Moonbeam上的XCM费用¶

概览¶

XCM旨在成为共识系统之间沟通的语言。传送XCM消息包含一系列在原链和目标链上执行的指令。XCM指令的集合将执行如Token转账等不同的动作。要处理和执行每个XCM指令，基本上皆需支付一定数量的相关费用。

然而，XCM技术被设计为通用、可扩展且高效，因此才能够在发展的生态当中保持可用和潜力。正因如此，其通用性适用于包含XCM执行费用支付的概念。在以太坊中，费用包含在交易协议之中，而在波卡生态当中，每条平行链皆有能够定义XCM支付该如何处理的能力。

本教程将会包含费用支付，如谁该负责支付XCM执行费用、该如何支付以及如何在Moonbeam上计算费用。

费用支付¶

一般来说，费用支付的过程如下：

1. 提供所需资产
2. 必须协商资产交换计算时间（或权重）
3. 在提供的权重限制或资金足够执行的情况下，XCM将会如指令描述运行

每条链皆能够配置XCM费用的组成，以及使用哪些Token支付（不论是原生或是外部资产）。举例来说，波卡和Kusama上的费用可分别由DOT和KSM支付给区块的验证人。在Moonbeam和Moonriver，XCM执行费用能够使用原生储备资产（分别为GLMR和MOVR）支付，但用户也能够使用源自其他链的资产支付，其费用将会被传送至财政库中。

您可以想像以下情景：Alice在波卡上拥有一定数量的DOT，她想要传送至Moonbeam给Alith。Alice因此传送了一个包含一系列XCM指令的XCM消息，将从Alice波卡上的账户拿取一定量的DOT并将铸造相同数量的xcDOT至Alith的账户。部分指令将会在波卡上执行，而其他部分指令将会在Moonbeam上执行。

那究竟Alice是如何在Moonbeam完成支付，执行她的指令完成其请求？她的请求将会通过一系列包含在XCM消息中的XCM指令完成，允许其在扣除相关XCM执行费用后购买执行时间。此处的执行时间将会用于发行和转移xcDOT，xcDOT为DOT在Moonbeam上的表现形式。这代表当Alice传送一些DOT至Alith在Moonbeam上的账户时，她将会在扣除XCM执行费用后获得与原先DOT数量比例为1:1的xcDOT。请注意在此情境中，XCM的执行费用以xcDOT支付。

Alice请求的资产转移过程如下：

1. 资产将会传送Moonbeam在波卡上的账户（主权账户），并在收到资产后传送XCM消息至Moonbeam
2. 传送至Moonbeam的XCM消息将会：
   1. 铸造相关资产在Moonbeam的表现形式
   2. 购买相应执行时间
   3. 使用执行时间在扣除执行费用后将资产在Moonbeam上的表现形式存入目标账户

XCM指令¶

一个XCM消息由一系列的XCM指令组成，而不同的XCM指令组合将会导向不同的执行动作。

举例来说，如果想将DOT转移至Moonbeam，可以使用以下XCM指令：

1. TransferReserveAsset - 在Polkadot上执行，将资产从初始账户转移并存入目标账户。在这个例子中，目标账户是Moonbeam在Polkadot上的Sovereign账户。然后它将发送一条XCM信息至目标链，也就是Moonbeam。消息中包含了将要执行的的XCM指令
2. ReserveAssetDeposited - 在Moonbeam上执行，将Sovereign账户收到资产的本地表示存储在临时保管寄存中，这是一个在Cross-Consensus Virtual Machine (XCVM) 中的临时地址。
3. ClearOrigin - 在Moonbeam上执行。用于确保之后的XCM指令不使用XCM发送者的权限
4. BuyExecution - 在Moonbeam上执行。使用保管的资产支付执行费用。具体费用根据目标链定义，在这个例子中目标为Moonbeam
5. DepositAsset - 在Moonbeam上执行。将资产从保管中移除并且发送至Moonbeam上的目标账户

