以太坊的执行层是什么？

定义和核心功能

1.以太坊中的执行层是指负责处理交易、执行智能合约、维护账户和余额状态的组件。

2. 它作为确定性虚拟机环境运行，其中每个节点独立运行相同的代码，并在给定相同的输入的情况下得出相同的结果。

3. 该层处理用户发起的操作，例如发送 ETH、部署合约以及与去中心化应用程序交互。

4. 在合并之前，执行层运行在工作量证明共识上；合并后，它继续处理状态转换，同时依赖共识层进行最终确定和区块生产。

5. 执行客户端（包括 Geth、Nethermind、Besu 和 Erigon）实现以太坊虚拟机 (EVM) 并管理本地状态数据库、交易池和点对点网络逻辑。

与共识层交互

1. 执行层通过称为引擎 API 的标准化接口与共识层进行通信。

2. 当共识层提出新区块时，执行层会验证其有效负载（包括所有交易）并验证结果状态根是否符合预期。

3. 如果验证失败，执行层会拒绝该块，从而触发分叉选择规则，并可能导致重组或错过插槽。

4、共识层不解释交易语义；它将所有计算和状态突变职责专门委托给执行层。

5. 这种分离允许独立升级：PBS 或 DAS 等共识层改进不需要更改 EVM 操作码或 Gas 定价模型。

事务生命周期和状态管理

1. 交易通过 JSON-RPC 端点或直接 P2P 广播进入执行层并登陆本地内存池。

2. 验证者根据 Gas 价格或优先费选择交易，将其排序到候选区块中，然后将有效负载提交到共识层。

3. 每笔交易都会触发 EVM 字节码执行，根据定义的逻辑修改账户存储、余额和随机数。

4. 执行后，该层使用嵌入在块头中的 Merkle-Patricia Trie 计算新的世界状态根。

5. 历史状态数据可能会根据客户端配置进行修剪，但完整归档节点保留所有中间状态以用于验证和索引目的。

安全影响和攻击向量

1. 由于外部调用模式允许恶意合约中断和重用功能逻辑，因此执行层仍然存在重入漏洞。

2. 如果开发人员未能实施适当的检查和效果模式，气体耗尽攻击可能会在过程中停止合约执行，从而导致不一致的状态。

3. 在不受信任的内存池中，抢先交易仍然是可能的，特别是当交易排序受到 MEV 提取器而不是公平排序机制的影响时。

4. 由有缺陷的客户端实现导致的无效状态转换（例如不正确的 EVM 操作码处理）如果在测试期间未捕获，可能会导致共识分叉。

5.执行层错误过去曾直接触发紧急硬分叉，包括DAO分叉和伊斯坦布尔DoS修复。

常见问题解答

问：执行客户端可以在不连接共识客户端的情况下运行吗？答：是的，它可以在开发模式下运行或在本地模拟区块，但如果不通过引擎 API 进行协调，它无法参与主网共识或产生有效的链状态。

问：更改执行客户端会影响我质押的 ETH 吗？答：否——质押密钥和验证器存款驻留在链上，并且独立于执行客户端的选择，前提是客户端正确验证有效负载并保持同步。

问：为什么有些 dApp 在某些硬分叉后会崩溃？答：因为硬分叉经常会引入新的操作码、调整gas成本或修改预编译，导致之前部署的合约表现不同或意外恢复。

问：EVM 是以太坊支持的唯一执行环境吗？答：到目前为止，是的，核心协议要求 EVM 兼容性，尽管像 EIP-4844 这样的提案可以在不改变执行语义的情况下实现原始 danksharding 来实现汇总数据可用性。