ROO:以太坊 Merkle Patricia Trie 是如何工作的_TPS

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译文出自：登链翻译计划

译者：aisiji

校对：Tiny熊

介绍

MerklePatriciaTrie是以太坊存储层的关键数据结构之一。我希望了解它到底是如何工作的，于是遍寻资料进行了深入研究，实现了这个算法。

在这篇博文里，我将分享我所学到的东西。解释MerklePatriciaTrie究竟是如何工作的，并展示一个Merkle证明生成和验证的demo。

算法的源代码和本博文中使用的例子都是开源的:https://github

funcTestTransactionRootAndProof(t*testing.T){trie:=NewTrie()txs:=TransactionsJSON(t)fori,tx:=rangetxs{//keyistheencodingoftheindexastheunsignedintegertypekey,err:=rlp.EncodeToBytes(uint(i))require.NoError(t,err)transaction:=FromEthTransaction(tx)//valueistheRLPencodingofatransactionrlp,err:=transaction.GetRLP()require.NoError(t,err)trie.Put(key,rlp。//thetransactionrootforblock10467135//https://api.etherscan.io/api?module=proxy&action;=eth_getBlockByNumber&tag;=0x9fb73f&boolean;=true&apikey;=YourApiKeyTokentransactionRoot,err:=hex.DecodeString("bb345e208bda953c908027a45aa443d6cab6b8d2fd64e83ec52f1008ddeafa58")require.NoError(t,err)t.Run("merkleroothashshouldmatchwith10467135'stransactionRoot",func(t*testing.T){//transactionrootshouldmatchwithblock10467135'stransactionRootrequire.Equal(t,transactionRoot,trie.Hash()。)t.Run("amerkleproofforacertaintransactioncanbeverifiedbytheofficaltrieimplementation",func(t*testing.T){key,err:=rlp.EncodeToBytes(uint(30))require.NoError(t,err)proof,found:=trie.Prove(key)require.Equal(t,true,found)txRLP,err:=VerifyProof(transactionRoot,key,proof)require.NoError(t,err)//verifythatiftheverificationpasses,itreturnstheRLPencodedtransactionrlp,err:=FromEthTransaction(txs).GetRLP()require.NoError(t,err)require.Equal(t,rlp,txRLP。。

Coinbase主管：chatGPT-4已能实时检查以太坊链上智能合约漏洞:3月15日消息，Coinbase主管Conor Grogan在社交媒体发文称，他已在chatGPT-4中插入了一个实时以太坊智能合约，结果AI瞬间就找到了安全漏洞，甚至还展示了如何利用这些漏洞进行攻击。Conor Grogan表示，该合约的确在2018年被黑客利用漏洞攻击，此外他还透露也尝试了Euler的智能合约，但由于合约过长而无法被chatGPT-4处理，Conor Grogan坦言AI最终将是智能合约更安全、更容易构建。[2023/3/15 13:05:28]

上述测试案例通过了，并且表明如果我们将10467135区块的所有193个交易加入到trie中，那么trie的哈希值与该区块中公布的transactionRoot相同。而由我们的trie生成的索引为30的交易的merkle证明，被官方的golangtrie认为是有效的实现。

深入MerklePatriciaTrie-Trie节点

现在，让我们来看看Trie的内部实现。

在内部，trie有4种类型的节点。空节点(EmptyNode)、叶节点(LeafNode)、分支节点(BranchNode)和扩展节点(ExtensionNode)。每个节点将被编码并作为键值对存储在键值存储中。

让我们以主网的区块10593417为例，来说明一个TransactionTrie是如何建立的，以及它是如何存储的。

Block10593417只有4个Roothash交易。0xab41f886be23cd786d8a69a72b0f988ea72e0b2e03970d0798f5e03763a442cc.因此，为了将4个交易存储到一个trie，我们实际上是以十六进制字符串的形式存储以下键值对。

以太坊桥TVL达到117.7亿美元:金色财经报道，Dune Analytics数据显示，以太坊桥当前TVL达到117.7亿美元。其中锁仓量最高的5个桥分别是Polygon Bridges（41.11亿美元）、Arbitrum Bridges（24.7亿美元）、Avalanche Bridge（21.4亿美元）、Near Raibow（9.71亿美元）、Fantom Anyswap Bridge（9.7亿美元）。[2022/6/17 4:35:39]

(80,f8ab81a5852e90edd00083012bc294a3bed4e1c75d00fa6f4e5e6922db7261b5e9acd280b844a9059cbb0000000000000000000000008bda8b9823b8490e8cf220dc7b91d97da1c54e250000000000000000000000000000000000000000000000056bc75e2d6310000026a06c89b57113cf7da8aed7911310e03d49be5e40de0bd73af4c9c54726c478691ba056223f039fab98d47c71f84190cf285ce8fc7d9181d6769387e5efd0a970e2e9)(01,f8ab81a6852e90edd00083012bc294a3bed4e1c75d00fa6f4e5e6922db7261b5e9acd280b844a9059cbb0000000000000000000000008bda8b9823b8490e8cf220dc7b91d97da1c54e250000000000000000000000000000000000000000000000056bc75e2d6310000026a0d77c66153a661ecc986611dffda129e14528435ed3fd244c3afb0d434e9fd1c1a05ab202908bf6cbc9f57c595e6ef3229bce80a15cdf67487873e57cc7f5ad7c8a)(02,f86d8229f185199c82cc008252089488e9a2d38e66057e18545ce03b3ae9ce4fc360538702ce7de1537c008025a096e7a1d9683b205f697b4073a3e2f0d0ad42e708f03e899c61ed6a894a7f916aa05da238fbb96d41a4b5ec0338c86cfcb627d0aa8e556f21528e62f31c32f7e672)(03,f86f826b2585199c82cc0083015f9094e955ede0a3dbf651e2891356ecd0509c1edb8d9c8801051fdc4efdc0008025a02190f26e70a82d7f66354a13cda79b6af1aa808db768a787aeb348d425d7d0b3a06a82bd0518bc9b69dc551e20d772a1b06222edfc5d39b6973e4f4dc46ed8b196)

