区块链中L1层的主要功能是什么？

L1层是区块链系统的基础，负责数据存储，共识机制，智能合约执行，网络通信，帐户管理和交易处理。

2025/02/25 17:37

数据存储

• L1层负责提供基本的数据存储结构。它以分布式分类帐的形式将事务数据，状态信息等存储在每个节点上。此存储方法可确保数据的冗余备份并提高数据可靠性。即使某些节点失败，数据也不会丢失。

• 它使用诸如Merkel树之类的数据结构来组织和验证数据。默克尔树可以有效地验证数据的完整性，为基础数据生成哈希值，逐层计算其向上计算，并最终生成根哈希。只需验证根哈希即可快速确认整个树的数据是否已被篡改。

共识机制

• L1层的共识机制是确保分布式节点之间数据一致性的关键。以比特币的工作证明（POW）为例，节点竞争以计算复杂的数学问题，而节点是第一个找到答案获得会计权利的节点，从而确保了整个网络中数据的统一。

• 以太坊使用的股份证明（POS）根据节点持有的赌注数量选择会计节点。您持有的权益越多，选择保留帐户的可能性就越大。该方法比POW更能节能，还提高了达成共识的效率。

• 还有委托书证明（DPO），该证明允许节点通过投票给代表节点来注册帐户。这些代表性节点轮流簿记，这大大提高了交易处理速度。例如，EOS采用这种共识机制。

智能合约执行

• L1层为操作智能合约提供了一个环境。智能合约是自动执行的合同条款，以代码的形式部署在区块链上。当满足预设条件时，智能合约将自动执行相应的操作。

• 以太坊的虚拟机（EVM）是智能合约执行的核心。它为智能合约提供了一个孤立的操作环境，以确保智能合约的安全性和可预测性。开发人员可以在编程语言（例如坚固性）中编写智能合约，并将其部署以在EVM上运行。

• L1层需要确保智能合约结果的执行顺序和一致性。通过共识机制，每个节点验证智能合约的执行过程。只有达成共识时，才能将执行结果写入区块链，以确保执行智能合约的公平性。

网络通信

• L1层建立了区块链网络的通信基础。通过P2P网络之间的节点之间的通信是为了实现交易信息，块数据等的传播。这种分布式网络结构使区块链具有权力下放的特征，而无需中央服务器，并避免了单点故障。

• 它使用某些网络协议来调节节点之间的通信。例如，比特币网络使用的比特币协议定义了诸如消息格式，节点发现和连接等的规则，以确保节点之间有效且稳定的通信。

• L1层还需要处理网络中的数据同步问题。当新节点加入网络时，它需要从其他节点获得完整的区块链数据。通过数据同步机制，新节点可以快速跟上整个网络的状态，并确保整个网络的一致性。

帐户管理

• L1层在区块链上管理帐户系统。每个帐户都有一个唯一的地址，类似于银行帐号。用户通过地址启动并接收交易。该地址由公共密钥通过哈希计算生成，以确保地址的独特性和安全性。

• 它保持帐户的余额和状态信息。每当发生交易时，帐户的余额将相应增加或减少，并且帐户的状态（例如该帐户是否被冷冻等）也将记录在区块链上，以确保帐户信息的准确性和可追溯性。

• L1层还提供了帐户身份验证机制。通过私钥签署交易，以验证签名的正确性，以确认帐户所有者的身份。只有持有正确私钥的用户才能在帐户上运行，以确保帐户的安全性。

交易处理

• L1层负责接收，验证和包装交易。用户发起的交易将首先广播到网络。收到交易后，L1层的节点将验证交易格式，签名等，并且仅接受法律交易。

• 经过验证的交易被包装到块中。节点将根据某些规则选择要放置在块中的交易。例如，根据交易费用和其他因素，将首先包装具有高处理费用的交易，以鼓励节点参与会计。

• 创建块后，它通过共识机制在整个网络中传播并确认。一旦大多数节点确认了块，就认为其中包含的交易被认为是有效的，并且交易结果记录在区块链上，从而实现了值的传递。