以太坊（ETH）的奖励机制

如果你问显卡最讨厌什么，答案一定是以太坊。

以太坊，矿工疯了，显卡在抖，玩家在骂。

但是，除了买矿机、连接矿池、卖币兑现，还有人关注以太坊的奖励机制吗？

慢慢听我说。

临时分叉

由于区块链是一种去中心化技术，全球所有矿工同时工作，独立开采符合要求的区块。由于各自独立工作，有可能两个独立的矿工先后发现了两个不同的满足要求的区块，比如下面这种情况，称为临时分叉。

注意：指向一个区块的箭头表示它保存了前一个区块的哈希

两个矿工都找到了高度为 2 的区块，那么谁应该使用？

然后开始撕裂，区块链是势利的，只承认最长的链，黄色和绿色的区块先有后继区块并成为最长的链将被阻止。承认吧，失败者将被抛弃。为了成为最长的链，双方矿工都拼命将自己挖出的区块广播给更多的节点，希望自己的区块能传播得更广，让更多的矿工可以挖出你挖出的区块下的下一个区块，最终让你的拥有最长链的区块部分。

但是，只有一个获胜者，获胜者写入历史，失败者将被丢弃，其中的交易将被重新打包到以后的区块中。下图是绿块赢了，黄块成了孤儿被遗弃了。

这种情况经常发生，并不少见。如果一个区块被遗弃，其中包含的挖矿奖励会发生什么变化？对于比特币来说，胜者通吃，败者一无所有，竹筐空空如也。挖出黄块的矿工心碎了，哭了。

块叔叔

以太坊创造了一个新名词，块叔叔。对于高度为 3 的块，绿色块是其父块。黄色块虽然失败了，但它仍然是高度为 1 的块的子块和绿色块的兄弟块。因此，高度为 3 的积木称这个黄色积木为叔叔，叔叔由此得名。

注意：虚线仅用于说明关系，并不表示实际连接。

一个不能成为主链一部分的孤块，如果有幸通过叔块字段被后面的块包含在区块链中，则成为叔块。如果孤块没有被任何区块接受，孤块仍然会被丢弃，不会进入区块链，也就是说，孤块被接受后会变成叔块。

以太坊的设计比比特币更人性化，叔块也可以打赏，矿工再也不用担心忙了。并且如果未来的区块有任何人保留了叔块，那么保留叔块的区块将会有额外的奖励。保留叔块也称为包含叔块。

下图显示，高度为3的block包含了一个叔块，但是只包含了叔块。叔块中的交易会回到交易池，等待重新打包。一个块最多只能包含2个叔块。

为什么以太坊是这样设计的？因为以太坊的出块时间在 20 秒左右，所以比比特币更容易出现临时分叉和孤块。而且，更短的出块时间也使得区块更难以在整个网络中充分传播，特别是对于那些网速慢的矿工来说，这是极大的不公平。为了平衡各方利益，设计了这样的叔块机制。叔块占所有开采区块的比例称为叔块率。目前叔块率在9.7%左右。

数据来源：以太坊区块链浏览器

驱动程序的气体

Ether Fang 是一个运行智能合约的去中心化平台，提供了一个以太坊虚拟机（简称 EVM），开发者可以在上面开发各种应用程序。您可以将此 EVM 视为您的计算机，它能够运行一些以太坊定义的指令。与比特币的脚本引擎不同，以太坊的 EVM 非常强大，被称为“图灵完备”。不管“图灵完备”是什么，你只需要知道一个“图灵完备”的虚拟机可以实现循环语句。有了循环，就会有小坏蛋或者不合格的程序员制造无限循环，计算机就会陷入无限循环。大不了重启，重启就好了，但是以太坊是去中心化的，如果EVM陷入死循环，是无法重启的。

有没有办法解决这个问题？

不幸的是怎么购买以太坊，这个问题早在多年前就已经研究过了，称为图灵停机问题（The Halting Problem），并且已经证明没有办法检测程序是否会无限循环。

既然无法检测到，有没有其他办法可以防止死循环？

在加油站闲置，以太坊的开发者陷入沉思，自言自语：为什么车不停地跑，停不下来？ “因为不会有油！”加油师傅边说边拔出加油枪。

这个故事只是我自己的脑补，增加一点趣味。

如果EVM上程序的每条指令都消耗了一点“资源”，而“资源”用完了，不管程序是否执行都会被强制终止，所以不管是死循环还是死循环不 没关系了。

执行程序时要消耗的资源称为Gas，每条指令消耗的gas量不同。

举几个例子：

操作越复杂，需要消耗的 Gas 就越多。只要程序给Gas的消耗增加一个上限，就可以防止程序出现死循环。不能再阻止这种情况了。同时，以太坊还对每个区块中包含的程序消耗的总gas设置了上限，以免区块中包含的程序过多，影响一些性能较弱的节点。每个区块可以消耗的Gas上限也可以调整，由矿工投票决定。目前是6725538 Gas，也就是下图中的GAS LIMIT部分。

数据来源：以太坊网络状态

Gas 在现实生活中不是免费的，以太坊也不是，用 Ether 购买 Gas。每个程序都会给出他们愿意花费多少以太币来购买 1 个单位的 Gas，这称为 Gas Price。

每个程序需要支付Gas的Ether可以通过以下公式计算：

Gas 成本 = Gas 消耗 x Gas 价格

您是否愿意支付的gas价格越高，您的交易就越快被矿工打包，这类似于比特币的交易费用。

以太坊的区块奖励

前面已经介绍了叔块和Gas，下面是核心部分，以太坊的奖励机制。如前所述，以太坊中有两种类型的块，普通块和叔块。我们需要根据情况讨论每个区块的奖励。

普通区块奖励：

大叔块奖励：

叔块奖励计算有点复杂，公式为：

叔块奖励=（叔块高度+8-包含叔块的块高度）*普通块奖励/8

练习一下

首先谢谢@jiangzuxiaomi 是他告诉我一个不错的以太坊区块浏览器以太坊区块信息，这个浏览器可以详细查看每个区块的奖励。

我们来看一个新挖的区块4222300，因为我们在主链上看到过，所以是一个普通的区块。

它的奖励由三部分组成：

固定奖励：5ETH

Gas 总成本（也称为交易费）：0.281837168043699381ETH

包含两个叔块的奖励：5 * ( 1 / 32 ) * 2 = 0.3125ETH

这里需要说明一点，官方文档中的原文是“将叔叔加入区块的额外奖励”，2015年我第一次接触以太坊的时候，网上很多文章都直接说“包含叔块的额外奖励“奖励”，这让我误以为我获得的奖励与挖掘这些叔块的奖励相同，即上图中的叔块奖励：8.75ETH，错了怎么购买以太坊，“含叔块奖励”是指将叔块纳入区块链的奖励，希望大家避免踩到这个坑。

我们看一个大叔块0x1c2cbba0403f1079dcdb70e5971a87ce0fbc03d4572be30e2d17e4e4a0f136d5，是不是看起来很别扭？其实大叔块也是有身高的。叔块的父块高度+1就是叔块的高度。

直接代入公式：

( 4222271 + 8 - 4222272 ) * 5 / 8 = 4.375ETH

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题外话

奖励机制就到这里，请细心的读者在前面发现一个洞：

为了不让这篇文章写得太长，给大家的阅读带来了不便，所以先卖了，以后我会慢慢补上这些漏洞。以太坊真的是一个很好的平台，而且发展很快。希望大家关注、理解、控制，而不是炒作，最终毁掉。

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