以太坊知识点

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欺诈证明的运作原理

叔块

Difficulty Bomb(难度炸弹)

前期通过PoW建立起一套可信赖的数字加密货币体系,后期将基于该货币转到PoS体系,通过权益人交保证金的方式去保证其作为一个诚实节点验证交易的有效性。

前三个阶段共识算法采用工作量证明机制PoW,第四阶段会切换到权益证明机制PoS,阶段之间的转换需要通过硬分叉的方式实现。

目前100%采用PoW挖矿,但挖矿难度除了随算力增长外,还有一个额外的难度因子呈指数级增加,这就是难度炸弹。

由于PoS的运用将会降低挖矿的门槛,因为不需要购买昂贵的硬件矿机,只需购买一定数量的ETH,将其作为保证金通过权益证明的方式验证交易有效性,即可拿到奖励。对于原来有矿机的矿工来说,矿机将无用武之地,势必会引起它们的不满,为此,以太坊增加了难度炸弹。

难度炸弹有点像温水煮青蛙的过程,一开始附加的难度并不引人注意,但是随着区块高度的增加,呈指数增长的难度因子比重将会显著提高,使出块难度大大增加,矿工将难以挖出新块。由于出块越来越艰难,到最后以太坊区块链将被完全冻结,不会再延长,这个过程发称“冰川时代”(Ice Age)。有了这个逾期,转PoS引起硬分叉就不会是一个困难的选择,毕竟没有人会继续待在那条将要走向冰川时代的区块链。

然而PoS的机制设计中有很多问题需要解决,开发时间比原本计划的要长。根据最近的以太坊改进建议EIP-649(2017年8月26日被接受 ), 转换到权益证明(PoS)的时间节点将被延迟约一年半,工作量证明(PoW)将会继续担当大任。为了不堵塞交易,维持系统稳定运行,难度炸弹也需要被相应地延迟,实现方式是将挖矿难度按照回退300万个区块的高度去计算,因此出块时间又将回到15秒左右,如果不采取任何行动,则ETH的供应量会明显超出按原本难度炸弹时间表规划的供应量,这会导致通货膨胀,降低ETH的价值,为了使ETH的供应量与原本计划的数量相当,于是需要减少每个区块的奖励,从原本的5个ETH减少为3个ETH。

Gas

Gas 中译是:瓦斯、汽油,代表一种可燃气体。这形象地比喻以太坊的交易手续费计算模式,不同于比特币中直接支付比特币作为转账手续费, 以太坊视为一个去中心化的计算网络,当你发送Token、执行合约、转移以太币或者在此区块上干其他的时候,计算机在处理这笔交易时需要进行计算消耗网络资源,这样你必须支付燃油费购买燃料才能让计算机为你工作。最终燃料费作为手续费支付给矿工。

与比特币不同的是,无论交易成功与否,你都需要为此支付燃料费。这是因为即使交易失败,矿工依旧为此交易进行校验和计算,消耗了资源。同时你也无法在钱包中直接设置支付多少燃料费,因为实际燃料费是矿工根据计算得出的,并记录在包含此交易的区块中。

当你听到别人谈论 gas 时,实际是在讨论两个概念:gasUsed 和 gasPrice,默认情况下是指 gasUsed。你可以把 gasUsed 看成是汽车所需多少升燃油。把 gas price 看成是燃油单价。

对于汽车,每升汽油6.46元(price),10 升汽油就是64.6元。对于以太坊,每gas是20Gwei(price),21000 个 gas 就是 20*21000 Gwei= 420000 Gwei= 0.00042 Ether。也就是说本次交易手续为 0.00042 Ether。

Gas Used

那么,以太坊这台计算机在处理交易时是如何统计计算量的呢?以太坊有专门的虚拟机处理交易,虚拟机根据交易中确定的一个一个的操作指令进行逐个处理,而每个操作指令都有明文规定的Gas消耗量。 比如执行一次加法运算将消耗 3Gas,这样交易需要消耗多少Gas完全取决于执行完交易中的所有操作指令的累计Gas,交易执行完成时虚拟机将反馈总消耗Gas量,称之为 gasused。而你所需支付的手续费等于gasPrice * gasUsed