学习更多关于如何使用搭建XCM指令来传输本地资产至目标链，比如将Dot发送至Moonbeam，您可以参考X-Tokens Open Runtime Module Library作为例子。您可能需要transfer_self_reserve_asset这个函数。在这个函数中，您会发现它调用了TransferReserveAsset函数并且使用了assets, dest, 与 xcm三个参数。其中xcm参数包括了BuyExecution与DepositAsset指令。您可以访问Polkadot的Github库，在那您可以找到TransferReserveAsset这个指令。这条XCM消息结合了ReserveAssetDeposited指令，ClearOrigin指令与xcm参数，xcm参数包括BuyExecution和DepositAsset指令。

使用以下指令将xcDOT从Moonbeam发送回Polkadot：

1. WithdrawAsset - 在Moonbeam上执行。移除资产并将其存入保管寄存中
2. InitiateReserveWithdraw - 在Moonbeam上执行。将资产从保管寄存中移除（本质上它会被burn掉）并发送一条XCM消息至目标链。XCM消息以WithdrawAsset指令开始
3. WithdrawAsset - 在Polkadot上执行。移除资产并将其存入保管寄存
4. ClearOrigin - 在Polkadot上执行。用于确保之后的XCM指令不使用XCM发送者的权限
5. BuyExecution - 在Polkadot上执行。使用保管的资产支付执行费用。具体费用根据目标链定义，在这个例子中目标为Polkadot
6. DepositAsset - 在Polkadot上执行。将资产从保管中移除并且发送至Polkadot上的目标账户

学习更多关于如何使用搭建XCM指令来传输本地资产至目标链，比如将xcDOT发送至Polkadot，您可以参考X-Tokens Open Runtime Module Library作为例子。您可能需要transfer_to_reserve这个函数。在这个函数中，您会发现它调用了WithdrawAsset函数，然后调用InitiateReserveWithdraw并且使用了assets, dest, 与 xcm三个参数。其中xcm参数包括了BuyExecution与DepositAsset指令。您可以访问Polkadot的Github库，在那您可以找到InitiateReserveWithdraw instruction这个指令。这条XCM消息结合了WithdrawAsset指令，ClearOrigin指令与xcm参数，xcm参数包括BuyExecution和DepositAsset指令。

中继链XCM费用计算¶

Substrate已推出一个权重系统，决定一个函数的权重，也就是从计算成本的角度决定一个extrinsic的昂贵程度。一个权重单位被定义为一皮秒的执行时间。当在支付费用时，除了如网络拥塞的情况外，用户将会根据所调用函数的权重支付交易费用。

以下部分将会解释如何在波卡和Kusama计算XCM费用。请注意，Kusama特别使用基准化的数据决定XCM指令的总权重花费，因部分XCM指令可能包含数据库的读写，这将增加调用的权重。

目前在波卡和Kusama中有两个可用数据库，RocksDB（预设）和ParityDB，两者皆在每个网络具有不同的相关权重花费。

Polkadot¶

在波卡系统里，权重（weight）的价格包含了数据库的读写以及特定指令本身的权重。波卡为不同指令以及数据库的读写操作设定了它们的基准权重。以下是数据库操作权重计算的细则：

现在您了解Polkadot上数据库读写的权重花费，您可以使用指令的基础权重花费计算总花费。

例如，WithdrawAsset 指令具有25,567,000基础权重，且执行一个数据库读取和一个数据库写入。因此，WithdrawAsset指令的总权重花费将用以下方式计算：

25567000 + 20499000 + 83471000 = 129537000

BuyExecution指令具有3,153,000基础权重，且不包含任何数据库读写。因此，BuyExecution 指令的总权重花费为3,153,000。

在Polkadot上，基准化的基础权重分为两类：可替代的和通用的。可替代的权重为用于转移资产的XCM指令，而通用的基础权重用于其他类型指令。您可以在Polkadot Runtime代码中查看可替代资产和通用资产的权重。

在了解指令的权重花费架构后，您可以以KSM为单位计算指令花费。

在Polkadot中，ExtrinsicBaseWeight被设置为124,706,000，为一分的十分之一。一分为10^10 / 100。

因此您可以使用以下公式计算一个XCM指令的执行费用：

XCM-DOT-Cost = XCMInstrWeight * DOTWeightToFeeCoefficient

DOTWeightToFeeCoefficient为常量（为一分），并可以通过以下计算获得：

DOTWeightToFeeCoefficient = 10^10 / ( 10 * 100 * DOTExtrinsicBaseWeight )

