以太坊是一个巨大的状态机,在网络中,每一个全节点都保存着以太坊状态机的全部历史,只要愿意,我们可以查询到任何时刻的状态(黄皮书中 World State),其中账户状态便是其中的一部分,这部分功能由主要由
state
包提供
基本概念
账户地址
address.png在以太坊中,无论是外部账户还是合约账户,都以一个160bit的数组表示地址,它是由特定椭圆曲线上的一个点表示的公钥经过Keccak Hash算法截取而来。
账户内容
以太坊中,账户用 Account 表示
type Account struct {
Nonce uint64
Balance *big.Int
Root common.Hash
CodeHash []byte
}
-
Nonce
:账户发起交易的次数 -
Balance
:账户的余额 -
Root
[合约]:代表存储空间的一棵MPT树的根节点的Hash,可以简单地理解为一片存储空间,可以用它存储一些数据到区块链上,关于MPT,可以查看这篇博文。 -
CodeHash
[合约]:合约代码的Hash值
注:[合约]表示该项仅对合约账户有效
账户在区块链中的位置
ether.png所有账户以MPT树的形式组织起来,根节点的Hash值存储在区块Header的stateRoot字段
账户管理
stateDB & stateObject
在以太坊账户管理中,stateObject表示一个账户的动态变化,结构中的关键字段如下
type stateObject struct {
address common.Address
data Account
db *StateDB
trie Trie
code Code
......
}
-
address
为账户的160 bits 地址 -
data
为账户的信息,即前面提到的Account结构 -
trie
合约账户的存储空间的缓存,我们可以从由data的Root从底层数据库中读取这棵树,但鉴于我们会经常使用,所以把它缓存起来也不是一个坏主意 -
code
合约代码的缓存,作用和trie类似
stateDB 表示所有账户的动态变化,即它管理stateObject,结构中的关键字段如下:
type stateDB struct {
db Database
trie Trie
stateObjects map[common.Address] * stateObject
......
}
-
db
以太坊底层数据库接口,账户的信息都是从数据库中读取的 -
trie
所有账户组织而成的的MPT树的实例,从它里面可以读取以太坊所有账户 -
stateObjects
管理的所有需要修改的stateObject
账户操作
在执行区块中的交易时,我们可能需要修改某些账户的信息(比如增减余额,或者修改合约账户代码) ,这时我们按以下步骤进行操作
- 从stateDB找到账户对应的stateObject,若不存在,则从trie树中,通过读取底层数据库构建新的stateObject,访问过的stateObject会缓存起来
- 对stateObject账户进行操作,可能会涉及对余额的操作,如AddBalance()调用,也有可能对存储空间的操作,如SetState(),或者对合约代码的操作如 SetCode()
- 在区块构建完成时,计算每个账户新的MPT树的各个节点Hash,并存入数据库,完成修改。
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