Gas Limit

因为手续费等于 gasPrice * gasUsed,用户在转账,特别是执行智能合约时 gasUsed 无法提前预知。 这样存在一个风险,当用户的交易涉及一个恶意的智能合约,该合约执行将消耗无限的燃料,这样会导致交易 方的余额全部消耗(恶意的智能合约有可能是程序Bug,如合约执行陷入一个死循环)。

为了避免合约中的错误引起不可预计的燃料消耗,用户需要在发送交易时设定允许消耗的燃料上限,即 Gas Limit,对应于Gas Used。 这样不管合约是否良好,最坏情况也只是消耗 gasLimit 量的燃料。

然而,一笔交易所必须支付的燃料已经在区块中通过该交易已执行的计算量记录。如果你不想支出太多燃料,而故意设置过底的 gas limit 是没太多帮助的。你必须支付足够燃料来支付本交易所必要的计算资源。如果交易尚未执行完成,而燃料已用完,将出现一个 Out of Gas 的错误。特别注意的是,即使交易失败,你也必须为已占用的计算资源所支付手续费。比如,你通过合约给 TFBOYS 投票,设置 gasPrice=2 gwei,gasLimit=40000(实现投票需要40001的燃料开销),最终你投票失败且仍然需要支付 40000*2 gwei= 80000 gwei= 0.00008 ETH。

另外,如果最终 gasUsed 低于 gasLimit,即燃料未用完。则剩余燃料(gasLimit - gasUsed )将在交易后退还给你。比如你发送 1 Ether 到另一个账户B,设置 gas limit 为 400000,将有 400000 - 21000 返回给你。

21000 是标准转账交易的gasUsed。因此一笔标准的转账交易你可以设置 gasLimit 为21000。

Gas Price

因为你所需要支付的燃料费为燃料单价(gasPrice) * 燃料开销(gasUsed),如果你想让交易花费更少,你能够做的是降低你愿意支付的燃料单价。 另一方面,降低燃料单价的坏处是交易可能需要等待很长时间才被打包到区块中。

这是因为交易燃料费将归属于挖出本区块的矿工。当矿工挖矿时,他需要决定哪些交易放入到区块中,可以随机选择交易,也可以不包含任何交易。为了鼓励让矿工将你的交易放入区块,你会考虑将燃料单价设置得足够诱人,已确保能优先放入区块。

但这还是一厢情愿,因为这个最终取决于矿工。大部分矿工遵循一个简单策略,优先打包本地交易,将接受到的交易按燃油单价从高到底排列,依次放入区块中直到塞满区块,或者直到低于矿工所设置的燃料单价底限。

如果你着急交易,高燃料单价会使得你的交易排在别人前面。如果不着急,你只需设置一个足够让矿工包含你交易的燃油单价即可。

一般情况下:

  • 高燃料单价为50 GWEI 的交易几乎总能放到下一个区块。
  • 高燃料单价为22 GWEI 的交易通常会把它放到未来的几个区块中。
  • 高燃料单价为8 GWEI 的交易通常会在未来几分钟内放入区块。

可以因为当前以太坊的交易处理性能(15笔/秒),当出现交易高峰期拥堵时,你需要考虑调整燃料单价,比如在Token创建后,抢购火热,为了中签你需要设置更高的燃料单价,以能够优先抢购Token。

在设置燃料单价时,你还需要考虑加密货币的价格波动,相对人民币随时都涨跌20%。按人民币考虑,之前的交易 10 gas price 相当于0.3元,而现在可能已经是0.4元。所以需要根据实际情况,尽量调低燃料单价。而当网络中大部分交易都是较低燃料单价时,矿工也会去调整他的底限。

那么问题来了,到底该设置多少燃料单价才合适呢? 你可以到ethgasstation网站上查看。它将告诉你现在整个以太坊的情况,并给你建议的燃料单。

参考资料