展望，還與現場的參會人員進行了互動解答。

通過這次講座，大家對區塊鏈在建設網絡強國、發展數字經濟、助力經濟社會發展等方面的作用，有了較為全面的認識，也為今后西秀區在提高運用和管理區塊鏈技術能力、加速推進以信息技術帶動全區經濟高質量發展奠定了一定的基礎。（西秀區委宣傳部）[2019/12/6]

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。

動態 | 加密資產機構加大對軟件開發商投入，以通過算法解讀市場情緒:據cointelegraph消息，隨著近期比特幣波動性的加劇，加密資產管理公司和對沖基金正在加大對軟件開發商的投入，以通過算法研究解讀市場情緒。幫助他們解釋和利用市場情緒信號，獲得更高的收益。[2019/7/17]

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。

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。

動態 | 區塊鏈技術助力共建中國人群基因變異解讀標準數據庫發布:據央廣網消息，5月27日，“區塊鏈技術助力共建中國人群基因變異解讀標準數據庫”在2019數博會“生命大數據高峰論壇”上發布。華大集團大數據中心副主任楊夢表示，數據庫的建立必須滿足可公開、可溯源、不可篡改、迭代更新、臨床信息溯源、符合倫理法規等條件，而利用區塊鏈技術可以實現賬本公開、所有歷史信息留痕、哈希摘要上鏈、分布式共識、私有數據存證、細顆粒度權限控制等。[2019/5/28]

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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