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以太坊源码分析:共识(2)接口

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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