Ethereum以太坊的“gas”是什么？设计原理是怎么样的？

最近看到一个把gas解释的不错的帖子，所以就翻译过来了。翻译辛苦，请勿转载。

Gas是一种特别的单位用于Ethereum（以太坊）里，它用来衡量一个行为或者一系列行为有多少“工作量”。

例如：

计算一个Keccak256加密哈希值，每次计算散列时将需要30个气体，加上每256位的6个气体的成本 数据被散列 可以通过Ethereum平台上的交易或合同执行的每个操作都需要一定数量的gas，与需要较少计算资源的操作相比，更多计算资源的操作需要更多的gas成本。

Gas重要的原因是，它确保一个交易支付了适当的费用给以太网络。 执行的每个操作（或合同执行）交易都要求支付其相应的费用，这样才能确保网络不会因为进行大量密集的工作而陷入僵局，这对所有人来说都是无价值的。

这是一个不同于比特币交易费用的策略，比特币交易费用仅基于交易的千字节大小。 由于Ethereum允许运行任意复杂的计算机代码，所以很短的代码实际上可以导致大量的计算工作正在完成。 因此，直接衡量工作非常重要，而不是仅仅根据交易或合同的长度选择费用。

那么如果gas基本上是一笔交易的手续费，你该怎么支付呢？

这里有个有点棘手的地方，虽然gas是可以被衡量的单位，但gas没有任何实际的标记(token)。也就是说，你不能拥有1000个gas，gas只存在于Ethereum虚拟机的内部，作为执行多少工作的计算数量。关于gas的实际支付场景中，交易手续费以一定数量的ether 作为支付，Ethereum网络中的内置机制(token)中，矿工挖矿生成区块的奖励。

初看这个会觉得有点奇怪。 为何不直接在以太网络中计算出手续费？

答案是，以太网络，如比特币，拥有快速变化市场价格！但计算成本不会因为以太网络币价的变化而上涨或下降。 所以将计算的价格与以太币token的价格分开是有帮助的，每次币价市场走动时，操作的成本都不必改变。

这里的术语有点混乱。在EVM(以太网络虚拟机)的运行有gas消耗，但gas本身也拥有一个的gas的价格。 每个交易指定了gas价格（每一单位的gas价值多少ether)，允许让市场来决定ether价格与计算操作成本之间的关系（以gas计量）。这是两者的组合，总gas数量乘以gas单位价格，这就是总交易所需要支付的费用。

像这样棘手一点，理解这个区别很重要，因为它会让最初学习者了解有关的Ethereum交易感到困惑：

“您的交易中出现的gas与您的交易之间存在差异，没有足够高的费用来支持交易（out of gas）”。

如果我在交易中设置的gas价格太低，没有人会接纳我的交易作为优先运行。矿工基本不会愿意将你的交易打包进区块里。如果我提供了一个大家可接受的gas价格，然而我的交易产生如此多的计算工作，gas的成本费用超过了我附加的费用，这个gas是已“花费”了得，没有办法收回。矿工将停止处理交易，还原这个交易所做的任何更改，但仍将其作为“交易失败”包含在块中，收取费用你支付的费用。

这可能看起来很苛刻，但是当您意识到矿工的真正工作正在执行计算时，您可以看到他们将永远不会获得这些资源。所以只有你支付了费用，他们做了他们应做的任务这样才会是公平的，尽管是你的设计不当，导致没有支付足够的gas。

提供太高的费用也不同于提供太多的ether。 如果你设定了非常高的天然气价格，您所需要只是简单几个操作，就为其支付大量的ether，就像在比特币中设置一个超高的交易费用一样。 你的任务一定会在最优先考虑队列前，但是你的钱已经被支付了。

但是，如果您提供正常的gas价格，并且只要附加的ether比您交易消耗的gas所需的更多，那么以太网络将会把超额费用将退还给您。 矿工只收取你们实际工作的费用。您可以将gas价格视为矿工的小时工资，gas成本作为工作时间。

有很多其他的gas的细节，但目前我们还是解释最基础的。gas是使Ethereum网络的复杂计算“网络安全”的关键机制，因为任何失去控制的程序只会工作持续到最后请求他们的任务执行。 当钱停止支付时，矿工们将会停止工作。

你设计的程序中犯的错误，只会影响付费使用它的人。其余的网络不能因为你的错误而遭受性能问题。 当性能问题消耗你的所有ether币时，他们将简单地得到一个 big payday！ 没有这个关键技术，通用块链的想法是完全不可能的。

简单而言：
gas是计算费用的方式。
不过，这些费用仍然是以ether计算，这与gas不同。
gas成本是工作量，如劳动时数，而gas价格就像您为完成工作付出的小时工资。 两者的组合决定了您的总交易费用。
如果您的gas价格太低，没有人会处理您的交易。
如果您的gas价格不错，但交易的gas成本超过预算，交易失败，但仍然被打包进区块，劳动者工作了，您不会获得退款。
这样确保没有任何东西永远运行，而且人们会对他们运行的代码注意一点。 它使矿工和用户都能安全避免错误的代码！