文章目錄

每筆交易nonce值的各個情況
總結
關于Nonce的保管
- 依賴節點
- 自行管理nonce
參考代碼

nonce在區塊鏈中是一個非常重要的概念，從位元幣到以太坊都有nonce的身影，

在位元幣中，nonce主要用于調整pow挖礦的難度，而在以太坊中，除了調整挖礦難度外，在外部賬戶的每筆交易中也都存在一個nonce，這個nonce是一個連續的整數，在每個賬戶發送交易時所產生，其主要設計目的是為防止雙花，

web3中的sendTransaction方法，官方檔案是這樣寫的：

https://web3js.readthedocs.io/en/1.0/web3-eth.html#sendtransaction

sendTransaction
web3.eth.sendTransaction(transactionObject [, callback])
Sends a transaction to the network.

Parameters
Object - The transaction object to send:
from - String|Number: The address for the sending account. Uses the web3.eth.defaultAccount property, if not specified. Or an address or index of a local wallet in web3.eth.accounts.wallet.

to - String: (optional) The destination address of the message, left undefined for a contract-creation transaction.
value - Number|String|BN|BigNumber: (optional) The value transferred for the transaction in wei, also the endowment if it’s a contract-creation transaction.

gas - Number: (optional, default: To-Be-Determined) The amount of gas to use for the transaction (unused gas is refunded).

gasPrice - Number|String|BN|BigNumber: (optional) The price of gas for this transaction in wei, defaults to web3.eth.gasPrice.

data - String: (optional) Either a ABI byte string containing the data of the function call on a contract, or in the case of a contract-creation transaction the initialisation code.

nonce - Number: (optional) Integer of a nonce. This allows to overwrite your own pending transactions that use the same nonce.

每筆交易nonce值的各個情況

可以看到，在構建交易時，有一個可選的nonce引數，可以覆寫在交易池中的，pending串列中相同nonce的交易，

接下來我會在Geth搭建的私有鏈來進行以下實驗，來看看不同情況下nonce對應的交易會怎樣：

相同nonce下的兩筆交易
不連續nonce下的交易
不具體指定nonce的交易

首先下方命令看到地址0xfa8d4ded7fe1fec96c1b10443bea261195f233bb的總交易數是2，也就是說，nonce數值已累加到2（nonce值從0開始），新的交易nonce值將是3，

> eth.getTransactionCount("0xac965f9832efd7684bbbd7ceed5891a337bca302")
3

接下來指定nonce為3，創建一筆交易，如下可看到，交易成功，并被打包到了3485668區塊中，

> web3.eth.sendTransaction({from: "0xac965f9832efd7684bbbd7ceed5891a337bca302", to: "0x6e60f5243e1a3f0be3f407b5afe9e5395ee82aa2", value: "3000000000000000000", nonce: "3"})
"0x497c21a80d821634116d96ca8f40a70bcb7013b4d11019d75b522fa1b46a82d7"

> eth.getTransaction("0x497c21a80d821634116d96ca8f40a70bcb7013b4d11019d75b522fa1b46a82d7")
{
  blockHash: "0xc1aad9012d8bfc34a5003d73f7507bfe562cba306223d81f0050476ca698a455",
  blockNumber: 3485668,
  from: "0xac965f9832efd7684bbbd7ceed5891a337bca302",
  gas: 21000,
  gasPrice: 1000000000,
  hash: "0x497c21a80d821634116d96ca8f40a70bcb7013b4d11019d75b522fa1b46a82d7",
  input: "0x",
  nonce: 3,
  r: "0xddde68ee95d14273b1b45ce6df5a40bd079357cb7eb1281d7edebb88799ed554",
  s: "0x7584f6cd4e8cad3c3691ca3ec1d671c9096f7aca61386665baaec481e937f8cc",
  to: "0x6e60f5243e1a3f0be3f407b5afe9e5395ee82aa2",
  transactionIndex: 0,
  type: "0x0",
  v: "0x539bb",
  value: 3000000000000000000
}

如果此時我在發送一筆交易，并指定nonce還是3，運行結果如下所示，

會看到此時交易報錯，提示“nonce too low”

> web3.eth.sendTransaction({from: "0xac965f9832efd7684bbbd7ceed5891a337bca302", to: "0x6e60f5243e1a3f0be3f407b5afe9e5395ee82aa2", value: "3000000000000000000", nonce: "3"})
Error: nonce too low
	at web3.js:6347:37(47)
	at web3.js:5081:62(37)
	at <eval>:1:25(13)

