什麼是執行層？它與共識層有何不同？

了解區塊鏈中的執行層

1. 執行層是指區塊鍊網絡中處理交易和執行智能合約的組件。該層處理用戶發起的操作，例如代幣傳輸、合約部署和數據交互。它負責根據網絡的當前狀態計算每筆交易的結果。

2. 在這一層中，節點運行虛擬機（例如以太坊虛擬機 (EVM)）來解釋和執行源自高級編程語言（如 Solidity）的字節碼指令。每個節點獨立運行相同的計算，以確保去中心化網絡的一致性。

3. 交易執行導致的狀態變化（例如餘額更新或存儲修改）在建議包含在新塊中之前記錄在本地。這些變化構成了所謂的“世界狀態”的一部分，網絡的目標是在所有驗證參與者之間保持同步。

4.執行層直接影響用戶體驗，因為其效率決定交易速度、gas成本和應用程序響應能力。這裡的延遲或瓶頸可能會導致擁堵，尤其是在需求高的時期，從而影響鏈上運行的 dApp 和 DeFi 平台。

共識層的作用

1. 共識層控制節點如何就添加到區塊鏈的區塊的有效性和順序達成一致。其主要功能是確保所有參與者保持一致的賬本視圖，即使存在惡意行為者或網絡故障。

2. 在以太坊的合併後架構等權益證明系統中，驗證者提出並證明區塊，並通過加密機制確保只有合法的區塊才能最終確定。該層強制執行有關區塊生產頻率、驗證者選擇和最終時間線的規則。

3. 與執行層不同，共識層不處理交易邏輯。相反，它驗證結構完整性、檢查數字簽名並確認遵守協議規則，例如分叉選擇算法（例如 LMD-GHOST 和 Casper FFG）。

4.安全性和去中心化是在共識層面上強制執行的，這對於在地理上分散的節點之間維持不信任的協調至關重要。強大的共識機制通過協調參與者之間的激勵來防止雙重支出、審查和遠程攻擊。

執行層和共識層之間的主要區別

1. 從功能上講，執行層處理事務期間發生的情況，而共識層則確定這些事務何時以及以什麼順序提交到區塊鏈。它們獨立運作，但必須保持緊密協調以保持系統完整性。

2. 執行層的升級通常側重於提高吞吐量、降低費用或擴展可編程性（例如，EIP-1559、賬戶抽象）。相比之下，共識層的變化通常旨在增強安全性、最終確定時間或能源效率（例如，從 PoW 過渡到 PoS）。

3.模塊化設計原則允許這些層單獨發展，從而在不破壞核心網絡功能穩定性的情況下實現創新。例如，將執行任務匯總到第 2 層系統，同時依靠以太坊的共識層來實現數據可用性和結算。

4. 層與層之間的節點要求存在顯著差異。完整執行節點必須重播每個事務以驗證狀態轉換，這需要大量的計算資源。信標鏈節點專注於共識，執行以證明和投票為中心的較輕驗證任務。

對開發者和用戶的影響

1. 智能合約開發人員必須了解執行層約束，包括 Gas 限制、操作碼定價和重入風險。他們的代碼直接在這個環境中運行，因此效率低下可能會導致交易失敗或成本過高。

2. 去中心化應用程序用戶主要通過錢包接口與執行層交互。然而，它們的交易只有在受到共識層的最終機制保護後才變得不可逆轉，這凸顯了兩個組件的相互依賴性。

3.像Dencun這樣的網絡升級引入了原始danksharding來提高共識層的數據可用性，通過較低的匯總費用間接有利於執行。這種跨層優化展示了一個領域的進步如何提高整體性能。

4. 參與共識層的驗證者不需要在某些設計下（例如提議者-構建者分離）自己執行交易，從而允許出現專門的角色。這種分離增加了可擴展性和對審查的抵抗力。

常見問題解答

如果執行層出現分歧怎麼辦？如果節點在事務執行期間計算出不同的結果，則在比較狀態根時將檢測到差異。由於共識層驗證塊中包含的最終狀態根，因此任何無效計算都會導致誠實驗證者拒絕塊。

區塊鏈可以在不分離執行層和共識層的情況下運行嗎？是的，許多早期的區塊鏈（例如 Bitcoin）將這兩個功能組合在一個層中。然而，集成它們限制了靈活性和可擴展性。現代架構越來越多地採用分離來實現專業化、更快的迭代和改進的資源分配。

第 2 層解決方案如何與這些層交互？第 2 層網絡在鏈外或優化環境中處理執行，然後將批量交易數據提交到主網的共識層進行最終驗證。這種方法減少了主執行環境的負載，同時利用基礎層的安全保證。

共識層比執行層更重要嗎？這兩層本質上並不更重要。兩者對於區塊鏈的正常運行都是必不可少的。執行層支持可編程性和用戶交互，而共識層則確保安全性和一致性。任何一個的破壞都會危及整個系統。