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节点架构

上次编辑: , 2023年10月10日

以太坊节点由执行客户端共识客户端这两种客户端构成。

当以太坊使用工作量证明时,执行客户端足以运行以太坊全节点。 然而,在实施权益证明以后,执行客户端需要与另一种名为“共识客户端”的软件搭配使用。

以下图表显示了两种以太坊客户端之间的关系。 这两种客户端与其各自的点对点(对等)网络连接。 分离对等网络是有必要的,因为执行客户端通过它们的对等网络广播交易,确保它们能够管理自己的本地交易池,同时共识客户端通过它们的对等网络广播区块,保证共识和链增长。

这张图借用自 geth.ethereum.org,因此它使用 Geth 徽标来表示执行客户端,其他执行客户端选项还包括 Erigon、Nethermind 和 Besu

要使这种双客户端结构发挥作用,共识客户端必须能够将大量交易传递给执行客户端。 在本地执行交易是客户端验证交易未违反任何以太坊规则的方式,并确保提议的以太坊状态更新是正确的。 同样,当节点被选为区块生产者时,共识客户端必须能够从 Geth 请求各种交易,以便将它们添加到新的区块,并通过执行它们来更新全局状态。 本地远程过程调用连接使用引擎应用程序接口(opens in a new tab)处理这种跨客户端通信。

执行客户端的作用是什么?

执行客户端负责交易处理、交易广播、状态管理和支持以太坊虚拟机(以太坊虚拟机)。 然而,它负责区块构建、区块广播或处理共识逻辑。 这些都是共识客户端的责任。

执行客户端会创建执行有效负载——交易列表、更新状态树和其他与执行相关的数据。 共识客户端在每个区块中添加执行有效负载。 执行客户端还要在新的区块中重新执行交易,以确保其有效性。 执行交易在执行客户端的嵌入式计算机中完成,这些计算机被称为以太坊虚拟机 (EVM)

执行客户端还通过远程过程调用方法提供用户界面,让用户可以查询以太坊区块链、提交交易和部署智能合约。 远程过程调用通常由 Web3js(opens in a new tab)Web3py(opens in a new tab) 这样的库处理,或者由浏览器钱包等用户界面处理。

简而言之,执行客户端是:

  • 以太坊的用户网关
  • 托管以太坊虚拟机、以太坊状态和交易池的地方。

共识客户端的作用是什么?

共识客户端处理使节点与以太坊网络保持同步的全部逻辑。 这包括从对等节点接收区块并运行分叉选择算法,从而确保节点始终遵循累积证明最多的链(由验证者有效余额加权计算而得)。 与执行客户端相似,共识客户端拥有自己的对等网络并通过该网络共享区块和认证。

共识客户端不参与对区块的证明或提议——这是由验证者完成的,而验证者是共识客户端的一种可选附加组件。 没有验证者的共识客户端只会追踪链头,使节点保持同步。 因此,用户可以使用其执行客户端与以太坊进行交易,并确信它们在正确的链上。

验证者

节点运营商可以在存款合约中存入 32 个以太币来为其共识客户端添加一个验证者。 验证者客户端与共识客户端捆绑在一起,并且可随时添加到节点中。 验证者会处理认证和区块提议。 它们使节点能够累积奖励或因为惩罚而丢失以太币。 运行验证者软件还使节点有资格被选中来提议一个新区块。

关于质押的更多信息

节点组件比较

执行客户端共识客户端验证者
通过其对等网络广播交易通过其对等网络广播区块和认证提议区块
执行/重新执行交易运行分叉选择算法累积奖励/惩罚
验证传入的状态更改追踪链头认证
管理状态和收据树管理信标状态(包含共识和执行信息)需要质押 32 个以太币
创建执行有效负载跟踪 RanDAO 中累积的随机性可被罚没
公开 JSON-RPC 应用程序接口以便与以太坊交互追踪合理化和最终确定

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