按照nonce的規則，接下來的新交易nonce值應該是4，我現在跳過4，直接指定nonce值為5，會發生什么，如下所示，

>  web3.eth.sendTransaction({from: "0xac965f9832efd7684bbbd7ceed5891a337bca302", to: "0x6e60f5243e1a3f0be3f407b5afe9e5395ee82aa2", value: "3000000000000000000", nonce: "5"})
"0x8e8967d1c6122006d199f375f96e9100c8810b2c97848a1006b2eba14c54a8d9"

可以看到，回傳了交易hash，我們查看該筆交易，發現blockNumber為null，并沒有加入到區塊中，如下所示：

> eth.getTransaction("0x8e8967d1c6122006d199f375f96e9100c8810b2c97848a1006b2eba14c54a8d9")
{
  blockHash: null,
  blockNumber: null,
  from: "0xac965f9832efd7684bbbd7ceed5891a337bca302",
  gas: 21000,
  gasPrice: 1000000000,
  hash: "0x8e8967d1c6122006d199f375f96e9100c8810b2c97848a1006b2eba14c54a8d9",
  input: "0x",
  nonce: 5,
  r: "0x6499ec326d5d9f1e5035fc4e7612b1e52c0c1bc60baf6f4068eaf790afe03f70",
  s: "0x2e66b705148769b3e394dc8f9e6be9ad597c7144aaafdb5894e5ac8ce46a39bb",
  to: "0x6e60f5243e1a3f0be3f407b5afe9e5395ee82aa2",
  transactionIndex: null,
  type: "0x0",
  v: "0x539bb",
  value: 3000000000000000000
}

暫未被加入到區塊中的交易，會被放入到交易池中（txpool），交易池里會維護兩個串列，一個是待被打包的pending串列，一個是當前無法執行的交易queued串列，

從下方請求可看到0x8e8967d1c6122006d199f375f96e9100c8810b2c97848a1006b2eba14c54a8d9交易被放到了queued串列中，這是由于交易池中沒有找到地址0xac965f9832efd7684bbbd7ceed5891a337bca302為4的nonce，

當交易處于queue中時停止geth客戶端，那么交易queue中的交易會被清除掉，

> web3.txpool.content.queued
{
  0xaC965f9832eFD7684BBBd7cEED5891a337bCA302: {
    5: {
      blockHash: null,
      blockNumber: null,
      from: "0xac965f9832efd7684bbbd7ceed5891a337bca302",
      gas: "0x5208",
      gasPrice: "0x3b9aca00",
      hash: "0x8e8967d1c6122006d199f375f96e9100c8810b2c97848a1006b2eba14c54a8d9",
      input: "0x",
      nonce: "0x5",
      r: "0x6499ec326d5d9f1e5035fc4e7612b1e52c0c1bc60baf6f4068eaf790afe03f70",
      s: "0x2e66b705148769b3e394dc8f9e6be9ad597c7144aaafdb5894e5ac8ce46a39bb",
      to: "0x6e60f5243e1a3f0be3f407b5afe9e5395ee82aa2",
      transactionIndex: null,
      type: "0x0",
      v: "0x539bb",
      value: "0x29a2241af62c0000"
    }
  }
}

新建一筆交易，設定nonce為4，如下所示，

會看到提交交易后，queued串列中nonce為5的交易也被移出，同時待打包的pending串列中，有了nonce值為4和5的交易資訊，挖礦后，這兩筆交易將會被寫入到區塊中，

> web3.eth.sendTransaction({from: "0xac965f9832efd7684bbbd7ceed5891a337bca302", to: "0x6e60f5243e1a3f0be3f407b5afe9e5395ee82aa2", value: "6000000000000000000", nonce: "4"})
"0xd8610ad5962e88f2eaeb8fd7f18da1df978389a73b6e180cd34751dc32c1c975"


