状态机通过定义状态转换规则保障区块链一致性。1、区块链中每个区块生成代表一次状态转移，全局状态包含账户余额与合约数据，交易驱动状态变更。2、共识算法确保节点对状态变更达成一致：节点验证交易合法性，打包交易并计算预期状态根，通过PoW或PoS出块后广播，其他节点重执行交易验证结果并更新本地状态。3、默克尔树用于维护状态完整性：账户状态编码为叶子节点，逐层哈希生成唯一默克尔根作为状态指纹，状态变更仅需更新受影响路径，非法修改会导致根值不匹配而被拒绝。4、轻节点依赖状态快照验证：请求账户最新状态及默克尔证明，利用区块头中的状态根验证路径哈希一致性，验证通过则接受状态有效，降低资源消耗同时保障安全。
状态机是区块链记录和变更数据的核心模型，通过定义明确的状态转换规则保障系统一致性。
一、状态机的基本概念
状态机是一种数学模型，用于描述对象在其生命周期内所经历的状态序列。在区块链中，每个区块的生成都代表一次状态转移。
区块链的全局状态由所有账户余额、合约数据等组成，每一次交易执行都会驱动系统从当前状态转移到下一个新状态。
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二、区块链中的状态转换机制
区块链通过共识算法确保所有节点对状态变更达成一致。每笔交易被视为触发状态变化的输入指令。
1、节点接收到交易后，验证其签名与合法性。
2、将合法交易打包进待处理区块，并计算执行后的预期状态根。
3、通过工作量证明或权益证明机制完成出块，广播至网络。
4、其他节点重新执行交易以验证结果，确认无误后更新本地状态数据库。
三、使用默克尔树维护状态完整性
为了高效验证大规模数据，区块链采用默克尔树结构存储状态快照，确保任意微小改动都能被快速检测。
1、将账户状态按固定格式编码为叶子节点。
2、逐层哈希合并，生成唯一的默克尔根作为该状态的指纹。
3、每次状态变更后，仅需更新受影响路径上的节点即可重构根值。
任何非法修改都将导致根值不匹配，从而被网络拒绝。
四、基于状态快照进行轻节点验证
轻节点无需保存完整链数据，而是依赖可信节点提供的状态快照来校验特定信息。
1、请求目标账户的最新状态及其默克尔证明。
2、使用已知的区块头中包含的状态根，验证所提供证明的路径哈希是否一致。
3、若验证通过，则接受该状态为真实有效。
此方式大幅降低资源消耗，同时保持安全性。
