以太坊中交易手续费（Gas）及交易流程详解

众所周知，当一辆汽车要行驶时，必须要给其加油才能跑，那同样的，一个网络要平稳运行也需要对应的“燃料”。以太坊是区块链的网络，以太(ETH)则是网络的燃料。当您转账、发布智能合约或在区块链上执行任何其他操作时，您必须为该交易付费。以太坊上的交易都是需要支付费用，和比特币以比特币来支付一定的交易费用不同，以太坊上固定了这个环节，那么这个间接理解是以太坊的一种安全防范错误，防止了大量的无意义的交易，保证一定的安全性，特别是智能合约的创建、执行、调用都需要消耗费用，那么也保证了整个系统的稳定性，防止了一些链上无意义的恶意行为。

以太坊交易手续费

以太坊的核心是EVM，以太坊虚拟机，那么在EVM中执行的字节码都是要支付费用。也就是经常看到的Gas、Gas limit、Gas Price这几个概念。

Gas：字面理解就是汽油，以太坊和日常的汽车一样需要Gas才能运行。Gas是一笔交易过程中计算消耗的基本单位。有一个列表可以直观看到在以太坊中操作的Gas消耗量：

操作	Gas消耗	具体内容
step	1	执行周期的默认费用。
stop	0	终止操作是免费的。
suicide	0	智能合约账户的内部数据存储空间，当合约账户调用suicide()方法时，该值将被置为null。
sha3	20	加解密
sload	20	在固定的存储器中去获取
sstore	100	输入到固定的存储器中
balance	20	账户余额
create	100	创建合约
call	20	初始化一个只读调用
memory	1	扩充内存额外支付的费用
txdata	5	交易过程中数据或者编码的每一个字节的消耗
transaction	500	交易费用
contract creation	53000	homestead中目前从21000调整到53000

所以有些公司或者个人觉得区块链技术去中介化，不需要中心服务器，这种开发模式是比较便宜的，但是事实上区块链的开发不比之前的那些传统软件开发来的便宜。

Gas Price：字面理解汽油价格，这个就像你去加油站，95#汽油今天是什么价格。一个Gas Price就是单价，那么你的交易费用=Gas*Gas Price，然后以以太币来ether来支出。当然你觉得我不想支付费用，你可以设置Gas Price为0，但是选择权在矿工手中，矿工有权选择收纳交易和收取费用，那么最简单的想想很难让一个矿工去接收一个价格很低的交易吧。另外提一句，以太坊默认的Gas Price是1wei。

Gas Limit：字面理解就是Gas的限制，限制是必要的，没有限制就没有约束。这个Gas Limit是有两个意思的。首先针对单个交易，那么这个表示交易的发起者他愿意支付最多是多少Gas，这个交易发起者在发起交易的时候需要设置好。还有一个是针对区块的Gas Limit，一个单独的区块也有Gas的限制。

假设几个场景来说明Gas的使用：

用户设置Gas Limit，那么在交易过程中，如果你的实际消耗的Gas used < Gas Limit，那么矿工只会收取你实际消耗的Gas used。在交易结束后返回 Gas Limit-Gas Used。

用户设置Gas Limit，那么交易过程中，如果你的实际消耗的Gas used > Gas Limit，那么矿工肯定发现你的Gas不足，这个交易就无法执行完成，这个之后会回滚到执行之前的状态，这个时候矿工会收取Gas Price*Gas Limit。

区块的Gas Limit，区块中有一个Gas上限，收纳的交易会出现不同的用户指定的Gas Limit。那么矿工就会根据区块限制的Gas Limit来选择，“合理”选择打包交易。

以太坊的具体交易流程

以太坊上交易可以是简单的以太币的转移，同时也可以是智能合约的代码消息。列个表格看下交易的具体内容：

代码	内容
from	交易发起者的地址、不能为空，源头都没有不合理。
to	交易接收者的地址（这个可以为空，空的时候就表示是一个合约的创建）
value	转移的以太币数量
data	数据字段。这个字段存在的时候表示的是，交易是一个创建或者是一个调用智能合约的交易
Gas Limit	字面理解就是Gas的限制，限制是必要的，没有限制就没有约束。
Gas Price	一个Gas Price就是单价，交易费用=Gas*Gas Price。以太坊默认的Gas Price是1wei。
nonce	用于区别用户发出交易的标识。
hash	交易ID，是由上述的信息生成的一个hash值
r、s、v	交易签名的三部分，交易发起者的私钥对hash签名生成。

交易分三种类型

转账：简单明了的以太坊上的以太币的转移，就和比特币类似，A向B转移一定数量的以太币。这种交易包含：交易发起者、接收者、value的数量，其余类似Gas Limit、hash、nonce都会默认生成。所以你会看到一段代码：

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

智能合约创建：创建智能合约就是把智能合约部署到区块链上，那么这个时候to是一个空的字段。data字段则是初始化合约的代码。所以看到代码：

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

智能合约执行：合约创建部署在区块链上，那么执行就是会加上to字段到要智能合约执行的地址，然后data字段来指定调用的方法和参数的传递，所以看到代码：

web3.eth.sendTransaction({
     from: "交易发起者地址",
     to：“合约执行者地址”,
     data：“调用的方法和参数的传递”
});

以上大致就是交易的类型。

交易的确认

和比特币一样，以太坊的交易需要后续区块确认后，节点同步后、才能确认。简单理解就是多挖出一些区块来，通过验证后这一笔交易才算确认，以太坊时常会出现拥堵的情况，所以有时候需要等待确认。

以太坊转账、合约交易流转

首先交易发起者A发起一笔转账交易，那么发送的格式如下：

代码	内容
from	交易发起者的地址、不能为空，源头都没有不合理。
to	交易接收者的地址（这个可以为空，空的时候就表示是一个合约的创建）
value	转移的以太币数量
data	数据字段。这个字段存在的时候表示的是，交易是一个创建或者是一个调用智能合约的交易
Gas Limit	字面理解就是Gas的限制，限制是必要的，没有限制就没有约束。这个Gas Limit是有两个意思的。首先针对单个交易，那么这个表示交易的发起者他愿意支付最多是多少Gas，这个交易发起者在发起交易的时候需要设置好。还有一个是针对区块的Gas Limit，一个单独的区块也有Gas的限制。
Gas Price	一个Gas Price就是单价，那么你的交易费用=Gas*Gas Price，然后以以太币来ether来支出。以太坊默认的Gas Price是1wei。
nonce	用于区别用户发出交易的标识。
hash	交易ID，是由上述的信息生成的一个hash值
r、s、v	交易签名的三部分，交易发起者的私钥对hash签名生成。

节点验证：

以太坊网络中会有节点收到A发送出来的消息，那么会去检查这个消息格式时候有效，然后计算Gas Limit。这个时候回去验证A的以太坊余额，如果余额不足，那么就返回错误，不予处理。一旦A发送的消息通过了节点的验证，那么节点就会把这个交易放到交易存储池中。并广播到区块链网络。

矿工验证：

那么写入区块链必须要矿工打包，矿工在接收到A发出的交易，会和其他交易一块打包，普通转账交易打包即可，那么合约调用的交易则需要在矿工本地的EVM上去执行调用的合约代码，代码执行过程中检查Gas的消耗。一旦Gas消耗完了，那么就回滚，如果Gas足够那么返回多余的Gas。并广播到区块链网络。

其余节点：

重复节点验证步骤，然后合约也会在本地EVM上执行验证。通过验证后同步区块链。