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交易与签名

交易与签名

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概述

交易是以太坊状态变更的唯一方式。每一笔转账、合约调用、合约部署都是一笔交易。理解交易的结构和签名机制，是开发安全 DApp 的基础。

主要内容

交易类型

以太坊目前支持三种交易类型（EIP-2718 定义）：

类型标识说明
Legacy0x00原始交易格式，使用 gasPrice
EIP-29300x01访问列表交易，优化 Gas
EIP-15590x02动态费用交易（最常用）

交易字段（EIP-1559）

interface Transaction {
  chainId: bigint;         // 链 ID，防止跨链重放攻击
  nonce: number;           // 发送者的交易序号
  maxFeePerGas: bigint;    // 愿意支付的最高 Gas 费（含 baseFee + tip）
  maxPriorityFeePerGas: bigint; // 给验证者的最高小费
  gasLimit: bigint;        // 最大 Gas 消耗量
  to: string | null;       // 接收地址（null 表示创建合约）
  value: bigint;           // 转账 ETH 数量（wei 单位）
  data: string;            // 调用数据（合约交互的编码参数）
  accessList: AccessList;  // EIP-2930 访问列表
}

交易生命周期

用户签名交易
    ↓
广播到 P2P 网络
    ↓
进入节点内存池（Mempool）
    ↓
验证者/区块构建者打包到区块
    ↓
区块广播与共识
    ↓
交易被最终包含在链上
    ↓
收到交易回执（Receipt）

交易回执（Receipt）

interface TransactionReceipt {
  transactionHash: string;
  blockNumber: bigint;
  blockHash: string;
  from: string;
  to: string | null;
  contractAddress: string | null; // 创建合约时的地址
  gasUsed: bigint;
  effectiveGasPrice: bigint;
  status: 0 | 1;           // 0 = 失败，1 = 成功
  logs: Log[];             // 事件日志
}

ECDSA 签名机制

以太坊使用 secp256k1 曲线的 ECDSA（椭圆曲线数字签名算法）：

  1. 私钥（32 字节随机数）→ 公钥（64 字节椭圆曲线点）→ 地址（公钥 Keccak256 哈希后取后 20 字节）
  2. 签名过程：对交易 RLP 编码后的 Keccak256 哈希进行签名，生成 (v, r, s) 三元组
  3. 验签恢复：从签名 (v, r, s) 和消息哈希可以恢复出公钥，从而验证签名者地址
// 使用 viem 签名消息
import { privateKeyToAccount } from "viem/accounts";


const account = privateKeyToAccount("0x私钥");
const signature = await account.signMessage({ message: "Hello Ethereum" });
// 输出: 0x...（65 字节：r[32] + s[32] + v[1]）

EIP-1559 费用模型

实际费用 = Gas Used × (Base Fee + Priority Fee)
其中:
  Base Fee  → 被销毁（Burn），减少 ETH 供应
  Priority Fee → 给验证者作为激励

Base Fee 每个区块动态调整：

  • 如果上个区块 Gas 使用量 > 目标（50%）→ Base Fee 上涨（最多 +12.5%）
  • 如果上个区块 Gas 使用量 < 目标 → Base Fee 下降

Nonce 管理

  • Nonce 是账户发出的第 N 笔交易的序号（从 0 开始）
  • 交易必须按 nonce 顺序执行
  • 如果某笔交易 nonce 跳过，后续交易会卡在 mempool 中
  • 如果发现交易长时间未确认，可以发送相同 nonce 但更高 Gas 价格的交易来”替换”它

calldata 编码

合约函数调用通过 data 字段传递：

data = 函数选择器（4 字节）+ 参数 ABI 编码
函数选择器 = keccak256("函数签名") 的前 4 字节

例如调用 transfer(address,uint256)：

选择器: keccak256("transfer(address,uint256)") = 0xa9059cbb
data: 0xa9059cbb
      000000000000000000000000接收地址（32字节）
      000000000000000000000000000000000000000000000转账金额（32字节）

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