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source: Flora
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# 區塊鏈中的 Block 與 State 是什麼？從新手到進階一次搞懂
（還會再潤飾／重寫，施工中）
在區塊鏈世界中，有兩個核心概念非常重要：**Block（區塊）** 和 **State（狀態）**。

你可以這樣理解它們的角色：

**Block 是一組「發生了什麼」的紀錄 →** 包含了所有被打包進去的交易，是區塊鏈上的事件日誌。

**State 是「事情發生後的結果」→** 表示目前整條鏈上的帳戶餘額、智能合約儲存值等最新狀況。

$$
stateₙ + blockₙ₊₁ → stateₙ₊₁
$$

這是區塊鏈最基本的邏輯：

「當你從某個狀態（stateₙ）開始，執行一個新的區塊（blockₙ₊₁）裡的所有交易後，會進入一個新的狀態（stateₙ₊₁）」

舉例來說：

假設 A 帳戶有 100 元，B 有 50 元（這是 state₀），接著出現一個新區塊 block₁，其中 A 轉給 B 30 元，經過交易執行後，A 變成 70 元，B 變成 80 元（這是 state₁）。

區塊鏈就這樣不斷地從一個狀態前進到下一個狀態，每個節點都照著同樣的規則執行，這個過程就叫做**狀態轉換（state transition）**。

詳細來說，在區塊鏈中，所謂的「state（狀態）」指的是某一時刻鏈上所有資料的總體樣貌。這些資料可能是帳戶的餘額、合約中的變數、交易的輸出、甚至是部署在鏈上的程式碼。每一條鏈都有自己的定義方式，因此 state 並不是單一固定的形式，而是一個高度依賴系統設計的概念。

以 Ethereum 為例，它是 account-based 架構，state 包含了每個帳戶的餘額（balance）、交易次數（nonce）、智能合約代碼（code）與儲存資料（storage）。Bitcoin 則是 UTXO-based，這裡的 state 是由「所有尚未被花費的交易輸出」（UTXOs）所構成。Solana 採用的是另一種方式，它將帳戶本身作為儲存容器，每個帳戶內部都可以保存應用狀態、資產資料或執行程式碼，類似一個鏈上的獨立資料區塊。

抽象來看，state 可以是「目前這條鏈的整體狀況快照」，是每筆交易執行後所推進的結果，也是所有節點同步共識的核心依據。正因為每個區塊都會修改 state，所以區塊鏈也可以被視為一個不斷變化的「狀態機」（state machine）：從一個舊的狀態，透過區塊中的交易執行，推進到一個新的狀態。

在討論區塊鏈機制時，理解「state 是什麼」有助於看懂智能合約怎麼互動、共識如何運作、鏈上資料為什麼不可竄改。它是區塊鏈運作的底層邏輯之一，也是交易、合約、資產變化的基礎起點。

在像 Ethereum 這樣的區塊鏈系統中，block 和 state 其實各自有明確的資料結構與驗證機制：

### Block（區塊）結構

一個區塊包含三個主要部分：

1. **Header（區塊標頭）**：紀錄時間戳、parentHash（前一個區塊）、stateRoot 等
2. **Transactions（交易列表）**：用戶提交的轉帳或合約操作
3. **Metadata（其他統計資訊）**：例如礦工資訊、Gas 限制等

### State（鏈上狀態）

鏈上的狀態本質上是一個**Key-Value 資料庫**，裡面記錄了：

1. 帳戶餘額（balance）
2. nonce（帳戶送出交易的順序編號）
3. 智能合約程式碼（contract code）
4. 合約內部儲存（storage）

這些資訊並不是直接存在於某個區塊中，而是由Merkle Trie（或稱 Patricia Merkle Trie）這種資料結構來組成與壓縮的。

---(以下可不放)---

關鍵名詞解釋

stateRoot：區塊執行後所對應狀態的 Merkle Trie root hash，保證資料一致性。

parentHash：指向前一個區塊，確保鏈條連續性。

Merkle Trie：結合 Trie + Merkle Tree 的高效儲存結構，用來存帳戶和狀態。

state transition function：區塊鏈協議定義的運算規則，讓每個節點執行交易後都能得到同樣的結果。

Merkle Tree vs Merkle Trie：

這兩者雖然名字相似，但**不能互換**

| 特徵 | Merkle Tree | Merkle Trie（Patricia Trie） |
| --- | --- | --- |
| 資料結構 | 樹狀、固定長度 | 字典樹（類似 key-value） |
| 用途 | 驗證資料是否存在 | 儲存與快速查詢狀態、合約、帳戶等 |
| 是否可查詢 | 不擅長（需遍歷） | 高效支援查詢 |
| 是否支援動態更新 | 否（需重建） | 是（可局部更新） |
| hash 結構 | 每層兩兩合併 hash | 每個節點帶 hash，根據 key 導航 |
| 應用案例 | Bitcoin 的交易驗證（SPV） | Ethereum 的 state、storage、receipts |