> web3.txpool.content.pending
{
  0xaC965f9832eFD7684BBBd7cEED5891a337bCA302: {
    4: {
      blockHash: null,
      blockNumber: null,
      from: "0xac965f9832efd7684bbbd7ceed5891a337bca302",
      gas: "0x5208",
      gasPrice: "0x3b9aca00",
      hash: "0xd8610ad5962e88f2eaeb8fd7f18da1df978389a73b6e180cd34751dc32c1c975",
      input: "0x",
      nonce: "0x4",
      r: "0xef4b52cd0a8ff5d4d119b43f2ebfbca3ed0785a19df2a90e9b9c4a9a39b07ddf",
      s: "0x191d51cca73168957d9184cd2cf09f2fd713298139e7438d71bb6c19ea606603",
      to: "0x6e60f5243e1a3f0be3f407b5afe9e5395ee82aa2",
      transactionIndex: null,
      type: "0x0",
      v: "0x539bb",
      value: "0x53444835ec580000"
    },
    5: {
      blockHash: null,
      blockNumber: null,
      from: "0xac965f9832efd7684bbbd7ceed5891a337bca302",
      gas: "0x5208",
      gasPrice: "0x3b9aca00",
      hash: "0x8e8967d1c6122006d199f375f96e9100c8810b2c97848a1006b2eba14c54a8d9",
      input: "0x",
      nonce: "0x5",
      r: "0x6499ec326d5d9f1e5035fc4e7612b1e52c0c1bc60baf6f4068eaf790afe03f70",
      s: "0x2e66b705148769b3e394dc8f9e6be9ad597c7144aaafdb5894e5ac8ce46a39bb",
      to: "0x6e60f5243e1a3f0be3f407b5afe9e5395ee82aa2",
      transactionIndex: null,
      type: "0x0",
      v: "0x539bb",
      value: "0x29a2241af62c0000"
    }
  }
}

那么如果當我們發起一筆交易，假設當前nonce為11，交易已經發送至節點中，但由于手續費不高或網路擁堵或nonce值過高，此交易處于queued中遲遲未被打包，

同時此地址再發起一筆交易，并且nonce值與上一個nonce值相同，用同樣的nonce值再發出交易時，就會有兩種情況：

如果手續費低于原來的交易就會發生例外：replacement transaction underpriced，

// 發生一筆nonce為11，gasPrice為78 gwei的交易
web3.eth.sendTransaction({from: "0xac965f9832efd7684bbbd7ceed5891a337bca302", to: "0x6e60f5243e1a3f0be3f407b5afe9e5395ee82aa2", value: "3000000000000000000",gas:"21000",gasPrice:"78000000000",nonce: "11"})
"0x3aaf3f302464e591cca759ee72d46461c145d4496bde488bcf59c7c5643dd05d"

// 當以上交易還沒有上鏈時，再次發生一筆nonce為11，gasPrice為75 gwei的交易,則會報錯
> web3.eth.sendTransaction({from: "0xac965f9832efd7684bbbd7ceed5891a337bca302", to: "0x6e60f5243e1a3f0be3f407b5afe9e5395ee82aa2", value: "3000000000000000000",gas:"21000",gasPrice:"75000000000",nonce: "11"})
Error: replacement transaction underpriced
	at web3.js:6347:37(47)
	at web3.js:5081:62(37)
	at <eval>:1:25(17)

如果手續費高于原來的交易，那么第一筆交易將會被覆寫，

// 發生一筆nonce為13，gasPrice為78 gwei的交易
> web3.eth.sendTransaction({from: "0xac965f9832efd7684bbbd7ceed5891a337bca302", to: "0x6e60f5243e1a3f0be3f407b5afe9e5395ee82aa2", value: "3000000000000000000",gas:"21000",gasPrice:"78000000000",nonce: "13"})
"0x757cccf40ab253a69c3b314993ad6fad71c097d8b0e69ead2dacdb6b75e03c23"

// 當以上交易還沒有上鏈時，再次發生一筆nonce為13，gasPrice為88 gwei的交易,發現交易成功了
> web3.eth.sendTransaction({from: "0xac965f9832efd7684bbbd7ceed5891a337bca302", to: "0x6e60f5243e1a3f0be3f407b5afe9e5395ee82aa2", value: "3000000000000000000",gas:"21000",gasPrice:"88000000000",nonce: "13"})
"0xab538aaded6f1232b2198b3b508b910367c73af20cfd2d0ad0117faa6b8aadaf"

// 最后查詢第一筆交易，發現查詢為空
> eth.getTransaction("0x757cccf40ab253a69c3b314993ad6fad71c097d8b0e69ead2dacdb6b75e03c23")
null