使用实际数值：

DOTWeightToFeeCoefficient = 10^10 / ( 10 * 100 * 126045000 )

所以，DOTWeightToFeeCoefficient与0.0793367448 Planck-DOT相同，现在您可以开始以KSM为单位计算最终费用，使用DOTWeightToFeeCoefficient作为常量和TotalWeight(129,537,000)作为变量：

XCM-Planck-DOT-Cost = TotalWeight * DOTWeightToFeeCoefficient
XCM-DOT-Cost = XCM-Planck-DOT-Cost / DOTDecimalConversion

因此，以下为WithdrawAsset的实际计算方式：

XCM-Planck-DOT-Cost = 129537000 * 0.0793367448 
XCM-DOT-Cost = 10277043.9112 / 10^10

总花费为0.0010277044 DOT。

作为范例，您可以使用以下权重和指令花费计算传送一条XCM消息以在Kusama网络上转移xcKSM至KSM的总花费：

Kusama¶

Kusama上的总权重花费包括：给定指令本身花费和数据库读写的费用。尚未对数据库读写操作进行基准测试，而对指令权重进行了基准测试。以下为数据库执行权重花费的细节：

现在您了解Kusama上数据库读写的权重花费，您可以使用指令的基础权重花费计算总花费。

例如，WithdrawAsset 指令具有24,720,000基础权重，且执行一个数据库读取和一个数据库写入。因此，WithdrawAsset指令的总权重花费将用以下方式计算：

24720000 + 25000000 + 100000000 = 149720000

BuyExecution指令具有2,714,000基础权重，且不包含任何数据库读写。因此，BuyExecution 指令的总权重花费为2,714,000。

在Kusama上，基准化的基础权重分为两类：可替代的和通用的。可替代的权重为用于转移资产的XCM指令，而通用的基础权重用于其他类型指令。您可以在Kusama Runtime代码中查看可替代资产和通用资产的权重。

在了解指令的权重花费架构后，您可以以KSM为单位计算指令花费。

在Kusama中，ExtrinsicBaseWeight被设置为124,706,000，为一分的十分之一。一分为10^12 / 30,000。

因此您可以使用以下公式计算一个XCM指令的执行费用：

XCM-KSM-Cost = XCMInstrWeight * KSMWeightToFeeCoefficient

KSMWeightToFeeCoefficient为常量（为一分），并可以通过以下计算获得：

KSMWeightToFeeCoefficient = 10^12 / ( 10 * 3000 * KSMExtrinsicBaseWeight )

使用实际数值：

KSMWeightToFeeCoefficient = 10^12 / ( 10 * 3000 * 124706000 )

所以，KSMWeightToFeeCoefficient与0.267295345319 Planck-KSM相同，现在您可以开始以KSM为单位计算最终费用，使用KSMWeightToFeeCoefficient作为常量和TotalWeight(149,720,000)作为变量：

XCM-Planck-KSM-Cost = TotalWeight * KSMWeightToFeeCoefficient
XCM-KSM-Cost = XCM-Planck-KSM-Cost / KSMDecimalConversion

因此，以下为WithdrawAsset的实际计算方式：

XCM-Planck-KSM-Cost = 149720000 * 0.267295345319 
XCM-KSM-Cost = 40019459.1011 / 10^12

总花费为0.000040019459 KSM。

作为范例，您可以使用以下权重和指令花费计算传送一条XCM消息以在Kusama网络上转移xcKSM至KSM的总花费：

基于Moonbeam网络的XCM费用计算¶

Substrate已推出一个权重系统，决定一个函数的权重，也就是从计算成本的角度决定一个extrinsic的昂贵程度。一个权重单位被定义为一皮秒的执行时间。当在支付费用时，用户将会根据所调用函数的权重支付交易费用，接着每个平行链皆可以决定如何将权重转换至费用，举例而言，计算交易大小或是存储花费的额外费用。

Moonbeam对通用XCM指令进行了基准测试，而可替代的XCM指令仍然使用每条指令的固定权重。 因此，基准测试过的XCM指令的总权重成本除了给定指令所需的权重之外还考虑了数据库读/写的次数。 数据库操作的权重成本明细如下：

