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​区块链技术知识:以太坊交易的打包规则

2019-09-24 16:55:53来源:作者:云泽财富栏目:区块链技术人已围观

简介本篇区块链技术科普要带大家细看以太坊交易背后的知识与原理:在我们发出交易请求到出块上链期间发生了什么?为什么以太坊会拥堵?交易拥堵在技术上到底是发生了什么事?交易发送不

本篇区块链技术科普要带大家细看以太坊交易背后的知识与原理:

在我们发出交易请求到出块上链期间发生了什么?

为什么以太坊会拥堵?

交易拥堵在技术上到底是发生了什么事?

交易发送不出去要怎么办?

以上这些常见的问题都能在本篇文章中得到解答。

区块链技术科普

以太坊交易的本质

首先,大家应该都知道以太坊交易的本质:我给你 10 个以太币不是我真的把什么东西给了你,而是我向以太坊网络提出了更改余额状态的请求,让各个节点上纪录的你与我的 Ether Balance 进行更新。

以太坊交易之状态更新示意图

以太坊交易之状态更新示意图

然而,送出交易在技术上并不困难,区块链的重点是在于打包交易并出块的过程。如何验证、确认交易是否有效,让这笔交易顺利发生,并让各个节点即时更新以拥有相同的帐本,这样打包交易并出块的机制即「挖矿」。

以太坊交易送出至出块的流程

以太坊交易送出至出块流程 

以太坊交易送出至出块流程 

通过上图我们可以看出

在以太坊上一笔交易送出后经历的流程:

1.发送交易

2.私钥签名

3.交易发送至节点

4.节点间广播新接收交易

5.矿工打包交易并出块

交易送出之后,会被丢进一个「交易池」里,等待被矿工打包。

矿工从「交易池」中捞出未出块的交易来进行打包与出块。

因为每个区块有大小限制,比特币一个区块是1MB 的容量限制;以太坊的区块则是以 Gas 来计算,有 800 M Gas 的限制。若以一笔基础交易 21,000 Gas 来计算,一个以太坊区块可以容纳 380 笔交易。因此当「交易池」里的交易量大时,会有许多交易没办法即时被打包而滞留在池子中等待。

如何挑选要捞出哪些交易?

矿工节点可以自行设置参数,不过大多数矿工都是按造手续费的多寡排序,手续费高的会优先被打包出块;手续费低的则可能要等到天荒地老。

以太坊手续费计算公式:

以太坊交易手续费公式:Tx Fee(手续费)= Gas Used(燃料用量) * Gas Price(单位燃料价格)

由于 Gas Used 是由系统决定的,我们在发送交易时决定手续费多寡的决定性变因就是 Gas Price 了。下方我们以 Metamask 接口来做介绍:

Metamask发送交易的页面流程图

Metamask发送交易的页面流程图

在上图左方我们可以看到系统缺省有三个速度可以供选择,不过要更近一步设定,可以点「进阶选项」,便会进到上图右方的划面。

我们可以自行设定 Gas Price 及 调整交易的 Gas Limit。WEI 是以太坊上最小的单位(10^-18 Ether);GWEI 则是 1G 的 WEI(10^-9 Ether)。
图中的 Gas Price 设定为 10 GWEI;Gas Limit 为 21,000。因此:

10 GWEI(单位燃料价格)* 21,000(燃料用量)= 0.00021 Ether(手续费)

Gas Limit

若是要操作智慧合约等较繁复的功能,不太确定实际的 Gas Used,也可以把 Gas Limit 调高一些,被打包时只会收取实际 Gas Used 作为手续费,多给的 Gas 会退返回来。

不过由于以太坊区块有 800M 的大小限制,若把 Gas Limit 设太高,也可能产生塞不进区块中而滞留在「交易池」里的情况。

GWEI

至于要设多少 GWEI,我们可以到 ETH gas station上查看即时的「交易池」状况:

ETH GAS STATION 上的 Gas Price 建议

ETH GAS STATION 上的 Gas Price 建议

可以看到如果希望交易能尽快被确认,GWEI 可能要设到 20 以上,大约在 2 分钟内可以被确认完成(不过通常设到 FAST,应该 15~30 秒就会被确认了)。截图当下其实是偏拥堵的情形,通常 10 GWEI 左右就可以达到 FAST(<2 mins),现在却要 20 GWEI。

这边显示的 Gas Price 建议,其实就是「交易池」里的状况:池里有多少笔 pending 的交易、这些池里的交易给的手续费是多少。根据这些资讯依据来呈现设的 Gas Price 估计要多少个区块(时间)后才会被打包上链。

然而,许多人常遇到关于交易的问题:

我的交易怎么一直送不出去怎么办?

也许是 Gas Price 设太低,或是突然有大量交易湧入等各样的情况。这时其实有补救的方法:

加速交易

当交易由 Metamask 送出后,可以看到下方会有个「加速」的按钮,点进去后便可以再次设定 Gas Price,设定并重新送出交易后,就可以在底下的活动纪录看到手续费被提高了。

取消交易

除了能加速交易,其实也可以取消交易。方法便是点击等待处理的交易,展开后可以看到「取消」的按钮,点击并确认后 Metamask 会向节点发送取消交易的请求,并在确认取消后收取手续费。

若发现取消交易的请求 pending 有点久,其实在下方可以看到有「加速取消」的按钮,可以再进行进一步设定。

那麽,以上这些过程其实是发生了什么事,技术上如何做到的呢?

答案跟我们在 第一节谈到的 nonce 有关,做法是:

再发送一个同样 nonce 的交易

由于以太坊 nonce 的设计,会追踪每个地址所有交易的「序次」,也就是说每个 nonce 只会有一笔交易。

加速交易

因此加速交易便是我再发送一笔同个 nonce、同样内容的交易。因为提高了交易手续费,所以当同样 nonce 的两个交易都位于「交易池」中,后发的手续费较高的交易原则上会被优先打包出块。

因为每个 nonce 只能有一笔交易,先发的那笔手续费较低的交易永远不会被打包,于是便会被系统给丢弃,因而交易失败。

取消交易

取消交易其实也是类似的逻辑,做法是:

我再发送一笔给自己 0 Ether 的同 nonce 交易。由于这笔交易手续费较高,会优先被打包出块,让原交易被系统丢弃而交易失败,如此来达到取消交易的目的。

结论

1.交易送出后会被丢到一个交易池中等待被矿工打包,决定先后顺序的主要因子为单位 Gas Price(GWEI)给的多寡。

2.发送交易时可以到 ETH gas station参考即时的交易池状况再来决定要设多少 GWEI 以能在预期的时间内被打包上链。

3.若发现交易持续滞留在交易池中等待被处理,可以加速交易或取消交易。

综上所述,大家应该都对以太坊交易的背后逻辑与打包规则有更深一层的认识了。

Tags:​区块链技术   以太坊

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