ブロックチェーンの状態は何ですか?新しいブロックが追加されるたびにどのように更新されるのでしょうか?

ブロックチェーンの状態を理解する

1. ブロックチェーンの状態とは、特定の瞬間にネットワーク上に記録されたすべてのデータの現在の状態を指します。これには、アカウント残高、スマート コントラクト ストレージ、トランザクション履歴、および分散型台帳全体に保存されているその他の関連情報が含まれます。

2. イーサリアムのようなシステムでは、状態は、すべてのアカウントとその属性を暗号的にリンクする状態トライと呼ばれる構造を通じて維持されます。各アカウントには、ノンス、残高、コード (契約用)、ストレージ ルートなどのプロパティにマップされた一意のアドレスがあります。

3. トランザクション リストやブロック ヘッダーとは異なり、状態自体はブロック内に直接保存されません。代わりに、ブロックには状態変更を引き起こす命令 (トランザクション) が含まれています。実際の状態は、チェーンを検証するノードによって個別に計算され、保存されます。

4.状態は、ネットワーク内のすべての参加者にわたる一貫性と検証可能性を保証し、中央機関に依存せずにアカウント ステータスのトラストレス検証を可能にします。

5. すべての完全なノードは最新の状態のコピーを維持し、既存のルールと以前の条件に基づいて新しいトランザクションと受信ブロックを独立して検証できるようにします。

新しいブロックが状態を更新する方法

1. 新しいブロックが提案されると、そのブロックにはマイナーまたはバリデーターによってメモリプールから選択された検証済みのトランザクションのセットが含まれます。これらのトランザクションには、トークンの転送、契約の実行、またはデータの更新が含まれる場合があります。

2. ノードは各トランザクションを順番に処理し、そのロジックを現在の状態に適用します。たとえば、トランザクションがアリスからボブに 2 ETH を送信する場合、ノードはアリスの残高から 2 ETH を差し引き、それをボブの残高に追加します。

3. スマート コントラクトの相互作用により、より複雑な状態変化がトリガーされます。関数を呼び出すと、内部変数が変更されたり、イベントが発行されたり、新しいコントラクトが作成されたりする可能性があり、それぞれの変更が更新された状態に反映されます。

4. すべてのトランザクションが実行された後、最終結果として新しい状態ルート、つまりブロック変更後の完全な状態を表す暗号化ハッシュが生成されます。このルートは、検証目的でブロック ヘッダーに含まれます。

5.このメカニズムにより、処理に矛盾があれば異なる状態のルートが生成され、コンセンサス検証中に無効または悪意のあるブロックに即座にフラグが立てられます。

状態遷移とコンセンサスルール

1. 状態遷移は、プルーフ オブ ステークやプルーフ オブ ワークなどのコンセンサス メカニズムによって強制されるプロトコルで定義された厳密なルールに従う必要があります。ノードは、所有されていない資金の使用やガス制限の違反など、無効な変更を提案するブロックを拒否します。

2. 各ノードは、受信したブロック内のトランザクションを再生することによって、状態遷移の正確さを独立して検証します。結果の状態ルートがブロック ヘッダー内の状態ルートと一致する場合、ブロックは受け入れられます。

3. 決定論は重要です。すべての正直なノードは、同じブロックを処理した後、まったく同じ状態に到達する必要があります。非決定的な操作ではコンセンサスが崩れ、ネットワークが断片化します。

4. 状態の更新はアトミックです。ブロック内のすべてのトランザクションが正常に適用されるか、まったく適用されないかのいずれかです。部分的な更新は行われないため、障害や攻撃が発生した場合でも整合性が維持されます。

5.コンセンサスアルゴリズムにより、有効な状態遷移を持つブロックのみが正規チェーンの一部となり、分散ノード間でグローバルな合意が維持されます。

よくある質問

2 つのブロックが異なる状態ルートを生成するとどうなるでしょうか? 2 つの競合するブロックの結果が異なる状態ルートになる場合、ノードはコンセンサス ルールに従って両方を評価します。プロトコル仕様に従い、大多数のバリデーターまたはマイナーによってサポートされているブロックのみが、最長の有効なチェーンの一部になります。もう一方は古いものとして破棄されます。

状態全体がすべてのノードに保存されていますか?はい、フルノードは完全な現在の状態を保存し、独立した検証を可能にします。ただし、一部のノードは軽量モード (プルーニング ノードやアーカイブ ノードなど) で動作し、スペースを節約するために履歴状態や特定のデータが省略される場合があります。

ブロックチェーンの状態が破損する可能性はありますか?この設計により、破損は非常に困難になります。暗号化ハッシュとコンセンサス メカニズムにより、不正な変更が防止されます。過去のデータを改ざんしようとすると、後続のすべてのブロックを書き換え、ネットワークの計算能力またはステークマジョリティを圧倒する必要があります。

ネットワークフォーク中に状態の更新はどのように処理されますか?フォーク中、ネットワークのさまざまな部分が一時的に別の状態を維持することがあります。コンセンサスが 1 つのチェーンに収束すると、ノードは負けたフォークを放棄し、受け入れられたチェーンに対応する状態を採用し、競合する更新を破棄します。