现在您知道了Moonbase Alpha的数据库读取和写入的权重成本，您可以使用指令和额外的数据库读取/写入（如果适用）的基本权重来计算可替代和通用XCM指令的权重成本。

例如，WithdrawAsset指令是可替代XCM指令集的一部分。因此，它没有进行基准测试，WithdrawAsset指令的总权重成本为200,000,000。

BuyExecution指令有一个181,080,000的基础权重，并执行四次数据库读取（assetManager pallet以获得 unitsPerSecond）。因此，BuyExecution指令的总权重成本计算如下：

181080000 + 4 * 25000000 = 281080000

您可以在下表中找到所有XCM指令的所有权重值：

以下部分教程将会包含如何在基于Moonbeam的网络计算XCM费用，有两个主要的应用场景：

• 以储备Token支付费用（如GLMR、MOVR或DEV等原生Token）
• 使用外部资产（XC-20s）支付费用

储备资产的费用计算¶

对于每个XCM指令，权重单位将会被转换为余额单位作为费用计算的一部分。每个基于Moonbeam网络单个权重单位的Wei数量分别如下：

这意味着以Moonbeam为例，计算一个XCM指令以储备资产作为费用的公式如下：

XCM-Wei-Cost = XCMInstrWeight * WeiPerWeight
XCM-GLMR-Cost = XCM-Wei-Cost / 10^18

因此，实际计算如下：

XCM-Wei-Cost = 200000000 * 5000000
XCM-GLMR-Cost = 1000000000000000 / 10^18

最后，在Moonbeam上一的XCM指令的总费用为0.001 GLMR。

外部资产的费用计算¶

考虑Alice在Moonbeam上向Alith的账户发送DOT的场景，费用从Alith收到的xcDOT金额中收取。要确定支付多少费用，Moonbeam使用了一个名为UnitsPerSecond的概念，代表网络在XCM执行时间内每秒收取的Token单位（包含小数）。 Moonbeam（可能还有其他平行链）将使用此概念来确定使用与其储备不同的资产执行XCM的费用。

此外，在Moonbeam上执行XCM可以由原本资产来源链的多种资产（XC-20s）支付。举例来说，在撰写本文时，从Kusama Asset Hub (Statemine)发送的XCM消息{target=_blank}可以用xcKSM、xcRMRK 或xcUSDT支付。只要该资产在Moonbeam/Moonriver中设置了UnitsPerSecond，它就可以用于为来自该特定链的XCM消息支付XCM执行费用。

要找出给定的资产是否在UnitsPerSecond列表中，您可以使用assetManager.assetTypeUnitsPerSecond函数并输入想要查看的资产的multilocation。

如果您不确定其multilocation，您可以使用assetManager.assetIdType函数检索。

举例来说，您可以导向至Polkadot.js App的Moonbeam页面，并在Developer下拉选单中选取Chain State。接着，您可以跟随以下步骤操作：

1. 在selected state query下拉选单中，选取assetManager
2. 选取assetIdType extrinsic
3. 在Option下方输入资产ID或是关闭include option以移除所有资产的信息。在本教程中将会获得xcUNIT的信息，其资产ID为42259045809535163221576417993425387648
4. 点击+按钮提交查询

您可以使用查询结果，并将其用于查询assetTypeUnitesPerSecond extrinsic：

1. 确保已选取assetManager
2. 选取assetTypeUnitesPerSecond extrinsic
3. 在MoonbeamRuntimeXcmConfigAssetType选取Xcm
4. 在parents一栏输入1
5. 在interior选取Here
6. 点击+提交查询

