账户数据结构

以太坊数据以账户为单位组织，账户数据的变更引起账户状态变化, 从而引起以太坊状态变化。

// core/state/state_object.go:100
type Account struct {
    Nonce    uint64
    Balance  *big.Int
    Root     common.Hash
    CodeHash []byte
}

在密码学领域，Nonce 代表一个只使用一次的数字。它往往是一个随机或伪随机数，以避免重复。以太坊账户中加入 Nonce，可避免重放攻击（不过不是随机产生）。账户 Nonce 起始值是 0，后续每触发一次账户执行则 Nonce 值计加一次。其中一处的计数逻辑如下：

1 2	`// core/state_transition.go:212 st.state.SetNonce(msg.From(), st.state.GetNonce(sender.Address())+1)`

Balance 则记录该账户所拥有的以太（ETH）数量，称为账户余额.

当然必须保证转账方余额充足，在转移前需要 CanTransfer 检查，如果余额充足，则执行 Transfer 转移 Value 数量的以太。

账户状态哈希值 StateRoot，是一颗默克尔压缩前缀树（Merkle Patricia Tree）的根值。可以直接利用 StateRoot 从 Leveldb 中快速读取具体的某个状态数据

上图是以太坊账户数据存储结构，账户内部实际只存储关键数据，而合约代码以及合约自身数据则通过对应的哈希值关联。因为每个账户对象，将作为一个以太坊账户树的一个叶子数据存储，不能太大。
从以太坊作为一个世界态(World State)状态机视角看数据关系如下：

我们通过一段示例代码，感受下以太坊账户数据存储。

import(...)
var toAddr =common.HexToAddress
var toHash =common.BytesToHash

func main()  {
    statadb, _ := state.New(common.Hash{},
        state.NewDatabase(rawdb.NewMemoryDatabase()))// ❶

    acct1:=toAddr("0x0bB141C2F7d4d12B1D27E62F86254e6ccEd5FF9a")// ❷
    acct2:=toAddr("0x77de172A492C40217e48Ebb7EEFf9b2d7dF8151B")

    statadb.AddBalance(acct1,big.NewInt(100))
    statadb.AddBalance(acct2,big.NewInt(888))

    contract:=crypto.CreateAddress(acct1,statadb.GetNonce(acct1))// ❸
    statadb.CreateAccount(contract)
    statadb.SetCode(contract,[]byte("contract code bytes"))// ❹

    statadb.SetNonce(contract,1)
    statadb.SetState(contract,toHash([]byte("owner")),toHash(acct1.Bytes()))//❺
    statadb.SetState(contract,toHash([]byte("name")),toHash([]byte("ysqi")))

    statadb.SetState(contract,toHash([]byte("online")),toHash([]byte{1})
    statadb.SetState(contract,toHash([]byte("online")),toHash([]byte{}))//❻

    statadb.Commit(true)// ❼
    fmt.Println(string(statadb.Dump()))// ❽
}

上面代码中，我们创建了三个账户，并且提交到数据库中。最终打印出当前数据中所有账户的数据信息：

❶ 一行代码涉及多个操作。首先是创建一个内存 KV 数据库，再包装为 stata 数据库实例，最后利用一个空的 DB 级的 StateRoot，初始化一个以太坊 statadb。
❷ 定义两个账户 acct1 和 acct2，并分别添加 100 和 888 到账户余额。
❸ 模拟合约账户的创建过程，由外部账户 acct1 创建合约账户地址，并将此地址载入 statadb。
❹ 在将合约代码加入刚刚创建的合约账户中，在写入合约代码的同时，会利用 crypto.Keccak256Hash(code)计算合约代码哈希，保留在账户数据中。
❺ 模拟合约执行过程，涉及修改合约状态，新增三项状态数据 owner,name 和 online，分别对应不同值。
❻ 这里和前面不同的是，是给状态 online 赋值为空[]byte{}，因为所有状态的默认值均是[]byte{}，在提交到数据库时，如 Leveldb 认为这些状态无有效值，会从数据库文件中删除此记录。因此，此操作实际是一个删除状态 online 操作。
❼ 上面所有操作，还都只是发生在 statdb 内存中，并未真正的写入数据库文件。 执行 Commit，才会将关于 statadb 的所有变更更新到数据库文件中。
❽ 一旦提交数据，则可以使用 Dump 命令从数据库中查找此 stata 相关的所有数据，包括所有账户。并以 JSON 格式返还。这里，我们将返还结果直接打印输出。

代码执行输出结果如下：

{
  "root": "3a25b0816cf007c0b878ca7a62ba35ee0337fa53703f281c41a791a137519f00",
  "accounts": {
    "0bb141c2f7d4d12b1d27e62f86254e6cced5ff9a": {
      "balance": "100",
      "nonce": 0,
      "root": "56e81f171bcc55a6ff8345e692c0f86e5b48e01b996cadc001622fb5e363b421",
      "codeHash": "c5d2460186f7233c927e7db2dcc703c0e500b653ca82273b7bfad8045d85a470",
      "code": "",
      "storage": {}
    },
    "77de172a492c40217e48ebb7eeff9b2d7df8151b": {
      "balance": "888",
      "nonce": 0,
      "root": "56e81f171bcc55a6ff8345e692c0f86e5b48e01b996cadc001622fb5e363b421",
      "codeHash": "c5d2460186f7233c927e7db2dcc703c0e500b653ca82273b7bfad8045d85a470",
      "code": "",
      "storage": {}
    },
    "80580f576731dc1e1dcc53d80b261e228c447cdd": {
      "balance": "0",
      "nonce": 1,
      "root": "1f6d937817f2ac217d8b123c4983c45141e50bd0c358c07f3c19c7b526dd4267",
      "codeHash": "c668dac8131a99c411450ba912234439ace20d1cc1084f8e198fee0a334bc592",
      "code": "636f6e747261637420636f6465206279746573",
      "storage": {
        "000000000000000000000000000000000000000000000000000000006e616d65": "8479737169",
        "0000000000000000000000000000000000000000000000000000006f776e6572": "940bb141c2f7d4d12b1d27e62f86254e6cced5ff9a"
      }
    }
  }
}

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