以太坊的執行層是什麼？

定義和核心功能

1.以太坊中的執行層是指負責處理交易、執行智能合約、維護賬戶和余額狀態的組件。

2. 它作為確定性虛擬機環境運行，其中每個節點獨立運行相同的代碼，並在給定相同的輸入的情況下得出相同的結果。

3. 該層處理用戶發起的操作，例如發送 ETH、部署合約以及與去中心化應用程序交互。

4. 在合併之前，執行層運行在工作量證明共識上；合併後，它繼續處理狀態轉換，同時依賴共識層進行最終確定和區塊生產。

5. 執行客戶端（包括 Geth、Nethermind、Besu 和 Erigon）實現以太坊虛擬機 (EVM) 並管理本地狀態數據庫、交易池和點對點網絡邏輯。

與共識層交互

1. 執行層通過稱為引擎 API 的標準化接口與共識層進行通信。

2. 當共識層提出新區塊時，執行層會驗證其有效負載（包括所有交易）並驗證結果狀態根是否符合預期。

3. 如果驗證失敗，執行層會拒絕該塊，從而觸發分叉選擇規則，並可能導致重組或錯過插槽。

4、共識層不解釋交易語義；它將所有計算和狀態突變職責專門委託給執行層。

5. 這種分離允許獨立昇級：PBS 或 DAS 等共識層改進不需要更改 EVM 操作碼或 Gas 定價模型。

事務生命週期和狀態管理

1. 交易通過 JSON-RPC 端點或直接 P2P 廣播進入執行層並登陸本地內存池。

2. 驗證者根據 Gas 價格或優先費選擇交易，將其排序到候選區塊中，然後將有效負載提交到共識層。

3. 每筆交易都會觸發 EVM 字節碼執行，根據定義的邏輯修改賬戶存儲、餘額和隨機數。

4. 執行後，該層使用嵌入在塊頭中的 Merkle-Patricia Trie 計算新的世界狀態根。

5. 歷史狀態數據可能會根據客戶端配置進行修剪，但完整歸檔節點保留所有中間狀態以用於驗證和索引目的。

安全影響和攻擊向量

1. 由於外部調用模式允許惡意合約中斷和重用功能邏輯，因此執行層仍然存在重入漏洞。

2. 如果開發人員未能實施適當的檢查和效果模式，氣體耗盡攻擊可能會在過程中停止合約執行，從而導致不一致的狀態。

3. 在不受信任的內存池中，搶先交易仍然是可能的，特別是當交易排序受到 MEV 提取器而不是公平排序機制的影響時。

4. 由有缺陷的客戶端實現導致的無效狀態轉換（例如不正確的 EVM 操作碼處理）如果在測試期間未捕獲，可能會導致共識分叉。

5.執行層錯誤過去曾直接觸發緊急硬分叉，包括DAO分叉和伊斯坦布爾DoS修復。

常見問題解答

問：執行客戶端可以在不連接共識客戶端的情況下運行嗎？答：是的，它可以在開發模式下運行或在本地模擬區塊，但如果不通過引擎 API 進行協調，它無法參與主網共識或產生有效的鏈狀態。

問：更改執行客戶端會影響我質押的 ETH 嗎？答：否——質押密鑰和驗證器存款駐留在鏈上，並且獨立於執行客戶端的選擇，前提是客戶端正確驗證有效負載並保持同步。

問：為什麼有些 dApp 在某些硬分叉後會崩潰？答：因為硬分叉經常會引入新的操作碼、調整gas成本或修改預編譯，導致之前部署的合約表現不同或意外恢復。

問：EVM 是以太坊支持的唯一執行環境嗎？答：到目前為止，是的，核心協議要求 EVM 兼容性，儘管像 EIP-4844 這樣的提案可以在不改變執行語義的情況下實現原始 danksharding 來實現匯總數據可用性。