以太坊源码分析：共识（2）接口

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前言

engine是以太坊封定义的一个接口，它的功能可以分为3类：

  1. 验证区块类，主要用在将区块加入到区块链前，对区块进行共识验证。
  2. 产生区块类，主要用在挖矿时。
  3. 辅助类。

接下来我们看一下engine具体定义了哪些功能，还有各功能的使用场景。

engine定义的具体功能

engine有3类功能，验证区块类、产生区块类、辅助类。因为产生区块在前，验证区块在后，接下来采用产生区块类、验证区块类、辅助类，分别介绍它们的功能和使用场景。

engine接口调用图

验证区块类

  1. Prepare：初始化区块头信息，不同的共识算法初始化不同。使用场景是，worker创建work的时候调用。
  2. Finalize：根据数据生成“基本定型”的区块，但区块头中还缺少部分数据。使用场景是，1）模拟区块链的时候，被GenerateChain调用，用来生成区块链。2）交易状态管理时，被StateProcessor.Process调用用来执行交易。3）worker创建work的时候调用。
  3. Seal：根据传入的块，进行的是挖矿工作，使用挖矿的结果，修改区块头，然后生成新的区块。使用场景是，被agent.mine调用。

验证区块类

  1. VerifyHeader：验证区块头。使用在fetcher中，当fetcher要插入区块的时候，需要先对区块头进行校验。
  2. VerifyHeaders：验证一批区块头。有2种使用场景，1）区块链中，insertChain当把一批区块插入到区块链这个链条的时候，需要进行检查；2）LightChain中，把一批区块头插入到本地链。
  3. VerifyUncles：验证区块中的叔块。insertChain当区块插入区块链的时候，需要对叔块进行验证，调用在VerifyHeaders之后。
  4. VerifySeal：针对Seal函数做的功能进行验证。验证Seal()所修改的区块头中的数据。对外的使用场景是，把Work发送给远端Agent的时候调用。对内的使用场景是，验证区块头的时候会被调用。

辅助类

  1. APIs：生成以太坊共识相关的API。在以太坊启动RPC服务时，生成API。
  2. Author：读取区块头中的coinbase。被ethstats使用，ethstats是以太坊状态管理服务，当报告数据的时候，需要获取区块的Author信息。

最后关注一下蓝色的线条，它们代表insertChain所调用的范围，先关的有VerifyHeaders、VerifyUncles、Finalize，涉及到块头的验证、叔块的验证，以及执行区块中的交易，一个区块加入到区块链中，不仅要验证，还要执行各种交易，改变各种状态，所有节点执行确定性的行为之后，达成一致性。

FAQ

  • Q：谁实现engine
    A：以太坊中的Ethash和Clique实现了engine，Ethash是基于PoW的共识，Clique是基于PoA的共识。
  • Q：为什么insertChain没有调用VerifySeal？
    A：因为Seal()修改的是header中的部分数据，在验证区块头的时候，会被调用。只是调用流程在Ethash和Clique中的实现略有不同，后续讲解。
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  2. 本文作者：大彬
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