以太坊：智能合约、Gas 与权益证明

您将学到什么

• 什么是智能合约，它能做什么、不能做什么。
• Gas、基础费用和优先费用如何组合成交易费用。
• 如何将费用从 gwei 换算为 ETH 和欧元。
• 以太坊上的权益证明如何运作，以及验证者承担哪些风险。

讲解

《比特币与加密资产基础》课程讲解了区块和工作量证明。以太坊保留了共享账本，但在其之上增加了一台通用计算机。

账户与智能合约

以太坊有两种账户。外部账户（EOA）由私钥控制，就像普通钱包一样。合约账户则存放代码。智能合约是存储在区块链上的程序，当有人向它发送交易时，它会严格按照编写的内容运行。它可以持有代币、遵循规则（“如果条件 X 为真，则释放资金”）并调用其他合约。

重要的局限：智能合约无法修复自身的漏洞；没有预言机（一种将价格等外部数据输入链上的服务），它就无法看到外部世界；而“代码即法律”只意味着代码按编写内容运行，并不意味着它公平或正确。许多合约可以由管理员密钥通过“升级”功能进行更改，这是一项您应当核实的信任假设。

代币

以太坊上的大多数代币遵循 ERC-20 标准（ERC = Ethereum Request for Comments，以太坊征求意见稿），这是一组通用函数，例如“transfer”（转账）和“approve”（授权）。授权赋予某个合约转移您代币的权限。无限额授权是一种常见风险：如果被授权的合约日后遭到攻击，您的代币可能被盗走。

Gas 与费用

每项操作都要消耗 gas，这是衡量计算工作量的单位。一笔简单的 ETH 转账使用 21,000 gas。一次代币兑换通常使用 100,000–200,000 gas。Gas 的价格以 gwei 计价：1 gwei = 0.000000001 ETH（十亿分之一个 ETH）。

自 2021 年 8 月的伦敦升级（EIP-1559，EIP = Ethereum Improvement Proposal，以太坊改进提案）以来，gas 价格由两部分组成：

• 基础费用：由协议为每个区块设定，并被销毁（永久清除）。在一个超过半满的区块之后，它最多上涨 12.5%；在一个不足半满的区块之后，它会下降。
• 优先费用（小费）：支付给打包您交易的验证者。

公式：fee (ETH) = gas used × (base fee + priority fee) in gwei × 0.000000001（费用 = 消耗的 gas × 以 gwei 计的（基础费用 + 优先费用）× 0.000000001）。您的钱包还会设定一个最高费用；如果基础费用更低，差额不会被收取。失败的交易仍需为其已消耗的 gas 付费。

权益证明

自 2022 年 9 月 15 日“合并”（the Merge）以来，以太坊采用权益证明（PoS）。不再由矿工消耗电力，而是由验证者锁定 ETH 作为押金（质押）。一个完整的验证者至少需要 32 ETH。时间被划分为 12 秒的时隙（slot）；在每个时隙中，一名验证者提议区块，其他验证者投票（“证明”）。32 个时隙组成一个纪元（epoch）（6.4 分钟），区块在大约两个纪元后达到最终确定（实际上不可逆转）。

验证者因正确履职而获得奖励。离线时会损失少量资金；若存在可证明的不诚实行为（例如为同一时隙签署两个不同的区块），则可能被罚没（损失部分质押并被移除）。质押收益将在第 7 课中讲解。

计算示例

假设示例：您发送 ETH，随后进行一次代币兑换。假设条件：基础费用 20 gwei，优先费用 2 gwei，ETH 价格 €2,000。不考虑交易期间的价格变动、钱包费用和交易所点差。

1. ETH 转账：21,000 gas × (20 + 2) gwei = 462,000 gwei。
2. 换算：462,000 × 0.000000001 = 0.000462 ETH。
3. 以欧元计：0.000462 × €2,000 = €0.92（四舍五入）。
4. 其中被销毁的部分：21,000 × 20 = 420,000 gwei = 0.00042 ETH。付给验证者的小费：21,000 × 2 = 42,000 gwei = 0.000042 ETH。
5. 使用 150,000 gas 的代币兑换：150,000 × 22 = 3,300,000 gwei = 0.0033 ETH = €6.60。
6. 如果下一个区块已满，基础费用可能上涨 12.5%：20 × 1.125 = 22.5 gwei。费用逐块变化。

要点：费用取决于操作的复杂程度（消耗的 gas）和对区块空间的需求（基础费用），而与转移的金额无关。

常见错误

练习活动

在纸上计算：您先授权一个代币（46,000 gas），然后兑换它（180,000 gas）。假设数据：基础费用 30 gwei，优先费用 1 gwei，ETH 价格 €2,500。计算 (a) 以 ETH 和欧元计的总费用，(b) 被销毁部分的欧元金额。

要点总结

• 智能合约严格按编写内容运行，包括其中的漏洞和管理员权限。
• 费用 = 消耗的 gas × (基础费用 + 优先费用)；基础费用会被销毁。
• 费用取决于复杂程度和网络需求，而与发送的金额无关。
• 权益证明以验证者取代矿工，验证者锁定 ETH，并可能受到处罚或被罚没。

下一步

在下一课中，您将了解 Layer 2 网络如何降低这些费用，以及它们会带来哪些新风险。