科普 | 為什麼要使用 transaction data？

可能你也注意到了，在跟智能合約交互（例如發送 token）時，你的事務會自動包含 input data（“輸入數據”）。在 MyCrypto 錢包界面，這些數據有個簡單的標籤：“Data（數據）” —— 它是做什麼的呢？

這篇文章就是從技術上解釋事務輸入數據是怎麼一回事，它實質是什麼，又是怎麼工作的。

– MyCrypto 錢包的高級事務設定 –

什麼是 Input Data？

我們先來看看這筆 token 轉賬交易。某個人發送了 0 ETH 到 0xd26114cd6ee289accf82350c8d8487fedb8a0c07（OmiseGo 合約地址），而且 Etherscan 網站呈現了這是一筆意圖發送 0.19 OMG token 到這個地址的事務。那麼，EVM （以太坊虛擬機）究竟是怎麼知道，這個人想要轉賬某個數額的 token 到另一地址的呢？

你再仔細看 Etherscan，就能看到這筆事務帶着 input data。input data 是發送者為這筆事務附加的額外數據，既可以是普通的文本，也可以是數字（以十六進制的形式編碼）。但在這筆交易中，發送者使用這部分數據來 “告訴” 合約，讓合約運行特定的函數。智能合約本身是由一系列函數組成的。舉例而言，一個 ERC-20 token 合約使用比如 “transfer” 來把 token 從 A 賬戶轉移到 B賬戶，使用 “balancerOf” 函數來獲得某個地址的餘額，等等。在我們研究的這筆交易中，你可以看到它調用了 transfer(address_to, uint256_value) 函數。

這筆事務的輸入數據為0xa9059cbb0000000000000000000000004bbeeb066ed09b7aed07bf39eee0460dfa26152000000000000000000000000000000000000000000000000002a34892d36d6c74。你可以把這一長串的 十六進制 數據分解一下。開頭的 0x 表示這是一個十六進制數值，緊接着的 8 個字節（a9059cbb）是函數標識符，再然後就全部是以 32 字節（也就是 64 個 16 進制字符）為一組的函數參數。所以第一組是 0000000000000000000000004bbeeb066ed09b7aed07bf39eee0460dfa261520 而第二組是 000000000000000000000000000000000000000000000000002a34892d36d6c74。

– Input Data 分解 –

如果你在 Etherscan 上查看這些數據，你會看到它以下文這個形式呈現：

Function: transfer(address _to, uint256 _value)

MethodID: 0xa9059cbb

[0]: 0000000000000000000000004bbeeb066ed09b7aed07bf39eee0460dfa261520

[1]: 00000000000000000000000000000000000000000000000002a34892d36d6c74

十六進制是啥？

十六進制是一種計數系統，就像十進制和二進制一樣；十六進制使用數字 0 到 9 和字母 A 到 F（不區分大小寫），來對應表示十進制的 0 到 15。下面這種圖展現的就是這樣的對應關係。十六進制常常用來更直觀地表示大數字。

– 十進制數字與對應的十六進制字符 –

單個十六進制字符所能表示的最大數值是 15，長度是 4 個比特（bit）。多個十六進制字符相連時，你要把每個字符的二進製表示前後拼接在一起，才能得到其十進制數值。舉個例子，0x5C，可以寫成 0101 (=5) 和 1100 (=C)，前後拼接就是 01011100，這就是二進制形式的 92，所以十六進制數 0x5C 的數值就是 92。

大多數編程語言都使用前綴 0x 作為絕對標識符（arbitrary identifier），將十六進制數與其他的計數類型（比如普通的十進制、二進制等）區別開來。這個前綴本身沒有任何意義，只是為了清晰。我們這篇文章也會採取一樣的做法，十六進制數都用 0x 開頭。

講完這些，我們繼續。如果你還是沒能理解十六進制，也不用擔心 —— 對於理解 input data 來說不是必需的。

Input Data 與智能合約

Input Data 的首要用途就是與智能合約交互。大部分智能合約都使用合約 ABI 規範，使得 Etherscan 這樣的網站能自動解碼 input data 並顯示事務所調用的具體操作。在我們上面那個例子中，這是一筆有關代幣合約的事務，而且代幣合約遵循 ERC-20 標準。這也就意味着，我們都知曉所有可能調用的函數，以及它們的簽名。舉例，用於 ERC-20 合約的 transfer（轉賬）函數的完整簽名總是 transfer(address, uint256)，意味着這個函數需要兩個參數，所傳入的第一個參數會被解讀為一個地址，第二個參數會被解讀為一個未簽名的 256 位的數字（大小上限為 2256-1）。

Solidity 語言有多種參數類型。如果你有興趣學習 Solidity 語言和智能合約，你可以在Solidity 文檔頁面了解更多。

函數簽名

如你所見，transfer 函數的簽名是 transfer(address, uint256)，這個對所有 ERC-20 合約都是一樣的。如果某個合約給轉賬函數安排不一樣的參數類型，比如一個地址和一個 uint128（未簽名的 128 位整數），這個合約就不是 “ERC-20 兼容” 的。

