Руководство по газу

С 1 по 3 января 2018 года средняя стоимость выполнения транзакции в блокчейне Ethereum выросла на 187%. Причина была связана с увеличением цены на «газ», единицы измерения, используемой для представления стоимости выполнения операций в Ethereum. Увеличение сетевого трафика в начале января стало толчком к росту цены на газ, так как люди боролись за то, чтобы их транзакции были приоритетными. Газ, как мы выясним, является фундаментальным и полезным элементом блокчейна Ethereum. Однако все это пока вызывает вопросы и остается непонятным, особенно для тех, кто только начинает совершать сделки в блокчейне.

Если мы сравним (на очень высоком уровне) газ в сети Ethereum с комиссией за транзакцию, которую компания-эмитент кредитной карты взимает за использование карты, мы увидим путаницу и потенциальные проблемы, вызванные концепцией и волатильностью газа и цены на газ. Клиенты в настоящее время никогда напрямую не имеют дела с комиссией за транзакции, выполняемые с помощью кредитной карты. Стоимость относительно стандартная, определяется компанией, выпустившей кредитную карту; она скрыта в стоимости товара или услуги и не может быть ненадлежащим образом использована в случае потери ваших денег и аннулирования операции.

Сила блокчейн-технологии заключается в отсутствии центрального органа, который определяет размер комиссий, штрафов и может по своему желанию блокировать любую транзакцию, тем самым эффективно устраняя людей из потребительской экономики. Однако обращение к любому лицу, участвующему в экономике распределенного реестра, независимо от его прошлого, опыта, частоты использования или причины использования блокчейна, с просьбой разобраться в технической части работы газа для обеспечения выполнения (и выполнения оперативно) проводимых этим лицом транзакций, не является масштабируемым пользовательским опытом. В долгосрочной перспективе разработчики приложений найдут способы упростить взаимодействие пользователя с газом, чтобы повысить качество обслуживания клиентов и снизить риск аннулирования сделок. Между тем, однако, очень важно, чтобы мы понимали базовые функции газа, его полезность и причину или причины его существования.

Виртуальная машина Ethereum и газ

Обсуждение газа требует разъяснения, что такое виртуальная машина Ethereum (EVM). На высоком уровне EVM – это среда, в которой смарт-контракты исполняются в блокчейне. Каждый узел в сети Ethereum запускает блокчейн Ethereum, и вместе они образуют EVM, или полный по Тьюрингу мировой компьютер. В рамках EVM смарт-контракты выполняются с помощью серии операций. Другими словами, транзакция в блокчейне Ethereum может инициировать смарт-контракт, который состоит из серии последовательных операций, все из которых происходят в пределах EVM.

В блокчейне Ethereum каждая операция (многие из которых могут быть объединены для создания единого уникального смарт-контракта или транзакции) требует определенного количества вычислительной энергии или работы. Поскольку майнеры должны использовать энергию для выполнения этих операций, была создана единица измерения для мониторинга и компенсации майнерам усилий, которые они затрачивают на выполнение транзакций и смарт-контрактов. Эта единица измерения называется ГАЗ. Газ – это единица измерения, уникальная для блокчейна Ethereum, которая измеряет вычислительную работу, необходимую для выполнения транзакций или смарт-контрактов в пределах EVM. Чем больше энергии требуется для выполнения операции (т.е. более сложный код), тем больше газа требуется.

Сам по себе газ не «существует». Другими словами, им нельзя владеть; и ни у кого не может быть токена «газ». Скорее, значение каждой единицы газа выражается в ETH. Например, операция может стоить 3 газа, что может быть эквивалентно 0,00004 ETH. Итак, если газ измеряется в ETH, тогда почему мы не можем убрать газ и выражать цену каждой операции непосредственно в ETH? Ценовая волатильность эфира не является секретом (в том же временном периоде с 1 по 3 января цена выросла на 25%). Однако вычислительная энергия, необходимая для выполнения конкретной операции, остается постоянной. Например, стоимость газа при выполнении операции «дополнение» в Ethereum 1 января была такой же, как и 3 января, независимо от стоимости эфира.

Таким образом, концепция газа существует для того, чтобы отделить вычислительную стоимость выполнения операции от рыночной стоимости эфира. Стоимость газа (т.е. необходимой энергии) операции остается постоянной независимо от волатильности цен. Стоимость газа не так легко изменить; однако, легко изменить, сколько эфира представляет каждая единица газа. Поэтому, если цена эфира сильно повышается, то сеть может уменьшить количество эфира, которое представляет каждая единица газа для того, чтобы сохранить неизменной стоимость, которую участник платит за газ.

Компоненты газа

Грубо говоря, газ можно разделить на три понятия: стоимость газа, цену газа и предел газа:

Стоимость газа представляет собой единицы газа, необходимые для выполнения каждой операции. Стоимость газа каждой операции в блокчейне Ethereum была предопределена в «желтой книге». Например, стоимость газа при выполнении операции «дополнение» составляет 3 газа и останется таковой независимо от стоимости эфира в долларах США. Это уточнение дает более полное представление о том, почему мы используем газ вместо того, чтобы напрямую связывать эфир со стоимостью выполнения операции. В то время как количество газа, необходимое для выполнения одной операции, не может быть легко изменено сетью, цена газа в эфире может легко реагировать на волатильность эфира или на сетевой трафик.

