以太坊的普通交易(源码分析)

交易流程

以太坊的转账流程基本是这样的:

  1. 发起交易:指定目标地址和交易金额,以及必需的gas/gasLimit
  2. 交易签名:使用账户私钥对交易进行签名
  • 和比特币一样,也是先对交易本身求hash,再进行签名
  1. 提交交易:验签交易,并将交易提交到交易缓冲池
  2. 广播交易:通知以太坊虚拟机吧交易信息广播给其他节点

Transaction

主要包括: Txid、TxSize、from地址、收款人地址、交易Amount、Gas相关、签名信息
这里面和的数据结构和比特币不同,并没有Input[]的概念,因为以太坊的世界是有状态机的,记录了该用户的余额,不需要才UTXO来计算用户余额是否充足

type Transaction struct {
    //交易数据
    data txdata
    hash atomic.Value
    size atomic.Value

    //钱包根据 from来找到 
    //account := accounts.Account{Address: args.From}
    from atomic.Value
}

type txdata struct {
    //发送者发起的交易总数
    AccountNonce uint64          `json:"nonce"    gencodec:"required"`
    //交易的Gas价格
    Price        *big.Int        `json:"gasPrice" gencodec:"required"`
    //交易允许消耗的最大Gas
    GasLimit     uint64          `json:"gas"      gencodec:"required"`
    //交易接收者地址
    Recipient    *common.Address `json:"to"       rlp:"nil"` // nil means contract creation
    //交易额
    Amount       *big.Int        `json:"value"    gencodec:"required"`
    //其他数据
    Payload      []byte          `json:"input"    gencodec:"required"`

    // Signature values
    // 交易相关签名数据
    V *big.Int `json:"v" gencodec:"required"`
    R *big.Int `json:"r" gencodec:"required"`
    S *big.Int `json:"s" gencodec:"required"`

    // This is only used when marshaling to JSON.
    //交易HAsh
    Hash *common.Hash `json:"hash" rlp:"-"`
}

交易签名的生成

根据 私钥 + txHash 生成签名,返回一个byte[],再拆分为3个big.Int属性,按[R || S || V]格式

//根据ECDSA算法生成签名,以字节数组的形式返回  按[R || S || V]格式
func Sign(hash []byte, prv *ecdsa.PrivateKey) (sig []byte, err error) {
    seckey := math.PaddedBigBytes(prv.D, prv.Params().BitSize/8)
    return secp256k1.Sign(hash, seckey)
}

func (tx *Transaction) WithSignature(signer Signer, sig []byte) (*Transaction, error) {
    r, s, v, err := signer.SignatureValues(tx, sig)
    if err != nil {
        return nil, err
    }
    cpy := &Transaction{data: tx.data}
    cpy.data.R, cpy.data.S, cpy.data.V = r, s, v
    return cpy, nil
}

    // Signature values
    // 交易相关签名数据
    V *big.Int `json:"v" gencodec:"required"`
    R *big.Int `json:"r" gencodec:"required"`
    S *big.Int `json:"s" gencodec:"required"`

交易池

比较重要的参数:

  • pending map[common.Address]*txList // All currently processable transactions
  • queue map[common.Address]*txList // Queued but non-processable transactions
  • all *txLookup // all = queue + pending
  • priced *txPricedList // All transactions sorted by price

交易池的添加逻辑:

  1. 先给pool加锁
  2. 把交易添加到queue里面(待处理交易),先check是否在交易池中已经存在 txid

./core/tx_pool.go

type TxPool struct {
    config       TxPoolConfig
    chainconfig  *params.ChainConfig
    chain        blockChain
    gasPrice     *big.Int
    txFeed       event.Feed
    scope        event.SubscriptionScope
    chainHeadCh  chan ChainHeadEvent
    chainHeadSub event.Subscription
    signer       types.Signer
    mu           sync.RWMutex

    currentState  *state.StateDB      // Current state in the blockchain head
    pendingState  *state.ManagedState // Pending state tracking virtual nonces
    currentMaxGas uint64              // Current gas limit for transaction caps

    locals  *accountSet // Set of local transaction to exempt from eviction rules
    journal *txJournal  // Journal of local transaction to back up to disk

    pending map[common.Address]*txList   // All currently processable transactions
    queue   map[common.Address]*txList   // Queued but non-processable transactions
    beats   map[common.Address]time.Time // Last heartbeat from each known account
    all     *txLookup                    // All transactions to allow lookups
    priced  *txPricedList                // All transactions sorted by price

    wg sync.WaitGroup // for shutdown sync
    homestead bool
}

添加到交易池

  1. 判断all中是否已经存在了,拒绝重复添加交易
  1. 验证交易的合法性
  • Gas的设置,不能小于pool的最小值设置,也不能大于currentMaxGas
  • TxSize不能超过32kb
  • 签名认证
  • 确认Nonce的顺序
  • 确认余额是否足够 // Cost = amount + gasprice * gaslimit Cost > Balance
func (pool *TxPool) validateTx(tx *types.Transaction, local bool) error {
    // Heuristic limit, reject transactions over 32KB to prevent DOS attacks
    if tx.Size() > 32*1024 {
        return ErrOversizedData
    }

    if tx.Value().Sign() < 0 {
        return ErrNegativeValue
    }
    // Ensure the transaction doesn't exceed the current block limit gas.
    if pool.currentMaxGas < tx.Gas() {
        return ErrGasLimit
    }
    // Make sure the transaction is signed properly
    from, err := types.Sender(pool.signer, tx)
    
    // Drop non-local transactions under our own minimal accepted gas price
    local = local || pool.locals.contains(from) // account may be local even if the transaction arrived from the network
    if !local && pool.gasPrice.Cmp(tx.GasPrice()) > 0 {
        return ErrUnderpriced
    }
    // Ensure the transaction adheres to nonce ordering
    if pool.currentState.GetNonce(from) > tx.Nonce() {
        return ErrNonceTooLow
    }
    // Transactor should have enough funds to cover the costs
    // cost == V + GP * GL
    if pool.currentState.GetBalance(from).Cmp(tx.Cost()) < 0 {
        return ErrInsufficientFunds
    }
    intrGas, err := IntrinsicGas(tx.Data(), tx.To() == nil, pool.homestead)

    if tx.Gas() < intrGas {
        return ErrIntrinsicGas
    }
    return nil
}

参考

以太坊交易
https://www.jianshu.com/p/6df19510507c

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