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以太坊源碼分析—賬戶的管理

WilsonLiu95 / 1992人閱讀

摘要:前言以太坊是一個巨大的狀態(tài)機,在網(wǎng)絡(luò)中,每一個全節(jié)點都保存著以太坊狀態(tài)機的全部歷史,只要愿意,我們可以查詢到任何時刻的狀態(tài)黃皮書中,而賬戶狀態(tài)便是其中的狀態(tài),這部分功能由主要由代碼中的包提供基本概念賬戶地址在以太坊中,無論是外部賬戶還是合約

前言

以太坊是一個巨大的狀態(tài)機,在網(wǎng)絡(luò)中,每一個全節(jié)點都保存著以太坊狀態(tài)機的全部歷史,只要愿意,我們可以查詢到任何時刻的狀態(tài)(黃皮書中World State),而賬戶狀態(tài)便是其中的狀態(tài),這部分功能由主要由代碼中的state包提供

基本概念 賬戶地址

在以太坊中,無論是外部賬戶還是合約賬戶,都以一個160bit的數(shù)組表示地址,它是由特定橢圓曲線上的一個點表示的公鑰經(jīng)過Keccak Hash算法截取而來

關(guān)于橢圓曲線,請點擊橢圓曲線
關(guān)于賬戶之間的區(qū)別,請點擊外部賬戶和合約賬戶的區(qū)別

賬戶內(nèi)容

以太坊中,一個賬戶用Account表示

type Account struct {
    Nonce      uint64
    Balance   *big.Int
    Root       common.Hash
    CodeHash   []byte
}

各個字段的意義如下:

Nonce:賬戶發(fā)起交易的次數(shù)

Balance:賬戶的余額

Root[合約]:代表存儲空間的一棵MPT樹的根節(jié)點的Hash,可以簡單地理解為一片存儲空間,可以用它存儲一些數(shù)據(jù)到區(qū)塊鏈上,關(guān)于MPT,可以查看這篇博文。

CodeHash[合約]:合約代碼的Hash值

注:[合約]表示該項僅對合約賬戶有效

賬戶在區(qū)塊鏈中的位置


所有賬戶以MPT樹的形式組織起來,根節(jié)點的Hash值存儲在區(qū)塊HeaderstateRoot字段

賬戶管理 stateDB & stateObject

在以太坊賬戶管理中,stateObject 表示一個賬戶的動態(tài)變化,結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵字段如下

type stateObject struct {
    address common.Address
    data   Account
    db     *StateDB
    trie   Trie
    code  Code
    ......
}

address 為賬戶的160 bits 地址

data 為賬戶的信息,即前面提到的Account結(jié)構(gòu)

trie 合約賬戶的存儲空間的緩存,我們可以從由dataRoot從底層數(shù)據(jù)庫中讀取這棵樹,但鑒于我們會經(jīng)常使用,所以把它緩存起來也不是一個壞主意

code 合約代碼的緩存,作用和trie類似

stateDB 表示所有賬戶的動態(tài)變化,它管理stateObject,結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵字段如下:

type stateDB struct {
    db    Database
    trie   Trie
    stateObjects  map[common.Address] * stateObject
    ......
}

db 以太坊底層數(shù)據(jù)庫接口,賬戶的信息都是從數(shù)據(jù)庫中讀取的

trie 所有賬戶組織而成的的MPT樹的實例,從它里面可以讀取以太坊所有賬戶

stateObjects 管理的所有需要修改stateObject

賬戶操作

在執(zhí)行區(qū)塊中的交易時,我們可能需要修改某些賬戶的信息(比如增減余額,或者修改合約賬戶代碼) ,這時我們按以下步驟進(jìn)行操作

stateDB找到賬戶對應(yīng)的stateObject,若不存在,則從trie樹中,通過讀取底層數(shù)據(jù)庫構(gòu)建新的stateObject,訪問過的stateObject會緩存起來

stateObject賬戶進(jìn)行操作,可能會涉及對余額的操作,如AddBalance()調(diào)用,也有可能對存儲空間的操作,如SetState(),或者對合約代碼的操作如SetCode()

在區(qū)塊構(gòu)建完成時,計算每個賬戶新的MPT樹的各個節(jié)點Hash,并存入數(shù)據(jù)庫,完成修改。

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