Цена газа – это стоимость единицы газа в эфире. Цена на газ измеряется в «Gwei». Один Gwei составляет 1 миллиард Wei, а Wei – самая маленькая единица эфира. Сайты, такие как ethgasstation.info, размещают среднюю цену на газ в сети, но пользователи, возможно, захотят установить более высокую цену на газ для своей сделки, которая будет приоритетной для майнеров. Майнеры удерживают газ (или, точнее, тот эфир, который платит участник, который представляет газ), который пользователь привязывает к транзакции. Поэтому они будут отдавать приоритет той транзакции, которая имеет более высокую цену на газ, связанную с ней, по сравнению с другими транзакциями с более низкой ценой на газ.

Предел газа – это максимальное количество газа, которое вы готовы потратить на ту или иную сделку. Предел газа может быть и, как правило, больше, чем фактическое количество газа, необходимое для сделки. Если пользователь указывает слишком низкий предел газа (т.е. операции внутри сделки в совокупности требуют больше газа, чем пользователь привязывает к транзакции), то майнер будет завершать сделку до тех пор, пока газ не будет израсходован. На этом этапе майнер будет продолжать взимать комиссию (поскольку он потратил время и энергию на выполнение как можно большего количества операций), и если транзакция будет неудачной, в блокчейне сохранится запись о транзакции как о «неудавшейся». Пределы газа существуют для защиты пользователей и майнеров от потери средств (для пользователей) и энергии (для майнеров) от ошибочных кодов или вредоносных атак.

Почему существует газ?

Компоненты газа, его полезность и потенциальные подводные камни для неопытного пользователя вызывают вопрос: почему газ вообще существует? Грубо говоря, газ существует в блокчейне Ethereum для решения трех задач: финансовой, теоретической и вычислительной.

Финансовая цель газа состоит в том, чтобы стимулировать майнеров на использование их времени и энергии для выполнения транзакций и смарт-контрактов. Более сложные операции требуют больше вычислений, и, следовательно, больше газа. Если пользователь хочет, чтобы его сделка была приоритетной, он или она может установить более высокую цену на газ, что, вероятно, убедит майнеров обработать эту транзакцию первой. Газ в качестве компенсации за энергию станет более важным после реализации доказательства доли. Поскольку майнеры больше не будут получать эфир в качестве вознаграждения за майнинг существующего блока, финансовое вознаграждение за расходование энергии в блокчейне будет поступать от обработки транзакций.

Теоретическая цель заключается в согласовании механизмов стимулирования участников в сети. По большей части теория о блокчейне занимается тем, чтобы выяснить, как минимизировать вредные или злонамеренные действия злоумышленников в доверительной среде. Газ частично решает эту проблему путем выравнивания экономических стимулов между пользователями. У майнеров есть стимул работать в сети, а у пользователей нет стимула действовать плохо или писать вредоносный код, поскольку они подвергают риску свой собственный эфир (в виде газа).

Вычислительная цель газа восходит к старому, основополагающему аспекту теории вычислений — проблеме остановки. Проблема остановки заключается в том, чтобы определить, остановится ли произвольная программа или она будет работать вечно, просто глядя на описание и входные значения. В 1936 году Алан Тьюринг определил, что ни для одной машины невозможно решить проблему остановки. В EVM это означает, что майнер никогда не сможет начать обработку транзакции и знать на 100%, что транзакция не будет продолжаться вечно. В случае с газом, особенно с газовым пределом, конечное количество газа всегда привязывается к транзакции. Даже если майнер начал обрабатывать транзакцию, которая была закодирована на то, чтобы продолжаться бесконечно, то газ, либо из-за ошибки, либо из-за атаки на сеть, в конечном итоге закончится, транзакция завершится, и майнер все равно получит компенсацию.

Взгляд на перспективу

Для пользователей, которые только начинают взаимодействовать с блокчейном Ethereum, газ может показаться сложной и пугающей задачей для решения. Установите слишком низкую цену на газ, и ваша сделка не будет обработана; слишком высокую – и вы рискуете переплатить. Укажите слишком низкую стоимость газа, и ваша транзакция завершится с ошибкой (но вы все равно заплатите за нее). Возложение бремени знаний, реализации и успеха на пользователя 100% времени, вероятно, не является масштабируемой моделью. По мере того как все больше даппов будет появляться на рынке, разработчикам придется сфокусировать свое внимание на пользовательском опыте, и, надеемся, они поймут, что управление газом – это «легкая добыча». В конце концов, участники сети всегда могут вернуться к «сырому» блокчейну и начать управлять газом, стоимостью газа и газовыми пределами своих транзакций лично и без какой-либо платформы, сервиса или компании-посредника между ними. Это, в некотором смысле, красота блокчейна.