ETH2.0的组织结构浅析

组织结构

ETH2.0 的项目组织结构主要由信标链、执行链和分片链组成：

• 信标链 信标链是 ETH2.0 的核心，担任着网络的 “指挥中心” 角色。它主要负责权益证明（PoS）共识机制的协调，管理验证者和他们的权益，为每个分片制定被选中的区块提议者，组织验证者们形成委员会来对那些被提议的区块进行投票，同时作为分片在信标链上注册其状态以促进跨分片交易的锚定点。
• 执行链 原以太坊主链现在作为执行层继续运行，称为执行链。它主要负责状态管理，处理和执行智能合约以及用户发起的交易等，与信标链共同构成了 ETH2.0 的双层架构。
• 分片链 ETH2.0 计划将网络状态划分为多个分片链，如 1024 个分片，每个分片表现为一组同质的区块链，这些分片由信标链协调。分片链的引入旨在提高以太坊的扩展性，让不同的分片可以并行处理交易，从而增加整个网络的吞吐量。每个分片有自己的验证者委员会，负责处理和验证本分片内的交易。

在 ETH2.0 的节点架构中，现代以太坊节点需要运行两个客户端1。其中，共识客户端（如 Prysm、Lighthouse 等）用于与信标链进行交互，处理共识相关的事务；执行客户端（如 Geth、Erigon 等）则与执行链进行交互，处理交易执行和状态管理等任务1。

信标链与执行链交互

信标链与执行链通过引擎应用程序接口（Engine API）进行交互。具体交互过程如下：

1. 交易提交和进入交易池：用户创建并签名交易后，将其广播到以太坊网络。执行层节点接收交易，并进行初步验证，验证通过的交易被放入交易池（mempool）。
2. 交易执行和区块生成：执行层节点从交易池中选择交易进行执行，包括智能合约的执行和状态更新。执行层在本地节点上生成一个包含已执行交易和状态变化的区块。
3. 区块提议和提交：信标链通过权益证明（PoS）机制随机选择一个验证者，验证者调用 Engine API 的 GetPayload () 函数，从执行层获取已经生成并打包好的区块。然后，验证者将获取到的区块通过 Engine API 的 NewPayload () 函数提交给信标链。
4. 区块验证和投票：信标链中的其他验证者对新区块进行验证和投票，确保区块和交易的有效性。如果区块获得足够多的验证者投票支持，则该区块被确认并添加到区块链中。
5. 状态同步：信标链通过 Engine API 的 ForkChoiceUpdated () 通知执行层其他节点更新或者同步状态，并将区块写入区块链，确保区块的最终确认和不可篡改性。