以太坊状态机模型：从账本到状态转换函数的数学定义
以太坊不仅是分布式账本，更是分布式状态机。本文解析其状态转换函数 Y(S,T) 的数学定义，以及状态数据结构如何通过修改的默克尔帕特里夏树维护。
分布式状态机模型
以太坊被定义为一种分布式状态机，而非简单的分布式账本。账本仅记录活动，而状态机包含所有账户余额及机器状态，并可根据预定义规则从区块到区块发生变化。这种模型允许执行任意机器代码，其状态转换的具体规则由以太坊虚拟机（EVM）定义。
状态转换函数的数学定义
EVM 的行为类似于数学函数，给定输入产生确定性输出。因此，以太坊被形式化描述为具有状态转换函数 Y(S, T) = S'。其中，S 代表旧的有效状态，T 代表一组新的有效交易，函数输出 S' 代表新的有效状态。这种确定性确保了网络中所有节点执行结果的一致性。
状态数据结构
以太坊的状态是一个巨大的数据结构，称为修改的默克尔帕特里夏树。该结构将所有账户通过哈希链接，并最终可缩减为存储在区块链上的单一根哈希。这种结构不仅存储账户信息，还包含智能合约的持久化存储，确保了状态数据的完整性和可验证性。
资料与延伸阅读
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