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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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