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以太坊源碼分析—賬戶的管理

WilsonLiu95 / 2001人閱讀

摘要：前言以太坊是一個(gè)巨大的狀態(tài)機(jī)，在網(wǎng)絡(luò)中，每一個(gè)全節(jié)點(diǎn)都保存著以太坊狀態(tài)機(jī)的全部歷史，只要愿意，我們可以查詢到任何時(shí)刻的狀態(tài)黃皮書(shū)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(wú)論是外部賬戶還是合約

前言

以太坊是一個(gè)巨大的狀態(tài)機(jī)，在網(wǎng)絡(luò)中，每一個(gè)全節(jié)點(diǎn)都保存著以太坊狀態(tài)機(jī)的全部歷史，只要愿意，我們可以查詢到任何時(shí)刻的狀態(tài)(黃皮書(shū)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(wú)論是外部賬戶還是合約賬戶，都以一個(gè)160bit的數(shù)組表示地址，它是由特定橢圓曲線上的一個(gè)點(diǎn)表示的公鑰經(jīng)過(guò)Keccak Hash算法截取而來(lái)

關(guān)于橢圓曲線，請(qǐng)點(diǎn)擊橢圓曲線
關(guān)于賬戶之間的區(qū)別，請(qǐng)點(diǎn)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(gè)賬戶用Account表示

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

各個(gè)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(chǔ)空間的一棵MPT樹(shù)的根節(jié)點(diǎn)的Hash，可以簡(jiǎn)單地理解為一片存儲(chǔ)空間，可以用它存儲(chǔ)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(xiàng)僅對(duì)合約賬戶有效

賬戶在區(qū)塊鏈中的位置


所有賬戶以MPT樹(shù)的形式組織起來(lái)，根節(jié)點(diǎn)的Hash值存儲(chǔ)在區(qū)塊Header的stateRoot字段

賬戶管理 stateDB & stateObject

在以太坊賬戶管理中，stateObject 表示一個(gè)賬戶的動(dòng)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(chǔ)空間的緩存，我們可以從由data的Root從底層數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取這棵樹(shù)，但鑒于我們會(huì)經(jīng)常使用，所以把它緩存起來(lái)也不是一個(gè)壞主意

code 合約代碼的緩存，作用和trie類(lèi)似

stateDB 表示所有賬戶的動(dòng)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(kù)接口，賬戶的信息都是從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取的

trie 所有賬戶組織而成的的MPT樹(shù)的實(shí)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的stateObject

賬戶操作

在執(zhí)行區(qū)塊中的交易時(shí)，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(shí)我們按以下步驟進(jìn)行操作

從stateDB找到賬戶對(duì)應(yīng)的stateObject，若不存在，則從trie樹(shù)中，通過(guò)讀取底層數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建新的stateObject，訪問(wèn)過(guò)的stateObject會(huì)緩存起來(lái)

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

在區(qū)塊構(gòu)建完成時(shí)，計(jì)算每個(gè)賬戶新的MPT樹(shù)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)Hash，并存入數(shù)據(jù)庫(kù)，完成修改。

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