以太坊C++源码解析（七）交易

以太坊交易类是Transaction，但是这个类几乎没有什么代码，主要代码都在父类TransactionBase中，因此这个类是我们研究的重点。

交易的主要数据

TransactionBase类位于libethcore\TransactionBase.h/cpp中，里面有几个重要的成员：

• u256 m_nonce;
  这个是交易的nonce，整数，记录交易发送者的发送次数，从0开始，每发送一次nonce加1，主要是用来防止重放攻击的。
• u256 m_value;
  交易的以太币数量，单位为wei，注意这个值可以为0。
• Address m_receiveAddress;
  交易接收者的以太坊地址
• u256 m_gasPrice;
  发送者愿意支付的gas price，默认为20,000,000,000wei，也就是20Gwei。这个值越大，交易被确认的速度越快。
• u256 m_gas;
  发送者愿意支付的gas值，如果为普通交易，gas值固定为21000，如果是智能合约交易，则gas值大于21000。这个值实际上是gas limit，值必须大于等于实际消耗的gas，小于的话会直接被区块链拒绝，大于没有关系，因为交易完成后多出来的钱会退回发送者账户。
  交易费=m_gas * m_gasPrice。
• bytes m_data;
  这个是创建智能合约交易时附带的交易编码，对于普通交易这个值为空。
• boost::optional m_vrs;
  交易的签名

以上是一个交易必须的成员，有人可能会注意到没有发送者的信息，实际上发送者信息隐藏在m_vrs中，m_vrs可以反推出发送者的公钥，从而得到发送者地址。

交易的分类

1. 普通交易
   普通交易是用来交易以太币的，m_gas值为21000，m_data值为空，m_receiveAddress值不为空，m_value值通常不为0
2. 智能合约交易
   智能合约交易又分为两种
   a. 创建智能合约交易
   这个交易用来创建一个智能合约，m_data值不为空，m_receiveAddress为空，m_value为0
   b. 普通智能合约交易
   这个通常用来做代币交易，m_data值不为空，m_receiveAddress为智能合约地址。

交易的签名

一个交易被发出前必须由发送者用自身的私钥进行签名。 这里因为EIP155的存在，情况又有点复杂。

关于EIP155大家可以参考eip-155.md
简单说就是在EIP155之前，交易签名的内容包括m_nonce，m_value，m_receiveAddress，m_gasPrice，m_gas和m_data这六项，EIP155之后，签名内容增加了m_vrs，其中v值设为1，r和s值设为0

EIP155

在TransactionBase类中有一个成员int m_chainId = -4;来区分是否采用EIP155，-4表示不采用，1表示采用。
我们来看具体代码：

void TransactionBase::sign(Secret const& _priv)
{
    auto sig = dev::sign(_priv, sha3(WithoutSignature));
    SignatureStruct sigStruct = *(SignatureStruct const*)&sig;
    if (sigStruct.isValid())
        m_vrs = sigStruct;
}

这是创建交易时候的代码，Secret const& _priv为发送者的私钥，最重要的是这句：

auto sig = dev::sign(_priv, sha3(WithoutSignature));

这句代码又可以分为两句：

• sha3(WithoutSignature)
  用来对交易数据进行hash运算，这里的交易数据就要区分EIP155了，如果是非EIP155就需要对六项数据做hash，否则需要对九项数据做hash。
• dev::sign(_priv, hash值)
  对hash结果做签名

我们先来看看hash运算：

h256 TransactionBase::sha3(IncludeSignature _sig) const
{
    if (_sig == WithSignature && m_hashWith)
        return m_hashWith;

    RLPStream s;
    streamRLP(s, _sig, m_chainId > 0 && _sig == WithoutSignature);

    auto ret = dev::sha3(s.out());
    if (_sig == WithSignature)
        m_hashWith = ret;
    return ret;
}

可见这里是对交易数据先编码成RLP，然后再用dev::sha3()做运算。
关键在streamRLP()函数中：

void TransactionBase::streamRLP(RLPStream& _s, IncludeSignature _sig, bool _forEip155hash) const
{
    if (m_type == NullTransaction)
        return;

    _s.appendList((_sig || _forEip155hash ? 3 : 0) + 6);
    _s << m_nonce << m_gasPrice << m_gas;
    if (m_type == MessageCall)
        _s << m_receiveAddress;
    else
        _s << "";
    _s << m_value << m_data;

    if (_sig)
    {
        if (!m_vrs)
            BOOST_THROW_EXCEPTION(TransactionIsUnsigned());

        if (hasZeroSignature())
            _s << m_chainId;
        else
        {
            int const vOffset = m_chainId * 2 + 35;
            _s << (m_vrs->v + vOffset);
        }
        _s << (u256)m_vrs->r << (u256)m_vrs->s;
    }
    else if (_forEip155hash)
        _s << m_chainId << 0 << 0;
}

这部分代码比较简单，m_type为MessageCall表示非创建合约交易，这时的m_receiveAddress值是有效的。_forEip155hash表示是否采用EIP155，m_chainId默认为-4，所以不采用，因此这个stream里编码的值只有上面那六项。
dev::sign()签名算法就不贴出来了，有兴趣的可以自己去看，都是一些算法。