以太坊“免”Gas发交易GSN简介

一、什么是GSN

对以太坊来说，转账、发Token、调用合约等交易都是需要支付手续费Gas，不能白piao，Gas是保障以太坊网络稳定运行的重要手段。
然而在现实生活中，为了推广产品，免费甚至补贴用户是互联网企业惯用的获客手段，普罗大众早已被这些企业教育的习惯了白P。
如果企业开发了一款Dapp，想要推广到市场，告诉用户“我们这是基于区块链的，你要想使用得先去买得以太币，哦，现在一个以太币要3000多人民币！”，估计大多数人直接转身离开，剩下得大多数直接跳脚骂娘了，只有很少数极客可能会去体验下。这也是Dapp很难被大众接受的一个重要原因。

为了解决这个问题，GSN应运而出！
GSN的全称是Gas Station Network，翻译过来就是加油站网络。GSN将本该由用户支付的Gas转嫁到了其它愿意为用户买单的人身上（一般为Dapp开发者），并且能够保证交易的真实性。

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GSN目前有两个版本，v1和v2，在实现和流程上有所不同。本篇内容是基于v2版本整理。

二、相关角色

2.1 客户端-Client

客户端也就是各种Dapp，是GSN架构的最上层。客户端负责发起对原交易进行签名，并将签名后的原交易发送到中继服务器中。

2.2 中继服务器-RealServer

中继服务器主要用来处理用户的元交易请求，主要的功能包括：

• 通过调用中继路由（RelayHub）合约，判断付款人（Paymaster）是否允许为该笔交易支付手续费，并且有足够的以太币
• 中继服务器将交易发送到链上
  对于中继服务器，多个客户端可以使用一个，也可以一个客户端对应一个。

2.3 付款人-Paymaster

付款人交易Gas的实际支付者。付款人是一个智能合约，该合约最重要的是交易过滤器” acceptRelayedCall“，决定了可以为哪些交易支付费用。
常用的过滤器包括：

• 白名单
• 令牌认证
• 对特定方法放行
• 链下委托授权

2.4 中继路由-RelayHub

中继路由本身是一份智能合约，提供的功能包括：

• 维护一份中继器列表，供客户端查询
• 提供RelayHub.balances[recipient]方法，供中继服务器在支付Gas前检查Dapp开发者已存入足够的ETH
  中继路由合约可以自行部署，也可以直接使用GSN提供的。自行部署的RelayHub无法共享已存在的中继器。
  以太坊主网上的RelayHub合约地址：0xD216153c06E857cD7f72665E0aF1d7D82172F494

2.5 中继接收合约-RelayRecipient

每个支持GSN的DApp都需要继承RelayRecipient，并提供与RelayHub通信的接口。在部署Dapp合约时，需要初始化RelayHub的地址。
需要注意的是，在继承RelayRecipient合约后，使用_msgSender()替代msg.sender获取元交易的用户信息。

2.6 Trusted Forwarder-可信转发器

可信转发器用来验证发送者签名和Nonce值，RelayHub通过可信转发器将元交易转发到Dapp合约中。

三、架构

GSN的整体架构如下图所示。

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一个完整的流程为：
1、Client 到 RelayHub 查詢可用的 Relays 列表
2、Client发送原交易到RelayServer
3、RelayServer到RelayHub中验证Dapp开发者有足够的ETH用于支付Gas，并且付款人允许该交易
4、RelayServer返回给Client签名后的交易，此时交易已经被RelayServer中的Relay支付
5、RelayServer将交易发送给RelayHub合约
6、RelayHub合约调用内部的可信转发器，对交易的签名和nonce进行校验
7、可信转发器校验通过后调用接收者合约

四、案例

GSN官方提供的MetaCoin案例：
https://metacoin.opengsn.org/

五、参考

• GSNv2官网文档：https://docs.opengsn.org/learn/index.html
• GSNv2 GitHub https://github.com/opengsn/gsn