要獲得一個函數的簽名的十六進制形式，我們先要獲得這個函數的 SHA-3（或者說 Keccak-256）哈希值的前面 4 個字節（也就是 8 個十六進制字符）。而要想知道一個數據的 Keccak-256 哈希值，你可以使用 JavaSceript 語言的 web3 庫，或者求助於這樣的在線工具。在這個工具頁面填入 transfer(address,uint256)，它會顯示 0xa9059cbb2ab09eb219583f4a59a5d0623ade346d962bcd4e46b11da047c9049b 作為結果。取前 8 個字符（忽略掉 0x），就是 a9059cbb，恰好跟上述事務的 MethodID 一致。

另一個例子：ERC-20 標準合約的 approve（許可）函數的函數簽名是 approve(address,uint256)，其 SHA-3 哈希值是 0x095ea7b334ae44009aa867bfb386f5c3b4b443ac6f0ee573fa91c4608fbadfba，首 8 個字符是 095ea7b3，因此，調用許可函數的 input data 開頭就會是 0x095ea7b3。這筆發往 DAI token 合約的事務就是如此。

地址和數量

每一個參數（除了列表/數組和純文本 —— 這些我們後文再說）的長度都是 32 字節，或者說 64 個十六進制字符。但以太坊地址只有 40 個字節長（不算 0x 的話）。為了解決這個問題，地址參數要用 0 來填充。在十六進制裡面，0x0000123 和 0x123 是一樣的，因此 0x0000000000000000000000004bbeeb066ed09b7aed07bf39eee0460dfa261520（上述事務中的地址參數）等同於 0x4bbeeb066ed09b7aed07bf39eee0460dfa261520，而且 0x00000000000000000000000000000000000000000000000002a34892d36d6c74 也就等於 0x2a34892d36d6c74。那為什麼我們要填充這些 0 呢？

就像我們上面說到的，Solidity 合約可以接受的最大數值是 2256 – 1，剛好是 32 字節。使用固定的長度可以讓 EVM 和其他應用在解碼數據時候更輕鬆，因為你可以假設每一個參數的長度都是一樣的。

那數組和字符串呢？

如上所述，在 input data 中使用數組和字符串，情形會有些許不同。因為數組本質是多個東西組成的一個列表。舉個例子，1、2、3 三個數所組成的列表在大多數編程語言中都可以寫為 [1, 2, 3]。要在事務中發送這種數據，列表中的每一個對象都要作為 32 字節一組的數據發送，列在 input data 的結尾。指明數組長度的指針就作為參數。

假定我們有一個叫做 calledmyFunction 的函數，接收一個地址和數字的數組作為參數，即 myFunction(address,uint256[])。該函數的函數簽名是 0x4b294170。地址這一項，我們照上面所說的操作。因為我們的數組包含 3 個對象，數組的長度用十六進製表示為 0x3。然後每個對象都要佔據恰好 32 自己的空間，且數組要放在所有其它參數之後，所以數組會從 32+32 = 64 字節之後開始。

000000000000000000000000000000000000000000000000000000003000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000100000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000020000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000003

– 例子：input 數據要按照 32 字節一組來切分 –

因為字符串的長度是任意的（可能長過 32 字節），它們要按 32 字節一組來切分，處理方式跟數組相同。

像 Etherscan 這樣的網站是如何解碼 input data 的？

哈希函數是單向函數，所以如果你只有函數簽名的哈希值，是不可能會恢復出函數簽名的（你要試試暴力破解嗎老弟）。合約的所有者可以將合約的 ABI 作為 JSON 文件上傳，就像這個例子，這可以用來拿到函數簽名的哈希值。

即使合約的所有者不上傳合約的 ABI，也能夠解碼 input 數據（對大多數合約而言）。因為，ERC-20 合約函數的簽名都是一樣的，因此 Etherscan 只需使用一個預定義的合約 ABI 即可服務大部分合約。舉個例子，ERC 20 合約的轉賬函數的合約 ABI 如下文所示

如果輸入數據里的簽名與任意一個預定義的函數相匹配，Etherscan 都能解碼 input data。

input data 的大小有沒有什麼限制？

既有，也沒有。以太坊協議沒有為 input data 的長度設固定的上限，但 input data 也消耗 gas。單個區塊可用的 Gas 數量是有上限的，在本文撰寫時是 800 萬（譯者註：原文撰寫於 2019 年 2 月，在 2021 年 4 月，已經上升到 1500 萬）。每一個 0 字節（0x00）都要消耗 4 gas，而非零的字節要消耗 68 gas。一筆標準的 ETH 轉賬事務要消耗 21000 單位 gas，所以，如果不考慮調用合約的交易，當前 input data 的最大長度是 2 MB（全部由 0 組成），或者全部用非零字節的話，就是 0.12 MB。因為 input data 不會只有零，也不會一個 0 也沒有，所以實際的大小會在兩者之間。

如果你想看實時的區塊 Gas 上限，可以看 ETHStats.net。