以太坊區塊中的狀態根是什麼？

Ethereum's state root is a cryptographic hash in each block header that ensures network-wide consistency by verifying the entire system state after every transaction.

2025/11/23 23:39

以太坊的狀態根是一個加密哈希，代表特定區塊的整個網絡狀態。它確保數據完整性，並允許節點驗證區塊鏈的正確性，而無需在本地存儲所有信息。

了解狀態根的作用

1. 狀態根嵌入在區塊頭中，反映了區塊被確認時所有賬戶（包括外部賬戶和合約賬戶）的狀態。

每筆交易都會改變狀態，例如更改帳戶餘額或修改智能合約存儲，並且這些更改被捕獲在稱為 Merkle Patricia Trie 的結構中。
處理完塊中的所有交易後，結果狀態被哈希為單個值（狀態根），然後存儲在塊頭中。
這種機制使輕量級客戶端（例如移動錢包）能夠通過檢查狀態根來驗證特定數據，而無需下載完整的區塊鏈。
如果任何節點在應用相同的事務後計算出不同的狀態，則表明存在差異，可能表示惡意行為或損壞。

狀態根如何保持網絡一致性

1. 全節點維護當前狀態的本地副本，並在執行提議塊中的每個交易後重新計算狀態根。

當礦工或驗證者廣播新塊時，其他節點獨立處理交易並將其計算出的狀態根與塊頭中的狀態根進行比較。
不匹配會導致區塊被拒絕，從而在去中心化網絡中保持共識。
由於狀態根是區塊加密鏈的一部分，因此更改過去的狀態數據將需要重新計算所有後續的區塊頭，這使得篡改實際上是不可能的。
此驗證過程對於去信任驗證至關重要，這是以太坊設計的核心原則。

狀態根和 Merkle Patricia Trie

1. 以太坊使用修改後的 Merkle 樹（稱為 Merkle Patricia Trie）來有效地組織帳戶數據。

每個帳戶都按其地址進行索引，其詳細信息（例如隨機數、餘額、代碼哈希和存儲根）存儲為葉節點。
對任何帳戶的更改都會觸發 trie 中的更新，該更新會向上傳播，直到生成新的根哈希。
散列的確定性本質確保相同的狀態產生相同的根，從而實現節點之間的可靠比較。
由於加密哈希中的雪崩效應，即使帳戶存儲或餘額的微小差異也會導致完全不同的狀態根。

常見問題解答

如果兩個節點為同一個塊生成不同的狀態根會發生什麼？國家根源的分歧表明共識的失敗。除非大多數節點同意正確的狀態，否則節點將拒絕該塊。這種情況可能會導致臨時分叉，但網絡通常通過選擇具有有效狀態轉換的鏈來解決該問題。

狀態根可以在區塊提交中偽造嗎？雖然攻擊者可能在塊中包含不正確的狀態根，但誠實的節點在重新執行交易時會檢測到不一致的情況。該區塊將在驗證過程中失效，從而阻止被接受到規範鏈中。

即使塊中沒有發生交易，狀態根也會更新嗎？是的。即使在沒有交易的區塊中，狀態也可能由於系統級操作（例如將區塊獎勵分配給礦工或驗證者）而發生變化。這些更改仍然會影響帳戶餘額，從而更新狀態根。

為什麼以太坊不能跳過包含狀態根以節省空間？省略狀態根將破壞以太坊驗證歷史狀態完整性的能力。輕客戶端和第 2 層系統依賴它來進行欺詐證明和安全交互。刪除它會損害安全性和權力下放。

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