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區塊鏈中L1層的主要功能是什麼?

L1層是區塊鏈系統的基礎,負責數據存儲,共識機制,智能合約執行,網絡通信,帳戶管理和交易處理。

2025/02/25 17:37

區塊鏈的L1層,即第一層是整個區塊鏈系統的基礎架構,並執行許多關鍵功能。

數據存儲

  • L1層負責提供基本的數據存儲結構。它以分佈式分類帳的形式將事務數據,狀態信息等存儲在每個節點上。此存儲方法可確保數據的冗餘備份並提高數據可靠性。即使某些節點失敗,數據也不會丟失。

  • 它使用諸如Merkel樹之類的數據結構來組織和驗證數據。默克爾樹可以有效地驗證數據的完整性,為基礎數據生成哈希值,逐層計算其向上計算,並最終生成根哈希。只需驗證根哈希即可快速確認整個樹的數據是否已被篡改。

共識機制

  • L1層的共識機制是確保分佈式節點之間數據一致性的關鍵。以比特幣的工作證明(POW)為例,節點競爭以計算複雜的數學問題,而節點是第一個找到答案獲得會計權利的節點,從而確保了整個網絡中數據的統一。

  • 以太坊使用的股份證明(POS)根據節點持有的賭注數量選擇會計節點。您持有的權益越多,選擇保留帳戶的可能性就越大。該方法比POW更能節能,還提高了達成共識的效率。

  • 還有委託書證明(DPO),該證明允許節點通過投票給代表節點來註冊帳戶。這些代表性節點輪流簿記,這大大提高了交易處理速度。例如,EOS採用這種共識機制。

智能合約執行

  • L1層為操作智能合約提供了一個環境。智能合約是自動執行的合同條款,以代碼的形式部署在區塊鏈上。當滿足預設條件時,智能合約將自動執行相應的操作。

  • 以太坊的虛擬機(EVM)是智能合約執行的核心。它為智能合約提供了一個孤立的操作環境,以確保智能合約的安全性和可預測性。開發人員可以在編程語言(例如堅固性)中編寫智能合約,並將其部署以在EVM上運行。

  • L1層需要確保智能合約結果的執行順序和一致性。通過共識機制,每個節點驗證智能合約的執行過程。只有達成共識時,才能將執行結果寫入區塊鏈,以確保執行智能合約的公平性。

網絡通信

  • L1層建立了區塊鍊網絡的通信基礎。通過P2P網絡之間的節點之間的通信是為了實現交易信息,塊數據等的傳播。這種分佈式網絡結構使區塊鏈具有權力下放的特徵,而無需中央服務器,並避免了單點故障。

  • 它使用某些網絡協議來調節節點之間的通信。例如,比特幣網絡使用的比特幣協議定義了諸如消息格式,節點發現和連接等的規則,以確保節點之間有效且穩定的通信。

  • L1層還需要處理網絡中的數據同步問題。當新節點加入網絡時,它需要從其他節點獲得完整的區塊鏈數據。通過數據同步機制,新節點可以快速跟上整個網絡的狀態,並確保整個網絡的一致性。

帳戶管理

  • L1層在區塊鏈上管理帳戶系統。每個帳戶都有一個唯一的地址,類似於銀行帳號。用戶通過地址啟動並接收交易。該地址由公共密鑰通過哈希計算生成,以確保地址的獨特性和安全性。

  • 它保持帳戶的餘額和狀態信息。每當發生交易時,帳戶的餘額將相應增加或減少,並且帳戶的狀態(例如該帳戶是否被冷凍等)也將記錄在區塊鏈上,以確保帳戶信息的準確性和可追溯性。

  • L1層還提供了帳戶身份驗證機制。通過私鑰簽署交易,以驗證簽名的正確性,以確認帳戶所有者的身份。只有持有正確私鑰的用戶才能在帳戶上運行,以確保帳戶的安全性。

交易處理

  • L1層負責接收,驗證和包裝交易。用戶發起的交易將首先廣播到網絡。收到交易後,L1層的節點將驗證交易格式,簽名等,並且僅接受法律交易。

  • 經過驗證的交易被包裝到塊中。節點將根據某些規則選擇要放置在塊中的交易。例如,根據交易費用和其他因素,將首先包裝具有高處理費用的交易,以鼓勵節點參與會計。

  • 創建塊後,它通過共識機制在整個網絡中傳播並確認。一旦大多數節點確認了塊,就認為其中包含的交易被認為是有效的,並且交易結果記錄在區塊鏈上,從而實現了值的傳遞。

以上功能共同構成區塊鏈L1層的核心功能,支持整個區塊鏈系統的穩定操作。


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