数据：以太坊网络当前已销毁198万枚ETH:金色财经报道，据Ultrasound数据显示，截止目前，以太坊网络总共销毁1,984,972.11枚ETH。其中，OpenSea销毁230044.08枚ETH，ETH transfers销毁188538.96枚ETH，Uniswap V2销毁126685.01枚。

注：自以太坊伦敦升级引入EIP-1559后，以太坊网络会根据交易需求和区块大小动态调整每笔交易的BaseFee，而这部分的费用将直接燃烧销毁。[2022/3/17 14:01:49]

80是无符号整数0的RLP编码结果的十六进制形式：RLP(uint(0))。01是RLP(uint(1))的结果，以此类推。

密钥80的值是第一个交易的RLP编码的结果。键值01是第二个交易的值，以此类推。

因此，我们将把上述4个键值对添加到trie中，让我们看看添加每一个键值对时，trie的内部结构如何变化。

为了更直观，我将用一些图来解释它的工作原理。你也可以通过在测试案例中添加日志来检查每一步的状态。

EmptyTrie

trie结构只包含一个根字段，指向一个根节点。而节点类型是一个接口，它可以是4种类型的节点之一。

typeTriestruct{rootNode}

当一个trie被创建时，根节点指向一个EmptyNode。

添加第一笔交易

当添加第一个交易的键值对时，一个叶节点(LeafNode)被创建，交易数据存储在其中。根节点被更新以指向该叶节点(LeafNode)。

添加第二笔交易

当添加第2个交易时，根部的叶节点(LeafNode)将变成一个分支节点(BranchNode)，有两个分支指向2个叶节点(LeafNode)。左边的叶节点(LeafNode)持有剩余的nibbles-1，以及第2个交易的值。

以太坊将于4月14日进行柏林硬分叉升级:2月20日消息，根据以太坊核心开发者会议内容，以太坊开发者计划于4月14日在区块高度12244000处进行柏林硬分叉。此次升级包括从PoW链到PoS链的实时交换ETH的必要组件。（CoinDesk）[2021/2/20 17:32:07]

而现在根节点正指向新的分支节点(BranchNode)。

添加第三笔交易

添加第3个交易将使左侧的叶节点(LeafNode)变成一个分支节点(BranchNode)，与添加第2个交易的过程类似。虽然根节点没有改变，但它的根哈希值已经改变了，因为它的0分支指向了不同的节点，有不同的哈希值。

添加第四笔交易

添加最后一个交易与添加第三个交易类似。现在我们可以验证根哈希值是否与区块中包含的transactionRoot相同。

获得第三笔交易的默克尔证明

第3笔交易的Merkle证明只是通往存储第3笔交易值的叶节点(LeafNode)的路径。在验证证明时，可以从根哈希值开始，解码Node，匹配nibbles，然后重复，直到找到匹配所有剩余nibbles的Node。如果找到了，那么这个值就是与密钥配对的那个值；如果没有找到，那么Merkle证明就无效了。

更新trie的规则

在上面的例子中，我们已经建立了一个有3种类型节点的trie。空节点、叶节点和分支节点。然而，我们没有机会使用扩展节点(ExtensionNode)。请找到其他使用ExtensionNode的测试案例。

一般来说，该规则是：

当停在一个空节点时，用一个新的叶子节点替换它的剩余路径。

当停在一个叶节点(LeafNode)时，将其转换为一个ExtensionNode并添加一个新的分支和一个新的叶节点(LeafNode)。

动态 | Matterum收藏品鉴定平台在以太坊上认证收藏品:金色财经报道，Matterum的收藏品鉴定平台现在已经上线，并已处理了几个价值1万美元的星际迷航演员William Shatner的小雕像。根据其网站，Mattereum拥有“使用以太坊区块链智能合约使实体商品像信息一样容易在世界范围内流动的工具”。该公司由William Shatner共同创立，其第一个客户是Third Millenia。[2020/2/19]

当停在一个扩展节点时，将其转换为另一个具有较短路径的扩展节点，并创建一个新的分支节点指向该扩展节点。

有相当多的细节，如果你有兴趣，你可以阅读源代码。

摘要

MerklePatriciaTrie是一个存储键值对的数据结构，就像一个地图。除此之外，它还允许我们验证数据的完整性和键值对的包容性。

本翻译由CellNetwork赞助支持。

来源：https://medium.com/@chiqing/merkle-patricia-tri-explained-ae3ac6a7e123

参考资料

登链翻译计划:https://github.com/lbc-team/Pioneer

aisiji:https://learnblockchain.cn/people/3291

Tiny熊:https://learnblockchain.cn/people/15

代码库:https://github.com/zhangchiqing/merkle-patricia-trie

主网10467135区块:https://etherscan.io/block/10467135

transactions.json:https://github.com/zhangchiqing/merkle-patricia-trie/blob/master/transactions.json

10593417:https://etherscan.io/block/10593417

Block10593417:https://etherscan.io/block/10593417

0xab41f886be23cd786d8a69a72b0f988ea72e0b2e03970d0798f5e03763a442cc:https://api.etherscan.io/api?module=proxy&action;=eth_getBlockByNumber&tag;=0xa1a489&boolean;=true&apikey;=YourApiKeyToken

源代码:https://github.com/zhangchiqing/merkle-patricia-trie/blob/master/trie.go#L62

CellNetwork:https://www.cellnetwork.io/?utm_souce=learnblockchain

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