ETH交易以中nonce的管理流程

ETH （武汉链）交易的随机数（nonce）

最近在使用在使用BSN开放联盟链 · 武汉链 做交易的过程用遇到了一些问题，自己记录一下。

• 首先说下以太坊(Ethereum)和武汉链有什么关系，武汉链是BSN开放联盟链其中一条基于(Ethereum)的共用链，肯定还有人问BSN是谁，下面是我从百度百科上摘抄的一段。

      BSN是由[国家信息中心]牵头，会同中国移动、中国银联等单位联合发起并建立。BSN是基于区块链技术和共识机制的全球性基础设施网络，是面向工业、企业、政府应用的可信、可控、可扩展的联盟链，致力于改变联盟链应用的局域网架构高成本问题，以互联网理念为开发者提供公共区块链资源环境，极大降低区块链应用的开发、部署、运维、互通和监管成本，从而使区块链技术得到快速普及和发展。
  

• 我自己为什么不直接使用ETH公链，而使用中国自己的武汉链，有两点原因：

  • 公链在国内不合法，数据无法被监管

  • ETH公链的价格太高，我这小户实在承受不起 哈哈

    

• 下面文档的数据都是我基于武汉链的测试结果。

什么是交易(Transactions)

1. 先说下什么是交易

   ​ 以太坊交易是指由外部持有账户(EOA) 发起的行动，换句话说，是指由人管理而不是智能合约管理的账户。 例如，如果 Bob 发送 Alice 1 ETH，则 Bob 的帐户必须减少 1 ETH，而 Alice 的账户必须增加 1 ETH,看待交易的另一种方式是，它是唯一能触发状态改或是或促使合约在EVM 中执行的东西。以太坊是一个全域单例(global singleton) 的状态机(state machine)，交易是唯一能够转动这状态机去改变状态的方法。合约无法自行运行。以太坊不会在后台运行。所有的状态改变与执行皆始于交易。

   

2. 交易对象看起就像：

   {
       "from":"55935178000b12f5746230e17b352b8716277777",
       "to":"91f715616d0366f5670134c6e244190072798888",
       "gas":"0xC350",
       "gasLimit":"0xC950",
       "gasPrice":"0xc1b720800",
       "value":"0x1",
       "nonce":"0x2"
   }
   

3. 交易的随机数（nonce）

   • nonce – 显示从帐户发送的交易数量的计数器。 这将确保交易只处理一次。 在合约帐户中，这个数字代表该帐户创建的合约数量

交易的随机数（nonce）

先了解下nonce在节点上是怎么管理的。

• 所有的交易不管是本地交易AddLocals还是其他节点广播AddRemotes过来的交易终都会调用方法addTxs →addTxsLocked→ add，经过一系列校验validateTx进入队列 queue。【此时节点上账户address 的 nonce还未更新】

• 源码中的调用如下：

  // This method is used to add transactions from the RPC API and performs synchronous pool
  // reorganization and event propagation.
  func (pool *TxPool) AddLocals(txs []*types.Transaction) []error {
  	return pool.addTxs(txs, !pool.config.NoLocals, true)
  }
  
  // This method is used to add transactions from the p2p network and does not wait for pool
  // reorganization and internal event propagation.
  func (pool *TxPool) AddRemotes(txs []*types.Transaction) []error {
  	return pool.addTxs(txs, false, false)
  }
  
  // addTxs attempts to queue a batch of transactions if they are valid.
  func (pool *TxPool) addTxs(txs []*types.Transaction, local, sync bool) []error {
    ...
    newErrs, dirtyAddrs := pool.addTxsLocked(news, local)
    ...
    // Reorg the pool internals if needed and return
    done := pool.requestPromoteExecutables(dirtyAddrs)
  }
  
  // addTxsLocked attempts to queue a batch of transactions if they are valid.
  // The transaction pool lock must be held.
  func (pool *TxPool) addTxsLocked(txs []*types.Transaction, local bool) ([]error, *accountSet) {
      ...
  	replaced, err := pool.add(tx, local)
  }
  
  // add validates a transaction and inserts it into the non-executable queue for later
  // pending promotion and execution. If the transaction is a replacement for an already
  // pending or queued one, it overwrites the previous transaction if its price is higher.
  func (pool *TxPool) add(tx *types.Transaction, local bool) (replaced bool, err error) {...}
  

• 交易进入队列后此时就轮到了 scheduleReorgLoop 上场。

  1. 上面addTxs()中的pool.requestPromoteExecutables(dirtyAddrs)，发送请求对给定地址进行交易升级检查至通道 reqPromoteCh

  2. 通道pool.reqPromoteCh 该通道接收到消息后 scheduleReorgLoop 开始后台运行 pool.runReorg

     // runReorg runs reset and promoteExecutables on behalf of scheduleReorgLoop.
     