// 然后查詢第二筆交易，發現交易上鏈，nonce值為13
> eth.getTransaction("0xab538aaded6f1232b2198b3b508b910367c73af20cfd2d0ad0117faa6b8aadaf")
{
  blockHash: "0x16ae951cc721901b6abc63edfed1dcc8292f43f41aa7c6597a92fe4da08de281",
  blockNumber: 3486174,
  from: "0xac965f9832efd7684bbbd7ceed5891a337bca302",
  gas: 21000,
  gasPrice: 88000000000,
  hash: "0xab538aaded6f1232b2198b3b508b910367c73af20cfd2d0ad0117faa6b8aadaf",
  input: "0x",
  nonce: 13,
  r: "0xfe5cd567b5c372a9187fde81bd82690423c85554d0626a64dee007793341774b",
  s: "0x3642a005f1a2c7801b8ac635fce0c7995c4d41a758cf80fef3d727506d292afe",
  to: "0x6e60f5243e1a3f0be3f407b5afe9e5395ee82aa2",
  transactionIndex: 0,
  type: "0x0",
  v: "0x539bb",
  value: 3000000000000000000
}

總結

總結一下：

1、以太坊中有兩種nonce，一種是在區塊中的nonce，主要是調整挖礦難度；一種是每筆交易中nonce，
2、每個外部賬戶（私鑰控制的賬戶）都有一個nonce值，從0開始連續累加，每累加一次，代表一筆交易，
3、某一地址的某一交易的nonce值如果大于當前的nonce，該交易會被放到交易池的queued串列中，直到缺失的nonce被提交到交易池中，
4、地址的nonce值是一個連續的整數，設計的主要目的是防止雙花，
5、在發生一筆交易時，如果不指定nonce值時，節點會根據當前交易池的交易自動計算該筆交易的nonce，有可能會出現節點A和節點B計算的nonce值不一樣的情況，
6、當交易暫未上鏈時，可通過提高手續費的方式，覆寫同樣nonce值的交易
7、通常情況下，覆寫掉一筆處于pending狀態的交易gas price需要高于原交易的110%，

關于Nonce的保管

依賴節點

優點：

如果該熱點賬戶的私鑰資訊等都存放在Ethereum客戶端中，那么在發送交易的時候不傳遞nonce值，Ethereum客戶端會幫你處理好此nonce值的排序，

-缺點：

當然，此方案有兩個弊端，第一個是安全性無法保障（未進行冷熱賬戶分離），第二，在熱點賬戶下如果想覆寫掉一筆交易，需要先查詢一下該交易的資訊，從中獲取nonce值，

自行管理nonce

優點：

通過資料庫進行管理nonce，在每一次發布成功的交易都做一次++操作，并且在資料庫保存對當前這筆交易的nonce保管，以方便自己追蹤當前交易的nonce，

缺點：

此種方案也有限制條件，第一，由于nonce統一進行維護，那么這個地址必須是內部地址，而且發起交易必須通過統一維護的nonce作為出口，否則在其他地方發起交易，原有維護的nonce將會出現混亂，第二，一旦已經發出的交易發生例外，例外交易的nonce未被使用，那么例外交易的nonce需要重新被使用之后它后面的nonce才會生效，

注：可獲取當前地址發起交易的eth_getTransactionCount 引數為地址，以及Pending或者lastest，選用pending就行，就可以獲取你當前地址的最大nonce數，但是這種情況需要確保你中間的nonce沒有中斷過，

例如：

# curl -H Content-Type:application/json -X POST --data '{"jsonrpc":"2.0","method":"eth_getTransactionCount","params":["0xac965f9832efd7684bbbd7ceed5891a337bca302","pending"],"id":1}' http://127.0.0.1:8545
{"jsonrpc":"2.0","id":1,"result":"0xe"}

參考代碼

https://github.com/ethereum/go-ethereum/blob/86e77900c53ebce3309099a39cbca38eb4d62fdf/core/tx_pool.go

一筆交易呼叫add(ctx context.Context, tx *types.Transaction)方法將交易資訊加入到交易池的pending串列中，需要對交易資訊進行驗證，驗證方法是validateTx,如下所示：

// validateTx checks whether a transaction is valid according to the consensus
// rules and adheres to some heuristic limits of the local node (price and size).
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
    }
    ...
    // Ensure the transaction adheres to nonce ordering
    if pool.currentState.GetNonce(from) > tx.Nonce() {
        return ErrNonceTooLow
    }
    ...
}

使用GetNonce方法獲取當前地址在交易池中的nonce值，如果當前交易的nonce比交易池中的nonce值小，就會報“nonce too low”的錯誤，

轉載請註明出處，本文鏈接：https://www.uj5u.com/qukuanlian/282163.html

標籤：區塊鏈

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