xcDOT的UnitsPerSecond数值为33,068,783,068。

请记得，权重的单位定义为执行时间的一皮秒，以下为定义执行时间的公式：

ExecutionTime = (Weight / Picosecond) * NumberOfInstructions

要定义Alice转移DOT至Moonbeam的执行时间（包含4个XCM指令），您可以使用以下计算方式：

ExecutionTime = 686274000 / 10^12

这代表4个XCM指令需花费0.000686274秒的区块执行时间。

要计算以xcDOT为单位的总花费，您将需要资产的单位位数作为查询，以xcDOT为例，其资产单位为10个位数。您可以通过检索资产元数据查询资产的单位位数。

区块执行的公式可以用于决定Alice转移DOT至Alith在Moonbeam上账户所需的花费，以下为总花费的计算公式：

XCM-Cost = ( UnitsPerSecond / DecimalConversion ) * ExecutionTime

转移花费的计算公式如下：

XCM-Cost = ( 33068783068 / 10^10 ) * 0.000686274

Alice转移DOT至Alith账户的总花费为0.0022694246 xcDOT。

XCM Transactor费用¶

XCM Transactor Pallet构建了一个能够在其他生态链上远程交易的XCM消息。开发者有种方法通过pallet远程交易：transactThroughSigned extrinsic，调用者在目标链上的账户为一个multilocation原生的账户，且必须要拥有足够支付XCM执行费用，加上其他用于远程执行函数调度的费用

一般而言，XCM指令通常包含以下远程执行：

• 首个指令将处理原链上的Token。这可以为将Token转移至某个主权账户，或是销毁相关的XC-20资产，让其可以被用于目标链。这些指令将会在原链上执行
• DescendOrigin - 使用指令中提供的multilocation来改变起点因为来源不再是主权账户，而是multilocation衍生账户
• WithdrawAsset - 在目标链上执行。移除资产并将其放于待使用
• BuyExecution - 在目标链上执行，将会把保存资产拿出以支付执行费用，支付的费用由目标链决定
• Transact - 在目标链执行，自给定的原链调用编码的调用数据

通过签署费用交易¶

在通过multilocation衍生账户进行交易时，交易费用由发出调用的同一账户支付，其为目标链中的multilocation衍生帐户。因此，multilocation衍生帐户必须持有必要的资金来支付整个执行费用。请注意，支付费用的目标Token不需要在原链中注册为XC-20。

您可以想像以下情景：Alice想要使用通过签名函数的交易从Moonbase Alpha在另一条链（平行链 ID 888，在Moonbase Alpha中继链生态系统中）进行远程交易。要估计Alice的multilocation衍生账户执行远程调用所需的Token数量，您需要检查在目标链的特定交易信息。为此，请前往Polkadot.js Apps的链状态页面并设置以下选项：

1. 选取xcmTransactor pallet
2. 选取transactInfoWithWeightLimit方法
3. 为目标链设置multilocation，根据您希望查询的交易信息。在此范例中，您可以将parents设置为1
4. 在interior中选取X1
5. 在X1一栏中选取Parachain
6. 将Parachain设置为888
7. 点击 +

在获得的回应中，您可以看到transactExtraWeightSigned为400,000,000。这是在该特定目标链中执行此远程调用的4个XCM指令所需的权重。接下来，您需要找到目标链每执行XCM权重收取的费用。通常，您会查看该特定链的UnitsPerSecond。但在这种情况下并不会销毁XC-20 Token。因此，UnitsPerSecond可以作为参考，但不能保证估算的Token数量是正确的。要获取UnitsPerSecond作为参考值，在同一个Polkadot.js Apps页面，设置以下选项：

1. 选取xcmTransactor pallet
2. 选取destinationAssetFeePerSecond方法
3. 为目标链设置multilocation，根据您希望查询的交易信息。在此范例中，您可以将parents设置为1
4. 在interior中选取X2
5. 在X1一栏中选取Parachain
6. 将Parachain设置为888
7. 在X2一栏选取PalletInstance
8. 将PalletInstance设置为3
9. 点击 +

请注意，此UnitsPerSecond与中继链XCM费用计算部分中的预估成本有关，如果目标是另一个平行链，将与权重单位的Wei数值部分中显示的成本有关。您需要找到正确的数值，以确保multilocation衍生账户持有的Token数量是正确的。如同先前，计算相关的XCM执行费用与transactExtraWeight乘以UnitsPerSecond一样简单明了（用于估算）：

XCM-Wei-Token-Cost = transactExtraWeight * UnitsPerSecond
XCM-Token-Cost = XCM-Wei-Token-Cost / DecimalConversion

因此，实际一个通过衍生调用的XCM Transactor交易费用的实际计算如下：

XCM-Wei-Token-Cost = 400000000 * 50000000000000000
XCM-Token-Cost = 20000000000000 / 10^18

通过签名进行交易的费用为0.00002 TOKEN。 请注意，这不包括远程执行调用的费用，仅包括XCM执行费用。