  3. pool.runReorg处理过程

  4. 已成为可处理的从未来队列到待处理事务集的事件。 在此过程中，所有无效交易（低随机数、低余额）都将被删除。pool.promoteExecutables(promoteAddrs)

  5. 交易提成为pending状态，并更新address的nonce值

     promoteTx(addr common.Address, hash common.Hash, tx *types.Transaction)

     // Set the potentially new pending nonce and notify any subsystems of the new tx
     pool.pendingNonces.set(addr, tx.Nonce()+1)
     

  6. 至此交易状态提升为pending状态时address的nonce才更新（+1）

  7. 源码中的调用如下：

  // scheduleReorgLoop schedules runs of reset and promoteExecutables. Code above should not
  // call those methods directly, but request them being run using requestReset and
  // requestPromoteExecutables instead.
  func (pool *TxPool) scheduleReorgLoop() {
  	...
      // Run the background reorg and announcements
   	go pool.runReorg(nextDone, reset, dirtyAccounts, queuedEvents)
  }
  
  // runReorg runs reset and promoteExecutables on behalf of scheduleReorgLoop.
  func (pool *TxPool) runReorg(...) {
      // Check for pending transactions for every account that sent new ones
  	promoted := pool.promoteExecutables(promoteAddrs)
  }
  
  // promoteExecutables moves transactions that have become processable from the
  // future queue to the set of pending transactions. During this process, all
  // invalidated transactions (low nonce, low balance) are deleted.
  func (pool *TxPool) promoteExecutables(accounts []common.Address) []*types.Transaction {
      ...
      if pool.promoteTx(addr, hash, tx) {
  		promoted = append(promoted, tx)
  	}
  }
  
  // promoteTx adds a transaction to the pending (processable) list of transactions
  // and returns whether it was inserted or an older was better.
  //
  // Note, this method assumes the pool lock is held!
  func (pool *TxPool) promoteTx(addr common.Address, hash common.Hash, tx *types.Transaction) bool {
      // Set the potentially new pending nonce and notify any subsystems of the new tx
  	pool.pendingNonces.set(addr, tx.Nonce()+1)
  }
  

武汉链的使用过程

上面了解了nonce的管理流程下面看下我在调用武汉链时遇到的问题。

我通过BSN网关调用武汉链做交易，由于我的交易量比较大，总是会有失败的交易，我就把经常遇到失败的的原因以及解决办法列举下。

• nonce too low

  // ErrNonceTooLow is returned if the nonce of a transaction is lower than the
  // one present in the local chain.
  

  使用已经被旷工打包过的nonce，也就是该nonce已经被使用过了。

  通过调用RPC接口查询最新的nonce

  {
      "jsonrpc": "2.0",
      "method": "eth_getTransactionCount",
      "params": [
          "91f715616d0366f5670134c6e244190072798888",
          "pending" // 整数块编号，或字符串"latest"、"earliest"或"pending"
      ],
      "id": 1
  }
  

• already known

  // ErrAlreadyKnown is returned if the transactions is already contained
  // within the pool.
  

  节点交易池中已经有相同nonce的交易，因为节点上交易处理慢导致nonce更新不及时，通过RPC接口获取到的nonce值是相同的。

  如果瞬时交易量大就需要考虑本地维护nonce值，本地nonce管理可以参考web3j的TransactionManager。

• replacement transaction underpriced

  // ErrReplaceUnderpriced is returned if a transaction is attempted to be replaced
  // with a different one without the required price bump.
  

  该账户在节点上有非可执行的交易也是就有交易在对列中queued，然后使用相同的nonce和相同的gasPrice发送交易、

  1. 交易使用的低于节点限制的gasPrice，该笔交易不会进入pending，只能在queued中等待。
  2. 交易使用了过高的nonce，该笔交易不会进入pending，只能在queued中等待。

  首先需要查清楚是因为gasPrice还是nonce导致。

  1. 如果是gasPrice低于节点的最低限制（武汉链的gasPrice最低1Gwei），通过RPC接口（eth_gasPrice）获取最新的gasPrice，提交gasPrice（gasPrice需要高于原交易的110%）后使用该笔交易的nonce重新发送交易替换队列中的那笔交易。

  2. 如果是使用了过高的nonce，使用RPC接口（eth.getTransactionCount(address, "latest")）获取最新的【不是pending状态下的】nonce，发送交易补全至pending的nonce后该笔交易会被自动执行。

  3. 覆盖交易原交易hash就会作废。

• intrinsic gas too low

  // ErrIntrinsicGas is returned if the transaction is specified to use less gas
  // than required to start the invocation.
  

  该笔交易，gasLimit设置 低于该笔交易的使用量

  可以通过RPC接口（eth_estimateGas）估算gasLimit，提高gasLimit后重新发送交易。

• tx fee (*** ether) exceeds the configured cap (* ether)

  // checkTxFee is an internal function used to check whether the fee of
  // the given transaction is _reasonable_(under the cap).
  

  gasLimit 超过配置上限 (1.00 ether)

  降低gasLimit即可

• insufficient funds for gas * price + value

  // ErrInsufficientFunds is returned if the total cost of executing a transaction
  // is higher than the balance of the user's account.
  

  该账户能量值不足了，账户的gas余额不足

  在BSN门户中购买即可

  降低gasLimit即可

如有错误欢迎指正交流😊