区块链技术知识：以太坊交易的打包规则

本篇区块链技术科普，将带你深入了解以太坊交易背后的知识和原理：

我们的交易请求和链上区块之间发生了什么？

为什么以太坊拥堵？

交易拥堵在技术上发生了什么？

交易无法发送怎么办？

这些常见问题可以在本文中得到解答。

以太坊交易的本质

首先大家要知道以太坊交易的本质：我给你10个以太币不是因为我真的给了你东西以太坊每秒交易速度，而是我向以太坊网络提出了改变余额状态的请求，让每个节点记录下你的以太币余额是用我的更新。

以太坊交易状态更新示意图

然而，发送交易在技术上并不困难。 区块链的重点是打包交易和生成区块的过程。 如何验证和确认交易是否有效，让交易顺利进行，让每个节点实时更新拥有相同的账本，所以打包交易出块的机制就是“挖矿”。

从以太坊交易发送到区块生成的过程

发送到区块进程的以太坊交易

从上图我们可以看出

在以太坊上发送交易后经历的过程：

1.发送交易

2.私钥签名

3.交易发送到节点

4. 在节点间广播新收到的交易

5. 矿工打包交易，生成区块

交易发出后，会被扔进一个“交易池”，等待矿工打包。

矿工从“交易池”中捞出未阻塞的交易进行打包和出块。

因为每个区块都有大小限制，比特币一个区块的容量限制为1MB； 一个以太坊区块是按 Gas 计算的，限制为 800 M Gas。 如果按照21,000 Gas的基本交易计算，一个以太坊区块可以容纳380笔交易。 因此，当“交易池”中的交易量很大时，就会有很多交易不能立即打包，留在池中等待。

您如何选择要捞出的交易？

矿工节点可以自行设置参数，但大多数矿工是按照手续费多少排序的。 手续费高的优先打包； 那些收费低的可能要等到时间结束。

以太坊交易手续费计算公式：

以太坊交易手续费公式：TxFee（手续费）= GasUsed（gas使用量）* Gas​​Price（单位gas价格）

由于Gas Used是由系统决定的以太坊每秒交易速度，所以我们发送交易时决定手续费多少的决定性因素就是Gas Price。 下面我们介绍Metamask接口：

Metamask 发送交易页面流程图

在上图左侧，我们可以看到系统默认有三种速度可以选择，但是如果想进一步设置，可以点击“高级选项”，就会进入右侧的画面上图。

我们可以自行设置Gas Price，调整交易的Gas Limit。 WEI 是以太坊上的最小单位（10^-18 Ether）； GWEI 是 1G WEI (10^-9 Ether)。

图中Gas Price设置为10 GWEI； Gas Limit 为 21,000。 所以：

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

气体限制

如果想操作智能合约等更复杂的功能，又不确定实际使用的Gas，也可以提高Gas Limit。 打包时，只收取实际使用的Gas作为手续费，多余的Gas退还。

然而，由于以太坊区块有 800M 的大小限制，如果 Gas Limit 设置得太高，它可能无法进入区块并留在“交易池”中。

GWEI

至于要设置多少GWEI，我们可以去ETH加油站查看实时“交易池”状态：

ETH GAS STATION 的气价建议

可以看到，如果希望交易尽快确认，可以将GWEI设置为20以上，2分钟左右即可确认（不过一般设置为FAST，应该是15~ 30秒）。 截图其实是目前拥堵的情况，一般10个GWEI左右就可以达到FAST（

这里显示的Gas Price建议实际上是“交易池”中的情况：池中有多少未决交易，池中这些交易的交易费用是多少。 根据这些信息，将预估出呈现设定的Gas Price所需的区块数（时间）打包上链。

然而，很多人经常对交易有疑问：

为什么我不能发送我的交易？ 我应该怎么办？

可能是Gas Price设置过低，或者交易量突然涌入等情况。 这时候其实有一个补救办法：

加速交易

当交易通过 Metamask 发送时，您可以看到底部会有一个“加速”按钮。 点击后可以重新设置Gas Price。 设置并重新发送交易后，您可以在下面的活动记录中看到交易费用被提高了。

取消交易

除了加速交易，它实际上可以取消交易。 方法是点击等待处理的交易。 展开后，可以看到“取消”按钮。 点击确认后，Metamask会向节点发送取消交易请求，确认取消后收取手续费。

如果您发现取消交易的请求等待了很长时间，其实您可以在底部看到“加速取消”的按钮，您可以进行进一步的设置。

那么，上述过程到底发生了什么，技术上又是如何做到的呢？

答案和我们第一节讲的nonce有关。 方法是：

发送具有相同随机数的另一笔交易

由于以太坊 nonce 的设计，每个地址的所有交易的“顺序”都会被跟踪，这意味着每个 nonce 只会有一个交易。

加速交易

因此，加速交易意味着我发送具有相同随机数和相同内容的另一笔交易。 因为增加了交易手续费，所以当两笔具有相同nonce的交易位于“交易池”时，原则上先发送交易手续费高的交易。

因为每个nonce只能有一次交易，第一笔手续费较低的交易永远不会被打包，所以会被系统丢弃，交易失败。

取消交易

其实取消交易的逻辑也是类似的。 方法如下：

然后我用 0 Ether 向自己发送相同的随机数交易。 由于交易手续费高，会先打包成一个区块，这样原来的交易就会被系统丢弃，交易失败，从而达到取消交易的目的。

综上所述

1. 交易发出后，将被抛入交易池，等待矿工打包。 决定订单的主要因素是 Gas Price (GWEI) 的数量。

2. 发送交易时，可以到ETH加油站参考实时交易池状态，再决定设置多少GWEI，以便在预期时间内打包上链。

3. 如果发现交易卡在交易池中等待处理，可以加速或取消交易。

综上所述，大家应该对以太坊交易和打包规则背后的逻辑有了更深入的了解。

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