**Ethereum 內部就用的是 Merkle Trie，不是 Merkle Tree**，因為它需要 key-value 快速查詢與部分更新。若應用只是做「資料存在性驗證」，Merkle Tree 就夠。若要建一個狀態資料庫或智能合約儲存結構，那就需要 Merkle Trie。

參考連結：
https://cardanofoundation.org/blog/merkle-patricia-tries-deep-dive
https://medium.com/ethereum-stories/merkle-patricia-trie-in-ethereum-a-silhouette-c8d04155b490

nonce，其實這個詞是「number used once」的縮寫，意思是「只使用一次的數字」。這個概念源自密碼學，主要目的是為了避免重複、確保資料或操作的唯一性。區塊鏈系統中，nonce 的角色依據使用場景大概可以分為兩種形式。

第一種是帳戶型的 nonce，這是以太坊、Solana 等鏈上帳戶發送交易時會使用的。每當帳戶要發送一筆交易時，系統會要求這筆交易帶上一個遞增的 nonce 值，用來驗證這筆交易是否為新的、是否與先前的交易順序一致。這不只是單純的「交易次數」，更重要的功能是防止重播攻擊（replay attack），也就是惡意者試圖重送過去已經發生過的交易來竄改帳戶狀態。因此，帳戶 nonce 的本質是用來排序、驗證與保證交易唯一性，是整個交易驗證流程的核心之一。

第二種則是在工作量證明（PoW）機制中常見的挖礦 nonce，例如在比特幣系統中，礦工會不斷嘗試不同的 nonce 值，直到找到一個能讓區塊的 hash 符合指定難度條件（例如 hash 的前幾位要是 0）。這裡的 nonce 是一個試算用的變數，用來暴力搜尋正確答案，是挖礦的關鍵運算過程之一。
在以太坊等 PoS 區塊鏈中，帳戶型 nonce 通常是從 0 開始，每發一筆交易就加一。所以在表面行為上，它看起來就像是「第幾次交易」的計數器，這樣說對非技術讀者來說比較容易理解。對初學者來說，若一開始就講「抗重播攻擊的單調遞增數字」反而會造成阻礙，所以「交易次數」是一種簡化入口用的類比。但它又不是真的記錄交易次數，而是「每筆交易的唯一序號」。若帳戶有交易被撤銷或失敗，交易次數不會變，但 nonce 還是會被遞增。所以「交易次數 ≠ nonce 值」，只是在某些條件下暫時重合。

在以太坊等 PoS 區塊鏈中，帳戶型 nonce 通常是從 0 開始，每發一筆交易就加一。所以在表面行為上，它看起來就像是「第幾次交易」的計數器，這樣說對非技術讀者來說比較容易理解。對初學者來說，若一開始就講「抗重播攻擊的單調遞增數字」反而會造成阻礙，所以「交易次數」是一種簡化入口用的類比。但它又不是真的記錄交易次數，而是「每筆交易的唯一序號」。若帳戶有交易被撤銷或失敗，交易次數不會變，但 nonce 還是會被遞增。所以「交易次數 ≠ nonce 值」，只是在某些條件下暫時重合。我應該類比為「帳戶送出交易的順序編號」這樣或許會比較好？

---（～大家給的建議～）---
1.要寫得更白話，用大量比喻、類比以及圖片去讓觀眾讀者理解，要讓沒有背景知識的人都懂。我要寫的讓白痴都看的懂！
2.若其他文章有使用同樣的翻譯詞，像是nonce就好像都翻譯交易次數（？），那或許就可以用這個詞
3.不要使用方程式，推特上不好發文
4.表格要有意義，而且要簡單易懂
5.hash可以直接用，有些英文詞可以不用硬翻