GAS:科普：解讀以太坊黃皮書（3/7）_ASP

編者按：本文來自以太坊愛好者，作者：LucasSaldanha，翻譯&校對：IANLIU&阿劍，Odaily星球日報經授權轉載。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。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

人大附中物理老師李永樂科普拜占庭將軍問題和區塊鏈:5月14日，人大附中物理老師、科普視頻網紅李永樂在其公眾號發布視頻《拜占庭將軍問題是什么？區塊鏈如何防范惡意節點？》。李永樂老師在視頻中對拜占庭將軍問題和區塊鏈進行了講解，他表示，拜占庭將軍問題本質上指的是，在分布式計算機網絡中，如果存在故障和惡意節點，是否能夠保持正常節點的網絡一致性問題。在近40年的時間里，人們提出了許多方案解決這一問題，稱為拜占庭容錯法。例如蘭波特自己提出了口頭協議、書面協議法，后來有人提出了實用拜占庭容錯PBFT算法，在2008年，中本聰發明比特幣后，人們又設想了通過區塊鏈的方法解決這一問題。區塊鏈通過算力證明來保持賬本的一致性，也就是必須計算數學題，才能得到記賬的權力，其他人對這個記賬結果進行驗證，如果是對的，就認可你的結果。與拜占庭問題比起來，就增加了叛徒的成本。[2020/5/14]

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。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

動態 | 區塊鏈技術入選科普雜志《科學美國人》2019十大突破性技術榜單:據新浪網今日新聞報道，美國科普雜志《科學美國人》公布 2019 十大突破性技術榜單。區塊鏈技術因在保障食品安全中的作用而上榜。 入選榜單具體原因：區塊鏈技術的發展應用將顯著改善食品污染源數據追蹤的困境。利用區塊鏈云端系統，食品制造商可以依次在計算機儲存各類過程的信息。[2019/9/29]

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。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

動態 | 浙江衛視節目科普支付寶區塊鏈防偽溯源產品:昨日，在浙江衛視播出的科普綜藝欄目《智造將來》現場，支付寶首次展示了支付寶區塊鏈防偽溯源產品，以接地氣的方式公開向大眾展示區塊鏈在生活中的應用。[2019/3/4]

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。

聲音 | 火星人朋友圈科普RAM:火星人在朋友圈發文稱，“什么是RAM？簡單來說就是EOS這個國家的土地，所有的經濟行為都離不開土地。只要EOS的BP們能投票形成一個穩定的供給預期，并且不改變目前的Bancor算法，那么RAM后續的價格有可能會像北上廣深的房價走勢。房價下跌不行，房價過快上漲也不行，EOS的生態越來越像某國了，真有意思。”[2018/7/6]

-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

科普時報：區塊鏈與云計算長期發展目標不謀而合:據《科普時報》今日報道，區塊鏈與云計算兩項技術的結合，從宏觀上來說，一方面，利用云計算已有的基礎服務設施或根據實際需求做相應改變，實現開發應用流程加速，滿足未來區塊鏈生態系統中初創企業、學術機構、開源機構、聯盟和金融等機構對區塊鏈應用的需求。另一方面，對于云計算來說，“可信、可靠、可控制”被認為是云計算發展必須要翻越的“三座山”，而區塊鏈技術以去中心化、匿名性，以及數據不可篡改為主要特征，與云計算長期發展目標不謀而合。[2018/5/4]

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！

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